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《基于Pro-E和Ansysworkbench四柱液壓機上橫梁的結構優(yōu)化設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、第24卷第2期(總第107期)機械管理開發(fā)2009年4月Vol.24No．2(SUMNo．107)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTApr．2009基于Pro/E和Ansysworkbench四柱液壓機上橫梁的結構優(yōu)化設計申磊121,董平,吳鳳林(1.太原理工大學機械工程學院,山西太原030024；2.河南黃河旋風股份有限公司，河南長葛461500)【摘要】主要介紹基于Pro/E四柱液壓機上橫梁參數(shù)化建模并對其結構進行優(yōu)化,然后利用Ansysworkbench對優(yōu)化結果做有限元分析,驗證了優(yōu)化結果的正確性，對今后的設計提供了參考。【關鍵詞】上橫梁；結構優(yōu)
2、化；Pro/E；Ansysworkbench；有限元分析【中圖分類號】TP319【文獻標識碼】A【文章編號】1003-773X（2009）02-0010-030引言四柱液壓機主要由液壓缸、上橫梁、下橫梁、立柱等組成，這些構件的形狀和受力復雜,運用傳統(tǒng)方法設計計算費時費力，并且結果也不精確；當需設計新結構的液壓機、或對原結構進行改進時,設計者通常以經(jīng)驗類比,效果也不理想。近年來，某些液壓機橫梁產(chǎn)生裂縫甚至斷裂,某些液壓機橫梁是材料富裕，導致整機體積和重量增加，都反映了傳統(tǒng)設計方法的缺陷。因此,我們采用基于建立Pro/E參數(shù)化模型和Ansys-workbench有限元分析對四柱液壓機的上橫梁
3、進行結圖1上橫梁基本結構圖構優(yōu)化設計,不但能夠快速地修改模型，并能得到較好反作用力，由于上橫梁的剛度遠大于四支柱的剛度，的力學結果，具有一定的理論和實用價值。故其力學模型可簡化為兩端鉸支，中間受壓力的彎曲本文以某廠630t四柱液壓機的上橫梁為例,基梁；對于四柱液壓機，最于Pro/E和Ansysworkbench設計計算,給出了上橫梁簡單的方法可視為受一主向位移的分布曲線和應力圖譜,通過綜合分析對原集中力，彎曲梁的最大彎結構作了改進設計。我們選用焊接結構的上橫梁為基矩發(fā)生在上橫梁的中間圖2上橫梁受力簡化圖本結構，選擇常用材料Q235，它的焊接性能良好，市截面處，選擇距離較遠的兩對支撐柱的方
4、向進行簡場上較常見，價格低廉，其性能指標見表1，取安全系化，見圖2。數(shù)n=3，則σ=σs/n=235/3=78.33MPa。4-3Mmax=0.5P×10×0.5×L×10.(1)表1上橫梁的材料屬性材料名稱屈服強度σ（MPa）泊松比彈性模量(MPa)密度（kg/mm3）τ=P/S≤[τ].(2)sQ2352350.32.0×1057.85×10-6σ=MmaxYmax/Iz≤[σs].(3)1應用傳統(tǒng)力學和有限元法進行結構優(yōu)化設計式中:P———液壓機的公稱壓力，kN；L———立柱中心上橫梁強度設計之前，先對立柱、立柱鎖緊螺帽、2距，mm；S———上橫梁的最小橫截面積，mm。上油缸進行設
5、計計算，以便得到上橫梁連接尺寸，獲得上式僅對上橫梁作粗略估算，為下一步優(yōu)化設計奠定大致裝配結構。根據(jù)立柱、上油缸及工作臺尺寸，可以[2]基礎。[1]獲得上橫梁的一個視圖的主要安裝尺寸見圖1。尺寸1.2建立基于Pro/Engineer的三維模型值（直徑）340mm為立柱鎖緊螺帽與上橫梁的接觸面，為使焊接應力盡量均勻及采購型材型號統(tǒng)一，以大小可由擠壓強度計算獲得；直徑570mm和750mm及建立模型時減少參數(shù)個數(shù)，本文設計的肋板厚度相由上油缸確定，長度1000mm和1200mm由工作臺等，5個鋼桶的壁厚稍大于肋板厚度，4個對角線上的尺寸決定。肋板厚度為(DS_A+10)mm，其余肋板厚度為D
6、S_A1.1力學分析mm，上下兩腹板厚度為DS_H，5個管形型材的壁厚取上橫梁安裝工作液壓缸，加壓時，上橫梁承受其（DS_A+10）mm，腹板周邊到肋板的距離取DS_A值。收稿日期：2008－10－13作者簡介：申磊（1982－），男，河南南陽人，太原理工大學在讀碩士研究生，研究方向：CAD、CAM、CAE?！?0·第24卷第2期(總第107期)申磊，等：基于Pro/E機械管理開發(fā)和Ansysworkbench四柱液壓機上橫梁的結構優(yōu)化設計2009年4月為防止肋板受力時橫向彎曲，肋板的高度應小于等20倍的肋板厚度，取上橫梁厚度為（16DS_A+[1]2DS_H）mm。,考慮上橫梁的加工工
7、藝性，其厚度不宜過大，根據(jù)實際Q235板材厚度，暫取圖5有限元模型圖6加載圖workbench并簡化，簡化DS_A=30mm、DS_H=50mm建立三維模型，獲得圖3上橫梁三維模型圖的有限元模型見圖5～圖7。約束載荷見圖6，對于上橫梁的結構圖。最終效果見圖3。立柱孔處的下表面需考1.3模型的初步優(yōu)化慮殘余預緊力的存在，其利用Pro/E的行為建模技術，利用式（2）和式（3）大小參考圖4載荷分布確定DS_A和DS_H的值，以免有限元模型
