摘 要

液压机属于压力加工设备的一种，目前已变成了机床行业的重要构成部分。液压机是一种普遍使用的锻压设备，而液压机所加工的工件的质量在很大程度上取决于液压机中主要零部件的变形量大小。以往的设计方法往往是将机架零部件整合，粗略考虑零件的一些特性，这很难确定计算的精度与工作安全性。这就使设计者会增大使用安全系数，使得液压机体型过大，耗费大量材料的同时也无法确认其是否能满足加工特性的要求。

本文用大型有限元软件ANSYS作为分析工具，首先对液压机整体的结构进行有限元分析与计算，了解其整体结构受力特点、变形量以及关键部位的应力反应，然后再对该液压机的上、下横梁和液压缸的结构进行参数化设计，在规定的应力使用范围内，按其重量作为目标函数就行优化设计。

通过对分析结果的比较，不断的修改液压机的一些参数，以提供一些好的改进依据。除此之外还要对上下横梁和立柱结构进行模态分析，立柱的尺寸由自己确定，在不断计算中不断的优化。通过对液压机机身的建模以及对液压机机身整体进行的模态分析，可求出相对应的振动频率和振型，通过分析前六阶的振动频率与固有振型，可以得出一些结论与规律，可以解决液压机工作中的振动问题。

关键词：液压机、有限元、静态分析、模态分析、结构优化

ABSTRACT

Hydraulic machine is a kind of pressure processing equipment, has become an important part of the machine tool industry. Hydraulic machine is a commonly used in forging and pressing equipment, and hydraulic press to the processing of the workpiece quality in largely depends on the hydraulic machine main parts of the size of the deformation. In the past, the design method of the machine is often integrated, and some characteristics of the parts, it is difficult to determine the accuracy and safety of the work. This allows designers to increase the use of safety factor, making the hydraulic machine is too large, consuming a lot of material, but also unable to confirm whether it can meet the requirements of the processing characteristics.

The large-scale finite element software ANSYS as analysis tool, finite element analysis and calculation on the overall structure of the hydraulic press is the first step, understand the whole structure by the mechanical characteristics, deformation amount and key part of stress reaction, then again on the hydraulic machine on, beams and hydraulic cylinder structure parametric design, in the provisions of the stress within the range of use, according to the weight as objective function, optimization design.

Through the comparison of the results of the analysis, and constantly modify some of the parameters of the hydraulic press, in order to provide some good basis for improvement. In addition to the upper and lower beams and columns of the structure of the modal analysis, the size of the column by its own determination, in the continuous calculation of continuous optimization. Through on the hydraulic machine modeling and of hydraulic machine whole body modal analysis and corresponding vibration frequencies and mode shapes can be obtained, through the analysis of the sixth order vibration frequency and inherent vibration can draw some conclusions and rules, can solve the vibration problem of hydraulic machine.

Key Words:hydraulic press,finite element,static analysis,modal analysis,structure optimization

目录

第一章 绪论 - 1 -

1.1 引言 - 1 -

1.2 课题概述 - 1 -

1.2.1 课题来源要解决的问题 - 1 -

1.2.2 课题内容和意义 - 1 -

1.2.3 国内外的发展状况 - 2 -

第二章 液压机本体结构设计 - 4 -

2.1 液压机的基本参数 - 4 -

2.2液压机本体设计计算方法概述 - 5 -

2.2.1材料力学方法 - 5 -

2.2.2有限元方法 - 5 -

2.3液压机本体结构设计及其主要零部件结构设计 - 6 -

2.3.1液压机本体结构设计方案 - 6 -

2.3.2主缸设计 - 8 -

2.3.3上、下横梁及活动横梁的结构设计方案 - 9 -

2.3.4立柱的结构设计及连接方案 - 11 -

2.4本章小结 - 12 -

第三章 液压机主要部件的有限元分析和优化设计 - 13 -

3.1引言 - 13 -

3.2整体框架的有限元模型与受力分析 - 14 -

3.3上横梁的优化设计 - 18 -

3.3.1有限元模型 - 18 -

3.3.2计算结果分析 - 20 -

第四章 液压机机架的模态分析 - 24 -

4.1结构模态分析 - 24 -

4.1.1结构模态分析的概念 - 24 -

4.1.2结构模态分析的理论 - 24 -

4.1.3模态分析的应用 - 25 -

4.2液压机机架的有限元模态分析 - 25 -

4.2.1模态分析结果 - 25 -

4.3结果分析 - 28 -

4.3.1一阶振动频率 - 28 -

4.3.2二阶振动频率 - 28 -

4.3.3三阶振动频率 - 28 -

4.3.4四阶振动频率 - 28 -

4.3.5五阶振动频率 - 29 -

4.3.6六阶振动频率 - 29 -

4.3.4振型小节 - 29 -

第五章 结论与展望 - 30 -

参考文献 - 32 -

致谢 - 33 -

第一章 绪论

1.1 引言

液压机通过液体的压力来进行能量的传递，在目前机械工业中，液压设备具有极其重要的地位。其在航空、航天、造船、机械制造等诸多部门的应用都变得日益广泛。机械工业是国民经济的基础，机械产品遍布生产和生活中的各个方面，生产用设备已经成了机械产品质量的决定因素。目前，液压设备已经成为了重要的压力生产设备，应用广泛，因此其技术水平体现了一个国家工业水平的高低。

YSK-300系列机型适用于金属薄板的压延、压印、成型及塑形板材的浅拉伸工艺，例如：手表表壳、表底盖、表带、各种金银首饰、会长、纪念币的压制，也适用于各种餐具、灯饰的成型以及零部件校正压装。

1.2 课题概述

1.2.1 课题来源要解决的问题

课题来源：中山市八达机器制造有限公司

需要解决的问题：

（1）对生产设备的一些特性进行理论分析。利用SolidWorks软件对液压机各主要部件进行建模组装,并对该模型进行整体分析和应力检验。

（2）对液压机的整体机构进行模态分析，对其上横梁进行优化设计，在满足应力要求的前提下进行尺寸的精简，节省材料。

1.2.2 课题内容和意义

目前的锻压生产行业中，主要受到锻压设备的影响，提高锻压设备的自动化水平，扩充其所有量，推广锻压设备的应用，不仅能促进机械行业的发展，而且还能在一定程度上促进国家工业化的发展，推动国家工业进步，现在许多发达的工业国家，所拥有的机床数量的三分之一以上都是锻压设备。在锻压设备种液压机的使用较为广泛，许多工业产品的生产与产量都会收到液压机不同程度的影响，加工设备在很大程度上影响着加工件的质量。