本文關鍵詞：數(shù)控無模鑄形機橫梁結構設計及強度分析

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【摘要】：橫梁是LMCX530無模成型機重要的部件,主要結構為箱體結構,這種結構對于橫梁來說可以有效降低切削力對于加工時的影響,對于橫梁的振動也有一定的抑制作用。橫梁結構設計的不合理會使車床精度難以保障并產(chǎn)生材料浪費。所以橫梁的靜、動態(tài)特性是其結構設計和優(yōu)化設計的基礎,是確保整車性能優(yōu)良的關鍵因素之一。本文以LMCX530無模成型機橫梁為研究對象,采用三維實體建模及有限元分析方法,分析論證了橫梁結構的強度、剛度、固有頻率、振型及結構優(yōu)化等問題,主要內容如下:(1)在靜態(tài)分析方面,通過Solidworks軟件進行三維實體建模,并采用有限元分析方法對橫梁實際工作中常出現(xiàn)的彎曲和扭轉兩種工況進行了數(shù)值模擬分析計算,獲得了橫梁此工況下的應力云圖和變形云圖及其最大應力、最大變形值,并確定了所在的危險部位。(2)在動態(tài)分析方面,通過采用有限元分析方法對橫梁分別進行了模態(tài)分析和諧響應分析。在模態(tài)分析中獲取了橫梁在約束條件下的前十階固有頻率和振型,通過諧響應分析確定了在周期地面激勵下橫梁上不同點的最大振幅及其對應的頻率范圍,為橫梁結構優(yōu)化提供參考依據(jù)。(3)對橫梁進行了參數(shù)化建模,并運用ANSYS Workbench14.0中的優(yōu)化模塊,以橫梁壁厚尺寸為設計變量,以應力為約束條件,以橫梁的總體積為目標函數(shù)對橫梁結構進行了優(yōu)化分析,得到了橫梁在滿足機床加工精度的要求下,質量最輕、剛度最大的橫梁結構尺寸。并再對優(yōu)化后橫梁結構進行靜力分析和模態(tài)分析,可知優(yōu)化后的剛度、最大等效應力都有所增加,前十階固有頻率均有不同程度下降,整體橫梁重量減輕了103kg,達到了預期優(yōu)化目的。
【關鍵詞】：橫梁 有限元分析 優(yōu)化設計 參數(shù)化
【學位授予單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 緒論9-17
• 1.1 課題背景及意義9-10
• 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國內發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 ANSYS Workbench軟件概述14-15
• 1.4 課題主要研究目的與主要研究內容15-16
• 1.4.1 本課題的研究目的15-16
• 1.4.2 本課題的主要研究內容16
• 1.5 本章小結16-17
• 2.LMCX530無模成型機橫梁的Solidworks三維實體建模17-22
• 2.1 三維實體建模理論17-18
• 2.1.1 主流建模軟件17-18
• 2.2 Solidworks實體建模思路和方法18-20
• 2.2.1 建模思路18-19
• 2.2.2 建模方法19-20
• 2.3 橫梁結構建模20-21
• 2.4 本章小結21-22
• 3. LMCX530無模成型機橫梁有限元靜力分析22-34
• 3.1 引言22
• 3.2 靜力分析有限元基礎22-27
• 3.3 建模及模型假設27
• 3.4 Solidworks模型導入ANSYS Workbench基本步驟27-28
• 3.5 定義單元屬性28-29
• 3.6 劃分網(wǎng)格29
• 3.7 施加邊界條件和載荷29-31
• 3.7.1 切削力的計算29-30
• 3.7.2 橫梁受力分析30-31
• 3.8 求解計算與分析結果31-33
• 3.8.1 橫梁結構的剛度分析33
• 3.8.2 橫梁結構的應力分析33
• 3.9 本章小結33-34
• 4. LMCX530無模成型機橫梁有限元模態(tài)分析34-43
• 4.1 引言34
• 4.2 模態(tài)分析理論基礎34-35
• 4.3 模態(tài)分析的基本步驟35-36
• 4.4 橫梁結構有限元模態(tài)分析36-42
• 4.4.1 建立模型36
• 4.4.2 施加動力分析載荷并求解36-42
• 4.5 本章小結42-43
• 5. LMCX530無模成型機橫梁有限元諧響應分析43-50
• 5.1 引言43
• 5.2 諧響應理論基礎43-45
• 5.3 諧響應分析方法介紹45-46
• 5.4 諧響應分析的基本步驟46-47
• 5.5 橫梁結構的諧響應分析47-49
• 5.5.1 建立模型47
• 5.5.2 施加載荷約束及求解47-48
• 5.5.3 諧響應計算結果分析48-49
• 5.6 本章小結49-50
• 6. LMCX530無模成型機橫梁優(yōu)化設計50-61
• 6.1 引言50
• 6.2 優(yōu)化設計理論基礎50-53
• 6.2.1 優(yōu)化設計中常見術語50-52
• 6.2.2 優(yōu)化設計注意事項52
• 6.2.3 優(yōu)化設計的全過程52-53
• 6.3 優(yōu)化設計的步驟53-56
• 6.4 橫梁機構的優(yōu)化設計56-60
• 6.4.1 橫梁參數(shù)化建模56
• 6.4.2 聲明設計變量和優(yōu)化變量56-57
• 6.4.3 優(yōu)化設計基本步驟57-58
• 6.4.4 結果后處理58-60
• 6.5 本章小結60-61
• 7.結論與展望61-63
• 7.1 結論61
• 7.2 展望61-63
• 參考文獻63-65
• 致謝65-66
• 作者簡介66-67

【參考文獻】

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本文編號：618750