【正文】 工作臺的初步輕量化及改進(jìn) 上板輕量化的有限元計算采用合肥鍛壓廠提出的要求，即在滿足企業(yè)提出的的條件下試圖盡量減小工作臺與下橫梁上墊板配合工作部分尺寸以達(dá)到輕量化的目的。 （2） 在施加位移約束時簡支約束和全約束的計算結(jié)果相差較大，說明選擇簡支約束與全約束對有限元計算結(jié)果影響較大，而且簡支約束的計算結(jié)果相對偏大。；、?？紤]到硬件條件及計算時間、規(guī)模等因素，從而最終確定整體的分網(wǎng)精度為7級精度，這是一個比較切合實際的精度。為確定合適的分網(wǎng)精度。 約束方式及分網(wǎng)精度的確定 采用ANSYS提供的8結(jié)點(diǎn)SOLID 45三維實體單元類型，材料：，彈性模量，泊松比，密度。同時考慮到液壓機(jī)工作臺本身尺寸的龐大，從而將與下橫梁上墊板配合工作部分厚度尺寸減小為以在同樣的模型條件下進(jìn)行約束方式的比較確定。考慮有限元分析的需要，因而有必要對工作臺的幾何模型進(jìn)行必要的優(yōu)化處理[8]。同時，傳統(tǒng)設(shè)計方法中忽略工作臺的實際結(jié)構(gòu)而將其簡化為薄板模型具有明顯的缺陷和不足，因而有待改進(jìn)。 實體模型與薄板模型有限元分析結(jié)果的比較考慮到工作臺實際結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，工作臺的實際模型而應(yīng)當(dāng)歸于空間問題，而不應(yīng)當(dāng)是薄板問題，故而考慮選擇空間實體單元類型SOLID 45進(jìn)行分析計算[6]，并得到應(yīng)力及位移云圖。 （2）有限元分析方法中不同的約束方式下的計算結(jié)果相差也較大。得到四邊簡支和四邊全約束兩種約束方式下的應(yīng)力、位移云圖[5]。創(chuàng)建一個矩形面，截面尺寸：a=3560,b=1760，并定義厚度實常數(shù)，即t=340。 結(jié)果： 圖a 四邊簡支（2）四邊全約束情況下的計算：由a/b=2，查表得c3=，c6=。選取參數(shù)a=3560mm，b=1760mm，t=340mm?？紤]到與ANSYS中有限元結(jié)果的比較，分別計算薄板四邊簡支和四邊全約束兩種情況下的結(jié)果。廠方提出的設(shè)計要求:對此種型號的移動工作臺進(jìn)行輕量化設(shè)計，要求整個裝置上最大應(yīng)力。3 工作臺的理論分析及基于ANSYS的限元分析 企業(yè)給出的設(shè)計條件及提出的設(shè)計要求此次設(shè)計是對合肥鍛壓機(jī)床廠YH271250EI120型液壓機(jī)移動工作臺進(jìn)行輕量化設(shè)計。與國外同類車型相比，當(dāng)前我國自主品牌汽車輕量化水平整體較低，安全性較差，消費(fèi)者的認(rèn)可度相對偏低。新材料的應(yīng)用決不是對原有材料的簡單替代，而是一個涉及到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)境等諸多方面的復(fù)雜系統(tǒng)工程，需要從材料到零部件優(yōu)化設(shè)計和檢測技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、材料回收再生技術(shù)、零部件維修技術(shù)等一系列關(guān)鍵支撐技術(shù)的突破。這不僅需要先進(jìn)高強(qiáng)度材料的研發(fā)和應(yīng)用，更需要相關(guān)工業(yè)的支持與配合。如美國在上世紀(jì)90年代推行的新一代轎車合作伙伴計劃（即PNGV計劃），通過該計劃的實施，生產(chǎn)出百公里耗油3 L的新一代轎車，其安全性和舒適性基本保持不變，而且排放也減少到原車型的1/3，在這一計劃的影響下，世界各汽車發(fā)達(dá)國家，先后制造出百公里耗油3 L的汽車，開始了輕量化的研發(fā)工作。比較以上3種技術(shù)路線，在當(dāng)今發(fā)動機(jī)技術(shù)提升難度日益加大的背景下，尤其對于傳統(tǒng)汽車來說，大力發(fā)展并推進(jìn)汽車輕量化技術(shù)成為節(jié)能、減排的主導(dǎo)。二是大力發(fā)展先進(jìn)發(fā)動機(jī)技術(shù)，通過一系列電子技術(shù)的應(yīng)用，提高燃燒效率，改善燃油經(jīng)濟(jì)性。從國際上看，解決汽車節(jié)能環(huán)保問題主要采用以下3種方式。所以針對車輛的輕量化設(shè)計有效減少了車輛的燃油消耗，從而節(jié)約能量，有利于可持續(xù)發(fā)展。車輛輕量化是實現(xiàn)節(jié)能、安全、環(huán)保的重要措施。因此，利用鋼材實現(xiàn)輕量化的可能性備受關(guān)注。然而，這些新材料應(yīng)用成本很高，難以在較短時間內(nèi)推廣與普及。 國內(nèi)外輕量化發(fā)展現(xiàn)狀受能源和環(huán)境保護(hù)的壓力，工業(yè)發(fā)達(dá)國家較早就開始了輕量化設(shè)計研究?？捎脕砬蠼Y(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題的解答。目前，ANSYS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究。本課題在研究中，選用了國際上通用的ANSYS軟件。2 有限元軟件簡介及輕量化現(xiàn)狀 有限元軟件簡介有限元分析是針對結(jié)構(gòu)力學(xué)分析迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法。文中采用有限元分析的方法，對工作臺的應(yīng)力和變形等進(jìn)行分析，進(jìn)而進(jìn)行輕量化，同時采用拓?fù)鋬?yōu)化的方法，實現(xiàn)了工作臺結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)，有效減輕了其質(zhì)量，較好的實現(xiàn)了工作臺的優(yōu)化設(shè)計。液壓機(jī)工作臺作為液壓機(jī)本體的一個重要部件，也是人們進(jìn)行液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)研究的一項重要內(nèi)容。于是，人們一直努力探索更加先進(jìn)的液壓機(jī)本體設(shè)計方法。然而，我國現(xiàn)今液壓機(jī)主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計更多采用的仍然是傳統(tǒng)材料力學(xué)簡化計算與經(jīng)驗設(shè)計相結(jié)合的方法[2]。 lightweight design。 hydraulic machine worktable。s widely used finite element method to analyze. The finite element model of the YH271250EI120 hydraulic press39。關(guān)鍵詞：ANSYS；液壓機(jī)工作臺；有限元分析；輕量化設(shè)計；拓?fù)鋬?yōu)化?，F(xiàn)建立基于ANSYS的YH271250EI120型液壓機(jī)移動工作臺的有限元模型，模擬工作臺工作時的實際工況，對其進(jìn)行應(yīng)力、變形分析，給出了不同板厚模型在多種約束和載荷作用下的有限元分析結(jié)果，并根據(jù)這些分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，得出最合適的約束和載荷作用以及最佳的板厚，同時運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化的方法對工作臺結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步改進(jìn)，減少了液壓機(jī)工作臺的體積和重量，從而在保證液壓機(jī)工作臺工作需要和使用壽命的前提下，減少工作中的能量損耗，提高鋼材利用率。安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 （說明書） 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 08機(jī)械（3）班 學(xué)生姓名 陳飛虎 學(xué) 號 08210010344 課 題 液壓機(jī)工作臺的輕量化設(shè)計 指導(dǎo)教師 謝峰老師、扈靜老師 2012年 6 月 2 日液壓機(jī)