挡轮液压缸的改进设计及其有限元分析
液压缸的有限元分析
城南学院液压缸有限元分析CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE &TECHNOLOGY毕业设计（论文）题目：液压缸的有限元分析学生姓名：学号：班级: 工程机械专业：机械设计制造及其自动化指导教师：2012 年6 月液压缸的有限元分析FINITE ELEMENT ANALYSIS OF HYDRAULIC CYLINDER学生姓名：学号：班级：工程机械所在院(系): 汽车与机械工程学院指导教师：完成日期: 2012年6月7日摘要液压缸是液压机的关键部件, 其设计质量的好坏直接影响主机的工作性能和使用寿命。
如果设计不当,过早失效将造成较大的经济损失。
因此采用现代设计方法对液压缸进行结构设计, 对提高使用寿命, 增加经济效益具有重要意义。
本文首先对液压缸的各零部件进行了设计及验算。
然后采用UG软件建立了动臂液压缸的几何模型，通过与Workbench的接口输入到该有限元分析软件里，建立了相应的有限元分析模型。
最后通过该软件对液压缸模型进行了线性静力分析和模态分析，获得了液压缸的振动特性和力学性能，这对液压缸的改进设计和预评液压缸的危险部位具有参考意义。
关键词：液压缸；UG；ANSYS；有限元分析FINITE ELEMENT ANALYSIS OF HYDRAULICCYLINDERAbstractSurface hydraulic bar hydraulic machine is the earliest use of hydraulic components. Nothing seems to change, in fact, the hydraulic cylinder has been great development. This is not only in the hydraulic cylinder work performance, work out of range expansion, varieties of different specifications of the increase and the improvement of the structure, but also in the study of hydraulic cylinder is gradually deepening, design, calculation theory is gradually perfect.In this paper, the hydraulic cylinder parts of the design and checking calculation. Then using UG software to establish a boom cylinder geometry model, through the Workbench interface with input to the finite element analysis software, established the corresponding finite element analysis model. Finally, the software of the hydraulic cylinder model for linear static analysis and modal analysis, obtained the vibration characteristics of hydraulic cylinder and mechanical properties, the improvement design of hydraulic cylinder hydraulic cylinder and assessment risk part has the reference significance.KEY WORDS: HYDRAULIC CYLINDER ;UG;ANSYS;FINITE ELEMENT ANALYSIS目录第一章-绪论 (1)1.1前言 (1)1.2液压缸的分类 (1)活塞式 (1)伸缩式 (2)摆动式 (2)1.3论文的主要内容 (2)1.4 论文的主要组成 (2)第二章-各零部件的设计及验算 (3)2.1 设计提要 (3)2.2 各零部件的设计及验算 (4)2.2.1-缸筒设计 (4)2.2.2-法兰设计 (12)2.2.3 活塞设计 (15)2.2.4 活塞杆的设计 (16)第三章 -动臂液压缸有限元分析 (20)3.1 液压缸三维模型的建立 (20)3.2 有限元分析的基本理论 (20)3.2.1有限元法的发展概况 (21)3.2.2 有限元分析的基本思想 (22)3.2.3有限元法分析过程 (24)3.2.4 ANSYS软件介绍 (25)3.2.5 有限元分析的发展发展趋势 (26)3.3 模态分析 (28)3.4 静力分析 (32)3.5 结果总结与分析 (33)参考文献 (34)致谢 (36)第一章-绪论1.1前言液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。
冷却机液压挡轮装置中关键部件的有限元分析
关 键 词 ： 却 机 ； 压 挡 轮 ； 限 元 ； 触 分 析 冷 液 有 接
中 图 法 分 类 号 ： Ｂ１ ５ Ｔ ２
冷 却机 液 压 挡 轮 装 置 简介
以某 公 司改进 后 的 冷却机 液 压挡 轮装 置 中滑
座与 导 向轴 的接 触分 析 为 主要 目标 ［ ］分别 在 上 １，
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ５ １３ ．
０Ｃ ．２ ０ ｔ ０８
冷 却 机 液 压 挡 轮 装 置 中关 键 部 件 的有 限元 分 析
吴 迪 万 会 雄 邹 哲 维
（ 汉 理 工 大学 物 流 工 程 学 院 武 武汉 ４０６） ３０ ３
摘 要： 在冷却机 简体 上行与下行 ２种工况条件下对液压 挡轮装置 中的关键 部件进行有 限元仿 真分
的斜度 ， 了 限制并 控 制筒 体部 分 的轴 向运 动 ， 为 在
冷 却 机上 要 设 置 挡 轮装 置 ． 冷却 机 挡 轮装 置 包 括
２ 接 触 分 析 的数 值模 型 基 础
在 接 触 数值 模 型 中， 接触 物 体 的场 变 量 除 了 满 足基 本 方 程 、 界条 件和 初始 条件 以外 ， 边 还要 满 足 接 触 界 面 上 的接 触 条 件 ， 即法 向接触 条 件 和 切 向接触 条 件 ［ ］将 ｔ ３ ． 时刻相 互 接触 的 ２ 物 体 Ａ、 个
切向 接触 条件 是判 断 已进 入 接触 问 ２个物 体
以外 ， 在 接触 单元 的建立 上进 行 了优化 ． 还
分 析 了模 型受 力 可 能发 生 的 变形 后 ， 据 模 根 型 受 力变 形 的 模式 ， 定 滑 座 的轴 套 内 表 面 为接 确
液压系统中的液压缸设计与优化
液压系统中的液压缸设计与优化液压系统是一种常见的动力传输和控制系统，广泛应用于工程和机械领域。
其中，液压缸作为液压系统的重要组成部分，承担着将液压能转化为机械能的关键任务。
本文将探讨液压系统中液压缸的设计与优化。
一、液压缸的基本原理液压缸是一种能够直接转换液压能为机械能的装置。
其基本原理是借助液力传递，通过压力作用使油液推动活塞，从而产生线性运动。
液压缸的组成主要包括气缸筒、活塞、密封元件、传动杆等。
当液压缸接收到液压系统提供的压力油后，压力油进入气缸筒的一侧，将活塞推向另一侧，从而带动传动杆运动。
液压缸的工作过程中，需要满足密封性好、承载能力高、运动平稳等要求。
二、液压缸的设计指标在液压缸的设计过程中，需要考虑以下几个主要指标：1. 力矩和力的要求：液压缸的设计需要满足所需输出力矩和力的要求。
根据工作环境和应用场景的不同，液压缸所需的力矩和力将有所差异。
2. 自重和加载负荷：液压缸在工作时需要克服自重和加载负荷，因此需要根据实际情况确定液压缸的承载能力和稳定性。
3. 运动速度：液压系统中的液压缸的运动速度需要与机械设备的运作速度匹配。
运动速度太快可能导致过载和损坏，而速度太慢可能降低工作效率。
4. 尺寸与重量：液压缸的尺寸和重量直接影响安装和使用的灵活性。
设计过程中需要考虑液压缸的尺寸与重量对机械系统的影响。
三、液压缸的优化设计方法为了满足液压缸的设计指标并提高性能，可以采用以下方法进行优化设计：1. 选择适当的密封结构：密封结构的合理选择对于液压缸的工作性能至关重要。
应选择质量好、密封性能稳定可靠的密封结构，以减小泄漏风险。
2. 优化内部结构：合理设计液压缸内部结构，包括活塞的设计、传动杆的选择和导向装置的设计等。
内部结构的优化可以提高液压缸的工作效率和控制性能。
3. 选用合适的材料：液压缸的工作环境要求其具有良好的抗压、耐腐蚀和磨损性能。
应选择适合的材料，提高液压缸的使用寿命和可靠性。
4. 优化液压缸的控制方式：液压缸的控制方式包括单向控制和双向控制。
《2024年液压机机身有限元分析与优化》范文
《液压机机身有限元分析与优化》篇一一、引言随着工业制造的飞速发展，液压机在生产领域扮演着重要的角色。
作为液压机的核心组成部分，机身结构的稳定性和性能对整机的工作效率、使用寿命以及产品精度具有重要影响。
因此，对液压机机身进行有限元分析和优化设计，不仅有助于提高其工作性能，还能为生产过程中的安全性和效率提供保障。
本文旨在通过有限元分析方法，对液压机机身进行深入研究，并探讨其优化策略。
二、液压机机身有限元分析1. 模型建立首先，根据液压机机身的几何尺寸和材料属性，建立三维实体模型。
在模型中，需考虑机身的结构特点、材料属性以及可能的约束条件。
同时，为提高分析的准确性，需对模型进行网格划分，确保网格的密度和分布符合分析要求。
2. 加载与约束在有限元分析中，加载和约束的设置对于分析结果的准确性至关重要。
根据液压机机身的实际工作情况，设置合适的载荷和约束条件。
其中，载荷包括重力、工作压力等，约束条件则需考虑机身的固定方式和支撑条件。
3. 求解与分析利用有限元分析软件，对加载后的模型进行求解。
通过求解，可以得到机身的应力分布、位移变化以及振动模态等数据。
对这些数据进行深入分析，可以了解机身在不同工况下的工作性能和潜在问题。
三、液压机机身优化设计1. 问题识别通过有限元分析，可以发现机身结构中存在的问题和潜在风险。
例如，机身局部应力过大、振动模态不合理等。
这些问题会影响机身的工作性能和寿命，需要进一步优化。
2. 优化方案制定针对发现的问题，制定相应的优化方案。
优化方案包括改进结构、调整材料、优化工艺等。
在制定方案时，需充分考虑机身的工作环境、性能要求以及成本等因素。
3. 优化实施与验证将优化方案应用到机身结构中，重新进行有限元分析和实验验证。
通过对比优化前后的数据，评估优化效果。
若优化效果显著，则说明优化方案可行；若效果不明显或出现问题，则需进一步调整优化方案。
四、结论与展望通过有限元分析和优化设计，可以提高液压机机身的工作性能和寿命，为生产过程中的安全性和效率提供保障。
浅析液压油缸结构及改进技术
浅析液压油缸结构及改进技术摘要：随着工业化进程的不断推进，液压设备开始在多个领域得以广泛应用。
液压油缸作为液压设备的最主要结构之一，其属于液压设备的核心组成部分，液压油缸安全可靠的运行是确保液压设备整体运行可靠性的重要保障。
文中对液压油缸的结构进行了分析，并进一步对液压油缸的改进技术进行了具体的阐述。
关键词：液压油缸；结构；改进技术1.液压油缸的结构1.1活塞装置液压油缸的活塞装置主要以活塞和活塞杆结构为主，活塞主要以耐磨的铸铁材料制成，而活塞杆则以钢料进行制造。
活塞装置主要以一体式、推销连接式、螺纹式和半接环式为主，在这几种结构中，螺纹式结构较为简单，而且容易拆卸，但此种结构形式的螺帽一旦处于高压负荷下极易出现松动情况。
半环式结构不易拆卸，结构也较为复杂，但具有较高的可靠性。
只有当液压油缸尺寸较小的情况下时，才能适用于一体化活塞和活塞环结构。
1.2密封装置1.2.1间隙密封间隙密封其结构较为简单，通过运动构件之间的微小间隙来做到对泄漏的防止作用，其是在一定条件下，在活塞的表面制造出狭小的环形凹槽，这样可以有效的提高装置的密封性，而且油液在通过凹槽时阻力也会有所提高。
但这路间隙密封结构对于机加工艺具有较高的要求，所以适用范围有限，只对于尺寸较小、压力较低及活塞运动相对较慢的液压油缸才具有适用性。
1.2.2摩擦环密封为了能够在液压油缸缸体和活塞结构之间进行良好的密封，则通常会采用摩擦环密封，这是和种需要套在活塞上的摩擦环，其摩擦阻力较小，而且结构具有较高的稳定性和自我补偿能力，由于处于液压油缸缸体和活塞结构之间，所以其具有较好的自我补偿能力。
1.2.3密封圈密封密封圈密封结构的应用使其能够与液压油缸构件之间具有更好的贴合性，所以其结构所采用的制作材料费通常都以橡胶和塑料为主，这两种材料都具有较好的弹性，不仅具有较好的贴合性，而且在磨损发生后也具有自我补偿能力，可靠性较高，其对于液压油缸各个部件处的密封工作具有较好的适用性。
基于有限元分析的液压缸支架结构优化设计
无法充分利用材料的许用应力，增加成本，也使支架整体质量
偏大。
128
Sheji yu Fenxi◆设计与分析
说明，如图6所示。为简化计算，将底板和底座之间作用力等效 为 施 加 于 各 螺 栓 中 心 的 集 中 力 ，螺 栓 和 底 座 变 形 分 别 以 ObA 和OmA 表示。
（a）传统结构
（b）优化后结构
实际工况下受力情况[8]。对设备施加500 kN载荷，液压缸与支
架为销轴连接，支架销轴孔受500 kN水平压力。通过螺栓组将
底板和侧液压缸支架固连，底板为固定约束，支架载荷约束模
型如图3所示。
（a）传统结构
（b）优化后结构
图1 支架的三维模型
液压缸支架由Q235-A焊接构成，在有限元分析软件中设
定材料属性[4]，如表1所示。
（a）传统结构
（b）优化后结构
1.2 受力分析
图3 支架的载荷约束模型
传统形式与优化后形式支架受载后变形均为自上而下减
小 ，顶 部 由 于 受 力 集 中 ，变 形 量 最 大 ，两 种形 式 最 大 变 形 量 分
别为0.58 mm及0.82 mm。支架等效应力云图如图4所示。
传 统 支 架 最 大 等 效 应 力 位 于 销 轴 孔 - 螺 栓 连 接 处 ，为
（a）连接形式及力矩
（b）施加倾覆力矩前
（c）施加倾覆力矩后
图5 支架底板受力分析
上述过程可通过单个螺栓-底座的受力和变形情况进行
图6 单个螺栓-地基受力变形 在未施加M之前底座、螺栓工作点均为A 点，支架底板合 力为0；施加M后，轴线右侧螺栓工作点移至B2点，底座工作点 移至 C2点 ，底 板 上 两 者 合 力 与 载 荷 Fm相 等 ，方 向 向 上 ；在 轴 线 左 侧 ，螺 栓 工 作 点 移 至 B1点 ，底 座 工 作 点 移 至 C1点 ，底 板 上 两 者合力为螺栓工作载荷F，方向向下，载荷F与Fm大小相同。倾 覆力矩等于作用于两侧底板合力矩，即：
基于有限元方法的液压缸结构优化设计
σＤ
ꎻ
[ σＤ ]
(３)
ｆ３ ( ｘ) ＝
σｄ
ꎻ
[ σｄ ]
(４)
式中 Ａ 为缸体截面积ꎬσ Ｄ 为缸体受到的应力ꎬ[ σ Ｄ ] 为缸体材料的许用应力ꎬσ ｄ 为活塞杆受到的应力ꎬ
[ σ ｄ ] 为活塞杆材料的许用应力ꎮ
１. ３ 总目标函数
总目标函数为
ｆ( ｘ) ＝ ω１ ｆ１ ( ｘ) ＋ ω２ ｆ２ ( ｘ) ＋ ω３ ｆ３ ( ｘ) ＝ ω１ Ａ ＋ ω２
[ 中图分类号] ＴＨ１３７. ５１ [ 文献标识码] Ａ
液压缸作为液压传动系统中最常见的一种液压执行元件 [１] ꎬ广泛应用于各类工程机械中ꎬ其性能
的好坏ꎬ直接影响到机械设备的工作性能和使用寿命ꎮ 目前ꎬ传统的液压缸设计是凭经验建立初始设计
方案ꎬ然后采用结构力学的方法对零件的结构强度、刚度和稳定性进行校核与分析ꎬ对不符合要求的地
２０１９ 年 １０ 月 陕西理工大学学报( 自然科学版)
第 ３５ 卷第 ５ 期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａａｎｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ( Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ)
Ｏｃｔ. ２０１９
( 陕西理工大学 机械工程学院ꎬ 陕西 汉中 ７２３０００)
[摘 要] 为了减小液压缸的重量ꎬ提高产品使用寿命ꎬ对某型号液压缸进行了静力学仿真ꎬ
得到了液压缸的变形、应力参数ꎮ 优化设计时以缸体内孔半径、缸体壁厚、活塞杆半径尺寸参
数为输入参数ꎬ液压缸的变形、应力、质量为输出参数ꎬ通过 ＡＮＳＹＳ 软件仿真分析获得了液压
１. １ 设计变量
设计变量为
ｘ ＝ [ Ｄδｄ] ꎬ
(１)
ｆ１ ( ｘ) ＝ Ａꎻ
液压缸的设计与优化
液压缸的设计与优化液压系统在工程领域中起着至关重要的作用，而液压缸作为液压系统的核心部件之一，其设计与优化对于系统的性能与效率具有重要影响。
本文将探讨液压缸的设计原理与方法，并针对其优化提出相应的思路和建议。
1. 液压缸的基本原理液压缸是一种将液压能转化为机械运动能的装置。
其基本原理是利用液体的压力对密闭容器内的可动活塞施加力，从而产生线性运动。
液压缸的组成主要包括缸体、活塞、密封件、液体进出口等，通过控制液体的进出和流动状态来实现运动控制。
2. 液压缸的设计要素（1）负载条件：液压缸的设计必须充分考虑负载条件，包括负载的大小、速度和变化情况等。
根据具体应用需求确定液压缸的尺寸和参数，以满足负载要求。
（2）成本效益：在设计液压缸时需要综合考虑成本效益。
通过合理的结构设计和材料选择，尽量降低生产成本，同时确保液压缸的质量和可靠性。
（3）效率与能耗：液压系统的效率与能耗直接影响整个系统的性能表现。
在液压缸的设计中，应尽量减小液体流动阻力和压力损失，并合理选择液压泵的类型和容量，以降低能耗。
（4）稳定性与可靠性：液压缸在工作过程中需要保持稳定的性能，并具备较高的可靠性。
因此，在设计过程中应充分考虑材料的强度和刚度，以及密封件的选择和组装方式等因素，以确保液压缸的工作平稳可靠。
3. 液压缸的设计方法（1）力学分析：通过力学分析，确定液压缸在负载下所受的力和压力，并计算出活塞的受力情况。
根据受力情况和运动要求，可以确定液压缸的尺寸和结构形式。
（2）材料选择：根据液压缸的负载要求和工作环境条件，选择合适的材料。
常用的液压缸材料有铸铁、钢、不锈钢等，根据具体情况选择适合的材料类型和级别。
（3）密封件设计：液压缸的密封性能对于其工作效果和寿命至关重要。
通过合理选择密封件材料和结构形式，并注意密封面的加工和安装，可以有效提高液压缸的密封性能。
（4）液压系统配套：液压缸的设计还需要考虑液压泵、油管和控制阀等液压系统的配套。
基于有限元分析的液压缸优化设计
基于有限元分析的液压缸优化设计引言：液压系统在现代工程中扮演着重要的角色，其中液压缸作为液压系统的核心元件之一，被广泛应用于各个领域。
液压缸的设计优化是提高系统效率和可靠性的关键环节之一。
本文将探讨基于有限元分析的液压缸优化设计方法，旨在提高其工作性能和使用寿命。
1. 液压缸工作原理液压缸是将液压能转化为机械能的装置，通常由缸筒、活塞和活塞杆组成。
液压油通过控制阀进入液压缸的两端，推动活塞和活塞杆产生线性运动。
2. 液压缸设计参数液压缸设计的关键参数包括缸径、缸程、工作压力、活塞杆直径等。
这些参数的合理选择对液压缸的性能至关重要。
3. 有限元分析在液压缸设计中的应用有限元分析是一种工程设计常用的计算方法，通过将结构分割成有限个小单元，在每个小单元上建立近似方程，然后通过求解方程组得到结构的应力、应变和位移等物理量。
在液压缸设计中，有限元分析可以用于评估结构的强度、刚度和疲劳寿命等重要指标。
4. 优化设计目标液压缸的设计优化目标是提高其工作效率、减少能耗和延长使用寿命。
通过有限元分析，可以对液压缸各个部件进行结构优化，以实现这些目标。
5. 液压缸缸筒设计优化液压缸缸筒的设计优化主要包括减少重量和提高刚度两个方面。
通过有限元分析，可以确定更合理的材料和结构参数，减少结构的应力集中和变形。
6. 液压缸密封件设计优化液压缸的密封件对其密封性能和工作寿命有着重要影响。
通过有限元分析，可以评估密封件的接触压力、温度分布和变形情况，以优化密封设计。
7. 液压缸活塞杆设计优化液压缸活塞杆承受着很大的弯曲和拉压力，其设计的合理性直接影响液压缸的使用寿命。
有限元分析可以评估活塞杆的强度和刚度，优化其设计以提高液压缸的可靠性。
8. 液压缸循环寿命预测通过有限元分析，可以预测液压缸的循环寿命，以评估其可靠性。
根据结构的应力水平和载荷循环数，可以采取合适的方法进行寿命预测和结构改进。
结论：基于有限元分析的液压缸优化设计方法可以有效地提高其工作性能和使用寿命。
《2024年液压机机身有限元分析与优化》范文
《液压机机身有限元分析与优化》篇一一、引言液压机是一种广泛运用于机械制造、模具制造等行业的重工业设备。
其机身作为整个设备的支撑结构，承担着重要的力学作用。
因此，对液压机机身的力学性能进行深入的研究，对于提高设备的安全性和可靠性至关重要。
本文旨在通过有限元分析方法对液压机机身进行力学分析，并提出相应的优化方案。
二、液压机机身的有限元分析1. 建模与网格划分本阶段通过使用专业软件对液压机机身进行三维建模，然后根据模型的几何形状和结构特点进行网格划分。
在划分网格时，充分考虑了机身的复杂性和受力特点，确保了网格的合理性和准确性。
2. 材料属性与边界条件设定根据实际使用的材料，设定机身各部分的材料属性，如弹性模量、密度、泊松比等。
同时，根据实际工作情况设定边界条件，如固定约束、力加载等。
3. 加载与求解根据液压机机身的实际工作情况，施加相应的载荷和约束条件，并进行求解。
通过有限元分析软件得到机身的应力分布、位移变形等情况。
三、结果分析1. 应力分析通过有限元分析结果，我们可以得到液压机机身的应力分布情况。
在机身的关键部位，如连接处、支撑点等地方，容易出现应力集中现象。
这些地方的应力值较大，可能影响设备的正常运行和安全性。
2. 变形分析除了应力分布，我们还关注机身的变形情况。
在受到外力作用时，机身会产生一定的变形。
通过有限元分析，我们可以得到机身的变形情况，从而评估其刚度和稳定性。
四、优化方案设计1. 材料优化根据有限元分析结果，如果发现机身某部位的应力过大，可以考虑更换材料来提高其强度和刚度。
例如，可以使用高强度钢材或者合金材料来替代原有的材料。
2. 结构优化在结构上，可以通过改进连接方式、增加加强筋等方式来提高机身的刚度和稳定性。
例如，在应力集中的地方增加支撑结构或者改变连接方式来分散应力。
3. 工艺优化在制造过程中，可以通过优化工艺参数、提高加工精度等方式来提高机身的精度和一致性。
例如，在焊接过程中控制焊接温度和速度，以减少焊接变形和残余应力。
液压缸结构设计的有限元分析
早失 效的原因 ， 并针对其原 因提 出改进措施 ， 经过重新分析 计算后 ， 液压 缸结构 设计在 满足使用 要求 的
前 提下 ， 也进一步优化 了液压缸 的结构设计 ． 关 键 词： 液压缸 ； 强度校核 ； 有 限元分析 ； 结构设计
文献标志码 ： Ａ Ｄ Ｏｌ ： １ ０ ． １ ６ ０ ３ ９ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ ２ ２ － １ ２ ４ ９ ． ２ ０ １ ６ ． １ １ ． ０ １ ２ 中图分类号 ： Ｔ Ｈ １ ７
以作为液压缸设计 （ 特别是高压缸 ） 的理论参考． 液压 缸 通 常 是 一 端 开 口一 端 封 闭 的 厚 壁 中
（ 高） 压容 器 ， 由法 兰 固定 在 液 压 机 固定 横 梁 上 ，
油 料从缸 底进 油 孔 压 入 液压 缸 ， 在油 压 的作 用 下 活塞 杆驱 动 活动 横 梁 沿立 柱 运 动 完 成压 力 加 压 ，
、
＼ ＼
活动 横梁
１ 合理简化分析模型及结构参数
某 液压 机在 使 用 过程 中 ， 液压 缸 经 常 出现 活
图１液 压 缸 安 装 方 法 示 意 图
液 压缸 因其 负载状 况 以及工 作环 境 常处于 变
塞杆动作缓慢 ， 有间断的冲击现象导致缸体过早
出现失 效 ， 按常 规方 法进行 故 障排除 ， 系 统油 量和
第 １ １ 期
时
黛， 等： 液压缸结构设计 的有限元分析
构， 将 液压 缸各 组 成部 分 视 为 各 向同性 的理 想弹 塑体结 构 ， 即材 质 相 同 ， 均选用 ２ ０ 钢， 各 结 构 尺
寸及材 料特 性参 数如 表 １ 所示．
２ 液 压 缸 常规 强 度 校 核
液压缸密封件的有限元分析及改进设计
液压缸密封件的有限元分析及改进设计Optimization of sealing o-ring based on finite element analysis【摘要】介绍了液压缸的常用密封件的分类，利用有限元分析软件ANSYS对液压缸往复密封用橡胶密封圈进行建模和计算，分析密封圈最易受损和失效的关键部位，并结合液压缸活塞杆动态密封机理提出了优化设计模型。
对密封件的设计改进提供一种可行的方法。
关键词：有限元分析；优化设计；密封圈；密封机理【Abstract】By using ANSYS engineering analysis system，the finite element analysis model for sealing 0-ring of hydrodynamic cylinder was set up to analyze the easiest parts to be damaged and the key parts to be disabled．Integrated with sealing principles for piston of hydrodynamic cylinder，an optimized model of sealing O-ring Was proposed，which pointed out an available way to optimize the design of sealing O-ringKey words：FEM；Optimization；Sealing O-ring；Sealing principle0引言在液压系统中，液压缸是动力传递元件。
而液压缸中，活塞和导向套上所选用的密封圈，对液压缸在规定的条件下，规定的时间内，完成规定的功能，而使其性能保持在允许值范围内是至关重要的。
如果密封件过早地失效，动力传递的功能必将随之消失。
在现代设计中，合理选用密封件以及合理的结构设计，是保证产品性能提高产品质量的必要条件。
回转窑液压挡轮的问题及改造
回转窑液压挡轮的问题及改造[摘要]在化工、冶金、建材、有色金属等各个行业中，回转窑有着广泛的应用。
它是一种热加工设备，也是企业生产过程中的核心关键。
本文首先概述了挡轮结构，其次，就回转窑液压挡轮的问题及改造进行了较为深入的探讨，提出了自己的建议和看法，具有一定的参考价值。
[关键词]回转窑液压挡轮问题改造中图分类号：tg333.2 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）17-544-011.前言在化工、冶金、建材、有色金属等各个行业中，回转窑有着广泛的应用。
它是一种热加工设备，也是企业生产过程中的核心关键。
在回转窑的设计过程当中，关键部件（托轮、筒体、轮带、驱动装置）的改进及设计尤其重要，与此同时辅助装备的优化与改进却被忽略。
挡轮装置在回转窑中虽然是不起眼的小设备，却有着至关重要的作用。
如果挡轮装置出现问题，回转窑轻则导致生产速度下降产量减小，重则停止生产、进行检修，严重影响到回转窑的生产率，导致企业的生产量降低。
由此可见，液压挡轮的稳定性直接影响到企业的经济效益。
2.挡轮结构介绍2.1机械挡轮（普通挡轮）在与齿圈相邻的轮带两边，安装有成对的机械挡轮，挡轮能不能转动决定了筒体能否上窜或者是下滑，所以机械挡轮也称作信号挡轮。
在运行过程中，机械挡轮只能够限制到筒体在轴向上受到的力，而没有其他外力来推动筒体向上窜动，必须要依靠在轴线上跟挡轮不平行安装的托轮来产生向上的力。
然而，这种方法本身就存有很大的隐患和缺点。
不过机械挡轮主要适用于小型窑体，不再是主流了。
2.2液压挡轮由于市场的拓展，小型窑体逐渐向大型化发展，在这样的形势下，机械挡轮的缺点更是暴露无遗。
于是液压挡轮应运而生。
液压挡轮的托轮和轮带轴线相对于平行，窑体在重力作用下能够下滑。
滑至下止点时，液压油泵经限位开关开启，通过液压油的压力驱动窑体和挡轮使其上窜。
当达到上止点时，限位开关被触动，从而使得油泵断电，滑阀变向，窑体在重力作用下向下滑动，不断的进行上述动作。
《2024年液压机机身有限元分析与优化》范文
《液压机机身有限元分析与优化》篇一一、引言液压机作为现代工业生产中不可或缺的重要设备，其机身的设计与性能直接关系到设备的整体稳定性和工作效率。
随着计算机技术的不断发展，有限元分析方法已经成为优化产品设计的重要手段。
本文将对液压机机身进行有限元分析，以寻找优化机身设计的方法，旨在提高设备的性能和使用寿命。
二、液压机机身的有限元分析1. 模型建立首先，我们使用三维建模软件建立液压机机身的几何模型。
在建模过程中，要充分考虑机身的结构特点、材料属性以及边界条件等因素。
然后，将几何模型导入有限元分析软件中，进行网格划分，为后续的有限元分析做好准备。
2. 材料属性与边界条件在有限元分析中，我们需要定义机身的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度等。
同时，还需要设定边界条件，如约束条件、载荷条件等。
这些设定将直接影响有限元分析的准确性。
3. 有限元分析过程在完成模型建立、材料属性和边界条件设定后，我们可以开始进行有限元分析。
首先，对机身进行静态分析，以了解其在不同工况下的应力分布和变形情况。
其次，进行模态分析，以确定机身的固有频率和振型，为后续的优化设计提供依据。
最后，进行接触分析和疲劳分析等，以全面评估机身的性能。
三、液压机机身的优化设计1. 优化目标与约束条件根据有限元分析结果，我们可以确定优化目标，如减小机身的应力、提高刚度、降低振动等。
同时，还需要考虑一些约束条件，如制造工艺、成本、材料性能等。
这些都将影响优化方案的选择和实施。
2. 优化方案设计与实施针对优化目标，我们可以提出多种优化方案，如改变机身的结构、采用新型材料、改进制造工艺等。
然后，通过有限元分析对各种方案进行评估和比较，选择最优方案进行实施。
在实施过程中，还需要不断调整和优化设计方案，以达到最佳的性能和成本效益。
四、实验验证与结果分析1. 实验验证为了验证有限元分析和优化设计的准确性，我们可以进行实验验证。
通过在实际工况下对优化后的液压机机身进行测试，观察其性能指标如应力、刚度、振动等是否达到预期目标。
液压缸强度校核的有限元分析
0引言近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，其应用已到了一个崭新的高度。
液压传动技术已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品生产中不可缺少的技术。
液压缸是液压系统中的执行元件，它的作用是将液体的压力能转换为机械能。
只有液压缸的安全工作才能保证整个液压系统的正常工作，借助分析软件，对液压缸筒进行有限元分析。
1编程设计液压缸如果校核强度不够，需要修改缸筒尺寸，然后再进行校核，如果多次校核计算，比较麻烦。
所以，开发一种计算器，只要输入缸筒的尺寸、压力和材料参数即可生成有限元分析命令流，导入到有限元分析软件即可进行有限元分析，方便快捷。
自动生成命令流计算器编程如下：Private Sub Command1_Click()a =Val(Text1.Text)b =Val(Text3.Text)l =Val(Text2.Text)c =Val(Text4.Text)d =Val(Text5.Text)Dim p(1To 16)As String p(1)="/PREP7"p(2)="MP,EX,1,"&c p(3)="MP,PRXY,1,"&d p(4)="ET,1,PLANE82"p(5)="PCIRC,"&a /2&","&b /2&","&"0,90"p(6)="LSEL,S,LINE,,1,3"p(7)="LESIZE,ALL,,,60"p(8)="LSEL,S,LINE,,2,4"p(9)="LESIZE,ALL,,,60"p(10)="AMESH,ALL"p(11)="FINISH"p(12)="/SOLU"p(13)="DL,2,,UX,0"p(14)="DL,4,,UY,0"p(15)="SFL,3,PRES,"&l p(16)="SOLVE"Dim Str2As String For I =1To 16Str2=Str2&p(I)&Chr(10)NextStr2=Replace(Str2,vbLf,vbCrLf)Open "D:\1.txt"For Output As #1Print #1,Str2Close #1Shell "cmd /c d:\1.txt",vbHide End Sub2有限元分析在计算器中，输入缸筒外径D=100mm ，内径d=80mm ，液压缸受最大压力P=15MPa ，液压缸材料为45号钢，弹性模量E=1.9×105MPa ，泊松比液压缸强度校核的有限元分析伍晓红（辽宁轨道交通职业学院，辽宁沈阳110023）摘要:液压系统现在应用越来越广泛，所以安全性和可靠性尤其重要。
《2024年液压机机身有限元分析与优化》范文
《液压机机身有限元分析与优化》篇一一、引言液压机作为一种重要的工业设备，其机身的稳定性和可靠性直接关系到设备的工作效率和安全性。
随着现代工业技术的不断发展，有限元分析（FEA）技术已成为机械结构设计与优化的重要手段。
本文将通过液压机机身的有限元分析，探讨其结构特点及存在的问题，并提出相应的优化措施。
二、液压机机身结构特点及问题分析液压机机身作为设备的主体结构，承受着巨大的工作压力和外部负载。
其结构特点主要表现为高强度、高刚度以及良好的减震性能。
然而，在实际使用过程中，机身可能会出现一些结构上的问题，如应力集中、形变等。
这些问题可能源于设计不合理、材料选择不当、加工工艺不足等因素。
三、有限元分析方法及实施步骤有限元分析是一种基于数学和物理原理的数值计算方法，通过将连续体离散化为有限个单元，求解各单元的近似解，从而得到整个结构的性能。
在液压机机身的有限元分析中，主要步骤包括：1. 建立三维模型：根据机身的实际结构，建立精确的三维模型。
2. 网格划分：将模型划分为有限个单元，形成网格。
3. 材料属性定义：根据机身的材料特性，定义各单元的材料属性。
4. 边界条件设定：设定机身的约束条件和载荷条件。
5. 求解与分析：通过有限元软件进行求解，分析机身的应力、形变等性能。
四、液压机机身的有限元分析结果及问题诊断通过对液压机机身进行有限元分析，可以得到各部位的应力分布、形变情况等结果。
根据分析结果，可以诊断出机身存在的问题，如应力集中区域、形变较大的部位等。
这些问题可能对设备的性能和寿命产生不良影响，需要采取相应的措施进行优化。
五、液压机机身的优化措施及实施效果针对液压机机身存在的问题，可以采取以下优化措施：1. 结构优化：通过改变机身的结构形式，如增加加强筋、改变连接方式等，提高其刚度和强度。
2. 材料优化：选择更高强度、更好减震性能的材料，提高机身的耐久性和可靠性。
3. 工艺优化：改进加工工艺，提高加工精度和表面质量，减少应力集中和形变。
基于有限元的船舶液压油缸活塞杆端头优化设计
基于有限元的船舶液压油缸活塞杆端头优化设计庄攀（常德达门船舶有限公司，湖南常德415700）0引言液压油缸是将液压能转化为机械能，主要做直线往复运动的重要执行机构，结构简单，工作可靠，液压油缸广泛应用于船舶、工程机械、港口起重等工程作业中。
伸缩式液压油缸的结构主要由缸筒、缸盖、活塞杆、密封装置、缓冲装置等部分组成，本文研究对象为活塞杆杆头，作业时该部件的整体屈服强度与刚度要求较高。
目前，基于有限元分析和三维建模技术应用较为广泛，能有效提高零部件设计效率，降低设计成本。
本文基于有限元校核分析对活塞杆端头进行静应力分析与优化设计。
1有限元分析应用有限元分析技术在工程技术领域应用越来越广泛，完全替代较高研发成本、较长周期试验、不确定性研发结果的传统研发。
尤其是新产品研发过程中关键特性验证，设计工程师可以创建虚拟样机实验设计出准确可靠的研发方案，大幅度提高新产品研发成功率，降低新产品开发成本，加快新产品开发效率，顺利完成新产品的开发过程。
随着工程作业设备大型化、作业工况复杂化，作为关键执行部件的液压油缸，受力情况越来越复杂，常规的受力校核方法已经不能满足工程实际需求。
现以某型船舶甲板起重液压油缸起重过程为研究工况，利用有限元分析技术对重要受力位置的屈服强度和抗拉强度进行校核计算，从而验证目前的结构受力是否达到设计要求，各部件的安装是否满足船舶主体结构较小空间，最后根据分析结果与预安装反馈对液压油缸进行结构优化，上述校核分析与优化设计对重型液压油缸的可靠性提升具有较重要的意义。
2有限元校核分析2.1创建有限元模型某型船舶伸缩式液压油缸为二级油缸，活塞杆伸出顺序从大径到小径，空载回缩顺序为从小径到大径，可实现较长的工作行程，非工作状态回缩时间较短，结构紧凑，适用于安装空间受到限制的场合[1]。
通过特殊端口导入至ANSYS Workbench的几何模型，转化为液压油缸各部件有限元模型之前，需要根据实际情况进行模型前处理。
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重、 易拉缸以及缸端盖处有外泄等ｎ 。传统挡轮液压 ］
缸 基本 上不 能承受 径 向力 ， 是上述 问题 存在 的根 源 ， 因 此， 本文 对其 结构 凹槽 为参 考 点 ， 独 对 右 边 滑 动活 塞 杆 组 单 件进 行力矩 分 析 ：
一
由方程 （ ） （ ） （ ） 解得 ： ６ 、７ 和 ８ 联 ｔ一 一 Ｆｓ ｉ ｎ ｉ ｎ （） ９ （ ０ １）
，＝ Ｌ 二
ｎ
（） １ １
步减小 活 塞杆 与端 盖 上导 向套 之 间的 相 互作 用 力 ， 如果 图 １ 的导 向套磨损 或 者 图 １ ａ中 ｂ中的辅 助支
Ｆ ３＝Ｆ Ｃ Ｓ Ｏ Ｆ ｓ ＝Ｆ ｌ＋Ｆ ２＋Ｆ ４ ｉ ｎ
力矩 分析 ：
（） ５ （） ６
实践表明， 传统结构形式的液压缸使用效果不佳 ，
所存 在 的主要 问题 是 密封失 效 、 内泄 大 、 向套磨 损严 导
以球 套 凹槽 为 参考 点 ， 独 对 左 边 活 塞组 件 进 行 单
如 图 ７所示 。在 安装 作 业 时 ， 把 油 缸 杆 连 接 的 耳 环 先
１２ ０
液 压 与 气动
２１ ０ 第 １ １年 ０期
使 用性 能 ， 无论 是 从 经 济 角 度 ， 是 从 安 全 角 度 来 考 还 虑， 有着 极其 重要 的意 义 。
图 １ 示活塞及活塞 杆 的整体受 力平衡方程 式为 ｂ所
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液 压 与 气动
１１ ０
挡 轮 液压 缸 的改进 设 计 及 其 有 限元分 析
黄海波 ，张新福 ，王 欣
Ｉ ｒ ｖ ｄ ｄ ｓｇ ｎ ＥＡ ｆｂ ｏ ｋ ｗｈ ｅ ｙ ｒｕ ｉ ｙｉ ｄ ｒ ｍｐ ｏ ｅ ｅ ｉｎ ａ ｄ Ｆ ｏ ｌｃ － ｅ ｌｈ ｄ ａ ｌ ｃ ｌｎ ｅ ｃ
顺利进行 ， 影响到整个设备 的使用寿命。因此 ， 对挡轮
４ ２２ ￣ ｘ 接油缸 溢油腔 ２
拧到 油缸 杆上 ， 然后 人 工 通 过 工具 拉 动 耳 环 两边 的 吊 环把 耳环 上提 与拉 杆端 耳环相 连 。
一
。
油 缸 杆 连接
拉 杆 连 接
图 ７ 连 接 杆 处 零 件 图 ５ 改造 部 分 液压 原 理 图
收稿 日期 ：０ １ ４１ ２ １ － ．１ ０ 作者简介 ： 黄海 波 （９ ３ ） 男 ， １８ 一 ， 湖北 省京 山县 人 ， 助理工 程
师， 硕士 ， 主要从事船舶补给装备研究工作 。
在许 多重型工程设备 中， 例如 回转窑、 冷却机等 ，
都 要用 到液 压挡 轮装 置 。其 中液压 挡 轮液压 缸起 着相 当重要 的作 用 ， 的使 用情 况 直 接 关 系 到 安 全 生产 的 它
Ｃ 有 限元 分析软 件 ， 立 了改进后 的挡 轮 液 压缸 的有 限元模 型 ， Ａ 建 经过 静 态 结 构分 析 ， 到 挡 轮 液 压缸 在 径 得 向载荷 作 用下的 应 力和位 移分 布情 况 ， 过对 缸体 结构 的 强度分 析 ， 证 了改进 后 的挡轮 液压 缸 能够承 受径 通 验
在 液压 缸 的 实 际设 计 中 ， 与 相 比 ，极 小 ， 为 ｚ 约 １２ ｘＹ约 为 １３Ｌ 在 这种 情 况 下 ， 仅 为 Ｆ ／ ０Ｌ；， ／ 。 Ｆ 的 １３ ， 仅 为 Ｆ 的 ３３ ， ／７Ｆ ２ ／７ 这样 极 大地 减 小 了端 盖 处 的承 受力 。计算 可知
ＨＵＡＮＧ Ｈａ— ｏ ＨＡＮＧ ｎ ｆ ｉｂ ，Ｚ Ｘｉ — ｕ，Ｗ ＡＮＧ ｉ Ｘｎ
（２１ ９ １７部队 ， 北京
１０ ７ ） ０ ０ ２
摘
要 ： 文针 对 传 统挡 轮 液压 缸 径 向 力承载 不 足 的 问题 ， 出 了改进 措 施 ， 该 提 然后 采 用 ￣ｏ Ｍ Ｃ Ａ Ｉ ／ Ｅ Ｈ Ｎ—
Ｆ（ 一Ｙ ｓ ＝Ｆ ￡一Ｙ— ）ｉ ｎ （ ） （） ８
图 １为活 塞及 活塞杆 推 动负 载到某 一位 置 时的受 力分析图。图 １ 所示为对普通液压缸负载力作用点 ａ 位 于活 塞杆 端部 的受力 状况 ； １ 示为改 进后 挡轮 图 ｂ所 液 压缸 推杆施 加 于活塞 杆上 反力 的作 用点位 于 活塞与 端盖 上 导 向套 之 间的受 力状 况 。 图ｌ ｂ中活塞 杆 的右 端 为空心 结构 ， 推杆 与 活塞杆 左 内孔 的单 面 间 隙为 ７ ５ｍ ． ｍ。推杆 作 用 在 活塞 杆 上 的作 用点位 于 活塞 及 端 盖 上导 向套 之 间 ， 样 可进 这
社 ，０ ５ ２０ ．
形式。在油缸杆 的一端用一带螺纹的耳环 ， 拉杆端用 带螺 纹 的双耳 环 ， 中间通 过销轴 连接 ， 其零 件 示 意图
一
［ ］ 液压 传动 与控 制／ 机 械设 计手 册》 ２ 《 编委会 ． 械设 计 手 机
册［ ． Ｍ］ 北京 ： 机械 工业 出版社 ，００ ２０ ．
向冲击 载荷 的作 用 。
关键 词 ： 轮 液压缸 ； 挡 改进设 计 ； 限元 有 中 图分 类号 ：Ｈ１７ 文献 标识 码 ： 文章 编号 ：００４ ５ （０ １ １－１１ ４ Ｔ ３ Ｂ １０ －８８ ２ １ ）０ ０ － ０ ０
引言
液压缸的受力状况及结构强度进行分析研究 ， 提高其
６ 结论
经过 喷煤 液压 系 统改 造 ， 改造 后 液 压 系 统运 行 平 稳、 靠， 可 在操作 过 程 中省 时 、 省力 ， 大大 为公 司节 约 了
一 ∈
成本 ， 为公司创造了巨大的经济效益 ， 具有一定的参考 价值 。
参考文献 ：
图 ６ 圆 筒
［ ］ 金 艳 娟 ． 炉 喷 煤 技 术 ［ ． 京 ： 金 工 业 出 版 １ 高 Ｍ］ 北 冶