液压缸结构设计的有限元分析方法
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。
HSG型工程液压缸基于ANSYS的有限元分析
文章编号：(编辑给出)HSG型工程液压缸基于ANSYS的有限元分析张士营1张文辉1,2（1.丽水学院工学院，浙江丽水 323000；2. 哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨 150001）摘要：HSG型液压缸在工程机械等领域有着广泛用途，当前还缺乏系统的有限元分析方法。
首先针对HSG型液压缸系统分别从力位移、全局应力及局部应力进行了静力计算；进而对液压缸的主要轴向载荷承受部件活塞杆进行了纵向弯曲强度的校核，分析构件稳定性；最后对液压缸系统进行模态分析，通过系统固有频率的计算能够有效避免共振危害的发生。
所提方法与分析结果对于HSG型液压缸研发具有重要借鉴价值。
关键字：有限元；液压缸；静力分析；屈曲分析；模态分析中图分类号：TH11 文献标识码：AFinite Element Analysis for HSG Hydraulic Cylinder Systembased on ANSYSZhang Shiying 1Zhang Wenhui1,2（1.Institute of Technology, Lishui University, Lishui 323000；2.School of Aerospace ,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001;Abstract：HSG type hydraulic cylinder has widely used in engineering machinery and other fields, the system finite element analysis method is still lack in current. First system the global static calculation are done respectively for the force displacement, stress and local stress on HSG type hydraulic cylinder;And then strength check is done for the main axial load components under the piston rod of the buckling, stability analysis of components is done; The modal analysis is carried out on the hydraulic cylinder system, through calculating natural frequency of the system can effectively prevent the occurrence of resonance hazard. The proposed method and the analysis results have important reference value for research and development of HSG type hydraulic cylinder.Key words：Finite element; Hydraulic cylinder; Static analysis; Buckling analysis; Modal analysis收稿日期：2014年05月--日；修订日期：2014年--月--日基金项目：国家自然科学基金项目（61171189）,国家科技支撑计划项目（2013BAC16B02）,浙江省自然科学基金项目（LY14F030005），浙江省公益收稿日期：2014年05月--日；修订日期：2014年--月--日基金项目：国家自然科学基金项目（61171189）,国家科技支撑计划项目（2013BAC16B02）,浙江省自然科学基金项目（LY14F030005），浙江省公益1 引言液压缸是一种将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压元件，具有结构简单，工作可靠的特性，能够在实现往复运动时无需减速装置，没有传动间隙，且运动平稳的优点，在能源、机械等各工业领域及日常设备中有着广泛用途，由于液压缸的刚度、强度、稳定性及振动特性等因素将直接影响到液压缸的使用寿命和工作性能，因此对其进行深入研究具有重要意义[1]-[2]。
《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。
挡轮液压缸的改进设计及其有限元分析
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
２１ ０ 第 １ １年 ０期
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
盾构推进液压缸刚度有限元分析
要 由球铰 、活塞 杆和 缸体 组成 。
其 中 ：ｋ为 液压缸 的刚度 ； 为球铰 的刚度 。
在 液压 驱动机 构 静力 学分 析 中，一 般认 为液 压油 是 刚性的 、不可 压缩 的 ，只考 虑杆件 的变形 。液 压油
２ 液压 缸的有 限元分 析 选 择 分 析类 型为 静 力 学 ，左 边 球 铰 端 面 固 定 约 束 ，为 了便 于分 析对 比 ，给右边 球铰端 面 施加相 当 于 ３ ０ ×１ｅ Ｎ的应力载荷 。设定求解载荷步 结束 时间为 ｌ Ｓ ， 为 了减 少计 算 时间 ， 定子 步数 为 １ ，Ｎ Ｙ 设 ２ Ａ Ｓ Ｓ求解 液 压
１８ ．
２４ ．
３Ｏ ．
变 形
ｍ ｍ
０
．
２ｌ ５
０４４ ．０
０． ４ ５０
０６ ． ５ｌ
０７５ ． ５
ｌ 液压缸 的刚度计算模型
１ １ 球铰 的刚度 模型 ．
刚 度
Ｎｍ ／ｍ
２５ ００ ０ ７ ０ ３ ３ ０ ３６ ７ ０ ３９ ３０ ０ ９ ０ ２９ ００ ０ ３０ ０ ８ ０ ３ ０ ７ ０
缸 的轴 向位移 云 图和应 力 云图分别 见 图 ５ 图 ６ 和 。
的 体积 模 量 Ｋ＝． Ｐ ￣２ Ｇａ １４ Ｇａ Ｐ ，而钢 的体 积模 量 为
１ ６ Ｇ ａ － ０ Ｐ ，是 液 压油 的 １ ０倍 ～ １０倍 。在 ９ Ｐ ￣ ２ ６ Ｇ ａ ， ０ ５
实 际推进 过程 中 ，液 压油 的压 缩量 会对 计算 结果 造成
盾构推进 液压缸 刚度 有 限元分析
袁 永 盛
（ 华东交通 大学 机 电工程 学院 ，江西 南 昌 ３ ０ １ ） ３ ０３
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：
卡键式多级缸有限元分析报告
1.2328e+006 Minimum
Pa
89670 Pa
8048.7 Pa
20602 Pa
35638 Pa
2.1627e+008 5.7476e+007 9.8383e+007 7.8704e+007 1.373e+008
Maximum
Pa
Pa
Pa
Pa
Pa
Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Results
图 13 卡键应力(WKJ197-NKJ226)
三、 应力计算结果
注下图中 E+0.06=1MPa
Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Results
Object 应力-GT-117 应力-GT-135 应力-GT-154 应力-GT-175 应力-GT-197
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卡键式多级缸结构分析报告
一、 有限元计算模型： 1.1 有限元模型
模型以实体单元 SOLID 建立； 约束条件：（模拟 25MPa 试验台状态）外缸筒吊耳固定约束；末级缸头固定约束。 加载载荷：25MPa 内压力； 重力加速度 9.85m/s2。
1.2 模型特性
图 1 模型建立
图 2 加载示意图
单作用多级套筒 液压缸
有限元分析 报告
2020.3
卡键式多级缸结构分析报告
目录 一、 有限元计算模型：.............................................................................................................2
液压缸系统基于ANSYS的有限元应力分析
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ４
河 南 科 技 学 院 学 报 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｅ ｎ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ＡＮＳ ＹＳ ｈ ａ ｖ ｅ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ．
关键 词 ： 液压缸； 有限元 ； 静力分析； 应变分析
中图分 类 号 ： Ｔ Ｈ １ １
文献标 志 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ８ — ７ ５ １ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ０ ６ ７ — ０ ３
基于ANSYS的液压缸安装支架有限元分析
基于ANSYS的液压缸安装支架有限元分析【摘要】以液压缸安装支架为研究对象，采用Solidworks软件对机械结构进行三维实体建模；使用ANSYS软件，对安装支架机械结构进行有限元分析，并根据计算结果，为其强度校核及结构优化设计提供了理论依据。
【关键词】液压缸；有限元分析；安装支架；箱体结构[Abstract] To the aim of the hydraulic cylinder mounting bracket，Mechanical structure of 3 d entity model was set up by Solidworks software；The installing support mechanical structure finite element analysis using ANSYS software，and according to the calculation results，providing the theoretical basis for the intensity and the structure optimization design.[Keyword] Hydraulic cylinder；finite-elemeat analysis；installing support；box structure1.引言自主研发的大型液压缸试验平台，液压缸的安装支架采用了箱体结构，用45钢钢板焊接而成。
为了保证液压缸安装的可靠性，在确定液压缸试验工作平台总体设计方案的基础上，使用Solidworks软件对液压缸的安装支架进行三维实体建模，利用ANSYS软件对箱体结构进行有限元分析，校核安装支架的强度和刚度，以验证液压缸安装支架在最大载荷作用下的应力分布和结构变形，提高机械结构设计的合理性、可靠性和科学性。
2.安装支架的静力学分析方法本液压缸试验平台的总体布置方案如图1所示，支架上安装三个液压缸，两侧液压缸为加载缸，要求每缸能形成100吨的推力，中间液压缸为主缸，要求能形成200吨的拉力。
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
ANSYS CAE大作业-活塞液压缸结构有限元分析
ANSYS CAE大作业-活塞液压缸结构有限元分析如下图所示为某活塞液压缸，结合相关实际，自行定义尺寸，分析液压缸缸体部分的强度，假设内部压力为5MPa，液压缸与两端连接的端部固定约束，其中焊接部分简化为共节点，螺栓孔可进行适当简化，材料为Q235MPa1.具体步骤(1) 定义单元类型ANSYS Main Menu：Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete... → Add…→ Solid: Brick 8node 185→ OK(2)定义材料参数ANSYS Main Menu：Preprocessor → Material Props → Material Models → Structural → Linear → Elastic → Isotropic：EX：2.1e5（弹性模量），PRXY：0.3（泊松比）→ OK →点击该窗口右上角的“×”来关闭该窗口（3）生成几何模型结构为轴对称模型，建立截面后旋转360°生成几何实体通过ANSYS Main Menu：Preprocessor → Modeling → Create →Areas → Rectangle→ By Dimension，建立矩形面，如下输入：同理建立其他面，最终截面如下所示合并所有面，并进行倒角，倒角半径为1mm，ANSYS Main Menu：Preprocessor → Modeling → Create →Lines →Line Fillet，如下所示最后将坐标系激活为圆柱坐标系，通过拉伸功能，建立实体模型，ANSYS Main Menu：Preprocessor → Modeling → Operate →Areas →About Axis，最终几何模型如下所示：（4）网格划分ANSYS Main Menu：Preprocessor → Meshing → MeshTool→ 采用默认划分方法进行四面体网格划分，如下所示（5）模型施加载荷和约束1) 施加固定约束ANSYS Main Menu：Solution →Define Loads →Apply → Structural →Displacement → On Areas→选择底面→ OK →Lab2：All DOF→OK2.施加内压5MPaSolution →Define Loads →Apply → Structural →Pressure→ On Areas（6）分析计算ANSYS Main Menu：Solution → Solve → Current LS → OK（7）结果显示ANSYS Main Menu：General Postproc → Plot Results → Deformed shape…→ Def shape only →OK图14 位移云图（返回到Plot Results）→Contour Plot→Nodal Solu→ Stress→ von Mises stress→OK图15 等效应力云图综上，结构最大变形为0.002mm。
大型锻造液压机工作缸结构设计及有限元分析
第53卷第3期锻I装备与制造按术 2018年6月Vol. 53 No. 3 CHINA METALFORMING EQUIPMENT & MANUFACTURING TECHNOLOGY Jun. 2018大型锻造液压机工作缸结构设计及有限元分析李刚"，刘培培2,倪承普1(1.大连交通大学，辽宁大连116028;2.大连华锐重工集团股份有限公司，辽宁大连116093)摘要[工作缸是液压机的核心部件，其结构设计是液压机本体设计的重中之重。
本文基于某大型锻造液压机六缸布置的工作缸，首先对各工作缸进行结构设计，再借助有限元分析软件ABAQUS对各缸做静态有限元仿真分析，得到详细的应力分布云图，对 工作缸的应力分布情况进行分析，验证了其结构设计的合理性。
关键词[液压机;工作缸；有限元;ABAQUS中图分类号[TG315.4 文献标识码:AD01：10.16316/j.issn.1672-0121.2018.03.022 文章编号：1672-0121(2018)03-0087-041引百工作缸是液压机的重要执行元件，它将液体的压力能转换成机械能，按结构型式的不同分为柱塞式、活塞式、摆动式和伸缩式。
200MN锻造液压机的工作缸采用柱塞式，结构简单，制造容易，是大型液压机常采用的结构形式[1]。
液压机的传统设计理论是工作缸的结构设计的主要依据。
ABAQUS精于求解复杂的问题，在有限元分析软件中达到了世界领先水平，广泛应用于机械、军事、化工、工领中。
用ABAQUS液压压机工作缸行，定工作缸的应力分布情况，而分析其结构设计的合理。
2工作缸的结构设计为了节约能量，尤其是减少电能消耗，200MN 锻造液压机采用 工作缸，布。
6个工作缸同时动作时可以产生200MN压力，两侧4个小工 作缸可以产生80MN压力，中间2个大工作缸可以 产生120MN压力。
动作不同排列的工作缸可以产生 3 压力，不同的锻件应的压力等级，大大的节了成。
《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，广泛应用于各种加工制造领域。
机身作为液压机的关键部件，其结构性能直接影响整个设备的稳定性和使用寿命。
因此，对液压机机身进行有限元分析与优化具有重要的现实意义。
本文将首先介绍液压机机身的有限元分析方法，然后通过具体案例进行详细分析，最后提出优化方案。
二、液压机机身有限元分析方法有限元分析是一种常用的工程分析方法，通过将连续体离散成有限个单元，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，主要采用以下步骤：1. 建立机身三维模型：根据液压机机身的实际情况，建立精确的三维模型。
2. 定义材料属性：根据机身的材料和结构特点，定义材料的弹性模量、密度、泊松比等属性。
3. 网格划分：将三维模型离散成有限个单元，即网格划分。
网格的密度和质量直接影响分析结果的精度和可靠性。
4. 加载与约束：根据实际情况，对机身施加相应的载荷和约束。
5. 求解与分析：通过有限元软件进行求解，得到机身的应力、位移、变形等性能参数。
三、案例分析以某型液压机机身为例，采用有限元分析方法对其进行分析。
首先建立机身的三维模型，定义材料属性，进行网格划分，并施加相应的载荷和约束。
然后通过有限元软件进行求解，得到机身的应力、位移、变形等性能参数。
通过分析发现，机身在工作过程中存在较大的应力和变形，部分区域甚至出现裂纹。
这表明机身的结构性能有待优化。
为了进一步优化机身结构，需要从材料选择、结构设计、加工工艺等方面进行综合考虑。
四、优化方案针对液压机机身存在的问题，提出以下优化方案：1. 材料选择：选用高强度、高韧性的材料，提高机身的承载能力和抗疲劳性能。
2. 结构设计：对机身结构进行优化设计，减少应力集中和变形，提高整体刚度和稳定性。
3. 加工工艺：采用先进的加工工艺，提高加工精度和表面质量，减少应力集中和裂纹产生的可能性。
4. 动态特性优化：考虑机身的动态特性，如振动和噪声等问题，通过优化设计降低设备运行过程中的振动和噪声。
《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。
基于有限元分析的60MN挤压铸造机主液压缸设计
（ 江工业 大学 机械 工程 学 院 ， 浙 浙江 杭州 ３ ０ １ ） １０ ４
摘要 ： 采用有限元结构分析及优化理论针对某型号挤压铸造机 的主液压缸进行 了设计分析 ， 以达到优化结构 、 减小局部应力及减轻 重量 的 目的。首先采用理论公式设计 出符合要求的液压缸 ， 并在有限元软件 Ａ Ｓ Ｓ中根据实 际工作 条件简化参数模 型 ， ＮＹ 设置载荷 参数 以进行静态有限元分析 ， 得到了相应 的应力分布云 图。根据分析结 果进行 了结构优化设计 ， 选取 最优解 ， 并对 比优化前后 的分 析结果 ， 以寻求液压缸的最佳设计 。研究结果表明 ， 该方法 可以有效降低液压缸局部应 力 ， 并降低 了制造 成本 。
Ｓ Ｎ Ｑ ｎ ， Ｉ Ｇ Ｆ —ｉｎ Ｕ ｉｇ Ｙ Ｎ ｕｑａ ｇ
（ ｏ ｅｅｏ ｅｈ ｎｃｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｚ ｅ ａｇＵ ｉ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏｙ Ｈ ｎ ｚｏ １ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃ ａｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｈ ｊ ｎ ｎ ｅｓｙｏ ｃｎ ｌ ， ａ ｇｈ ｕ３ ０ １ ， ｈｎ ） ｌ Ｍ ｎ ｎ ｉ ｖ ｔ Ｔ ｇ
关键 词 ： 压 铸 造 ； 液压 缸 ； 限元 优 化 ； 构设 计 ； 度 分 析 挤 主 有 结 强
中 图分 类 号 ：Ｈ１３Ｔ Ｉ７ ５ ；Ｂ ２ Ｔ ２ ；Ｈ ３ ． １Ｔ Ｉ １ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １ ４ ５ （ ０ １ ０ —Ｏ３ ０ １０ — ５ １ ２ １ ） ｌ ０ ３— ５
ｉ ｉｅ ｅｅ ｎ ｔｏ ｙ ＡＮＳ ｆｎｔ ｌ ｍｅ ｔｍｅｈ ｄ ｂ ＹＳ， ｎｄ ｓ ｔｔ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓｏ ｔｔｃ ｌａ ｎ ａ ｃ ｒ ａ ｃ ｔ ｈ ｃｕ ｌｗｏｋｉｇ ｅ ｖｒ ｎｍｅ ｔ ｔ ｎ ｔｅ ｙ ｎ ｒｉｅ ａ ｅ ｈ ａ ａ ｔｒ ｆｓａ ｉ ｏ ｄ ｉ ｃ ｏ ｄ ｎ ｅ ｗｉｈ ｔ ｅ ａ ｔ ａ ｒ ｎ ｎ ｉｏ ｎ ，ｈｅ ｈ ｏ — ｓ ｓ ａ
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力值为 232.09MPA。
在 R5=0 的情况下，令 R6 取 8~20mm，每隔 2mm 取一个值，计算整理最大应力值如表
1 所示。
R6/mm
8
10
12
14
16
18
20
最大等效应力/MPa 223.37
234.73
189.98 199.22 177.99 187
那里一般是应力集中点，需要着重关注。图 2 显示网格划分情况，图 3 与图 4 显示两个倒角 处的网格划分情况。
图 2 整体划分
图 3 倒角 R5 划分
图 4 倒角 R6 划分
约束定义：
约束主要体现的是结构体与外界的相互关系，在本次仿真实验中，液压缸主要与固定横
梁接触，假定固定横梁是刚体，则与其接触的面上的垂直方向上位移为 0。因此约束条件为：
（1）
模型建立：
首先注意到这是一个个弹性力学轴对称问题，几何形状、外载荷与约束条件都是关于液 压缸的中心轴对称，因而在建立几何模型时，可以选取通过中心轴的纵截面的二分之一作为 计算模型，如图 1 所示。
图 1 液压缸计算模型
网格划分：
网格划分时，网格密度与采取的单元模型都会对计算精度产生影响，网格过于稀疏则明 显不能给出准确计算结果，但过于密集则在圆角处计算应力时会出现应力计算值过大的现 象。这里我们采用四边形单元，使用 face mapping 划分方式以尽量使划分出的网格规则而 均匀，同时我们需要注意保持一定的网格密度，而且需要在倒角处适当增大网格密度，因为
191.74
179.87 186.5
表 2 R6=20 时最大等效应力与 R5 的关系表
将上述结果整理成曲线图，如图 11 所示。
184.3 172.85 170.54
最大等效应力/MPA
最大等效应力/Mpa
208.07
210
206
202
198
191.74
194 190
186.5 184.3
186
表 1 R5=0 时最大等效应力与 R6 的关系表
将上述结果整理成曲线图，如图 10 所示。
172.7
最大等效应力/MPA
最大等效应力/Mpa
242
236 230
234.73
224 218
223.37
212
206
200 194 188 182 176 170
199.22
189.98
187
177.99
在计算模型中最右侧的竖直方向上边的 X 方向的位移为 0；在模型中与横梁水平面接触的边
上的 Y 方向的位移也为 0。
载荷定义：
液压缸主要受到来自高压液体产生的压力，本次仿真中需要 load 两项压力，一项垂直
作用于模型最上方部分内侧边，大小为 20MPa；另一项项垂直作用于模型最左边的边上，但
注意到这是一个分段函数，所以需要将这条边分成两部分，一部分的压力大小为常数 20MPa，
图 12 过渡圆角优化后极限工作压力下应力分布图
此时的最大应力为 194.418=350÷ 1.8，满足要求，故优化过渡圆角半径后极限工作压力 为 22.8MPa。
另一部分的压力大小用 y(mm)/25Mpa 来计算。载荷分布如图 5 所示。
图 5 载荷分布
计算结果：
将计算结果导入 APDL 进行分析，得到液压缸的变形情况及应力分布情况（计算等效应 力）如图 6、图 7 所示。
图 6 位移分布
图 7 等效应力分布
可以得到液压缸内的最大应力为 217.81MPa。因为材料的屈服强度为 350MPa，安全系数
值，圆角部分应适度疏密，而适度疏密也没有具体的数值标准，一般看圆弧部分在划分网格
后还是比较光滑的圆弧便可。
所以为了选择最合适的参数，我们可以先确定 R6 取为 20mm，此时令 R5 取 8~20mm，
每隔 2mm 取一个值，计算整理最大应力值如表 2 所示。
R5/mm
8
10
12
14
16
18
20
最大等效应力/MPa 208.07
2）基于有限元分析，在保持液压缸内半径 R1、长度 h1 和密封长度 h2 等主要结构尺寸 不变的前提下，过渡圆角半径 R5 和 R6 可以在 8-20mm 之间变动，分析过渡圆角半径选择对 液压缸受力状态和变形的影响。
3）根据计算结果选择过渡圆角半径，优化过渡圆角半径后液压缸与过渡圆角优化
根据结构尺寸和材料参数建立液压缸工作状态的有限元分析模型，完成液压缸的应力和 变形分析并写出分析报告。
1）根据图 3 建立液压缸的有限元模型，简要说明建模的思路。假定工作压力为 20MPa， 分析液压缸的受力和变形情况，分析单元网格划分方案对计算结果的影响。在 20MPa 工作 压力下，该液压缸的强度是否满足要求？在液压缸的哪个部位出现应力集中？
179.87
182
178 174
172.85 170.54
170
8
10
12
14
16
18
20
R5半径/MM
图 11 最大等效应力与 R5 的关系曲线
其仿真计算结果与 R6 的结果一致。
结论：
根据计算结果我们可以看出随着过渡圆角半径的增大，应力集中现象被削弱；而且也可 以看出过渡圆角半径对于液压缸变形的影响很小，几乎没有（因此应变分布图不需要、也没 有在报告中体现），这与之前的分析也是吻合的，在报告中不需要进行数据分析。
172.7
8
10
12
14
16
18
20
R6半径/MM
图 10 最大等效应力与 R6 的关系曲线
可以看出，总体趋势是随着过渡圆角的增大，最大等效应力的值减小，这与过渡圆角的
作用是相一致的，至于中间出现的偏离趋势线的数据与 R6 倒角处受力和约束情况复杂有关，
还与 ansys 计算误差有关，主要影响因素是网格的划分密度，不同的划分密度会得到不同的
（3）
根据计算结果选择过渡圆角为 R5=R6=20mm，在工作压力为 20MPa 时的最大应力为 170.54MPa，而材料的屈服强度为 350MPa，安全系数为 1.8，所以极限工作压力大小350⁄1.8 ÷ 170.54 × 20 = 22.8������������������。
重新定义载荷条件进行仿真验证，结果如图 12 所示。
为 1.8，因为350⁄1.8 = 194.44 < 217.81，所以液压缸的强度不满足要求。 分析液压缸的应力分布图，可以看出在两个倒角处出现了应力集中现象，其应力分布图
如图 8 与图 9 所示。
图 8 倒角 R5 处应力集中现象
图 9 倒角 R6 处应力集中现象
(2)
过渡圆角半径 R5 和 R6 可以在 8-20mm 之间变动，且注意到过渡圆角起到用于改善应 力分布的作用，对于整体结构的变性的影响不大，而且 R5 与 R6 两个圆角所处的位置相隔 较远，从应力分布图中可以看出两个区域是互不影响的。所以，在保持主要结构尺寸不变的 情况下，我们可以分别考虑两个倒角半径对最大应力值的影响。