基于workbench的液压缸有限元分析开题报告

1. 研究目的与意义

采用有限元分析法进行液压缸的分析与计算。

毕业设计的目的：

作为将液压能转换成机械能的能量转换装置，液压缸的强度、刚度以及稳定性对液压支架和单体液压支柱等综釆设备的工作性能、使用寿命以及可靠性等方面起着决定性的作用。在工程应用中，因液压缸结构设计不合理而很容易出现液压缸扭曲、爆裂、断裂以及其它失效形式等，从而造成严重的经济损失和人员伤亡；有时还会出现盲目地增大液压缸的壁厚和底厚的情况，这不仅使液压缸的体积增大，而且同时增加了液压缸的铸造和安装难度，从而增加了液压缸的生产成本。随着液压缸结构及负载情况变得越来越复杂，加上液压缸的安装固定方式不同，采用人工对液压缸进行校核不仅费时费力，而且很容易出现错误，所以对液压缸进行计算机有限元分析，是十分必要的。

2. 国内外研究现状分析

随着全球工业的快速发展，用户对产品的需求不断提高，主要表现在高可靠性、高效率、智能化、轻量化、高精度、节能环保、长寿命等。企业必须重视科研开发能力，不断提升产品性能，推陈出新，持续满足市场需求变化。只有这样才能使企业持续稳步发展。装备制造为新技术、新产品的开发和生产提供重要的物质技术，是经济高级化不可或缺的战略性产业。作为经济增长和技术升级的支撑条件，油缸装备制造业将伴随高新技术和新兴产业的发展而共同进步，并体现出智能化、轻量化、集成化发展的趋势。世界新技术发展日新月异，表现在液压技术方面除了保持压力的传统优点，更发展了高速液压系统。

液压缸活在我国是属于制作水平落后的一项，尤其是产品的可靠性跟国外的有一定的差距。值得欣慰的是，近几十年来国内行业快速发展积累了丰富的理论和实践经验，可以说是接近国外水准。因为现在国内的市场巨大，所以在这几年的发展之下，我国的液压缸发展已经基本满足大部分机械行业的要求。但是由于刚刚起步，所以在高端产品上还有好多不足。并且在维护保养，检测分析上有着难以解决的难题。值得欣慰的是，近十几年来国内行业，尤其是徐工集团、三一重工、中联重科、无锡恒立等领跑企业的快速发展，积累了丰厚的理论和实践经验，基本上赶上或接近国外品牌。随着我国经济快速发展，各类大型项目和基础性建设的投入，一个巨大的液压缸市场轮廓已经形成。同时市场对产品质量、性能需要的不断提高，也将促进我国液压油缸制造技术的持续发展。

3. 研究的基本内容与计划

（1）对现有的各种传统的、典型的液压缸力学模型和分析方法进行了分析、对比和综合；运用理论力学原理对液压缸进行了力学计算，计算出了其挠度、转角以及弯矩，从而进行了强度校核，同时对其极限承载力进行了分析；

（2）利用三维建模软件建立液压支架液压缸的三维实体模型，为后面的有限元分析提供实体模型；

（3）首先通过格式将所建立的实体导入到中；然后根据液压缸的结构特点，合理划分单元，建立其离散化模型；接着施加接近于缸体实际受载工况的约束条件和载荷，进行液压缸倍中心载荷的有限元分析，得出了型液压支架立柱最大位移变形部位和最大应力集中部位，进行强度校核。

4. 研究创新点

本课题的特色如下：

1、利用有限元分析法，对液压缸进行比较全面深入的了解，为以后工程技术人员的设计提供强大的理论基础。

2、液压缸的载荷，弯矩扭矩等用图形全面表示出来，非常直观。