YSK1500C四柱式油压机机身的有限元分析与优化设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

液压机是一种以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。

它被广泛应用于机械工业的许多领域。

例如在锻压（塑性加工）领域中，液压机常被用于自由锻造、模锻、冲压（板料成形）、挤压、剪切、拉拔成型及超塑性成形等许多工艺中；而在机械工业的其他领域，液压机更被应用于粉末制品、塑料制品、磨料制品、金刚石成形、校正压装、打包、压砖、橡胶注塑成型、海绵钛加工、人造板热压，乃至炸药模压等十分广泛的不同工业领域[1]。

2. 研究的基本内容与方案

优化分析设计需要采用一定的方法。文献调研显示，在对旋挖钻机钻桅的强度分析及结构参数优化中，采用ANSYS仿真和现场实验相结合的方式验证理论分析和仿真模型的有效性和正确性，并借助APDL和UIDL对ANSYS界面进行二次开发[13]；在对军用救援车托臂的结构优化中则直接采用了Workbench以重量最小为目标进行优化，成效明显[14]；在对起重机伸缩臂结构的优化设计中作者采用了两个优化模块，使用了粒子群算法编写变幅机构三铰点位置的优化程序，结合ANSYS对伸缩臂的尺寸进行优化，最后借助Visual C 6.0开发出一款伸缩臂辅助设计软件[15]；在对CD6140车床床身的结构优化中，采用了ANSYS和Pro/E联合仿真分析的思路，在静力分析上以位移和应力作为约束条件，在模态分析上使用各阶固有频率作为优化条件，以床身重量为目标函数进行拓扑优化并进行校核[16]。

无论采用何种方式，首先需要建立油压机的三维模型。借助YSK1500C的各种尺寸信息在Solidworks中建立相关零件模型并进行装配，在关键尺寸处尽量完全还原（调节螺母尺寸、上横梁跨距等），为得到精确分析结果打好基础。相关实体模型借助数据接口导入ANSYS Workbench 15.0中，进行划分网格、加载等操作，得到静力分析和模态分析的结果。先分析出原有结构的不合理性，再通过软件的优化模块进行拓扑优化，使得结构更为合理、重量更轻。最后，借助分析结果为液压机的使用和安装等方面提供建设性的意见和建议。

综上所述，研究目标就是对现有的YSK1500C四柱式三缸挤压油压机进行拓扑优化，使其结构合理，重量减轻；分析系统振动特性，为振动故障诊断和预报提供依据。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅资料以及相关文献写开题报告；第3周：英文文献阅读与翻译工作；第4-5周：ysk1500c相关资料查询，建模装配，同时进行有限元知识的系统学习；第6-7周：参照必读文献学习液压机的传统设计方法；第8-10周：进行静力分析、模态分析，调试仿真参数。

同时使用ansys进行大量的实例分析以掌握软件并着手撰写论文；第11-13周：研究拓扑优化，通过文献研读、结合实例分析熟练使用workbench优化模块；第14-16周：完成论文；第17-18周：毕业论文修订，评阅，毕业答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 俞新陆. 液压机的设计与应用[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006.[2] 天津市锻压机床厂. 中小型液压机 设计计算[M]. 天津: 天津人民出版社, 1977.[3] 尹红灵. 30000kN三柱油压机缸梁有限元分析[J]. 锻压技术, 2006,(06): 93-95.[4] 范玉林, 张营杰, 房志远, 牛勇. 45/50MN快锻油压机本体结构设计分析[J]. 锻压装备与制造技术, 2011,(04): 24-26.[5] 王县贵. 弓形油压机床身的有限元分析与优化设计[J]. 才智, 2012,(18): 55.[6] 孙圣权. 基于ESO的液压机下横梁结构拓扑优化及双向进化结构优化方法研究[D]: 重庆大学, 2008.[7] 刘茜. 仿生算法及其在油压机结构优化设计中的应用研究[D]: 天津大学, 2004.[8] U. P. Singh PPM. Design Analysis of a Twin Head Horizontal Hydraulic Press[J]. Journal of Manufacturing Science Engineering, 1992,114(3): 289-293.[9] Deadman J. Analysis of a Bolted Joint Failure in a Hydraulic Press: proceedings of the ASME/JSME 2004 Pressure Vessels and Piping Conference, 2004[C]. San Diego, California, USA, 2004.[10] MIHAI D, TEFAN D. A Finite Element Analysis of Hydraulic Cylinder of Linear Hydraulic Motor from Horizontal Hydraulic Press–2 MN[J]. Journal of Engineering Studies and Research, 2010,16 (2010) No. 4.[11] A. G. Naik NKM. FEA Implemention in Analysis and Optimization ofTop and Bottom Frame for Hydraulic Cotton Lint Bailing Press[J]. International Journal of Scientific Engineering Research, 2012,3(7).[12] Rangraj S More SRK. Finite Element Analysis and Optimization of 'c' Types Hydraulic 200ton Press[J]. International Research Journal of Engineering and Technology, 2015,02(03).[13] 吴永红. 旋挖钻机钻桅有限元强度分析及其结构参数优化[D]: 中南大学, 2010.[14] 谢迪, 高虹霓, 李培林, 郭璐. 军用救援车托臂的有限元分析及结构优化[J]. 机械研究与应用, 2016,(01): 30-32.[15] 曾成奇. 起重机伸缩臂结构优化设计及有限元分析[D]: 太原科技大学, 2010.[16] 杨永亮. 基于有限元的车床床身结构优化[D]: 大连理工大学, 2006.