成形设备及自动化项目报告10MN 三梁四柱焊接结构液压机上横梁设计（单缸）学 院:机械工程学院班 级:锻压一班小组成员:日 期:2013.11.04目录一. 结构方案确定二. 主要尺寸设计与计算7三. 强度刚度校核9四. 二维图11五. 三维建模12六. 有限元分析13七. 结论14八. 参考文献15摘要液压机是一种以液体为工作介质，根据帕斯卡原理制成的用于传递能量以实现各种工艺的机器。 液压机一般由本机（主机）、动力系统及液压控制系 统三部分组成。液压机按结构形式现主要分为：四柱式、单柱 式（C型）、卧式、立式框架、万能液压机等。按用 途主要分为金属成型、折弯、拉伸、冲裁、粉末（金 属，非金属）成型、压装、挤压等。其中三梁四柱 液压机应用较为广泛。本文对 10MN 三梁四柱焊接结构液压机上横梁设 计（单缸）进行了研究。本组着重讨论以下问题： 结构方案确定、主要尺寸设计计算、强度刚度校核、 零件图绘制、三维建模、有限元分析。关键词：三梁四柱 液压机 上横梁 设计计算前言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。液压机除用于锻压成形 外，也可用于矫正、压装、打包、压块和压板等。 液压机包括水压机和油压机。以水基液体为工作介 质的称为水压机,以油为工作介质的称为油压机。液 压机的规格一般用公称工作力（千牛）或公称吨位 （吨）表示。锻造用液压机多是水压机，吨位较高。 为减小设备尺寸，大型锻造水压机常用较高压强（35 兆帕左右），有时也采用 100兆帕以上的超高压。其 他用途的液压机一般采用625兆帕的工作压强。 油压机的吨位比水压机低。本小组着重讨论的是10MN液压机上横梁的设计 与计算，主要的目的是熟悉了解大型液压机上横梁 的工作原理以及能够把书本与实际相结合，设计上 衡量的结构，并在实际生产中的得到验证。本小组着重讨论的是10MN三梁四柱焊接结构液 压机上横梁设计与计算（单缸），主要的目的是熟悉 了解大型液压机上横梁的工作原理以及能够把书本 与实际相结合，设计上衡量的结构，并在实际生产 中的得到验证。10 MN31.5 MPa800mm10MN 三梁四柱焊接结构液压机上横梁设计（单缸） 技术参数：公称压力 P介质压力 p最大行程 S工作台尺寸LXB （长X宽）：1300X 1150mm最大开间H：2000mm工作速度V:50 mm/s一. 结构方案确定由参数可知液压机的公称压力为10000KN，属于中 小型液压机.液压缸采用活塞式液压缸.这种结构在中小型液压 机上应用很普遍.液压缸的材料采用 20MnMo,其中 o =110150MPa,取。=150MPa.液压缸采用法兰支承缸底固定25000KN以下的液压机立柱多做成实心的.所以由参数可知10000KN25000KN，所以立柱采用实心的.立 柱用45钢，正火处理后o =55MPa.立柱的导向采用圆柱面导套,这种结构一般用于中 小型液压机上.导套材料采用青铜ZQSn6-6-3.本组液压机上横梁为焊接结构形式，采用A3普通钢 板焊接.o=140MPa二. 主要尺寸设计计算1. 液压缸的尺寸设计计算1）柱塞头直径D 头=J（4P/ n p） =640mm液塞缸D 内= D 头=640mm2）外径D m=D J（_） =800mm外内o-73p3）壁厚 s=（D 外一D 内）/2=80mmt=（1.5 2）*s=12 0160mm 取 140mm h=（1.52）*s=120160mm 取 140mm R=（0.150.25）*S=1220mm 取 15mm R =0.25r =80mm1 14）油口D 油=#（4VA/nv0其中v未知05）法兰直径为900mm液压缸结构简图液压缸的尺寸关系2. 立柱的尺寸设计计算o s= P/nA WoA 上P/no=10/（4*55）=0.0114m2d 二 JQ） = 240mmn3. 导套的尺寸设计计算导套高度，一般取立柱直径的2.53.5倍.厚度为 2030mm.中小型液压机，导套直径间隙值为1.53mm.H导套=25d=600mm厚度=23mm导套间隙=2mm导套与外壁距离=50mm4.上横梁的尺寸设计计算1) T上横梁=1150mmB =B+2*240+4*(3+50+22)=2080mm上横梁H上横梁=h立柱孔高度=25d=600mm凸台高度 =10mm2) 上横梁立柱孔直径上横梁立柱孔对中小型液压机，应有12mm的间隙, 在这里取间隙为2mm上横梁立柱孔直径为D=244mm三. 上横梁的强度刚度校核由于上横梁的刚度远大于立柱的刚度，因此可以将 上横梁简化为简支梁，支点间距离为宽边立柱中心距。 工作缸压力简化为作用于法兰半圆环重心上的两个集中力，如下图：最大弯矩在梁的中点：Mmax 二P/2 （1/2 - D/n）=10000三2X （1.69三2-0.85Fn）=2.8MN m式中：P 液压机公称压力（KN）；D 缸法兰的环形接触面平均直径（m）；L 立柱宽边中心距（m）。弯矩校核由式 My/J二J=b3/12=0.037o=140MPa算出 M 二o J / y =6.13MNmMmaxM符合要求最大剪力为：Q =P/2=5000KNT二Q/F=5 三(2.08 X1.15 )=2.09MPaTmax=3T = t 2t =261 274MPa 符合要求最大挠度在梁的中点：人二P/48EJX(l/2D/n)X3l24 (l/2-D/n)2 +KPl/4GF1 2 (D/nl)式中： E 一梁的弹性模量（N/cE）；J 梁的截面惯性矩（cm?）；G 梁的剪切弹性模量（N/cE）；F 梁的截面积（cm?）；K 截面形状系数E= 20.58MN/c?J=370 c?G= 800 MN/c?F=23920c ?K=1.2算出 f0=0.00842cm=0.0842mm对横梁的刚度要求为立柱间每米跨度不超过0.15mm 符合要求四. 二维零件图主视图侧视图俯视图五.三维建模图六.分析应力(vonMises)位移（-合位移-）l m*-aw.5.5 Md-OCid2 *KHM2 3T5*aM.1.7ei.iII. l.i$l-OM七.结论在这次三级项目的实施里 ,我们充分的利用了课上 所学的东西以及课外查阅的资料 .通过自己的努力设计 了上横梁.包括上横梁的结构确定,尺寸设计,刚度校核, 二维图和三维建模的制作 ,并且进行了有限元分析 ,但 是对这方面不是很了解,所以出现了很多的已知以及未 知的问题.让我了解到还有许多不足的地方.通过这次的项目,让我了解到一切都是那么的不容 易.每一件东西都是通过一次次计算 ,校核,再计算得来 的.我会一直努力去学习,补充不了解的知识,让我能够 在以后的学习上,甚至以后的工作上都能够顺利的完成 任务.八.参考文献1俞新陆液压机机械工业出版社.19822王卫卫.材料成型设备.机械工业出版社.2011.