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5MN三梁四柱铸造结构上横梁设计 （单缸） 小组成员： 指导老师： 目录 一、技术参数 二、活塞缸尺寸设计计算 三、立柱尺寸设计计算 四、立柱、工作台与横梁的布置 五、上横梁强度、刚度的计算 六、上横梁二维零件图 七、上横梁三维图仿真 八、有限元分析 一、技术参数 公称压力P：5MN 介质压力p：31.5 MPa 最大工作行程S：480 mm 最大开间H：1000 mm 工作台尺寸L×B（长×宽）：1100×900 mm 工作速度V：12 mm/s 二、活塞缸尺寸设计计算 1、活塞头直径： 2、活塞缸内径： 3、活塞缸外径： 取： 4、各部分尺寸如下： 一、活塞缸尺寸设计计算 5、法兰外径： 　法兰直径： 　 三、立柱尺寸设计计算 　 F为每根立柱的面积 　 取 　 立柱直径: 四、立柱、工作台与横梁的布置 工作台尺寸：1100×900mm 五、上横梁强度、刚度的计算 1.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，如图3： 　 图3 上横梁简化受力图 五、上横梁强度、刚度的计算 最大弯曲在梁的中点： 　 D------缸法兰的环形接触面积平均直径 　 ------立柱宽边中心距 　 =1290mm 　 最大剪力为： 最大挠度在梁的中点，由于亮的跨度与高度相比不是很大，因此应考虑剪力对挠度的影响，梁中点挠度为： 五、上横梁强度、刚度的计算 3.中间截面惯性矩计算： 梁的高度取： 将上横梁的横截面简化为工字梁，如图4所示 图4 上横梁横截面简化图 五、上横梁强度、刚度的计算 3.中间截面惯性矩计算：　 先求截面底边W—W轴的惯性矩Jw　 式中 —每块矩形面积对本身形心轴的惯性矩: 　 　 　 　 　再求出整个截面的形心轴Z—Z轴到W—W轴的距离h0: 　 　 整个截面对形心轴的惯性矩为: 　 五、上横梁强度、刚度的计算 为了方便，借助表格辅助计算（表1） 　表1. 梁的惯性矩计算表1 五、上横梁强度、刚度的计算 中间截面最大压应力： 将表格计算结果代入h0 ，JZ计算公式，并将计算结果代入此方程，利用二分法和excel软件解得：对于x≥20的值，最大压应力均满足刚度要求中点挠度f0为： 式中，E=210GPa G= J=JZ F= 相对挠度： 将表格计算结果代入上面方程，利用二分法和excel软件解得：对于x≥273的值，都满足刚度要求。 因此，去x=280，,则筋板厚70mm，盖板厚105mm. 五、上横梁强度、刚度的计算 将x=280代入上述计算过程得具体数值 表2 梁的惯性矩计算表2 五、上横梁强度、刚度的计算 4.强度刚度校核： 最大压应力： 最大拉应力： 核算中点挠度f0: 式中，E=210GPa G= JZ=1006696133mm4 F=299800mm2 五、上横梁强度、刚度的计算 K按以下公式进行计算: b=280mm 相对挠度： 经上计算校核，设计尺寸符合强度刚度要求。 六、上横梁二维零件图 七、上横梁三维图仿真 正等侧视图 俯视图 左视图 前视图 八、有限元分析 根据上横梁的对称性，截取四分之几进行有限元分析 载荷：液压缸对横梁有向上的推力，施加在固定液压缸的环形面积上。立柱对上横梁有拉力，方向向上，施加在横梁与立柱的连接处。 边界条件：在上表面螺栓固定出施加z方向的约束，在下板与立柱接触处施加x，y方向的约束。 参考文献 1 王卫卫主编. 材料成型设备. 北京：机械工业出版社，2011 2 俞新陆主编. 液压机. 机械工业出