1、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LB（长宽）：1100900 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：圆整到系列头mmmpPD4504496.05.31544mmDD45
2、0头内 pDD3-内外 MPa150110MPa150mmD5645.313150150450外mmSSRmmrRmmShmmStmmDDS5.114.11572.02.002515.05.5625.5622525.025.0103578.125.11036.102578.125.157-2111内外一、活塞缸尺寸设计计算 5、法兰外径：法兰直径：ghFP242621025.6100625.08058010080mmmmmPFMPaMPaFghggh取触面积，为法兰和横梁的实际接可得由外hhFRDD224mmmmDDhh62846.6271025.65.11564422三、立柱尺寸设计计算 F
3、为每根立柱的面积 取 立柱直径:nFP MPa5545MPa452421084.20284.0444544mmmnPFmmFd1901084.2444四、立柱、工作台与横梁的布置 工作台尺寸：1100900mm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：DlPM22maxlmmD59625646
4、28lmMNM14.11059621290253maxMNPQ5.22tDGFkPltDtDEJPlf214461483230五、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mmdh57019033五、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WW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ZZ轴到WW轴的距离h0:整个截面对形心轴的惯性矩为:iiwaSJJ00J1230iihbJ轴的静面矩每块矩形面积对每块矩形面积高度每块矩形面积宽度WWShbiiiiiiaFS
5、 轴的距离每块矩形面积形心到每块矩形的面积WWaFiiiiFSh0iWZFhJJ20五、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x20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x273的值，都满足刚度要求。因此，去x=280，,则筋板厚70mm，盖板厚105mm.MPaMPaJhJhMZZY3
6、401014.1900maxlDGFkPllDlDEJPlf214461483230GPaE08.803.01221012iFMmmlf/15.00五、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24033607250333 mmaSJJiiWmmFShii28504201006696133mmFhJJiWZ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=299800mm2sZYMPaJhM3322.73889710066961331034214.1
7、90maxsZYMPaJhHM3322.73889710066961331028557014.190maxtDGFkPltDtDEJPlf214461483230GPaE08.803.01221012五、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。ZbJSFK30022112493445065280155190005.23294500mmaFaFaFS5.6100669613328029980024934450ZbJSFK0.167mm214461483230tDGFkPltDtDEJPlf0.167mm214461483230tDGFkPltDtDEJPlf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.机械工业出版社，1982 3 第一重型机械厂、哈尔滨工业大学 编著.黑龙江人民出版社，1979
