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摘 要

曲轴是压力机传动系统的关键部位，是动力传递的中枢，其变形大小直接影响高速压力机的精度；而机身是高速压力机的重要组成部分，其承载能力、变形大小及动态性能对产品的精度及模具的寿命有极大影响。本文以VH-16型高速压力机为研究对象，利用有限元分析软件ANSYS作为分析工具，对压力机曲轴、机身分别进行了分析。

首先对高速压力机曲轴进行了有限元静态、模态分析。利用SolidWorks建立曲轴的几何模型，利用ANSYS workbench 进行静力学分析、模态分析。通过静力学分析发现了高速压力机曲轴的薄弱环节，通过模态分析了解曲轴的自由振动形式。

其次对高速压力机机身进行了有限元静态、动态分析。利用SolidWorks建立机身的几个模型，导入ANSYS workbench 进行静力学、模态、瞬态分析。通过静力学分析发现了高速压力机机身的薄弱环节；通过模态分析则了解了机身的自由振动形式；通过瞬态分析获得了打桩工况下高速压力机机身的动态响应，为高速压力机机身优化奠定了基础。

关键词：高速压力机；曲轴；机身；有限元

The finite element analysis of the key parts of

VH-16 style high speed press

02009423 Ma Zhaohua

Supervised by Jia Fang

Abstract: Forging machines is one of the basic machine tools in the machinery industrial production, occupies an extremely important position in industrial production. The level, quantity and proportion of forging equipment not only plays a key role in forging production, but also marks a national machinery industry technology level to a certain extent. With the development of various industries, the production of presses increasingly high precision, high speed press production industry is facing a great challenge. Therefore, the finite element analysis of key parts on the press is imperative, is of great significance to increase precision and optimize the structure of press.

As the central power transfer of press, the crankshaft is the key part of the transmission system of the press, the value of its deformation directly affect the precision of the high-speed press; the frame is also an important part of high-speed press, its bearing capacity, deformation life size and dynamic performance of frame has a tremendous impact on precision of products and life of molds. The paper based on the VH-16 type high speed press as the research object, using finite element analysis software ANSYS as the analysis tool to analysis the crank and the body.

Firstly, the modal and static analysis of crankshaft is conducted by modal simulation and static structural simulation. The geometric model of crankshaft is built by SolidWorks and using ANSYS workbench to conduct it’s static analysis, modal analysis. Through the static analysis we found a weak link in high-speed crank, through modal analysis we understood the free vibration of crankshaft.

Secondly, the finite element static and dynamic analysis of frame is conducted. Using SolidWorks to build some geometric models of frame, input it to ANSYS workbench, finish static, modal, transient analysis. Through the static analysis we found the weak parts of high-speed press frame; through modal analysis we understood the free vibration of frame; through transient dynamic analysis, we get the response of high-speed press frame under piling condition, laid the foundation for the optimization of high-speed press frame.

Key words: high-speed press; crankshaft; frame; the finite element

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 压力机的发展 2

1.2.1 压力机简介 2

1.2.2 国内外压力机发展与对比 3

1.3 有限元法及有限元分析工具的发展 4

1.4 有限元用于锻压机床分析的历史 6

1.5 课题来源 8

1.6 课题研究内容 8

1.7 本章小结 9

第二章 高速压力机曲轴有限元分析 10

2.1 曲轴受力分析 10

2.2 曲轴静力学有限元分析 11

2.2.1 结构静力分析简介 11

2.2.2 曲轴有限元模型的建立 11

2.2.3 单元类型选择 12

2.2.4 网格划分 13

2.2.5 曲轴静力学分析 15

2.2.6 曲轴静力学分析结果 15

2.3 曲轴的模态分析 16

2.3.1 模态分析简介 17

2.3.2 曲轴有限元模型的建立 18

2.3.3 曲轴模态分析 18

2.3.4 曲轴模态分析结果 18

2.4 本章小结 20

第三章 高速压力机机身有限元分析 21

3.1 机身受力分析 21

3.2 机身的模态分析 21

3.2.1 机身有限元模型的建立 21

3.2.2 单元类型的选择 22

3.2.3 网格划分 23

3.2.4 机身模态分析 23

3.2.5 机身模态分析结果 23

3.3 机身的静力学分析 25

3.3.1 机身有限元模型的建立 25

3.3.2 网格划分 26

3.3.3 机身静力学分析 26

3.3.4 机身静力学分析结果 27

3.4 机身的瞬态动力学分析 28

3.4.1 瞬态动力学分析简介 28

3.4.2 机身有限元模型的建立 30

3.4.3 机身瞬态分析 30

3.4.4 机身瞬态分析结果 31

3.5 本章小结 34

第四章 总结与展望 35

4.1 总结 35

4.2 展望 35

致谢 36

参考文献 37

VH-16型高速压力机关键部位有限元分析

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

锻压机械是机械工业生产中的基本工作母机之一，在工业生产中占有极其重要的地位，锻压设备的水平、拥有量和构成比在一定程度上标志着一个国家机械制造工业发展的水平。近年来，锻压设备正向自动化、高速度、高精度、大吨位、柔性化、节能化方向发展^[1]。

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