J336型铝缸盖倾转铸造机结构优化设计

发布时间：2017-03-31 06:45

  本文关键词：J336型铝缸盖倾转铸造机结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文研究的J336型倾转铸造机主要应用于轿车发动机铝合金缸盖铸件的生产,是济南圣元机械工程有限公司自主研发的一条铝缸盖铸造自动化生产线中的一部分。人们对铸造质量和铸造自动化要求的日益提高,使得国内外对倾转铸造机的研究侧重点在控制及应用开发上,例如液压系统的设计研究,匀速浇注的控制以及应用领域等等,但对于倾转铸造机的可靠、平稳、轻量化研究并不是很多。本文以J336型倾转铸造机为研究对象,利用CAE分析软件Hypermesh、ANSYS作为分析工具,对J336倾转铸造机的结构进行动静态分析,并根据分析得到的结果对倾转铸造机的部分结构进行适当的改进和优化设计。首先,介绍J336铝缸盖倾转铸造机的整机结构及各部分机构的作用及设计参数。采用三维软件SolidWorks建立了J336铝缸盖倾转铸造机的倾转机构、主开合型机构、侧开合型机构及下顶出机构等部件及整机的CAD模型。在满足设计要求的范围和生产实际的情况下对复杂结构的零部件进行简化,去除不影响结构动静态特性的小结构。运用前处理软件Hypermesh对J336倾转铸造机的部分结构及整机三维模型进行几何清理和网格划分,再根据J336倾转铸造机的实际工作情况添加适当的接触,分析J336倾转铸造机的受力情况,并建立用于ANSYS分析的有限元模型。然后,运用有限元分析软件ANSYS对整机及其部分结构在多工况下进行静动态特性分析。主要研究整机倾转前后两个极限位置的动静态特性,得到整机及其倾转机构和机架底座等各结构的位移变化云图和应力云图,校核整机的强度和刚度。并通过整机的动态分析,得到其固有频率及振型变化情况。最后,根据动静态分析,得到J336倾转铸造机的结构满足设计要求,在此基础上选取优化设计空间较大的倾转铸造机的床身作为优化对象,采用APDL参数化建模,对J336倾转铸造机进行以减轻质量、降低耗材为目的的结构优化设计。
【关键词】：倾转铸造机 有限元分析 结构优化
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG233
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的来源与意义11-12
• 1.2 倾转铸造机的国内外发展现状12-14
• 1.3 机床床身结构优化设计的发展现状14-16
• 1.3.1 机床床身结构优化设计的国内外发展现状14-15
• 1.3.2 倾转铸造机结构优化的发展现状15-16
• 1.4 课题的主要研究内容16-17
• 第二章 J336倾转铸造机的三维建模及其有限元分析模型的建立17-31
• 2.1 J336铝缸盖倾转铸造机的主要技术参数17-18
• 2.2 J336倾转铸造机的三维建模18-20
• 2.2.1 J336铝缸盖倾转铸造机的结构特点18-19
• 2.2.2 基于Solid Works的建模方法19-20
• 2.3 J336倾转铸造机有限元分析模型的建立20-28
• 2.3.1 有限元法的理论及其分析流程20-21
• 2.3.2 J336倾转铸造机有限元分析方法的确定21-22
• 2.3.3 单元属性和材料的选择22
• 2.3.4 三维几何模型的简化及其网格划分22-24
• 2.3.5 网格质量控制24-25
• 2.3.6 接触设置25-26
• 2.3.7 边界条件施加26
• 2.3.8 工况分析及载荷确定26-28
• 2.4 本章小结28-31
• 第三章 J336倾转铸造机静力学有限元分析31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 上倾工况J336倾转铸造机静力学有限元分析31-34
• 3.2.1 J336倾转铸造机整机的静力学分析32-33
• 3.2.2 J336倾转铸造机底座的静力学分析33
• 3.2.3 J336倾转铸造机床身的静力学分析33-34
• 3.3 下倾工况J336倾转铸造机静力学有限元分析34-36
• 3.3.1 J336倾转铸造机整机的静力学分析34-35
• 3.3.2 J336倾转铸造机底座的静力学分析35
• 3.3.3 J336倾转铸造机床身的静力学分析35-36
• 3.4 J336倾转铸造机的结构改进36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 J336倾转铸造机动力学有限元分析39-45
• 4.1 引言39
• 4.2 上倾工况J336倾转铸造机的模态分析39-41
• 4.3 下倾工况J336倾转铸造机的模态分析41-43
• 4.4 J336倾转铸造机改进后的模态分析43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 基于ANSYS的J336倾转铸造机床身结构优化45-59
• 5.1 引言45
• 5.2 结构优化理论45-48
• 5.2.1 结构优化的数学模型45-46
• 5.2.2 优化设计分析的基本步骤46-47
• 5.2.3 结构优化设计方法47-48
• 5.3 床身结构优化变量的确定48-50
• 5.4 基于APDL的床身优化设计50-56
• 5.4.1 床身参数化模型的建立50-52
• 5.4.2 创建优化分析文件52-53
• 5.4.3 查看优化设计序列结果53-56
• 5.5 验证优化结果56-57
• 5.6 本章小结57-59
• 第六章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 附录A67-69
• 附录B 床身优化APDL命令69-74

【参考文献】

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