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1、材料成形设备项目5MN三梁四柱铸造结构上横梁设计指导老师：赵石岩日期：2013-11-1目录一、活塞缸尺寸设计计算2二、立柱尺寸设计计算：4三、立柱、工作台与横梁的布置4四、上横梁强度、刚度的计算4五、上横梁二维零件图10六、上横梁三维图仿真11七、有限元分析13参考文献145MN三梁四柱铸造结构上横梁设计（单缸）技术参数：公称压力P：5 MN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一、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（见图1）：
2、图1 液压缸各部分尺寸示意图5、法兰外径： 法兰直径： 二、立柱尺寸设计计算： F为每根立柱的面积 取 立柱直径: 三、立柱、工作台与横梁的布置工作台尺寸：1100900mm图2 立柱与工作台的位置布置四、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： 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
3、横梁横截面简化图先求截面底边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 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序号bi/mmhi/mmFi=bihi/mm2ai/mmSi=Fi-ai/mm3Ji=Si-ai/mm4/mm419000.375x337.5x570-0.1875x337.5x(570-0.1875x)(570-0.1875x)2337.5x3.955x32x+1005050x+500545-0.375x(50x+500)(545-0.375x)(545-0.375x)2(
4、50x+500)10416.7x+104166.73x470-0.75x470x-0.75x2285285(470x-0.75x2)2852(470-0.75x2)0.083x(470-0.75x)34x+1005050x+5000.375x+25(50x+500)(0.375x+25)(50x+500)(0.375x+25)210416.7x+104166.759000.375x337.5x0.1875x337.5x0.1875x(0.1875x)2337.5x3.955x35701245x-0.75x2+1000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
5、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.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序号bihiFiaiSiJiJ0190010594500517.54890375025307690625868218752380501900044083600003678400000.3958333.33332802607280028520
6、7480005913180000410106666.74380501900013024700003211000003958333.33359001059450052.54961250260465625868218755702998008544300035480836250591667083.3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=299800mm2K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。五、上横梁二维零件图六、上横梁三维图仿真正等侧视图前视图俯视图左视图七、有限元分析参考文献1 王卫卫主编. 材料成型设备. 北京：机械工业出版社，20112 俞新陆主编. 液压机. 机械工业出版社，19823 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
