hsg型工程液壓缸基于ansys的有限元分析

1、收稿日期：2014年05月日；修訂日期：2014年月日基金項目：基金項目：國家自然科學基金項目（61171189）國家科技支撐計劃項目（2013BAC16B02）浙江省自然科學基金項目（LY14F030005），浙江省公益技術項目（2013C3110），浙江省教育廳項目（Y201330000）.作者簡介：蔣理劍(1977)，男，碩士，研究方向為液壓傳動與有限元分析；張文輝(1980)，男，博士，副教授，研究方向為有限元分析與機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2、設計.文章編號：(編輯給出)HSG型工程液壓缸基于型工程液壓缸基于ANSYS的有限元分析的有限元分析張士營1張文輝12（1.麗水學院工學院，浙江麗水323000；2.哈爾濱工業(yè)大學航天學院，黑龍江哈爾濱150001）摘要摘要：HSG型液壓缸在工程機械等領域有著廣泛用途，當前還缺乏系統(tǒng)的有限元分析方法。首先針對HSG型液壓缸系統(tǒng)分別從力位移、全局應力及局部應力進行了靜力計算；進而對液壓缸的主要軸向載荷承受部件活塞桿進行了縱向彎曲強度的校核

3、，分析構(gòu)件穩(wěn)定性；最后對液壓缸系統(tǒng)進行模態(tài)分析，通過系統(tǒng)固有頻率的計算能夠有效避免共振危害的發(fā)生。所提方法與分析結(jié)果對于HSG型液壓缸研發(fā)具有重要借鑒價值。關鍵字：有限元；液壓缸；靜力分析；屈曲分析；模態(tài)分析中圖分類號：TH11文獻標識碼：AFiniteElementAnalysisfHSGHydraulicCylinderSystembasedonANSYSZhangShiying1ZhangWenhui12（1.Instituteo

4、fTechnologyLishuiUniversityLishui323000；2.SchoolofAerospaceHarbinInstituteofTechnologyHarbin150001Abstract：HSGtypehydrauliccylinderhaswidelyusedinengineeringmachineryotherfieldsthesystemfiniteelementanalysismethodisstill

5、lackincurrent.FirstsystemtheglobalstaticcalculationaredonerespectivelyfthefcedisplacementstresslocalstressonHSGtypehydrauliccylinderthenstrengthcheckisdonefthemainaxialloadcomponentsunderthepistonrodofthebucklingstabilit

6、yanalysisofcomponentsisdoneThemodalanalysisiscarriedoutonthehydrauliccylindersystemthroughcalculatingnaturalfrequencyofthesystemcaneffectivelypreventtheoccurrenceofresonancehazard.Theproposedmethodtheanalysisresultshavei

7、mptantreferencevaluefresearchdevelopmentofHSGtypehydrauliccylinder.Keywds：FiniteelementHydrauliccylinderStaticanalysisBucklinganalysisModalanalysis1引言引言液壓缸是一種將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的液壓元件，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的特性，能夠在實現(xiàn)往復運動時無需減速裝

8、置，沒有傳動間隙，且運動平穩(wěn)的優(yōu)點，在能源、機械等各工業(yè)領域及日常設備中有著廣泛用途，由于液壓缸的剛度、強度、穩(wěn)定性及振動特性等因素將直接影響到液壓缸的使用壽命和工作性能，因此對其進行深入研究具有由于液壓缸的實際工作壓力為16MPa，根據(jù)國家規(guī)定的試驗加載方式，對液壓缸進行1.25倍載荷的施加，即對液壓缸施加20MPa的力，分別對缸體內(nèi)表面、下表面及活塞底端施加載荷。其約束和載荷的加載情況如圖3所示。圖3液壓缸的約束和載荷ANSYS后處

9、理部分是將結(jié)果可視化，可幫助用戶有效、快捷地分析計算結(jié)果。啟動ANSYS求解器對其進行分析求解，獲得位移云圖、應力云圖結(jié)果等具有借鑒意義的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。圖4液壓缸的靜力位移云圖從圖4中可知道紅色部分變形量最大，最大值位于MX處，最小值位于MN處。從其中液壓缸的最大變形為0.224mm，位于活塞處。圖5液壓缸的靜力應力云圖圖6液壓缸的靜力局部應力云圖從圖5中可知，最大應力為175MPa位于耳環(huán)與活塞桿的連接處。圖6為活塞桿與耳環(huán)連接處的應

10、力分布。最大應力位于耳環(huán)與活塞桿的連接處，其應力值為175MPa。其中45號鋼的屈服強度為360MPa，抗拉強度為610MPa，則液壓缸的安全系數(shù)為：3601752.06n??由于45號鋼的安全系數(shù)為1.2~1.5，所以液壓缸的設計滿足強度要求。2.2基于基于ANSYS的屈曲分析分析當結(jié)構(gòu)所受的載荷達到某一值時，若增加一微小的增量，則結(jié)構(gòu)的平衡位形將發(fā)生很大的改變，這種現(xiàn)象稱為結(jié)構(gòu)屈曲或結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。而在很多工況場合，當液壓缸的軸向力達到和