轉(zhuǎn)椅液壓桿的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計【全套CAD圖紙+畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙  14951605 或 1304139763 本  科  生  畢  業(yè)  設(shè)  計（論文）  （       屆）  系  題     目：                               學(xué)     號：                               姓     名：                               專業(yè)班級：                               指導(dǎo)教師：               職稱 ：           職稱 ：           年      月      日  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙  14951605 或 1304139763 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠信承諾書  我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計（論文）均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了引用注釋，如出現(xiàn)抄襲及侵犯他人知識產(chǎn)權(quán)的情況，后果由本人承擔(dān)。  承諾人（簽名）：         年     月     日  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 I 摘要 ： 轉(zhuǎn)椅是一種坐著的部分可以轉(zhuǎn)動的椅子 ， 通常由：頭枕 、 背 、 椅坐 、 扶手 、 支撐桿（ 液壓桿 ） 、 轉(zhuǎn)軸 、 五爪 、 爪輪子組成。 轉(zhuǎn)椅升降 最關(guān)鍵的部件就是 升降裝置中有一個 液壓桿 ， 液壓桿以 液體為工作介質(zhì) ， 可以起支撐、緩沖、制動、高度調(diào)節(jié)及角度調(diào)節(jié)等功能的彈性元件 。  本次設(shè)計首先，調(diào)查了 轉(zhuǎn)椅液壓桿的工作原理 ；接著， 根據(jù)現(xiàn)有轉(zhuǎn)椅液壓桿參數(shù)要求設(shè)計處理液壓桿的初步結(jié)構(gòu)尺寸 ；其次， 采用 維設(shè)計軟件構(gòu)建了三維模型并進(jìn)行了虛擬裝配 ；然后， 采用 件 對初步設(shè)計的液壓桿進(jìn)行有限元分析并優(yōu)化設(shè)計結(jié)果； 最后， 采用件繪制了優(yōu)化后的轉(zhuǎn)椅液壓桿裝配圖及主要零件圖 。  通過本次設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、材料力學(xué)、機(jī)械制圖等； 并 掌握了 件，對今后的工作與生活具有極大意義。  關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)椅 ， 液壓桿 ， 有限元分析 ， 優(yōu)化 設(shè)計  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 he is of be  is a to as a of is to of to a to of to of to of is of of 要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 錄  1 緒論  . 1 椅介紹  . 1 椅液壓桿介紹  . 1 椅液壓桿工作原理  . 1 椅液壓桿常見故障  . 2 限元分析簡介  . 2 2 液壓桿的初步設(shè)計  . 3 壓桿參數(shù)選定  . 3 壓桿初步設(shè)計  . 3 力分 析  . 3 作壓力的選定  . 3 塞及活塞桿設(shè)計  . 3 底和缸蓋的設(shè)計  . 5 壓桿缸筒的設(shè)計  . 6 壓桿結(jié)構(gòu)設(shè)計  . 6 3 基于 三維設(shè)計  . 8 件概述  . 8 壓桿三維模型的建立  . 8 壓桿導(dǎo)向筒  . 8 壓桿內(nèi)、外缸筒  . 9 壓桿活塞  . 9 壓桿缸蓋、開關(guān)頂桿  . 9 壓桿虛擬裝配  . 10 4 基于 有限元分析及優(yōu)化設(shè)計  . 12 件概述  . 12 壓桿基于 有限元分析  . 12 于 靜力分析  . 12 于 屈曲分析  . 15 于 模態(tài)分析  . 17 壓桿優(yōu)化設(shè)計  . 18 總  結(jié)  . 19 參考文獻(xiàn)  . 20 致  謝  . 21 需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 1 1 緒論  椅 介紹  轉(zhuǎn)椅 是一種坐著的部分可以轉(zhuǎn)動的椅子。 轉(zhuǎn)椅一般又分為半轉(zhuǎn)椅和全轉(zhuǎn)椅兩種。半轉(zhuǎn)椅就是能夠正面左右各 90 度的旋轉(zhuǎn)。全轉(zhuǎn)椅是指能夠 360 度旋轉(zhuǎn)的椅子。  轉(zhuǎn)椅 通常由：頭枕，背，椅坐，扶手， 支撐桿 （ 液壓桿 ）， 轉(zhuǎn)軸 ，五爪，爪輪子組成。  圖 1椅  椅液壓桿介紹  椅 液壓桿工作原理  轉(zhuǎn)椅之所以能升降，是因?yàn)樯笛b置中有一個氣壓棒，氣壓棒是一種以氣體和液體為工作介質(zhì)的，可以起支撐、緩沖、制動、高度調(diào)節(jié)及角度調(diào)節(jié)等功能的彈性元件，其基本原理是內(nèi)部充有高壓氮?dú)猓捎谠诨钊麅?nèi)部設(shè) 有通孔，活塞兩端氣體壓力相等，而活塞兩側(cè)的截面積不同，一端接有活塞桿而另一端沒有，在氣體壓力作用下，產(chǎn)生向截面積小的一側(cè)的壓力，即氣壓棒的彈力，人坐上去給升降軸壓力，升降軸就平緩地下降，速度均勻，可以降到最低點(diǎn)。不給升降軸外力，升降軸升回到最高點(diǎn)。  該種 液壓桿 借助釋放裝置，可以在行程中的任意位置停止，并且停止以后有很大的鎖緊力（可以達(dá)到 10000N 以上）。  圖 1椅液壓桿  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 2 椅 液壓桿 常見故障  調(diào)查市場 轉(zhuǎn)椅 ，發(fā)現(xiàn) 液壓桿 常見故障主要有以下幾種形式：  （ 1）泄漏，導(dǎo)致轉(zhuǎn)椅升降失效；  （ 2）活塞桿斷裂 ，導(dǎo)致轉(zhuǎn)椅支撐斷裂而無法使用 ；  （ 3）缸體爆裂 ，導(dǎo)致轉(zhuǎn)椅支撐損壞而無法使用，甚至?xí)＜叭松戆踩?。  因此解決 轉(zhuǎn)椅液壓桿 的這些故障尤為重要。而在 上述故障中，泄漏是由于密封圈失效導(dǎo)致；而活塞桿斷裂和缸體爆裂均是液壓桿 零件強(qiáng)度不足導(dǎo)致，因此設(shè)計 出 合理的 液壓桿零件尺寸尤為重要。  限元分析簡介  有限元分析（ 用數(shù)學(xué)近似的方法對真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未 知量的真實(shí)系統(tǒng)。  有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的 (較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件 (如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。  有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用， 例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算，并由于其方便性、實(shí)用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法 。  常用 的有限元 軟件 有以下幾種：  （ 1） 國外軟件  大型通用有限元商業(yè)軟件：如 以分析多學(xué)科的問題，例如：機(jī)械、電 磁、熱力學(xué)等；電機(jī)有限元分析軟件 。還有三維結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的 都是比較強(qiáng)大的。  （ 2） 國內(nèi)軟件  國產(chǎn)有限元軟件：  。  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 3 2 液壓桿的 初步設(shè)計  壓桿參數(shù)選定  調(diào)研市場現(xiàn)有轉(zhuǎn)椅，本次設(shè)計我們選定常用的轉(zhuǎn)椅液壓桿進(jìn)行設(shè)計，其參數(shù)要求如下：  （ 1）行程： 80 2） 安裝距離 ： 200（  （ 3）可承受壓力： 2500N 壓桿初步設(shè)計  力分析  式中，  液壓桿 軸線方向上的外作用力    （ N）   液壓桿 軸線方向上的重力      （ N）  運(yùn)動部件的慣性力     （ N）  R： 液壓桿 的工作負(fù)載      （ N）  液壓桿 參數(shù)：  外作用力為 液壓桿 上部所有件重量此處取約： 000  慣性力： m 1252/)060/60(250  因 液壓桿 載荷較大，位置精度要求較高，故頂升速度不宜過大，最大頂升速度應(yīng)控制在 60mm/ 故總負(fù)載力為：  125  作壓力的選定  由以上得到工作負(fù)載 R，再根據(jù)表  R 在 0 到 5000N 之間，所以選擇系統(tǒng)壓力為 1 表 壓桿 工作壓力參考表  表 壓桿 公稱壓力（    0 16 20 25  活塞 及 活塞 桿 設(shè)計  （ 1） 液壓桿 內(nèi)徑及活賽桿直徑計算  負(fù)載（ N）  50000 工作壓力（ N）  10d 時，要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算：   式中，  液壓桿 穩(wěn)定臨界力  P： 液壓桿 最大推力  穩(wěn)定性安性系數(shù)，  =2活塞桿計算柔  度   ：安裝形式系數(shù)，取 0.7 l: 活塞桿長度  A：活塞桿的橫截面積， 24 0    所以， 21 為柔度系數(shù)，  102 ，因此只需校核強(qiáng)度。  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 5 則按壓縮強(qiáng)度計算：  M P  3 . 0 50/(2 1 2 5/ 62  所以取 6 滿足強(qiáng)度要求  活塞桿及加工要求  活塞桿常用材料為 35、 45 號鋼。  活塞桿的工作部分公差等級可以取  ，表面粗糙度不大于  ，工作 表面的直線度誤差在 500 活塞桿在粗加工后調(diào)質(zhì)，硬度為  ，必要時可以進(jìn)行高頻淬火，厚度 度為  。  （ 4） 缸筒 壁厚的確定  一般，低壓系統(tǒng)用的 液壓桿 都是薄壁缸，缸壁可用下式計算：  )2/( DP p  式中， 缸壁厚度       試驗(yàn)壓力  當(dāng)額定壓力 6 時， %150 p  當(dāng)額定壓力 6 時， %125 p  D 液壓桿 內(nèi)徑   ,   o n 安全系數(shù)，一般取 n=5 注：如果計算出的 液壓桿 壁厚較薄時，要按結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)加厚。  由 6 ，所以用 6 ，  M P p  5 0  由上述已算出 D=50101 2 05/6 0 0/  p . 0 0 50)101202/(2/( 66  為了增加安全系數(shù)，適當(dāng)加厚 液壓桿 壁厚度為  。  底和缸蓋的設(shè)計  （ 1）缸底厚度的確定  對于 液壓桿 底有油孔的：   )(222  式中  h 缸底的厚度（  2D 缸底止口內(nèi)徑  （  P 缸內(nèi)最大工作壓力 )10( 6  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 6 材料許用應(yīng)力 )10( 6           0d 缸底開口的直徑（  所以 ：  0220( )10220(3 236 ，取 （ 2）缸蓋厚度  缸蓋厚度的設(shè)計與缸底的厚度一樣： h=10接方式：把缸底與缸蓋焊接在缸體上，這樣的方法比較簡單方便。  壓桿 缸筒的設(shè)計  （ 1）缸筒的尺寸確定  設(shè)計 液壓桿 的長度一般由工作行程長度確定，但還要注意制造工藝性和經(jīng) 濟(jì)性。  L 是 液壓桿 長度，    D。：是缸體外徑。  由 2125020  由上面可以知 液壓桿 的長度過 0+D/2 式中， H：最小導(dǎo)向長度（ m）   需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 7 L:液壓桿 最大工作行程（ m）  D： 液壓桿 內(nèi)徑（ m）  所以   H 0+=m) 取 H=30 2）活塞與缸體的密封方式  活塞和活塞桿密封均采用 O 形密封圈，其具體標(biāo)準(zhǔn)采用  壓氣動用 O 形密封圈。  這類密封為擠壓密封，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，空間小，使用范圍廣，適用所選系統(tǒng)的工作壓力，活塞與缸體的密封  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 8 3 基于 三維 設(shè)計  件概述  參數(shù)化技術(shù)的先驅(qū)，參數(shù)化是其最突出特點(diǎn)。是現(xiàn)今主流的 件之一，特別是在國內(nèi)汽車行業(yè)、工程機(jī)械行業(yè)和產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)不可替代位置。本論文運(yùn)用件對機(jī)械手各零件進(jìn)行建模， 然后進(jìn)行裝配和運(yùn)動仿真。通過 建模清楚、形象、直觀地表達(dá)機(jī)械手各部分的特點(diǎn) 15。  件的主要特點(diǎn)是 : （ 1） 全參數(shù)化  （ 2） 基于特征的實(shí)體建模  （ 3） 相關(guān)性  虛擬樣機(jī)技術(shù)，也稱為動態(tài)機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)，是國際計算機(jī)輔助工程技術(shù)在 20 世紀(jì) 80 年代隨著計算機(jī)技術(shù)和迅猛的發(fā)展而發(fā)展。所謂虛擬樣機(jī)技術(shù)是建立在第一個物理樣機(jī)之前，利用計算機(jī)技術(shù)建立產(chǎn)品的計算機(jī)模型基礎(chǔ)上，通過在真實(shí)的工作環(huán)境中進(jìn)行仿真分析的可視化仿真運(yùn)動學(xué)和系統(tǒng)動力學(xué)的實(shí)體，并多次修改后的設(shè)計，最后得到的優(yōu)化 設(shè)計。  壓桿三維 模型的建立  模的一般過程如下 ：  （ 1） 建立或選取基準(zhǔn)特征作為模型空間定位的基準(zhǔn) :如基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)坐標(biāo)系等。建立每個實(shí)體特征時 ， 都要利用基準(zhǔn)特征作為參照。  （ 2） 建立基礎(chǔ)實(shí)體特征 :拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合等。  （ 3） 建立工程特征 :孔、倒角、肋、拔模等。  （ 4） 特征的修改 :特征陣列、特征復(fù)制等編輯操作。  壓桿 導(dǎo)向筒  圖 3壓桿導(dǎo)向筒  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 9 壓桿 內(nèi)、外缸筒  圖 3壓桿 內(nèi)、 外缸筒  壓桿 活塞  圖 3 壓桿活塞  壓桿 缸蓋、開關(guān)頂桿  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 10 圖 3壓桿缸蓋、開關(guān)頂桿  壓桿 虛擬裝配  虛擬裝配技術(shù)是專為中的關(guān)鍵一環(huán)，它被定義為利用電腦工具虛擬制造中心，產(chǎn)品并不一定是物理模型的實(shí)現(xiàn)，通過分析，預(yù)測模型，可視化的數(shù)據(jù)表示與組件相關(guān)聯(lián)工程決策的。虛擬裝配是計算機(jī)零部件預(yù)組裝的產(chǎn)品，使結(jié)果的產(chǎn)品裝配工藝，裝配分析和評價。虛擬裝配是多項(xiàng)技術(shù)，包括可視化，仿真，決策理論，組裝和制造過程，裝配生產(chǎn)設(shè)備開發(fā)技術(shù)的組合。利用虛擬裝配技術(shù)，以減少產(chǎn)品開發(fā)時間，響應(yīng)迅速推向市場 ;先進(jìn)的設(shè)計方法和工具使設(shè) 計人員能夠方便應(yīng)用，提高裝配質(zhì)量，降低成本。目前，虛擬裝配技術(shù)沒有完全被業(yè)界采用，系統(tǒng)的商業(yè)化尚未到來。然而，作為一種技術(shù)，它通常被認(rèn)為是一種可行的和有價值的。  裝配設(shè)計方法分為 三 種 ：  （ 1） 自底向上方法：從底層逐步向上裝配，將每個零件加入到裝配體中，這些零件已經(jīng)設(shè)計完成，例如標(biāo)準(zhǔn)件，己經(jīng)存儲的零件等。  （ 2） 自頂向下方法：生產(chǎn)裝配在頂部，建立裝配結(jié)構(gòu)，逐步增加向下的部分，子裝配體或零部件生產(chǎn)，這種設(shè)計方式更符合設(shè)計師的習(xí)慣路線，從組裝到設(shè)計的各個部分。  （ 3） 上下文設(shè)計方法：在裝配結(jié)構(gòu)，采用裝配樹信息設(shè)計 零件其他部件的幾何形狀。  轉(zhuǎn)椅 液壓桿 采用自底向上的裝配方法，從底層逐步向上裝配，將己經(jīng)設(shè)計好的零件加入到裝配體中。先將相關(guān)零件組裝成子裝配體，然后把所有的子裝配體再裝配在一起，組成總的裝配體。  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 11 圖 3壓桿 虛擬裝配模型  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 12 4 基于  有限元分析及優(yōu)化設(shè)計  件 概述  世界上著名的大型通用有限元計算軟件，它包括熱、電、磁、流體和結(jié)構(gòu)等諸多模塊，具有強(qiáng)大的求解器和前、后處理功能，為我們解決復(fù)雜、龐大的工程項(xiàng)目和致力于高水平的科研攻關(guān)提供了 一個優(yōu)良的工作環(huán)境，更使我們從繁瑣、單調(diào)的常規(guī)有限元編程中解脫出來。身不僅具有較為完善的分析功能，同時也為用戶自己進(jìn)行二次開發(fā)提供了友好的開發(fā)環(huán)境。  序自身有著較為強(qiáng)大三維建模能力，僅靠  形界面 )就可建立各種復(fù)雜的幾何模型；此外， 提供較為靈活的圖形接口及數(shù)據(jù)接口。因而，利用這些功能，可以實(shí)現(xiàn)不同分析軟件之間的模型轉(zhuǎn)換。  壓桿 基于 有限元分析  于 靜力分析  轉(zhuǎn)椅 液壓桿 主要用于 轉(zhuǎn)椅的升降 ，具有典型意義。首先定義參數(shù) 為：內(nèi)徑為 30徑為50塞桿直徑為 20程為 100小安裝距為 150作壓力為 1試驗(yàn)壓力為 2 考慮到專業(yè)的 三維建模軟件  有無縫連接，利用 先建立工程 液壓桿 的模型，進(jìn)而導(dǎo)入  ，其結(jié)果 如圖 4示。  圖 4壓桿 有限元模型  1) 定義材料屬性和網(wǎng)格劃分  通常 轉(zhuǎn)椅 液壓桿 材料為 45 號鋼，其彈性模量為 220松比為 同時考慮到 液壓桿 的結(jié)構(gòu)近似為階梯軸， 高階三維實(shí)體單元 ，其中 元是 20 節(jié)點(diǎn)六面體單元，仿真精度高，因此利用 體結(jié)構(gòu)單元可以很好模擬 液壓桿 的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 采用自由網(wǎng)格 (分 ， 得到模型節(jié)點(diǎn)數(shù) 24602 ，單元數(shù)  12798。其網(wǎng)格模型如圖 4示。  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 13 圖 4壓桿 網(wǎng)格劃分效果圖  2) 添加接觸單元  因活塞與缸筒之間，活塞桿與導(dǎo)向套之間是相對滑動的，因此需要建立接觸對，利用接觸向?qū)υ捒驅(qū)钊麠U與導(dǎo)向套之間和活塞與缸筒之間建立接觸對能夠?qū)崿F(xiàn)模擬活塞桿與缸筒之間的運(yùn)動情況。設(shè)定接觸剛度比例因子為  3) 施加約束和載荷  對構(gòu)件進(jìn)行有限元分析時，為使數(shù)值解存在且唯一，需要對結(jié)構(gòu)的剛體位移進(jìn)行消除，使總體剛度矩陣保持非奇異性?？紤]到 程用型 液壓桿 在實(shí)際工程中的具體應(yīng)用情況，針對 扭轉(zhuǎn)情況，則設(shè)定 3 個旋轉(zhuǎn)自由度 兩端的耳環(huán)處 ，設(shè)定 1 個繞軸的旋轉(zhuǎn)的自由度來 模擬鉸接約束。 同時設(shè)定 對稱約束。  由于 液壓桿 的實(shí)際工作壓力為 1據(jù)國家規(guī)定的試驗(yàn)加載方式，對 液壓桿 進(jìn)行 2 倍載荷的施加，即對 液壓桿 施加 2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 4示。  圖 4壓桿 的約束和載荷  處理部分是將結(jié)果可視化，可幫助用戶有效、快捷地分析計算結(jié)果。 啟動 紙  咨詢 14951605 14 求解器對其進(jìn)行分析求解 ，獲得位移云圖、應(yīng)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壓桿 的靜力位移云圖  從圖 4可知道紅色部分變形量最大，最大值位于 ，最小值位于 。從其中 液壓桿 的最大變形為 于活塞處。  圖 4壓桿 的靜力應(yīng)力云圖  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 15 圖 4壓桿 的靜力局部應(yīng)力云圖  從圖 4可知，最大應(yīng)力為 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(yīng)力分布。最大應(yīng)力位于耳環(huán)與活塞桿的連接處，其應(yīng)力值為 中 45 號鋼的屈服強(qiáng)度為 360拉強(qiáng)度為 610 液壓桿 的安全系數(shù)為：  3 6 0 / 1 7 5 2 n 由于 45 號鋼的安全系數(shù)為 以 液壓桿 的設(shè)計滿足強(qiáng)度要求。  于 屈曲 分析  當(dāng)結(jié)構(gòu)所受的載荷達(dá)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(dāng) 液壓桿 的軸向力達(dá)到和超過一定的限度即臨界載荷時就會出現(xiàn)失穩(wěn)，使構(gòu)件失效，最終導(dǎo)致相關(guān)的裝置發(fā)生坍塌，由于這種突發(fā)失效具有突發(fā)性，常常帶來災(zāi)難性的的后果 5。  轉(zhuǎn)椅 液壓桿 活塞桿 為關(guān)鍵承載部件，主要 承受軸向載荷， 特別是 當(dāng)活塞桿直徑與活塞桿的 計算長度之比大于 10 時， 必須 校核活塞桿的縱向彎曲強(qiáng)度。具體校核步驟如下：  1）計算靜力解 ，結(jié)果如圖 4 需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 16 圖 4塞桿靜力位移云圖  2）計算特征值屈曲解（包括定義分析類型為屈曲分析、設(shè)定分析選項(xiàng)、設(shè)定載荷步選項(xiàng) ， 完成上述設(shè)置并保存模型文件后， 進(jìn)入 解器 進(jìn)行求解）。  對 轉(zhuǎn)椅 液壓桿 提取一階屈曲形態(tài)， 得到活塞桿的位移云圖，其中特征屈曲系數(shù)為 圖 4示。其單位壓力 2加橫截面積為 231012.3 m ，最終活 塞桿的失衡屈曲載荷為：  F=特征屈曲系數(shù)  截面面積 單位壓力 613 10 N  計算結(jié)果看出，其值遠(yuǎn)大于液壓推力 46 10N ，所以 液壓桿 不容易發(fā)生屈曲變形，即構(gòu)件系統(tǒng)是穩(wěn)定性的， 液壓桿 結(jié)構(gòu)合理 。  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 17 圖 4一階屈曲形態(tài)  于 模態(tài) 分析  液壓桿 在運(yùn)動中極易發(fā)生共振現(xiàn)象，針對這個問題，通過計算 液壓桿 的固 有頻率對于避免共振問題具有重要意義。具體分析步驟如下：  在使用 行 靜力解計算 時 ，注意一定要激活預(yù)應(yīng)力效應(yīng)； 然后進(jìn)行 模態(tài)分析解計算（包括定義分析類型為模態(tài)分析、設(shè)定分析選項(xiàng)，選用 法提取模態(tài)，模態(tài)數(shù)設(shè)置為 4、指定載荷步選項(xiàng)、設(shè)定輸出控制選項(xiàng)，之后進(jìn)行求解）。  為 清晰 地顯示發(fā)生共振后的變形，提取了一階模態(tài)和二階模態(tài)的變形云圖，如圖 4示。  圖 4階模態(tài)的變形云圖  圖 4階模態(tài)的變形云圖  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 18 由圖 4以看出， 通過對 轉(zhuǎn)椅 液壓桿 一階模態(tài)的固有頻率進(jìn)行計算 ，其結(jié)果為 z，由圖 4示 二階模態(tài)的固有頻率為  而且 最大位移在缸筒與活塞桿的連接處，發(fā)生比較大的變形，其值遠(yuǎn)大于靜力分析所求的值，對 液壓桿 損害性很大，因此通過計算模態(tài)可以有效避免共振的發(fā)生，具有很重要的工程價值。  壓桿 優(yōu)化設(shè)計  根據(jù)上述有限元分析結(jié)果，對 關(guān)于液壓桿的計算結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化后結(jié)果如下，詳細(xì)結(jié)構(gòu)參見附件 紙。  需要購買對應(yīng) 紙  咨詢 14951605 19 總  結(jié)  畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會，通過這次對變電站巡檢全向移動小車?yán)碚?知識和實(shí)際設(shè)計的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識，解決實(shí)際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部