《實驗用四柱液壓機設(shè)計開題報告》

開題報告題目：實驗用四柱液壓機設(shè)計研究背景液壓機是一種加工機械，它能利用壓力把非金屬材料（如：塑料、橡膠）和金屬材料（如：鋁、鐵）成形。改革開放時期，液壓機是一種工業(yè)加工機械，它能利用壓力使非金屬材料如塑料，橡膠和金屬材料如鐵，鋁成形。改革開放時期，我國開始了液壓機的研發(fā)，最開始使用的是最簡單的手動式液壓機，通過手動滑閥控制，公稱壓力還沒有達(dá)到10MN，重量還不足100t，當(dāng)時中國許多液壓機大多在這段時期從國外購買過來的。國內(nèi)的幾個大型鍛壓機廠，比如天津市天鍛壓力機有限公司、合肥鍛壓機床有限公司、湖州機床廠有限公司和徐州壓力機械有限公司主要采用10～31.5kN(1000～3150t)的中小型液壓機[13]。目前，液壓機擁有很多獨特的優(yōu)點，四柱式液壓機是各種液壓機中最常見的一種結(jié)構(gòu)類型。其主要的特點就是加工工藝性較其它類型液壓機簡單，所以這些被廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)各部門中。國內(nèi)外的四柱液壓機正朝著高速，低能耗損失，高工作效率，低生產(chǎn)成本的方向發(fā)展。因而，對于現(xiàn)代液壓機而言，液壓機機身結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)尤為重要。對于發(fā)展中的中國，先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備的研究與制造已成為必然趨勢，液壓機的開發(fā)也是如此。如今，我國的液壓機的機身結(jié)構(gòu)已達(dá)到高度成熟。我國的液壓機與國外的液壓機相比，例如德國舒勒集團(tuán)的液壓機無論在加工工藝上，還是在生產(chǎn)安全上都存在著一定的差距。我們應(yīng)該結(jié)合國情和國民經(jīng)濟(jì)，研發(fā)新型液壓機技術(shù)，學(xué)習(xí)國外的一些比較新穎的加工工藝，改善產(chǎn)品的生產(chǎn)效益，促進(jìn)中國各個制造業(yè)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國液壓機的機身結(jié)構(gòu)正朝著標(biāo)準(zhǔn)化和美觀化的方向發(fā)展。本次課題就是朝著實驗用四柱液壓機這個方向進(jìn)行研究和設(shè)計。液壓機在中國的制造時間并不長，大概只有70多年的歷史，在技術(shù)和生產(chǎn)水平上中國液壓機行業(yè)已經(jīng)基本算是成熟了，但是對比一些發(fā)達(dá)國家的專業(yè)液壓機制造公司（LASCO、舒勒集團(tuán)液壓機等）還有較大的差距，尤其是四柱式液壓機，由于機架采用四根立柱，機架剛度小于框架式的剛度，活動橫梁中的導(dǎo)套和四根立柱磨損后不方便調(diào)整，四柱式液壓機作為重要的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，它的主機的結(jié)構(gòu)是設(shè)計的關(guān)鍵，它的機身結(jié)構(gòu)能夠影響液壓機生產(chǎn)時的工藝性能和使用壽命等。這些存在的問題需要進(jìn)行探討，如何縮小這些方面的差距，就成為了成為我們必須思考的問題，所以對主機的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析方法主要是對三梁四柱式的主機結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析，也是本課題的目的與意義所在。研究現(xiàn)狀1653年，法國布萊士·帕斯卡（BlaisePascal）提出了Pascal靜壓傳遞原理，為生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域提供強大的理論支撐，其中，液壓機就是這一原理產(chǎn)物的典型代表。隨著以英國為主導(dǎo)的第一次工業(yè)革命興起，機器開始逐漸取代人力。1795年，英國約瑟夫·布拉曼（JosephBraman）以水為傳遞壓力的介質(zhì)，將Pascal原理應(yīng)用在生產(chǎn)實際中，制作出了歷史上首臺手動水壓機。隨著蒸汽技術(shù)的普及，1842年，英國詹姆斯·內(nèi)史密斯（JamesNasmyth）發(fā)明了蒸汽錘，隨著鍛件規(guī)模的增大，重錘的質(zhì)量也超過了100噸，不僅操作困難，而且產(chǎn)生的振動也影響了鍛件的品質(zhì)。1884年，英國人發(fā)明了第一臺鍛造水壓機，使得鍛錘的質(zhì)量得以大幅度減小，振動問題也隨之解決，自此鍛造液壓機得到快速發(fā)展。1893年，美國伯利恒鋼鐵公司制造出了歷史上首臺萬噸級鍛造水壓機。自此水壓機逐步取代蒸汽錘，成為了主流鍛造機械。20世紀(jì)初，為了擴(kuò)充軍事武器裝備，液壓機獲得了較大發(fā)展。大型鍛壓設(shè)備對于軍事、國防和航空的發(fā)展尤為重要。1934年，德國制造了一臺70MN的水壓機。二戰(zhàn)期間，德國又制造了300MN水壓機一臺和150MN水壓機三臺。1945年，二戰(zhàn)結(jié)束后，德國的四臺萬噸級水壓機分別被美國和前蘇聯(lián)瓜分，強化了美蘇的霸主地位。20世紀(jì)中葉，隨著工業(yè)3.0信息化時代的到來，液壓傳動技術(shù)獲得了較快發(fā)展，電液控制技術(shù)也迅速興起。液壓機噸位的提升也不再是技術(shù)水平的唯一指標(biāo)，人們開始將目光轉(zhuǎn)向自動控制、制造效率和制造精度上。半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展帶動了自動化的發(fā)展，進(jìn)而突破了人工操作的精度控制極限。1952年，瑞典誕生了第一臺鍛造速度可達(dá)普通液壓機5倍的快鍛液壓機。1962年，英國鋼鐵協(xié)會采用電子數(shù)控裝置，實現(xiàn)了液壓機對厚度的控制。20世紀(jì)中葉是電液技術(shù)發(fā)展的高峰期，電液伺服技術(shù)廣泛應(yīng)用到了軍事和航空領(lǐng)域。同時發(fā)展起來的電液元件有電液比例閥和電液伺服閥，均用于閉環(huán)控制。電液伺服閥的頻響可達(dá)100Hz，電液比例閥的頻響在30至100Hz之間。根據(jù)動力元件控制方式的區(qū)別，電液伺服系統(tǒng)又可分成閥控伺服系統(tǒng)和泵控伺服系統(tǒng)。20世紀(jì)后期，在二通插裝閥的基礎(chǔ)上開發(fā)出了三通插裝閥，具有更快的響應(yīng)速度，更小的換向沖擊，但仍無法實現(xiàn)連續(xù)精準(zhǔn)控制。80年代，電液比例技術(shù)與插裝技術(shù)綜合運用，推出了電液比例插裝閥，能夠?qū)崿F(xiàn)主閥的連續(xù)開通和關(guān)閉。90年代，插裝閥應(yīng)用到液壓機領(lǐng)域，控制技術(shù)漸趨成熟。相比于國外兩百年的液壓機發(fā)展歷史，中國只有70年左右的歷史，但是卻趕超到了世界先進(jìn)水平。1953至1957年第一個五年計劃期間，我國完善了自己工業(yè)體系，并在1953年制造了我國首臺20MN液壓機。隨后，我國又制定了較完整的液壓機制造標(biāo)準(zhǔn)。80年代實施改革開放以后，引進(jìn)大批國外先進(jìn)技術(shù)，液壓機技術(shù)水平得到很大的提升。21世紀(jì)，出于航天、核電、船艦等行業(yè)快速發(fā)展的需要，我國大型液壓機得到歷史性的飛躍。2006年，一重建成了150MN水壓機。2008年，二重建成了160MN水壓機。2011年，中國二重投產(chǎn)世界上最大的8萬噸級別的模鍛液壓機，標(biāo)志著我國鍛造技術(shù)達(dá)到了國際一流水平。目前我國清華大學(xué)已經(jīng)研發(fā)出了16萬噸模鍛液壓機，為將來的科研發(fā)展前沿和制造的突破奠定了堅實的基礎(chǔ)。研究內(nèi)容我國四柱式液壓機本體的設(shè)計水平還處于比較落后的階段，研究關(guān)于四柱式液壓機機身的設(shè)計方法，對提高我國四柱液壓機的整體設(shè)計水平、增強相關(guān)企業(yè)的生存和發(fā)展能力具有重要的現(xiàn)實意義。所以我們根據(jù)自己所學(xué)的課程和實驗，結(jié)合實際情況選出了這個課題，主要研究四柱式液壓機機身結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步加深對所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能的理解與運用，培養(yǎng)獨立工作、解決問題的能力。本設(shè)計中基于傳統(tǒng)的四柱式液壓機的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，對四柱式液壓機的機身機械結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行了強度和剛度上的計算，對于傳統(tǒng)的三梁四柱這些主要部件進(jìn)行的一些改進(jìn)，最后利用SolidWorks軟件進(jìn)行有限元分析，完成四柱式液壓機零件圖和裝配圖的繪制。研究方法1.查閱文獻(xiàn)資料，收集四柱液壓機相關(guān)資料，了解最前沿的設(shè)計思路和設(shè)計方法；2.利用AutoCAD等軟件進(jìn)行計算機輔助設(shè)計，繪制四柱液壓機結(jié)構(gòu)圖紙；3.借助液壓機設(shè)計手冊，在現(xiàn)有四柱液壓機基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，減少設(shè)計工作量。時間安排第一階段：第七學(xué)期第12～14周，檢索并查閱參考文獻(xiàn)；第二階段：第七學(xué)期第14～16周，編寫文獻(xiàn)綜述和外文翻譯；第三階段：第七學(xué)期第16周～第八學(xué)期第1周，編寫開題報告；第四階段：第八學(xué)期第1～7周，設(shè)計、開發(fā)四柱液壓機；第五階段：第八學(xué)期第7～11周，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文；第六階段：第八學(xué)期第12～13周，參與論文的修改與答辯；參考文獻(xiàn)[1]MartinZahalka.ModalAnalysisofHydraulicPressFramesforOpenDieForging[J].AnnalsofDAAAM&Proceedings.2013,Vol.24Issue1,p1070-1075.6p.DOI:10.1016/eng.2014.03.092.[2]Klotz,S.,Hamel,G.,Frelat,J.Anewtypeofcompactlarge-capacitypressforneutronandx-rayscattering[J]

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