基于有限元分析的锁紧支架结构优化设计
                                                          刘金标
                                           (宜昌测试技术研究所，湖北 宜昌  443003)
    首先使用Pro／E软件建立了锁紧支架的三维模型，然后应用集成于Pro／E内的ANSYS Workbench软件对锁紧支架进行有限元分析，并根据分析结果对结构进行改进和优化，对材料进行重新选定，以达到设计要求。最后用实例证明，锁紧支架的强度、刚度和质量满足要求，既缩短了研发周期，又降低了制造成本。


  锁紧支架是某水下设备中极为重要的零件，安装在支撑壳体内，通过安装在其上的液压缸活塞杆的伸出，锁紧固定盖板，实现盖板与支撑壳体之间的水密。由于锁紧支架位于水下设备的上方，其质量大小对设备的姿态稳定性影响很大，故其在满足足够的强度和刚度［1］ 要求的同时，质量应尽可能小。由于锁紧支架受力复杂，结构形状不规则，故理论计算存在很大的难度，为节约成本和缩短研发周期，本文采用Pro/E进行三维建模，利用集成其内的ANSYS Workbench［2］对锁紧支架进行有限元分析，并不断优化，直至设计出合格的产品。

1〓锁紧支架的结构设计
    锁紧支架结构形状不规则，质量要求苛刻，主要存在如下特征：与支撑壳体相连的安装面，液压缸的安装面以及液压缸活塞杆导向槽。设计导向槽的目的是为了防止活塞杆在伸出过程中发生转动。锁紧支架在支撑壳体上的装配示意图如图1所示，锁紧支架结构示意图如图2所示。〖HT6〗

2〓有限元分析模型
2.1有限元模型的建立
   为了建立合理、精准的有限元力学模型，采用Pro／E软件建立的三维模型在导入ANSYS Workbench前需要先进行模型简化处理：对主要的承载部位及其结构，尽量保证原结构的形状和位置，保证计算模型的几何特征、力学特征和真实情况相〖TP28901.TIF，+56.5mm〗
图1〓锁紧支架装配示意图
 
〖TP28902.TIF，+37mm〗
图2〓锁紧支架结构示意图
近；非主要承载部位及其结构不予考虑或予以简化，比如去掉各种螺钉孔，以提高网格质量，加快计算速度。
暂定锁紧支架所用材料为1Cr18Ni9Ti，该材料相关参数如下：拉伸强度σb为520.0MPa、屈服强度σs为205.0MPa、弹性模量为206.00GPa，切变模量为79.23GPa，泊松比为0.3，密度为......


作者简介：刘金标（1982—），男，湖北宜昌人，宜昌测试技术研究所工程师，硕士，主要从事机械产品开发与设计工作。


（文章来源《机械设计与制造工程》如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）