基于ANSYS Workbench的卡簧压装机轻量化设计及其压头的疲劳分析与优化  

Lightweight design of circlip pressing machine based on ANSYS Workbench and fatigue analysis and optimization of its pressure head

作　　者：赵大刚 管殿柱[1] 夏涛 季建华 李森茂 ZHAO Da-gang;GUAN Dian-zhu;XIA Tao;JI Jian-hua;LI Sen-mao

机构地区：[1]青岛大学机电工程学院,青岛266071

出　　处：《制造业自动化》2022年第3期15-19,共5页Manufacturing Automation

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC140510)。

摘　　要：为满足卡簧压装机的经济性要求与可靠性要求,验证其机身和压头结构设计的合理性,避免机身出现安全系数过高和压头发生疲劳破坏的问题。运用ANSYS Workbench对机身和压头进行静力学分析,确定最大变形量和最大应力的结构位置。通过静力学分析得到机身结构存在较大的优化空间,利用拓扑优化,对机身进行去除材料的形状优化,达到轻量化的设计要求。通过对压头进行疲劳分析,得到压头损伤因子为0.93。为提高卡簧压装机的可靠性,通过设置正交试验,将压头圆形通孔、压头爪的厚度和宽度进行参数化建模,建立了疲劳寿命函数的优化数学模型,通过MATLAB优化工具箱计算出优化后的参数值。最后,将优化后的机身与压头重新进行有限元分析,其机身质量减轻了23.5%,压头疲劳寿命提高了1.7倍。

关 键 词：卡簧压装机 拓扑优化 疲劳分析 正交试验 

分 类 号：TH122[机械工程—机械设计及理论]