SolidworksSimulation分析例子——GasV.doc

广州有道资料网三维绘图/机械设计/有限元分析：Solidworks、Ansys、Pro/E、CAD、Abaqus、MoldflowSolidworks Simulation分析例子Gas Valve气压阀1 设计要求：（1）输入转速1500rpm。（2）额定输出压力5Mpa，最大压力10Mpa。2 分析零件该气压泵装置中，推杆活塞、凸轮轴和箱体三个零件是主要的受力零件，因此对这三个零件进行结构分析。3 分析目的（1）验证零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。（2）分析凸轮轴零件和推杆活塞零件的模态，在工作过程中避开共振频率。（3）计算凸轮轴零件的工作寿命。4 分析结果1、推杆活塞零件材料：普通碳钢。在模型上直接测量得活塞推杆的受力面积S为：162mm2，由F=PS计算得该零件端面的力F为：1620N。所得结果包括：1 静力计算：（1）应力。如图1-1所示，由应力云图可知，最大应力为21Mpa，静强度设计符合要求。（2）位移。如图1-2所示，零件变形导致的最大静位移为2.2e-6m。（3）应变。如图1-3所示，应变云图与应力云图的对应的，二者之间存在一转换关系。图1-1 应力云图 图1-2 位移云图 图1-3 应变云图 图1-4 模态分析2 模态分析：图1-4的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下，其前三阶的模态的频率远远大于输入转速的频率，因此在启动及工作过程中，该零件不会发生共振情况。模态验证符合设计要求。2、凸轮轴零件材料：45钢，屈服强度355MPa。根据活塞推杆的受力情况，换算至该零件上的扭矩约为10.5Nm。1 静力分析：如图1-5所示为“凸轮轴”零件的应力云图，零件上的最大应力为212Mpa，平均应力约为120MPa，零件的安全系数约为1.7，符合设计要求。 图1-5 应力云图 图1-6 模态分析2 模态分析图1-6的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下的模态参数，“模式1”的结果为其自由度内的模态，不作为校核参考。第二阶模态的频率远远大于输入转速的频率，因此在启动及工作过程中，该零件不会发生共振情况。模态验证符合设计要求。3、箱体零件按书中尺寸建立模型，零件体积254cm3。材料选用灰铸铁，极限应力151.6MPa。对该零件进行静力分析，结果如图1-7所示。模型的最大von Mises为16.1MPa,零件的安全系数约为9.4。图1-7 箱体应力云图5 零件改进箱体零件的安全系数很大，这里通过减小零件的厚度来减小零件的重量。模型中有很大部分的应力很小，同时考虑零件的结构，如钻螺纹孔，可以去掉部分材料，改进后零件的体积为188cm3。对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-8所示：最大von Mises为26.1MPa，安全系数约5.8。图1-8 改进模型应力云图6 成本节约模型原来的体积为254cm3，改进后的模型的体积为188cm3，体积减少了66cm3，每件减少的重量为475g，如果生产10000件，那么总共可节省材料