solidworks仿真simulation实例

1、一、范例名： (Lifter升降机构)1设计要求：（1）输入转速 1500rpm。（2）额定提升载荷 2000N。2分析零件该升降装置中，蜗杆、蜗轮是传动装置，本体零件是主要的承载部分。因此，这里对本体零件进行静 力分析。3分析目的验证本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。4分析结果按书中尺寸建立模型，零件体积为 68.7cm3。材料选用可锻铸铁，极限应力 275.7MPa。 根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-9 所示。模型的最大 von Mises 为 62.1MPa,零件的安全系数约为 4.4。图 1-9 本体零件应力云图5零件改进由零件的应力云图可以看出，零件上

2、的最大应力为 62.1MPa，零件上应力小的部分比较多，同时考虑 零件的结构，如钻螺纹孔，可以对这些部位减小尺寸，从而减轻零件的质量。除了减小了零件的厚度外， 还更改了模型上加强筋结构的尺寸和结构。改进后零件的体积为 60cm3对改进后的模型运行静力分析，结果如图 1-10 所示：最大 von Mises 为 120.5MPa，安全系数约 2.3。图 1-10 改进模型应力云图6成本节约模型原来的体积为 68.7cm3，改进后的模型的体积为 60cm3，体积减少了 8.7cm3，每件减少的重量为 63.5g，如果生产 10000 件，那么总共可节省材料 635kg，以当前可锻铸铁的市场价格为

3、10000 元/吨，那么可以节省 6350 元。二、范例名： (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

4、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：4

5、5 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 10.5N·m。 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。2模态分析图 1-5 应力云图图 1-6 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

6、，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

7、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 4750kg，以当前灰铸铁的市场价格为 8000 元/吨，那么可以节省 38000 元。三、范例名： (Electromagnetism Valve电磁阀)1设计要求：电磁阀的额定工作压力为 2MPa，最大工作压力为 4MPa。2分析零件该升降装置中本体零件是主要的承载部分。因此，这里对本体零件进行静力分析。3分析目的验证本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。4分析结果按书中尺寸建立模型，零件体积为 57.7cm3。材料选用灰铸铁，极限应力 151.6MPa。根

8、据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-11 所示。模型的最大 von Mises 为 60.5MPa,零件的安全系数约为 2.5。图 1-11 本体零件应力云图5零件改进由零件的应力云图可以看出，零件上的最大应力为 60.5MPa，零件上应力小的部分比较多，同时考虑 零件的结构，如钻螺纹孔和管罗纹接口等，可以对一些应力较小的部位减小尺寸，从而减轻零件的质量。 改进后零件的体积为 48.6cm3对改进后的模型运行静力分析，结果如图 1-12 所示：最大 von Mises 为 104.1MPa，安全系数约 1.46。图 1-12 改进模型应力云图6成本节约模型原来的体积为 57.

9、7cm3，改进后的模型的体积为 48.6cm3，体积减少了 9.1cm3，每件减少的重量为 65.5g，如果生产 10000 件，那么总共可节省材料 655kg，以当前可锻铸铁的市场价格为 10000 元/吨，那么可以节省 6550 元。四、范例名： (Drill Clamp钻模夹具)1设计要求：夹具用于钻床使用，最大轴向钻削力为 1800N。2分析零件该钻模夹具装置中底座和摇摆座两个零件是主要的承载部分。因此，这里对底座和摇摆座零件进行静 力分析。3分析目的（1）验证底座零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。（2）验证摇摆座零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。4分析结果1。底座零件按书中尺

10、寸建立模型，零件体积为 63.6cm3。材料选用灰铸铁，极限应力 151.6MPa。 根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-13 所示。模型的最大 von Mises 为 6.7 MPa,零件的安全系数约为 22.6。2。摇摆座零件图 1-13 底座零件应力云图按书中尺寸建立模型，零件体积为 42.2cm3。材料选用灰铸铁，极限应力 151.6MPa。 根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-14 所示。模型的最大 von Mises 为 49.8MPa,零件的安全系数约为 3。图 1-14 摇摆座零件应力云图5零件改进1。底座零件由图 1-13 的底座零件应

11、力云图可以看出，零件上的最大应力为 67.2MPa，零件上应力小的部分比较多， 同时考虑零件的结构，如钻螺纹孔等，可以对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量。改进 后零件的体积为 51.6cm3对改进后的模型运行静力分析，结果如图 1-15 所示：最大 von Mises 为 28.1MPa，安全系数约 5.4。2。摇摆座零件图 1-15 改进模型应力云图由图 1-14 的底座零件应力云图可以看出，零件上的最大应力为 49.8MPa，零件上应力小的部分比较多， 同时考虑零件的结构，如钻孔等，可以对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量。改进后零 件的体积为 37.5cm3对改

12、进后的模型运行静力分析，结果如图 1-16 所示：最大 von Mises 为 50.4MPa，安全系数约 3。图 1-16 改进模型应力云图6成本节约底座和摇摆座模型原来的体积分别为 63.6cm3 和 42.2 cm3，改进后的模型的体积分别为 51.6 cm3 和 37.5 cm3，体积共减少了 16.7cm3，每件减少的重量为 120.24g，如果生产 10000 件，那么总共可节省材料 1202.4kg， 以当前灰铸铁的市场价格为 8000 元/吨，那么可以节省 9619.2 元。五、范例名：CH07(Diesel Oil Engine Pump柴油引擎燃料泵)1设计要求：该装置为柴

13、油引擎燃料泵，最高工作压力为 4MPa。2分析零件件 3 套筒零件的内腔用来将燃料增压，件 3 套筒零件的损坏情况可能为强度破坏，也可能为疲劳破坏，因此分析件 3 套筒零件的静强度和疲劳强度。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、求解模型在给定工作载荷下的疲劳寿命。4分析结果1静力分析按书中尺寸建立模型，零件体积为 8cm3。材料选用 AISI 1020，屈服应力 351.6MPa。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-17 所示。模型的最大 von Mises 为 25.8 MPa,零件的安全系数约为 13.6。零件安全。2疲劳分析图 1-17 套筒零

14、件应力云图周期载荷为 P=4MPa，LR=0，周期个数：1000000。对零件进行疲劳分析，得到零件的损坏云图、生 命总数云图和安全系数云图分别如图 1-18图 1-20 所示，由安全系数云图可以看出，零件是安全的。图 1-18 损坏应力云图图 1-19 生命总数云图图 1-20 安全系数云图5小结本节验证了柴油引擎燃料泵装置里件 3 套筒零件的静强度和疲劳强度，计算结果表明，两项指标均符 合设计要求。考虑到成本和结构问题，这里不作改进。六、范例名： (Turning Machine转向机构)1设计要求：该装置为一转向机构，该机构主要用于需要换向的场合，设计工作载荷为 600N。2分析零件件

15、1 本体零件和件 4 端盖零件是主要的承载零件，因此，这里对本体和端盖零件进行静强度校核。3分析目的1、验证件 1 本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；2、验证件 4 端盖零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果两个零件的材料均选用灰铸铁，极限应力 151.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件 1 本体零件和件 4端盖零件的体积分别为 133 cm3 和 16.7 cm3，总体积为 149.7 cm3。 根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-21 所示。模型的最大 von Mises 为 51.3 MPa,零件的安全系数约为 3。零件安全。图 1-21 静力分析应

16、力云图5零件改进由图 1-21 的装配体的应力云图可以看出，零件上的最大应力为 51.3MPa，零件上应力小的部分比较多， 同时考虑零件的结构，如钻螺纹孔等，可以对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量。改进 后两个零件的体积为 139.5cm3。对改进后的模型运行静力分析，结果如图 1-22 所示：最大 von Mises 为 52MPa，安全系数约 2.9，零 件是安全的。图 1-22 改进模型应力云图6成本节约本体和端盖零件原来的体积之和为 149.7 cm3，改进后这两个零件的体积之和为 139.5 cm3，每件体积 减少了 10.2 cm3，每件减少的重量为 73.44g，如

17、果生产 10000 件，那么总共可节省材料 734.4kg，以当前灰 铸铁的市场价格为 8000 元/吨，那么可以节省 5875.2 元。七、范例名：(Air Compressor空气压缩机)1设计要求：空气压缩机的额定功率为 2Kw，输入转速为 1450r/min。2分析零件件 3 曲轴零件和件 4 连杆零件是主要的传动机构，这里分析这两个零件，包括静力强度、模态和疲劳 强度。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、求解模型在给定工作载荷下的疲劳寿命。（1）验证件 3 曲柄零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。（2）验证件 4 连杆零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。（

18、3）计算件 3 曲柄零件的模态，在工作过程中避开共振频率。4分析结果计算得输入转矩为：16.5N·m，换算至曲轴和连杆上，相当于作用一 571N 的力，这里以 600N 来计 算。1静力分析（1）曲柄零件按书中尺寸建立模型，零件体积为 130.4cm3。材料选用普通碳钢，屈服应力 220.6MPa。 根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-23 所示。模型的最大 von Mises 为 23.2MPa,零件的安全系数约为 9.5。零件安全。（2）连杆零件图 1-23 曲柄零件应力云图按书中尺寸建立模型，零件体积为 29cm3。材料选用普通碳钢，屈服应力 151.6MP

19、a。 根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-23 所示。模型的最大 von Mises 为 7.3MPa,零件的安全系数约为 20.8。零件安全。2模态分析图 1-24 连杆零件应力云图图 1-25 的“列举模式”对话框中列出了“曲柄”零件的模态。“模式号 1”为其未约束的自由度的模 态，在工作中没有意义。第二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。图 1-25 模态分析5零件改进（1）曲柄零件由图 1-23 的应力云图可以看出，零件上的最大应力为 23.3MPa，零件上应力小的部分比较多，同时考 虑零件的

20、结构，如质量平衡、钻螺孔纹等，可以对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量。改进后两个零件的体积为 88.8cm3。对改进后的模型运行静力分析，结果如图 1-26 所示：最大 von Mises 为 42.9MPa，安全系数约 5.1，零 件是安全的。（2）连杆零件图 1-26 改进后模型应力云图由图 1-24 的应力云图可以看出，零件上的最大应力为 7.3MPa，零件上应力小的部分比较多，同时考 虑零件的结构，如质量平衡、钻螺孔纹等，可以对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量。 改进后两个零件的体积为 25.3cm3。对改进后的模型运行静力分析，结果如图 1-27 所示：最

21、大 von Mises 为 8.8MPa，安全系数约 17.2，零件是安全的。图 1-27 改进后模型应力云图6成本节约曲柄零件的体积减小了 41.6，重量减轻了 324.5g，如果生产 10000 件，那么总共可节省材料 3245kg； 连杆零件的体积减小了 3.7，重量减轻了 26.6g，如果生产 10000 件，那么总共可节省材料 266kg。以当前 市场的普通碳钢价格 12000 元/吨和灰铸铁的价格 8000 元/吨，总共可节约成本 41068 元。八、范例名： (Retarder减速机)1设计要求：该装置为一减速机，该机构主要用于需要变速的场合，设计工作载荷为 2000N。2分析零

22、件件 1 本体零件是主要的承载零件，因此，这里对本体零件进行静强度校核。3分析目的验证件 1 本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果零件的材料选用灰铸铁，极限应力 151.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件 1 本体零件的体积为198.6cm3。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-28 所示。模型的最大 von Mises 为 93.7MPa,零件的安全系数约为 1.6。零件安全。图 1-28 静力分析应力云图5零件改进由图 1-28 零件的应力云图可以看出，零件上的最大应力为 93.7MPa，零件上应力小的部分比较多，同 时考虑零件的结构，如钻螺纹孔等，可以

23、对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量。改进后 两个零件的体积为 171.6cm3。对改进后的模型运行静力分析，结果如图 1-29 所示：最大 von Mises 为 98.2MPa，安全系数约 1.5，零 件是安全的。图 1-29 改进模型应力云图6成本节约本体零件原来的体积为 198.6cm3，改进后零件的体积为 171.6cm3，每件体积减少了 27cm3，每件减少 的重量为 194.4g，如果生产 10000 件，那么总共可节省材料 1994kg，以当前灰铸铁的市场价格为 8000 元/ 吨，那么可以节省 15952 元。九、范例名： (Tow Hook牵引钩)1设计要求：该

24、装置为一拖拽车辆用的牵引钩，设计工作载荷为 20000N。2分析零件件 1 本体零件是主要的承载零件，因此，这里对本体零件进行静强度校核。3分析目的验证件 1 本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果零件的材料选用可锻铸铁，极限应力 275.7MPa。按照书中尺寸进行建模，件 1 本体零件的体积为1230.1cm3。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-30 所示。模型的最大 von Mises 为 80.9MPa,零件的安全系数约为 3.4。零件安全。图 1-30 静力分析应力云图5零件改进由图 1-28 零件的应力云图可以看出，零件上的最大应力为 80.9MP

25、a，零件的安全系数较大，因此可以 使用性能差一些的材料，这样可以节省制造的成本；零件上应力小的部分比较多，同时考虑零件的结构， 这里不对结构进行更改。更改零件的材料为灰铸铁进行静力分析，结果如图 1-31 所示：最大 von Mises 为 80.9MPa，安全系数 约 1.9，零件是安全的。图 1-31 改进模型应力云图6成本节约本体零件的体积为 1230.1 cm3，使用可锻铸铁的质量为 8979.7g，以当前市场的价格 10000 元/吨，那么生产 10000 件的成本为 897970 元；如果使用灰铸铁，质量为 8856.7，以当前市场的价格 8000 元/吨，那么生产 10000 件

26、的成本为 708536 元。比较可知共节约成本 189434 元。十、范例名：(Swaying Machine摇摆机构)1设计要求：该装置为一电风扇的摇摆机构，机构的负载较小，设计载荷为 50N。2分析零件件 1 本体零件是主要的承载零件，因此，这里对本体零件进行静强度校核。3分析目的验证件 1 本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果零件的材料选用灰铸铁，极限应力 151.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件 1 本体零件的体积为 49.6cm3。 根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-32 所示。模型的最大 von Mises 为 4.9MPa,零件的安全系数约

27、为 31。零件安全。图 1-32 静力分析应力云图5零件改进零件上的应力很小，此机构用于电风扇的摇摆机构，因此需要尽量减轻装置的质量，将零件的材料换 成塑料件，使用 ABS 塑料，材料的张力强度为 30MPa。更改零件的材料为 ABS 塑料进行静力分析，结果如图 1-33 所示：最大 von Mises 为 4.7MPa，安全系 数约 6.4，零件是安全的。图 1-33 改进模型应力云图6成本节约零件的体积为 49.6 cm3，使用灰铸铁，零件的质量为 357.1g，生产 10000 件所需的材料质量为 3571kg， 以当前的市场价格 8000 元/吨，成本为 28568 元；使用 ABS

28、塑料，零件的质量为 51.1g，生产 10000 件所 需的材料质量为 511kg，以当前的市场价格 13000 元/吨，成本为 6643 元，那么可以节约材料成本为 21925 元。另外从制造方法看，后者节省加工成本。十一、范例名：(Universal Vice万向虎钳)1设计要求：万向虎钳为一夹紧装置 ，设计最大夹紧力为 10000N。2分析零件件 4 活动钳口零件是主要的承载零件之一，因此，这里对本体零件进行静强度校核。3分析目的验证件 1 本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果零件的材料选用可锻铸铁，极限应力 275.7MPa。按照书中尺寸进行建模，件 4 活动钳口零件的

29、体积为68.9cm3。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-34 所示。模型的最大 von Mises 为 104.8MPa,零件的安全系数约为 2.6。零件安全。图 1-34 静力分析应力云图5小结万向虎钳中件 4 活动钳口零件在工作过程中，当夹紧力达到最大值（10000N）时，零件上的最大 von Mises 为 104.8MPa，安全系数约为 2.6，零件安全。由于在夹紧工件的时候，需要一定的夹紧面积，来保 证夹紧稳定和不破坏工件，因此设计的零件是合理的，不进行改进。十二、范例名： (Graduator分度机构)1设计要求：设计一用于铣床的分度机构，该机构同时还起到夹紧

30、零件的作用。工作过程中，铣削力 900N。2分析零件件 1 本体零件是主要的承载零件之一，因此，这里对本体零件进行静强度校核。3分析目的验证件 1 本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果零件的材料选用可锻铸铁，极限应力 275.7MPa。按照书中尺寸进行建模，件 1 本体零件的体积为100cm3。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-35 所示。模型的最大 von Mises 为 7.4MPa,零件的安全系数约为 41.1。零件安全。图 1-35 静力分析应力云图5零件改进有图 1-35 可以看出，该零件的应力较小，所以可以减小零间的厚度；并使用性能差一些的材料

31、，这样 可以节省制造的成本。修改零件材料为灰铸铁，极限应力 171.6MPa；并减小零件的壁厚，改进后零件的体积为 77.8 cm3。 对改进后的零件进行静力分析，结果如图 1-36 所示：最大 von Mises 为 10.7MPa，安全系数约 16，零件是安全的。图 1-36 改进模型应力云图6成本节约零件原来的体积为 100，质量为 730g，生产 10000 件需要可锻铸铁材料 7300kg，以当前市场价格 10000 元/吨，材料成本为 73000 元；改进后零件的体积为 77.8，质量为 560.2g，生产 10000 件需要灰铸铁材料 5602kg，以当前市场价格 8000 元/

32、吨，材料成本为 44816 元。改进后，如果生产 10000 件该零件，那么可以在材料方面节约成本 28184 元。十三、范例名： (Inflate Bump打气泵)1设计要求：（1）打气泵的最大工作压力为 1MPa。（2）输入转速为 1450rpm。2分析零件件 5 曲柄零件和件 8 心轴零件是主要的传递动力的组件，因此，这里对这两个零件进行静强度校核、 模态分析和疲劳寿命。3分析目的（1）验证件 5 曲柄零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。（2）验证件 8 心轴零件在给定的载荷下静强度是否满足需求。（3）计算件 8 心轴零件的模态。（4）计算件 8 心轴零件的疲劳寿命。4分析结果工作压力

33、为 1MPa，计算得施加在件 5 曲柄零件上的力为 314N；施加在件 8 心轴零件上的转矩为2.36N·m。1曲柄零件零件的材料选用灰铸铁，极限应力 151.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件 5 曲柄零件的体积为 1.4cm3。 根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-37 所示。模型的最大 von Mises 为 17.4MPa,零件的安全系数约为 8.7。零件安全。图 1-37 静力分析应力云图2心轴零件1、静力分析零件的材料选用 AISI 1020，屈服强度为 351.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件 8 心轴零件的体积为1.9cm3。根据零件的工作情况，

34、对该零件进行静力分析，结果如图 1-38 所示。模型的最大 von Mises 为 190.9MPa,零件的安全系数约为 1.8。零件安全。图 1-38 静力分析应力云图5零件改进1曲柄零件按书中尺寸建立模型，在工作载荷下，模型的最大 von Mises 为 17.4，安全系数为 8.7，零件是安全的， 零件的结构是比较合理的，这里不作改进。2心轴零件 心轴零件的静力分析应力云图显示，零件上存在应力集中，可以改进零件的结构来减小应力集中，改进模型的体积为 21.9cm3。修改后，对模型进行静力分析，零件的应力云图如图 1-39 所示，模型上最大 von Mises 为 74.4MPa， 安全系

35、数提高至 4.7。图 1-39 改进模型应力云图6心轴零件疲劳寿命和模态分析1模态分析对改进后的模型进行模态分析，图 1-40 的“列举模式”对话框中列出了该零件的前 5 阶共振频率，第 一阶共振频率远大于其工作频率，因此在工作过程中，不会出现共振情况，零件的模态分析是安全的。2疲劳寿命图 1-40 模式列表周期载荷为峰值为 314N，LR=-0.5，周期个数：1000000。对零件进行疲劳分析，得到零件的损坏云 图、生命总数云图分别如图 1-41图 1-43 所示，零件是安全的。图 1-41 损坏云图图 1-42 生命总数云图图 1-43 安全系数云图7小结通过本节的分析结果，不对件 5 曲

36、柄零件进行改进。对于件 8 心轴零件，对其结构进行了改进，虽然单个零件在体积上增加了 2.9 cm3，但是安全系数由原来的 1.8 提高至 4.7。十四、范例名： (Lathe Feed Stopping Device车床进刀停止器)1设计要求：设计一用于车床的进刀停止器，用于限制进刀切削的长度。设计工作载荷为 1000N。2分析零件件 1 本体零件是主要的承载零件之一，因此，这里对本体零件进行静强度校核。3分析目的验证件 1 本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果零件的材料选用可锻铸铁，极限应力 275.7MPa。按照书中尺寸进行建模，件 1 本体零件的体积为 96cm3。 根

37、据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-44 所示。模型的最大 von Mises 为 35MPa,零件的安全系数约为 7.9。零件安全。图 1-44 静力分析应力云图5零件改进零件的安全系数为 8，可以使用性能差一些的材料来制造零件，以节省成本。更改零件的材料为灰铸 铁，极限应力为 151.6MPa。对更改后的模型进行静力分析，得到零件的应力云图如图 1-45 所示，最大 von Mises 为 35MPa，安全 系数为 4.3，零件安全。6成本节约图 1-45 更改材料应力云图模型的体积为 96 cm3，使用可锻铸铁，其质量为 700.8g，生产 10000 件该零件所需的材

38、料为 7008kg， 以当前的市场价格 10000 元/吨，成本为 70080 元；使用灰铸铁，其质量为 691.2g，生产 10000 件该零件所需的材料为 6912kg，以当前的市场价格 8000 元/吨，成本为 55296 元。比较上述可知，使用灰铸铁制造该零件，生产 10000 件，可节省材料成本 14784 元。十五、范例名： (Tooltable顶心座)1设计要求：该装置为一顶心座，设计提供了最大轴向推力为 2000N。2分析零件件 1 本体零件是主要的承载零件之一，因此，这里对本体零件进行静强度校核。3分析目的验证件 1 本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果零件的

39、材料选用可锻铸铁，极限应力 275.7MPa。按照书中尺寸进行建模，件 1 本体零件的体积为239.6cm3。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图 1-46 所示。模型的最大 von Mises 为 27.4MPa,零件的安全系数约为 10。零件安全。图 1-46 静力分析应力云图5零件改进由图 1-46 零件的应力云图可以看出，零件上的最大应力为 27.4MPa，零件上应力小的部分比较多，同 时考虑零件的结构，如钻螺纹孔等，可以对一些应力较小的部位减小厚度，从而减轻零件的质量；另外选 用性能差一些的材料来降低零件的成本，使用灰铸铁。改进后两个零件的体积为 198.1cm3。对改进后的模型运行静力分析，结果如图 1-47 所示：最大 von Mises 为 33.MPa，安全系数约 4.6，零 件是安全的。图 1-47 改进模型应力云图6成本节约该零件原来体积为 239.6，使用可锻铸铁材料，每件的质量为 1749.1g，生产 10000 件零件，使用的材 料为 17491kg，以当前的市场价格 10000 元/吨，材料成本为 174910 元；改进后的零件体积为 198.1，使用 灰铸铁材料，每件的质量为 1426.3g，生