solidworks有限元分析16例

1、注意:本文件内容只是一个简短的分析报告样板，其内相关的分析条件、设置和结果不一定是正确的，您还是要按本书正文所教的自行来做。、范例名：(GasValve气压阀)设计要求：输入转速1500rpm。额定输出压力5Mpa，最大压力lOMpa。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。分析目的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。计算凸轮轴零件的工作寿命。分析结果。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

2、面的力F为:1620N。所得结果包括：1静力计算: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。位移。如图1-2所示，零件变形导致的最大静位移为2.2e-6m。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。2.237e-iJUE.2.050e-0061.677&-006-1.491e-0061.305e-0061.118e-LiiJb-3.313e-007-7.455e-0075.532e-iJi.IT3.728e-iJiJ71.S64e-0071.OOOe-U：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

3、态验证符合设计要求。1.S&4&-0062模态分析:心、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。vonXises2)12.12S437e+0021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

4、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vonMises为16.1MPa，零件的安全系数约为9.4。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vonMises为26.1MPa，安全系数约5.8。6成本节约010.3改进模型应力云26.1_19.68.74.40.0vonMises(N/mrn

5、2(MPa)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4750kg,以当前灰铸铁的市场价格为8000元/吨，那么可以节省38000元。范例名：（Lifter升降机构）设计要求：（1）输入转速1500rpm。（2）额定提升载荷2000N。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。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。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

6、。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vonMises为62.1MPa,零件的安全系数约为4.4。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60cm3205354e+0冈应力云-10改进对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-10所示：最大vonMises为120.5MPa,安全系数约2.3。vonMises(iT/mm2(MPa)1.205354e+0

7、02L1.104346e+002-1.00453Se+002.3.037216e+001.3.041236e+0017.033136e+0016.023056e+0015.024376e+0014.020S36e+0013.016S16e+0012.012736e+0016成本节约1.00S656e+001屈鹿力:2.757420e+0024.575474e-002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10000元/吨，那么可以节省6350

8、元。三、范例名：（ElectromagnetismValve电磁阀）设计要求：电磁阀的额定工作压力为2MPa，最大工作压力为4MPa。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。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vonMises为60.5MPa,零件的安全系数约为2.5。vonMizes(H/mm2(MPa)6.050502e+001L5.547352e+001.5.044

9、202e+001.4.541052e+001.4.037302e+001.3.534752e+001.3.031602e+001-2.523452e+001.2.025302e+001.1.522152e+001体零件5零件改进.1.013002e+00115.15S515e+0001.270142e-001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48.6cm36成本节约攵进模型1.041013e+002L9.543S07e+001

10、.8.677484e+001.7.811162e+001-6.344S33e+001.6.078517e+001.5.212134e+001.4.345872e+001.3.473543e+001.2.613227e+001.1.746304e+0018.805818e+0001.425322e-001區丈：1.04101盹+0辺vonMisei2(MPa)对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-12所示：最大vonMises为104.1MPa,安全系数约1.46。模型原来的体积为57.7cm3,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1

11、0000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：（DrillClamp钻模夹具）设计要求：夹具用于钻床使用，最大轴向钻削力为1800N。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。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。分析结果1。底座零件按书中尺寸建立模型，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。

12、模型的最大vonMises为6.7MPa,零件的安全系数约为22.6。型，零件体积为42.2cm3。材料j1选.5.037134e+000.4.477511e+000.3.317828e+000.3.358145e+000-2.73S462e+000.2.238773e+000.1.673036e+0001.113413e+0005.5373016-0014.704517e-005-极限应力151.6MPa。vonMiece(N/mrn2(MF：=l)6.716243e+000_6.156560e+0i：i0_5.536877+000零件的安全系数约为3。5零件改进24二应力云图图16.60.

13、0.29.0_20.7vonMises(N/mni2(MPa)1。底座零件由图1-13的底座零件应力云图可以看出，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vonMises为28.1MPa，安全系数约5.4。vcmXises(iT/mm2(.KPa)-23.421.11G.414.011.77.00.049.8MPa，零件上应力小的部分比较多2。摇摆座零件Y由图1-14的底座零件应力云图可以看出，零件上的

14、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对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-16所示：最大vonMises为50.4MPa,安全系数约3。6成本节约底座和摇摆座模型原来的体积分别为63.6cm3和42.2cm3,改进后的模型的体积分别为51.6cm3和37.5cm3,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（DieselOilEnginePump柴油引

15、擎燃料泵）设计要求：该装置为柴油引擎燃料泵,最高工作压力为4MPa。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。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。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AISI1020,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vonMises为25.8MPa,零件的安全系数约为13.6。零件安全。vonMises(U/mm2(MPa)2疲劳分

16、析周期载荷为P=4MPa图1-17，LR=0，周期个数：1000000。对零件进行疲劳分析,2.5755S2e+001L2.36505Se+001-2.154535e+001-1.344011e+001-1.7334S7e+001-1.522963e+001|_1.312439e+001.1.101916e+001-S.91391Se+000-6.SOS601e+OOO-4.703443e+0002.59S205h+000曰1.001000e+000_1.000917e+000_1.000833e+000_1.000750e+000_1.000667e+000_1.0005S3e+000_1.

17、000500e+000_1.000417e+000_1.000333e+000_1.000250e+000L1.0001E.7e+0001.OOlOOOe+OOt._1.000917e+006-1.000833e+006-1.000750e+006.1.000667e+006-1.000583e+006_1.000500e+006.1.000417e+006-1.000333e+006-1.000250e+006L1.000167e+006L1.000083e+006L1.000000e+0065小结云实全系数S.11413Se+0027.450902e+0026.787666e+002.6.

18、124430e+002.5.461194e+002.4.797957e+002.4.134721e+002.3.4714S5e+002.2.S0S249e+002.2.145013e+002图1-.1.4S1777e+002-8.185408e+0011.553047e+001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：（TurningMachine转向机构）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。分析零件件1本体零件和件4端盖零件是主要的承载零件

19、，因此，这里对本体和端盖零件进行静强度校核。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；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133cm3和16.7cm3,总体积为149.7cm3。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vonMises为51.3MPa,零件的安全系数约为3。零件安全。5零件改进29.21J0.017.112.S力云图vonMises(iT./mm2(MFa)由图1-21的装配体的应力云图

20、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vonMises为52MPa，安全系数约2.9，零件是安全的。6成本节约00170应力云图图26.034.60.0（进模型21.bvonMises(U/mm2(MPa)本体和端盖零件原来的体积之和为149.7cm3,改进后这两个零件的体积之和为139.5cm3，每件体积减少了10.2cm3,每件减少的重量为73.44g，如果生产10000件，那么

21、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：（AirCompressor空气压缩机）设计要求：空气压缩机的额定功率为2Kw,输入转速为1450r/min。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。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（3）计算件3曲柄零件的模态,在工作过程中避开共振频率分析结果计算得输入转矩

22、为：16.5Nm,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vonMises为23.2MPa,零件的安全系数约为9.5。零件安全。von.Mises(H/mm2(MPa)2.32SlS0e+001-2.134167e+001.1.340154e+001.1.746141e+001風股力:2.205940e+002-1.55212Se+0011.358115e+001164102e+

23、0019.700SS6e+0007.760756e+0005.320626e+0003.SS0437e+0001.340367e+0003677716-004图1-23曲柄零件应力云图（2）连杆零件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151.6MPa。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vonMises为7.3MPa,零件的安全系数约为20.8。零件安全。vonMises2(MPa)2模态分析图1-25的“7.307310e+0006.699014e+0006.090717e+0005.4S2420e+0004.374124

24、e+0004.265828e+0003.657531e+0003.049234e+0002.44093Se+0001.S32641e+0001.224345e+0006.160482e-001束的自由度的模5零件改进态，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。（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

25、的模型运行静力分析，结果如图1-26所示：最大vonMises为42.9MPa,安全系数约5.1，零件是安全的。421714图改（2）连杆零件由图1-24的应力云虑零件的结构，如质量平.28.621.510.7较多，同时考、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。vonMises(iT/mm2(MPa)，零件上的最大应力为7.3MPa，零件上应力小的部分比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：最大vonMises为8.8MPa，安全系数约17.2，零件是安全的。6成本节约E-.E-0.70.0vonMises(N/mr

26、n2(MFa)图1-27改进后模型应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）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

27、；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vonMises为93.7MPa,零件的安全系数约为1.6。零件安全。5零件改进vonMises2(MPa)3.368662e+001.3.533367e+001.7.S0S073e+001.7.027778e+001.6.247433e+0015.4&71SSe+0014.686833e+0013.306533e+0013.12&304e+0012.346003e+0011.565714e+0017.S

28、54131e+0005.124284e-002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vonMises为98.2MPa,安全系数约1.5，零件是安全的。6成本节约vonMises(N/mni2(MFa)9.820570e+001-9.002687e+001-8.184S05e+001-7.366921e+0015.731155e+0014.913272e+00

29、14.095390e+0013.277507e+0012.459624e+0011.641741e+0018.238577e+0005.974721e-002-6.549039e+001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：（TowHook牵引钩）设计要求：该装置为一拖拽车辆用的牵引钩，设计工作载荷为20000N。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

30、行静强度校核。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；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vonMises为80.9MPa,零件的安全系数约为3.4。零件安全。5零件改进7谒图i-3静力分析应力云图vonKises(ll/mm2(MPa)S.093063h+001.7.41S642h+001-6.744221e+001-6.O69SOle+OOl-5.3953Sle+001-4.720360e+001L4.046540p

31、+001-3.372119e+001-2.697699e+001-2.02327Se+001L1.348858e+001L6.744375e+000L1.b9SS84e-004由图1-28零件的应力云图可以看出，零件上的最大应力为80.9MPa,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。6成本节约图1-320.20.040.574.2_67.4_60.7_47.2b.7vonXises(iT./mm2.MPa)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vonMises为80.

32、9MPa，安全系数约1.9，零件是安全的。本体零件的体积为1230.1cm3,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件的成本为708536元。比较可知共节约成本189434元。十、范例名：（SwayingMachine摇摆机构）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。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。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；分析结

33、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vonMises为4.9MPa,零件的安全系数约为31。零件安全。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vonMises为4.7MPa，安全系数约6.4，零件是安全的。6成本节约改进模型应vonMiese(iT/mm2(MPa)4.&77

34、888e+000_4.288257e+000-3.89SG24&+000.3.1193G0e+0002.72972S&+00034003Ge+0009504G5e+0001.5G0833e+0001.171201&+0007.815GS7e-001919367e-001304747e-003-3.508332e+000零件的体积为49.6cm3,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

35、，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。卜一、范例名：（UniversalVice万向虎钳）设计要求：万向虎钳为一夹紧装置，设计最大夹紧力为10000N。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。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；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vonMises为104.8MPa,零件的安全系数约为2.6

36、。零件安全。5小结vonMises2(MPa)1.047926e+002.9.609769e+001-8.740276e+001.7.001236e+0016.131732e+0015.262297e+0014.392S03e+001523309e+0012.653S14e+0011.7S4320e+0019.148253e+0005330S7e-001.7.STOTSle+OOl屈鹿力:2.757420e+002万向虎钳中件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vonMises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

37、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）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零件的作用。工作过程中，铣削力900N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。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；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vonMises为7.4MPa,零件的安全系数约为41.1

38、。零件安全。A析应力云图1-35vonMisei2(MPa)7.420361e+000.6.803283e+000.6.185617e+000.5.567345e+000-4.350274e+0005零件改进4.332602e+0003.714330e+0003.03725Se+0002.473586e+0001.861314e+0001.244242e+0006.265703e-0018.838488e-003風股力:2.757420e+002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，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.

39、6MPa；并减小零件的壁厚，改进后零件的体积为77.8cm3。6成本节约63应力云图1-36o0.010.78.07.13.62.7vonMises(iT/mni2.MPa)对改进后的零件进行静力分析，结果如图1-36所示：最大vonMises为10.7MPa,安全系数约16，零件是安全的。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/吨，材料成本为44816元。改进后，如果生产10

40、000件该零件，那么可以在材料方面节约成本28184元。十三、范例名：（InflateBump打气泵）设计要求：（1）打气泵的最大工作压力为IMPa。2）输入转速为1450rpm。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。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。分析结果工作压力为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2.36Nm。1曲柄零件零件的材

41、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vonMises为17.4MPa,零件的安全系数约为8.7。零件安全。vonXisei(JT/mm2(MPa)1.741425e+001.1.536402e+001.1.45137Se+001-1.161331e+0011.016307e+0018.712834e+0007.262533e+0005.S12363e+0004.362126e+0002.311S30e+0001.461654e+0001.141S12e-002.

42、1.306354e+0012心轴零件1、静力分析零件的材料选用AISI1020，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，对该零件进行静力分析，结果如图1-38所示。模型的最大vonMises为190.9MPa,零件的安全系数约为1.8。零件安全。5零件改进A/IMJ图1-38静力分析应力云vonMises(iT/mm2(.KPa)1.909218e+0021.750116h+002-1.531015e+002-1.431913e+002-1.272S12e+002-1.113710e+002.3.54G090e+001-7.955

43、075+001-G.3G40Gle+001-4.77304Ge+0013.lS2031e+0011.53101Ge+0011.7SG074e-005:3.515710e+0021曲柄零件按书中尺寸建立模型，在工作载荷下，模型的最大vonMises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。7.435537e+001L6.815303e+001_6.196281e+001_5.576653e+001_4.357025e+001_4.

44、337397+001_3.717769e+001_3.038141e+001_2.478513+001_1.858885e+0011.233257e+001E-.196293e+0001.381001P-005屈展力:3.515710e+002vonXises(N/mm2(MPa)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vonMises为74.4MPa,安全系数提高至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

45、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。1.OOlOOOe+OOO.1.00091Te+OOD_1.000833e+000-1.000750e+000.1.000GG7e+000-1.000583e+000-1.000500e+000-1.000417e+000-1.000333e+000-1.000250e+000L1.0001G7e+000生命总数（冏期1.001000e+006_1.OiiOdire+

46、nOG_1.000833e+006-1.000750e+006-1.000667e+0061.000583e+0061.000500e+0061.000417e+0061.000333e+0061.000250e+0061.000167e+0061.000083e+0061.000000e+0067小结3.894e+0063.569e+0063.245e+006_2.92i：Ih+i：ii：i6_2.ShE-h+liliE.-2.aTle+ijiiE._1.947h+i：ii：i6_1.622e+i：ii：i61.298e+006图1-43安全系数云图.9.734e+005.6.483e+00

47、5-3.245e+0051.166e+000通过本节的分析结果，不对件5曲柄零件进行改进。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2.9cm3,但是安全系数由原来的1.8提高至4.7。十四、范例名：（LatheFeedStoppingDevice车床进刀停止器）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。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。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；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

48、件的体积为96cm3o根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-44所示。模型的最大vonMises为35MPa,零件的安全系数约为7.9。零件安全。vonMises(N/mni2(MPa)5零件改进3.499833e+001_3.208283e+001_2.916733e+001_2.625183e+001_2.333633e+001.2.042083e+001_1.750533e+001_1.458983e+001_1.167433e+001_8.758827e+000L5.843327e+000.2.92782&e+0001.232598e-002屈展力:2.757420e+

49、002零件的安全系数为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vonMises为35MPa,安全系数为4.3，零件安全。vonMises(N/mni2(MPa)6成本节约模型的体积为96cm3,使用可锻铸铁，其质=7008g，产10000件该零件所L5.843298e+0002.927823e+00093.499805e+001_3.208257e+001_2.916710e+001_2.625162e+001_2.333615e+001.2.0420E.7e+0

50、01_1.750520e+001_1.45S972e+001_1.167425e+001_8.758773e+000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

51、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vonMises为27.4MPa,零件的安全系数约为10。零件安全。5零件改进静力2.748619e+001_2.51959i：ie+001_2.290561e+001_2.061532e+001_1.832504e+0011.603475e+0011.37444E-e+0011.145417e+0019.163883e+0006.873595e+0004.583307e+0002.293019e+0002.730711e-003屈废力:2.757