《solidworks有限元分析16例》.pdf

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。 一、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。 2 在模型上直接测量得活塞推杆的受力面积S 为：162mm ，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10.5N ·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。 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 3 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188cm 。 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 。