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基于SolidWorks建模的方艙角件優(yōu)化設(shè)計(jì)

時(shí)間:2010-06-02 08:00:00 來源:

    從結(jié)果中可以看出,角件中的危險(xiǎn)面在右側(cè),由于角件的三個(gè)方向上的開孔形狀以及位置尺寸均是國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸,對(duì)于相同厚度的三個(gè)面來說在承載相同的情況下,右側(cè)最為危險(xiǎn)。從受力面和受力形式分析,頂面和后面的開口邊緣距離棱角近,故在相同載荷的情形下,受到的載荷力矩小,右面則較大,故更為危險(xiǎn),這同上述使用軟件分析的結(jié)果是一致的。
   
    3. 3過渡圓角的影響分析

   
    角件基體部分間的內(nèi)過渡圓角對(duì)其強(qiáng)度也具有影響,表2是對(duì)不同大小的過渡圓角的角件在靜載荷135kN的條件下的受力分析。

    
    以上計(jì)算結(jié)果說明,角件的安全系數(shù)并不是隨過渡圓角的增大而增大的,與實(shí)際不符。分析其原因,由于施加的載荷是以力為單位的,圓角增大導(dǎo)致模型的受力面減小,單位面積上的應(yīng)力增加,故圓角從0~lOmm區(qū)間是面積起主要作用,從10~25mm區(qū)間是圓角起主要作用,當(dāng)圓角大于23.5mm時(shí),圓角邊超出了開孔界限,圓角的作用削弱了。
   
    在實(shí)際吊裝或支撐過程中的受力面趨向于孔形狀的中間位置,而建模施加的載荷是平均分布的,與實(shí)際情況有所出人,故需要在角件右側(cè)內(nèi)重新建模構(gòu)建一個(gè)75*90二的區(qū)域用于施加載荷,見圖2。
 

   
    修正后的安全系數(shù)見表2,可以看出修正后安全系數(shù)呈線性變化,符合實(shí)際情況。方艙角件在安裝升降機(jī)構(gòu)的過程中角件內(nèi)需預(yù)留一定的安裝面,模型6和模型7則將圓角擴(kuò)大到了開口部位,故也不合適。綜合以上情況,模型5即,圓角半徑設(shè)計(jì)為20mm時(shí),各方面的狀況較為理想。
   
    3.4基體厚度的影響分析
   
    基體厚度對(duì)角件強(qiáng)度的影響較大,表3模型的所有過渡圓角均為20mm ,材料為ZG270-450,在加載135kN條件下進(jìn)行分析的。
 

   
    由上表可以看出,基體厚度每增加1mm,質(zhì)量約增加0.35kg,安全系數(shù)在13~14mm區(qū)間變化最大,故取主體厚度在13~14mm間較為合適。
   
    3. 5材料及其他部位厚度影響分析

   
    從上述分析可知,采用材料鑄鋼ZG270~450角件的質(zhì)量在滿足最佳圓角和主體厚度的情況下,質(zhì)量為11.78kg,若提高材料的性能等級(jí)則能有效的減重,下述分析采用材料ZG340-640的鑄鋼,同時(shí),減少基體、裙邊和內(nèi)襯的厚度來減輕角件的質(zhì)量。
   
    模型基體厚度設(shè)計(jì)為13mm,裙邊厚度為5mm,內(nèi)襯為4mm,則模型的質(zhì)量為9. 2kg。運(yùn)用COSMOSXpress程序在角件右面受靜載135kN下對(duì)此模型右側(cè)受載荷的情況下進(jìn)行分析,其安全系數(shù)為1.20,應(yīng)力結(jié)果如圖3所示,角件的最大受拉應(yīng)力為2.832*10的8次方N/m*m。
 

   
    4結(jié)論
   
    角件的制造方式可以是砂型鑄造和精密鑄造,也可以采用焊接的方式。砂型鑄造的最小壁厚為8mm,故對(duì)于角件質(zhì)量無太高要求的方艙來說,在考慮成本因數(shù)的基礎(chǔ)上應(yīng)該選用砂型鑄造,角件材料選用ZG270-450,基體厚為14mm,裙邊厚為8mm,內(nèi)襯厚8mm,過渡圓角R20mm即可滿足要求,這樣角件總質(zhì)量約為12kg。若采用精密鑄造,可按照3. 5條的分析條件設(shè)計(jì),總質(zhì)量約為9kg,但制造成本會(huì)相應(yīng)的增加。