基于SolidWorks软件的连杆有限元分析与优化设计_图文(精)
基于SolidWorks软件的连杆有限元分析与优化设计
第 ４期
２１ ０ １年 １ ２月
浙 江 水 利 水 电 专 科 学校 学报 ＪＺ ｅ ａｇＷａ Ｃ ｎ ． ｈｊ ｎ ｒ ｏｓ＆ Ｈ ｄ． ｏｅｅ ｉ ． ｙ ｒＣｌ ｇ ｌ
Ｖｏ ＿ Ｎｏ． ｌ２３ ４
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基 于 Ｓ ｌ Ｗ ｏ ｋ 软 件 的 连 杆 有 限 元 分 析 与 优 化 设 计 ｏｉ ｄ ｒｓ
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降低 因修 正 错 误 所 耗 费 的 成 本 ． 过 利 用 三 维 Ｃ Ｄ 软 件 Ｓ ｌ Ｗｏ ｓ 连 杆 建 模 ， 利 用 Ｓｌ Ｗｏｋ 提 供 的 Ｃ Ｓ 通 Ａ ｏｉ ｒ 对 ｄ ｋ 并 ｏｄ ｒｓ ｉ Ｏ—
ＭＯ Ｘ ｒｓ Ｓ ｐｅｓ工具进 行有限元分析 ， 根据设 计要 求对连杆的结构进行优化 ， 经测试连杆 的优化设 计是可行 的． 关键词 ：ｏ ｄ ｒｓ Ｃ Ｓ Ｓ ｐｅｓ连杆 ； 限元 分析 ； Ｓｌ Ｗｏｋ ； Ｏ ＭＯ Ｘ ｒｓ； ｉ 有 结构优化
Ａ ｓｒｃ： Ａ （ｏ ｐ ｔ ・ ｄｄａａｙｉ）ｉａ ｔｇ ｌ ａｔｆ ｒｄ ｃ ｄｖｌ ｍｅｔ ｙ ｓ ｇｏ Ｃ Ｅ ｔｅｐｏｕｔ ｕｌｙ ｂｔａ ｔＣ Ｅ ｃｍ ｕ ｒ ｉｅ ｎｌｓ ｓ ｎｉ ｅｒ ｒｏ ｐｏｕｔ ｅｅ ｐ ｎ．Ｂ ｉ Ａ ， ｈ ｒｄ ｃｑ ａｉ ｅａ ｓ ｎ ａｐ ｏ ｕｎ ｆ ｔ
solidworks有限元分析 (2)
Solidworks有限元分析介绍Solidworks有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种用于模拟和分析物体结构行为的方法。
它可以帮助工程师们更好地了解产品的性能、强度和耐久性，从而优化设计并减少开发成本。
本文将介绍Solidworks有限元分析的基本概念、步骤和应用场景，并提供一些实际案例来说明其实际应用。
有限元分析的基本概念有限元分析是一种将复杂结构离散化为多个小元素（也称为有限元）的方法，然后对每个小元素进行计算并将其整合到整个结构中的解析技术。
它基于物体受力平衡原理和材料力学行为，利用数值方法求解一系列线性或非线性方程，从而得出结构的应力、变形和振动等特性。
在Solidworks中，用户可以通过插件或内置功能进行有限元分析。
用户需要先导入或创建结构的CAD模型，然后将其转换为有限元模型。
然后，用户可以定义加载条件、约束条件和材料属性等，进行分析并获取结果。
有限元分析的步骤有限元分析通常需要以下步骤：1.导入或创建CAD模型：用户可以通过Solidworks的CAD工具导入现有模型，或使用其设计功能创建新的模型。
2.网格划分：将结构离散化为多个小元素，通常是三角形或四边形的网格。
Solidworks可以自动进行网格划分，也可以手动调整网格密度。
3.定义边界条件：用户需要定义加载条件和约束条件。
加载条件可以是力、压力、温度等，约束条件可以是固定支撑、固定位移等。
4.定义材料属性：用户需要指定每个小元素的材料属性，如杨氏模量、泊松比等。
Solidworks提供了常见材料的数据库，用户可以选择合适的材料。
5.运行分析：用户可以定义分析类型和求解器选项，然后运行有限元分析。
Solidworks会根据用户的设置计算结构的应力、变形和振动等特性。
6.结果分析：分析完成后，用户可以通过Solidworks提供的结果查看工具，如色标图、图表和动画等来分析结果。
用户可以根据结果进行优化设计或验证设计的准确性。
机械毕业设计(论文)基于ansys的连杆机构的有限元分析【全套设计】
湘潭大学兴湘学院毕业设计论文题目：连杆机构的有限元分析全套设计，加153893706专业：机械设计制造及其自动化学号： 2010963028 姓名：指导教师：完成日期： 2014 年 5 月 25 日湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：连杆机构的有限元分析学号： 2010963028姓名：专业：机械设计制造及其自动化指导教师：系主任：一、主要内容及基本要求1、总结连杆机构设计方法研究和连杆机构研究的发展状况和发展趋势，在总结前人研究成果的基础上，结合当前的技术发展趋势，采用有限元方法来进行开展研究。
2、阐述学习理论基础，即瞬态动力学分析,简要论述瞬态参数,识别原理。
3、简要论述有限元方法和动力学分析的基本求解过程，建立连杆机构中的曲柄滑块机构的有限元模型，合理的确定曲柄长度及转速、连杆长度和转速，偏距，选定和创建单元类型，指点单元属性，创建铰链单元，采用瞬态动力学分析瞬态分析类型对其进行瞬态分析，与图解法进行比较，验证有限元瞬态求解功能。
4、联系工程实际，对受力连杆进行结构静力学学习。
二、重点研究的问题1、 ANSYS的线性静力分析2 、构建几何模型3、在三维铰链单元COMBIN7的创建4、单元类型选择和网络划分5、 ANSYS瞬态动力学分析和静力学分析三、进度安排四、应收集的资料及主要参考文献[1]高耀东，刘学杰.ANSYS机械工程应用精华50例（第三版）.- 北京：电子工业出版社，2011.[2]孙波.毕业设计宝典.-西安：西安电子科技大学出版社，2008.[3]温正，张文电.ANSYS14.0有限元分析权威指南.-北京：机械工业出版社，2013.[4]欧阳周，汪振华，刘道德.毕业论文和毕业设计说明书写作指南.-长沙：中南工业大学出版社，1996.[5]华大年，华志宏.连杆机构设计与应用创新.-北京：机械工业出版社，2008.[6]胡仁喜，康士廷.机械与结构有限元分析从入门到精通.-北京：机械工业出版社，2012.[7]李红云，赵社戌，孙雁.ANSYS10.0基础及工程应用.北京：机械工业出版社，2008.[8]唐家玮，马喜川.平面连杆机构运动综合.-哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995.[9]潘存云，唐进元.机械原理.-长沙：中南大学出版社，2011.[10]李皓月，周田朋，刘相新.ANSYS工程计算应用教程.-北京:中国铁道出版社，2003湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号2010963028 姓名谭磁安专机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目：连杆机构的有限元分析湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见学号2010963028 姓名谭磁安专业机械设计制造及其自动化毕业论文77 页图表30 张目录摘要............................................................................................ 错误！未定义书签。
SolidWorks有限元分析解析 ppt课件
2021/3/26
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SolidWorks有限元分析解析 ppt课件
13.4.1 规则说明
数控加工模块包括的加工规则有钻孔规则、碾磨规则、 车削规则、钣金规则和标准孔大小，分别介绍如下：
（1）钻孔规则： （2）碾磨规则： （3）车削规则： （4）钣金规则： （5）标准孔大小：
SolidWorks FloXpress 是一个流体力学应用程序， 可计算流体是如何穿过零件或装配体模型的。根据算 出的速度场，可以找到设计中有问题的区域，以及在 制造任何零件之前对零件进行改进。
使用FloXpress完成分析需要以下5个步骤： （1）检查几何体。 （2）选择流体。 （3）设定边界条件。 （4）求解模型。 （5）查看结果。
solidworks有限元分析解析1321检查几何体solidworks有限元分析解析1322选择流体solidworks有限元分析解析1323设定边界条件solidworks有限元分析解析1324求解模型solidworks有限元分析解析1325查看结果solidworks有限元分析解析133tolanalyst?tolanalyst是一种公差分析工具用于研究公差和装配体方法对一个装配元分析解析 ppt课件
13.3.3 装配体约束
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SolidWorks有限元分析解析 ppt课件
13.3.4 分析结果
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SolidWorks有限元分析解析 ppt课件
13.4 数控加工
DFMXpress 是一种用于核准 SolidWorks 零件可制造 性的分析工具。使用 DFMXpress 识别可能导致加工 问题或增加生产成本的设计区域，其主要内容有：
毕业论文参考-基于ANSYS的连杆应力有限元分析及结构优化
XXXXX毕业设计（论文）摘要众所周知，发动机是汽车一切非简单部件中最重要的部件之一。
而曲轴连杆作为发动机转换能源的重要零部件，承担着将燃料化学能转换为机械能的重点工作。
其主要作用是将来自于活塞的力传递给曲轴，使活塞的往返运动转化为曲轴的旋转运动。
在发动机运行时，连杆承受着复杂的载荷，其受力主要包含来自于活塞的压力、活塞及其自身往复运动的惯性力，而且对于这些力的大小和方向，其特征都是周期性变化的。
所以，这就要求强度及刚度对连杆都要满足。
故而需要对发动机连杆进行强度分析及结构优化。
由于计算机的快速发展，采用计算机辅助分析的方法来研究机械结构在工程领域中已广泛使用。
ANSYS是一款通用性很强且功用非常强大的有限元分析软件，故本文以ANSYS14.0为核心对发动机连杆进行了有限元应力分析。
本论文主要做了如下工作：（1）使用UG10.0软件建立了连杆的三维模型，导入ANSYS14.0软件划分网格，得到有限元分析模型。
（2）对发动机连杆进行静力学分析，得到了连杆拉压工况的的应力云图和位移云图。
（3）结合连杆受力情况，对连杆进行了结构优化设计，使其在满足相同强度条件的情况下减少重量，以达到减小惯性力及材料的目标。
本文借助于大型有限元分析软件ANSYS14.0对发动机连杆进行有限元应力分析，验证了连杆的性能及研究了连杆强度计算和优化设计方法，从静力学方面判断出连杆工作的可靠性。
关键词：曲轴连杆，有限元，强度分析，优化IXXXXX毕业设计（论文）ABSTRACTAs we all know, engine is one of the most important parts of all the complex parts of automobile. Crankshaft connecting rod, as an important part of engine power conversion, undertakes the core task of converting fuel chemical energy into mechanical energy.Its main function is to transfer the force from the piston to the crankshaft, so that the reciprocating motion of the piston can be transformed into the rotating motion of the crankshaft. When the engine works, the connecting rod bears harsh working conditions and complex loads. The force mainly comes from the gas force of the piston, the inertia force of the piston and its reciprocating motion, and the magnitude and direction of these forces show periodic changes. Therefore, it requires the connecting rod to have enough strength and stiffness. Therefore, it is necessary to analyze the strength and optimize the structure of the engine connecting rod.Because of the rapid development of computer, the method of computer aided analysis has been widely used in the field of engineering. ANSYS is a very versatile and powerful finite element analysis software, so this paper takes ANSYS14.0 as the core to carry out finite element stress analysis of engine connecting rod.The main work of this paper is as follows:(1) The three-dimensional model of the connecting rod is established by UG10.0 software, and meshed by ANSYS14.0 software, the finite element analysis model is obtained.(2) Static analysis of engine connecting rod is carried out to check the correctness of finite element model and boundary conditions, and stress nephogram which is in accordance with actual working conditions is obtained.(3) Optimized design of the connecting rod in combination with the force of the connecting rod, so that the weight of the connecting rod can be reduced under theIIXXXXX毕业设计（论文）same strength condition, in order to achieve the purpose of reducing inertial force and material.In this paper, the finite element stress analysis of engine connecting rod is carried out by means of the large-scale finite element analysis software ANSYS14.0. The performance of the connecting rod is verified, the strength calculation and the optimization design method of the connecting rod are studied, and the reliability of the connecting rod is judged from the static aspect.KEY WORDS：crankshaft connecting rod, finite element, strength analysis, optimizationIIIXXXXX毕业设计（论文）目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................I I 目录 . (IV)第一章绪论 (1)1.1论文研究背景和意义 (1)1.2有限元法研究现状 (1)1.3发动机连杆有限元分析研究现状 (2)1.4本章小结 (3)第二章有限元分析基础 (4)2.1有限元法介绍 (4)2.1.1有限元法发展历史 (4)2.1.2有限元法基本理论 (5)2.1.3有限元法分析步骤 (7)2.2ANSYS软件介绍 (9)2.3本章小结 (9)第三章连杆的受力分析 (10)3.1连杆受载情况及参数 (10)3.1.1连杆受力分析 (10)3.1.2已知参数 (11)3.2燃气压力计算 (11)3.3惯性力计算 (12)IVXXXXX毕业设计（论文）3.5连杆最大压应力工况受力分析 (15)3.6本章小结 (16)第四章连杆应力有限元分析与结构优化 (17)4.1连杆三维模型的建立 (17)4.1.1 UG10.0软件介绍 (17)4.1.2建立连杆三维模型 (18)4.1.3三维模型的简化 (19)4.2有限元模型前处理 (22)4.2.1三维模型的导入 (22)4.2.2材料参数的设定 (24)4.2.2单元类型的选择及网格划分 (25)4.3连杆载荷施加及边界条件 (28)4.3.1连杆载荷处理与分布 (28)4.3.1.1载荷处理 (28)4.3.1.2连杆大小端拉应力加载 (29)4.3.1.3连杆大小端压应力加载 (31)4.3.2连杆位移边界条件的确定 (34)4.4运算及结果分析 (35)4.5连杆结构优化分析 (37)4.6.1连杆优化概述 (37)4.6.2连杆优化分析 (38)4.6本章小结 (40)第五章总结与展望 (41)5.1工作总结 (41)5.2工作展望 (42)参考文献 (44)VXXXXX毕业设计（论文）致谢 (46)毕业设计小结 (47)VIXXXXX毕业设计（论文）第一章绪论1.1论文研究背景和意义以往对发动机的主要组成部件的受力分析，只能靠传统力学计算方法，大致反映这些零件受力状态，因为这些零件受力复杂且形状不规则，比如活塞、连杆、气缸、曲轴等。
连杆的有限元分析
目录第一章序言 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2课题的分析 (1)1.3研究内容 (2)第二章有限元的基本原理及其应用 (4)2.1有限元分析概述 (4)2.2有限元分析的优缺点 (5)2.2.1有限元法的优点 (5)2.2.2有限元分析的缺点 (6)第三章连杆的工作条件及载荷的确定 (7)3.1.连杆的结构和布置 (7)3.2柴油机一般采用斜连杆的原因 (9)3.3连杆的工作条件及受力 (10)3.4连杆的材料及制造工艺 (11)第四章连杆的建模 (15)4.1SolidWorks软件介绍 (15)4.1.1概述 (15)4.1.2 SolidWorks软件的特点 (16)4.1.3 SolidWorks软件的应用 (17)4.2连杆模型的建立 (17)4.2.1创建连杆的几何模型 (18)4.2.2连杆的力学模型的建立 (32)第五章计算结果及其分析 (40)5.1最大拉伸情况的结果与分析 (40)5.1.1连杆受拉时应力结果 (40)5.1.2连杆受拉时应变结果 (41)5.1.3连杆受拉时位移结果 (43)5.2最大压缩情况的结果与分析 (44)5.2.1连杆受压时应力结果 (44)5.2.2连杆受压时应变结果 (45)5.2.3连杆受压时位移结果 (46)5.3分析总结 (46)引用文献 (49)附录(英文翻译) (51)第一章序言1.1课题研究的目的和意义连杆是发动机中传递动力的重要零件，它把活塞的直线运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。
连杆在工作过程中要承受装配载荷（包括轴瓦过盈及螺栓预紧力）和交变工作载荷（包括气体爆发压力及惯性力）的作用，工作条件比较苛刻。
现代汽车正向着环保节能方向发展，这就要求发动机连杆在满足强度和刚度的基础上，应具有尺寸小、重量轻的特点。
本文通过SolidWorks这个三维制图软件制作连杆的三维模型，然后通过COSMOSWorks软件，对连杆模型进行网格划分、加载和约束的处理，然后再进行计算分析，得出柴油机连杆在受拉和受压的两种工况下的应力、应变等分析结果。
SolidWorks有限元分析解析ppt课件
4
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13.1.3 材质
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13.1.4 分析
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13.1.5 结果
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13.2 FloXpress
SolidWorks FloXpress 是一个流体力学应用程序， 可计算流体是如何穿过零件或装配体模型的。根据算 出的速度场，可以找到设计中有问题的区域，以及在 制造任何零件之前对零件进行改进。
使用FloXpress完成分析需要以下5个步骤： （1）检查几何体。 （2）选择流体。 （3）设定边界条件。 （4）求解模型。 （5）查看结果。
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13.2.1 检查几何体
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13.2.2 选择流体
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13.2.3 设定边界条件
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13.2.4 求解模型
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13.2.5 查看结果
Solidworks有限元 及模拟仿真仿真分析
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13.1 SimulationXpress
使用SimulationXpress完成静力学分析需要以下5个 步骤：
（1）应用约束。 （2）应用载荷。 （3）定义材质。 （4）分析模型。 （5）查看结果。
2
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13.1.1 夹具
3
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13.1.2 载荷
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13.3 TolAnalyst
TolAnalyst是一种公差分析工具，用于研究公差和装 配体方法对一个装配体的两个特征间的尺寸所产生的 影响。每次研究的结果为一个最小与最大公差、一个 最小与最大和方根（RSS）公差、以及基值特征和公差 的列表。
使用TolAnalyst完成分析需要以下4个步骤： （1）测量。 （2）装配体顺序。 （3）装配体约束。 （4）分析结果。
连杆的有限元分析与优化设计
连杆的有限元分析与优化设计作者：王伟一、前言CAD(Computer Aided Design计算机辅助设计)的一个重要特征是提供了对新产品模型进行分析、综合与评价的数值求解方法。
当把设计对象描述为计算机内部模型后，研究如何使产品达到性能要求、进行新产品技术指标的优化设计、性能预测、结构分析仿真的数值求解方法称为CAE(Computer Aided Experiment计算机辅助分析)，这种方法已成为CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing计算机辅助制造)集成中不可缺少的工程计算分析技术。
该技术中的核心计算方法是一种有效的数值分析方法一有限元分析。
本文中要利用有限元分析进行结构优化设计的零件是联轴部件〔图1)中的连杆。
联轴部件是应用在液压气动自控部件中的一个组成部分，在外力作用下，连杆带动轴作周期转动，转动中推杆"联轴部件之外的零件)始终与轴中间不规则截面部分保持接触，使得推杆上下运动，从而控制电磁阀开、关的动作。
连杆为联轴部件中传递外力的主要零件，材料为合金钢，控制端在φA处与键及轴连接，承受外力在φB处。
该零件的毛坯是铸件。
改进前的结构要保证连杆φA孔与其一侧平面有较高的垂直度，才能确保联轴部件中的连杆在带动轴旋转的过程中.侧平面不会与端盖接触，造成转动不流畅的现象，同时，连杆作为一个传动零件，从经济性角度考虑，本身结构应当灵巧一些。
改进后的结构会不会影响在承受相同外力情况下零件的强度。
这是本文利用有限元分析进行连杆的结构优化设计的重要部分，准确地说，能否肯定新的结构，有限元分析在零件的优化设计中起到了至关重要的作用。
图1 联轴部件二、有限元分析1有限元法的基本概念有限元法(Finite Element Method，简称FEM)是一种数值离散化方法，根据变分原理求其数值解。
因此适合于求解结构形状及边界条件比较复杂、材料特性不均匀等力学问题能够解决几乎所有工程领域中各种边值问题(平衡或定常问题、动态或非定常问题)，如:弹性力学、弹塑性问题疲劳与断裂分析、动力响应分析、流体力学、传热、电磁场等问题。
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第23卷第4期浙江水利水电专科学校学报Vol．23No．42011年12月J．Zhejiang Wat．Cons ＆Hydr．College Dec．2011
基于SolidWorks 软件的连杆有限元分析与优化设计
王
莺1,叶
菁
2
(1．浙江水利水电专科学校,浙江杭州310018;2．浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州310012
摘要:CAE (计算机辅助分析已是产品开发中不可或缺的环节．利用CAE 的结果,可以更有效地控制产品质量,
降低因修正错误所耗费的成本．通过利用三维CAD 软件SolidWorks 对连杆建模,并利用SolidWorks 提供的COS-MOSXpress 工具进行有限元分析,根据设计要求对连杆的结构进行优化,经测试连杆的优化设计是可行的．关键
词:SolidWorks ;COSMOSXpress ;连杆;有限元分析;结构优化中图分类号:TP391．77
文献标志码:A
文章编号:1008－536X (201104-
0051-03Finite Element Analysis and Optimization Design of Connecting Rod
Based on SolidWorks
WANG Ying 1,YE Jing 2
(1．Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College ,Hangzhou
310018,China ;Zhejiang Titan Design and Engineering CO．LTD．,Hangzhou 310012,China
Abstract :CAE (computer-aided analysis is an integral part of product development．By using of CAE ,the product quality can be controlled more effectively ,while the cost of error correcting can be reduced．In this paper ,3D modeling of Con-necting Rod is set up based on SolidWork ,and finite element analysis of Connecting Rod is also made by using COSMOSX-press．The structure is optimized in order to meet design requirements ,which is proved to be feasible by test．Key
words :SolidWorks ;COSMOSXpress ;connecting rod ;finite element analysis ;structure optimization
收稿日期:2011-10-14基金项目:2011年度浙江水利水电专科学校校级科研基金资助
项目(XKY-201105作者简介:王莺(1978－,女,浙江杭州人,讲师．主要从事
CAD /CAM 及虚拟产品设计开发的研究工作．
0引言
在过去,一个机械零部件设计完成后,需要加工一个样品来做简单的破坏性检测,觉得可以就去
开模子了．经常等到作品完成后或在开模时,才发现大问题．所以成本高,质量也不一定牢靠．而在软
件应用分析能力大幅提高的今天,
CAE (计算机辅助分析已是产品开发中不可或缺的环节．利用
CAE 的结果,可以更有效地控制产品质量,降低因修正错误所耗费的成本
[1－2]
．
SolidWorks 软件是一个非常方便、实用的三维建模造型软件,并且它具有强大的CAE (计算机辅助分析功能
[3]
．而CAE 的核心计算方法就是有限
元分析．用户可通过SolidWorks 提供的COSMOSX-press 工具进行有限元分析．有限元模型和产品的几何模型是相关的,经过建模和分析后,用户将得到
系统计算出的结构反应(变形、应力等．如果计算的结果不符预期,那么用户就可修改参数再次分
析,
直到达到可接受的设计值为止[4]
．连杆是机械传动中应用比较广泛的零件．本文主要介绍如何通过SolidWorks 软件对连杆三维建模并进行有限元分析及优化设计,以满足设计要求．
1连杆的设计要求
连杆的结构尺寸见图1,材料为1060铝合金,
若施加垂直于大圆内圆面的力9800N ,则连杆的最大位移变形不得超过0．005mm．
2连杆的几何建模
根据图1连杆的尺寸要求,用SolidWorks 软件的拉伸、切除、圆角等命令创建连杆的三维模型,见图2．
3
连杆应力分析条件的设置
应力分析条件主要是定义材质、约束、载荷等．3．1
指定零件的材料
我们进入SolidWorks 下的COSMOSXpress 应力
分析界面,根据设计要求,从数据库中选取连杆的材料为1060铝合金,见图
3．
图3定义材料界面
3．2定义约束和载荷
因为连杆是以双空心圆头来圈连其他零件,所
以先假设固定小圆端(即对小圆这端加约束,约束的面在所有方向都受到约束．点取小圆端轴孔的两
个半圆柱面,表示该处是固定面．而在大圆那端加载荷．点取大圆轴孔的内圆面,表示该处是载荷面,应用力9800N 垂直于所选的内圆面,使用统一分布,见图4、图
5．
4连杆有限元分析
在定义了材质、约束和载荷后,就可进行应力
分析．系统会对实体模型进行网格化．实体模型的网格化包含两个基本的阶段过程．在第一阶段中,网格生成器将节点放置在边界上．此阶段称为“曲面网格化”．如果第一阶段成功,那么网格生成器会
开始第二阶段,即在零件内部生成节点,使用四面体元素来填补体积并在边在线放置边中间的节点．
随后系统会自动进行有限元分析[5]
．4．1
应力及变形结果
连杆的应力和位移分布见图6、图7,并可通过按钮观看应力变形和位移变形的动态效果,从图中
可知,最大应力为1．402ˑ107N /m 2,最大位移变形为0．007523mm．
2
5浙江水利水电专科学校学报第23卷
4．2分析结果
根据所指定的参数,在连杆的分析及计算中,得到最低安全系数值为1．96741,连杆的安全系数＞1．0,就表示使用的材料是安全的．
5结构优化设计
设计要求施力后的变形量不得超过0．005mm,分析结果为0．007523mm．因此我们需要在载荷、材料和约束条件不变的情况下,对其结构进行优化,使之满足要求．修正大圆外直径值尺寸,将Φ76改为Φ70．系统将会自动对其结构重新进行有限元分析和检查,应力及变形结果见图8、9．从图中可看出改变结构后最大应力为1．574ˑ107N/m2,最大位移变形为0．002772mm．从分析结果看,应力情况结构改变前后变化不大,而位移满足设计要求．连杆的最低安全系数为17．5233,连杆的安全系数＞1．0．说明此次结构的优化设计是成功的．可多次对连杆的结构参数进行优化,以获得满足设计条件的最优值．基于篇幅原因,本文在此不再赘述
．6结论
三维软件SolidWorks中的有限元分析工具COSMOSXpress让用户可直接在计算机上测试产品,而不需要进行昂贵又费时的实物测试,这就可以大大缩短产品的开发周期．本文利用SolidWorks 提供的COSMOSXpress工具对连杆进行有限元分析、计算,并根据设计要求对连杆的结构进行优化,经测试连杆的优化设计是可行的．
参考文献:
[1]曹岩,李建华．SolidWorks2004产品设计实例精解[M]．北
京:机械工业出版社,2004．
[2]博嘉科技．SolidWorks设计与应用[M]．北京:电子工业出版
社,2004．
[3]SolidWorks公司．SolidWorks装配体建模[M]．北京:机械工业出版社,2009．
[4]谭雪松,唐小虎,钟廷志,等．SolidWorks中文版机械设计[M]．北京:人民邮电出版社,2008．
[5]刑启恩．SolidWorks工业设计与案例精粹[M]．北京:机械工业出版社,2007．
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第4期王莺等:基于SolidWorks软件的连杆有限元分析与优化设计。