文档介绍：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。
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 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 -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 ·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 ,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。

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。
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 ,零件的安全系数约为
。

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 ,安全系数约。

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。
二、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。材料选用可锻铸铁,极限应力。
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 ,
零件的安全系数约为。

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,零件上的最大应力为 ,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