solidworks有限元分析往复机构案例

Reciprocator往复机构

1 设计要求：
该装置为一往复机构，设计提供了较大推力为4000N。
2 分析零件
件1本体零件和件3滑动板零件是主要的承载零件，因此，这里对本体零件和滑动板零件进行静强度校核。
3 分析目的
验证件1本体零件和件3滑动板零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；
4 分析结果
1。本体零件
零件的材料选用灰铸铁，极限应力为151.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件1本体零件的体积为1144.9cm3。
根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-48所示。模型的较大von Mises为14.5MPa,零件的安全系数约为10.4。零件安全。

图1-48 静力分析应力云图
2。滑动板零件
零件的材料选用普通碳钢，屈服力为220.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件3滑动板零件的体积为522.2cm3。
根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-49所示。模型的较大von Mises为9.3MPa,零件的安全系数约为23.7。零件安全。

图1-49 静力分析应力云图
5 零件改进
1。本体零件
由图1-48零件的应力云图可以看出，零件上的较大应力为14.5MPa，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902.9cm3。
对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-50所示：较大von Mises为17.7MPa，安全系数约8.6，零件是安全的。

图1-50 改进后模型应力云图
2。滑动板零件
由图1-49零件的应力云图可以看出，零件上的较大应力为9.3MPa，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410.2cm3。
对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-51所示：较大von Mises为9.6MPa，安全系数约23，零件是安全的。

图1-51 改进后模型应力云图
6 成本节约
件1本体零件的材料为灰铸铁，改进前体积为1144.9 cm3，改进后体积为902.9 cm3，每件体积减小了242 cm3，减小质量为1742.4g，生产10000件该零件，可以节省材料17424kg，以当前的市场价格8000元/吨，可以节省139392元；件3滑动板零件的材料为普通碳钢，改进前体积为522.2 cm3，改进后体积为410.2 cm3，每件体积减小了112 cm3，减小质量为873.6g，生产10000件该零件，可以节省材料7326kg，以当前的市场价格12000元/吨，可以节省87912元。
合计生产10000件该往复机构，可以节省材料成本227304元。