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1、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。、范例名：（GasValve气压阀）设计要求：（1）输入转速1500rpm。（2）额定输出压力5Mpa,最大压力lOMpa。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。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。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：162mm

2、2,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。2.237e-iJLib2.050e-0061.9G4e-0061.677&-006-1.491e-0061.305e-0061.118e-006-3.313e-007-7.455e-0075.532e-iJi.IT3.728e-0071.S64e-007图1-4的“列举模式”对话框中

3、列出了“推杆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2模态分析:1.OOOe-U：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10.5Nm。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。vonMises24.80r881e-00r.禺1284.-37e+00r.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。

4、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vonMises为16.1MPa，零件的安全系数约为9.4。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vonMises为26.1MPa，安全系数约5.

5、8。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。、范例名：（Lifter升降机构）设计要求：（1）输入转速1500rpm。（2）额定提升载荷2000N。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。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。分析结果按书中尺寸建立模型，零件体积为68.7cm3。材料选用可锻铸铁，极限应力275.7M

6、Pa。vonMises(KPa)5零件改进应1-9E.21鹑91才111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vonMises为62.1MPa,零件的安全系数约为4.4。2138S0P+001.5.696415e+001-5.178939e+001.4.143987e+0013.626511e+0013.103035e+u012.591559e+0012.074084e+0011.556608e+0011.039132e+0015.216560e+0004.180155e-002屈棗力:2.757420e+002-4.661463e+001由零件的应力云图可以

7、看出，零件上的最大应力为62.1MPa,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vonMises为120.5MPa,安全系数约2.3。图1-10改进模型应力云iron.Mises-（iT/mm2（MPa:）1.0S54e+00Z.1.104346+00-1.0045See+002.3.04126e+001一蠶03rai6e+0016成本节约&33i3&e+0016.0?056e+0015.0

8、24376e+0014.0J0S36e+001*016S16e+001启.012736e+0011.00S656e+0014：5Y-5474e-00Z屈JS&A757420e+002模型原来的体积为68.7cm3，改进后的模型的体积为60cm3,体积减少了8.7cm3，每件减少的重量为63.5g,如果生产10000件，那么总共可节省材料635kg，以当前可锻铸铁的市场价格为10000元/吨，那么可以节省6350元。三、范例名：（ElectromagnetismValve电磁阀）设计要求：电磁阀的额定工作压力为2MPa，最大工作压力为4MPa。分析零件该升降装置中本体零件是主要的承载部分。因此，

9、这里对本体零件进行静力分析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。分析结果按书中尺寸建立模型，零件体积为57.7cm3。材料选用灰铸铁，极限应力151.6MPa。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-11所示。模型的最大vonMises为60.5MPa,零件的安全系数约为2.5。5零件改进E.rvon.MizesW/nim2.tMPa)6.O505fl2e+OOl5.547352e+t)01.M044202e+001.4.541052e+001.4.037302e+001.3.?S4752e+001.&O16Ce+OOl-52S452e+001.2.053W2e+

10、001.1.522152e+001.1.013002e+0015.1-53515e+000.1.270142e-001由零件的应力云图可以看出，零件上的最大应力为60.5MPa，零件上应力小的部分比较多，同时考虑零件的结构，如钻螺纹孔和管罗纹接口等，可以对一些应力较小的部位减小尺寸，从而减轻零件的质量。改进后零件的体积为48.6cm36成本节约04101ie+0023.54?807e+001*6774S4e+001473543e+001425322e-0015r212134e+0012.613227e+0016.07S517e+0016.344S3t.3e+001攵

11、进模型.7.811162e+001.4.-3458726+001J8.805818e+000區大；1.041013e+00回vonMises2.MPaj对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-12所示：最大vonMises为104.1MPa，安全系数约1.46。模型原来的体积为57.7cm3,改进后的模型的体积为48.6cm3,体积减少了9.1cm3,每件减少的重量为65.5g，如果生产10000件，那么总共可节省材料655kg，以当前可锻铸铁的市场价格为10000元/吨，那么可以节省6550元。四、范例名：（DrillClamp钻模夹具）1设计要求：夹具用于钻床使用，最大轴向钻削力为1800

12、N。2分析零件该钻模夹具装置中底座和摇摆座两个零件是主要的承载部分。因此，这里对底座和摇摆座零件进行静力分析。3分析目的（1）验证底座零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。（2）验证摇摆座零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。4分析结果1。底座零件按书中尺寸建立模型，零件体积为63.6cm3。材料选用灰铸铁，极限应力151.6MPa。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-13所示。模型的最大vonMises为6.7MPa,零件的安全系数约为22.6。6.716243e+0006.156560e+000_5.536877e+000_5.037194e+0004.477511e+0

13、003.917828e+000.3.581456+000.?.798462e+000.2.23$T73e+000.1.673036e+000应力1.113413e+0002。摇摆座零件573016-001按书中尺寸建立模型，零件体积为42.2cm3。材料选用灰根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图极限应力151.6MPa。所示。模型的最大vonMises为49.8MPa,4.7045176-005零件的安全系数约为3。5零件改进24件应力云图图16.60.0-29.0_20.7vonMises(H/mm2.MPa)禰9.8MPa,零件上应力小的部分比较多,小厚度，从而减轻零件的质量

14、。改进后零1。底座零件由图1-13的底座零件应力云图可以看出，零件上的最大应力为67.2MPa,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。改进后零件的体积为51.6cm3对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-15所示：最大vonMises为28.1MPa，安全系数约5.4。-21.1-18.71G.414.0L11.7-7.0型应2。摇摆座零件由图1-14的底座零件应力云图可以看出，零件上的同时考虑零件的结构，如钻孔等，可以对一些应力较小的部件的体积为37.5cm3对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-16所示：最大v

15、onMises为50.4MPa，安全系数约3。6成本节约底座和摇摆座模型原来的体积分别为63.6cm3和42.2cm3,改进后的模型的体积分别为51.6cm3和37.5cm3,体积共减少了16.7cm3,每件减少的重量为120.24g,如果生产10000件,那么总共可节省材料1202.4kg,以当前灰铸铁的市场价格为8000元/吨,那么可以节省9619.2元。五、范例名：CH07（DieselOilEnginePump柴油引擎燃料泵）设计要求：该装置为柴油引擎燃料泵,最高工作压力为4MPa。分析零件件3套筒零件的内腔用来将燃料增压,件3套筒零件的损坏情况可能为强度破坏,也可能为疲劳破坏因此分析

16、件3套筒零件的静强度和疲劳强度。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、求解模型在给定工作载荷下的疲劳寿命。分析结果1静力分析按书中尺寸建立模型，零件体积为8cm3。材料选用AISI1020，屈服应力351.6MPa。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-17所示。模型的最大vonMises为25.8MPa,零件的安全系数约为13.6。零件安全。vonMises(U/mm2(KPa)建5W5S2e+001.2J5650&?e+OOl.2,：1545e+001.1.344011e+001.1.74S7e+001.1.2236?e+001.l.：312j4S3e+

17、001-1.101316e+001图1-17.4.7fl3443e+0002疲劳分析周期载荷为P=4MPa，LR=0,周期个数：1000000。对零件进行疲劳分析，得到零件的损坏云图、生1.001000e+000_1.000917e+000_1.000833e+000_1.000750e+000_1.000667e+000_1.0005S3e+000i1.000500e+000_1.000417e+000_1.000333e+000_1.000250e+000L1.0001E.7e+0001.001000e+006.:L.0ii91Te+iiE-1.000833e+006-1.000750e+

18、006-1.000667e+006-1.000583e+006_1.000500e+006-1.000417e+006_1.000333e+006-1.000250e+0061.OOOlEJe+OOE-1.000083e+0061.000000e+006实全系数5小结图云8-.1141：-a0e+OO2：7.450902e+002787666e+002.6.1240屈鹿力:2.757420e+002万向虎钳中件4活动钳口零件在工作过程中，当夹紧力达到最大值（10000N）时，零件上的最大vonMises为104.8MPa，安全系数约为2.6，零件安全。由于在夹紧工件的时候，需要一定的夹紧面积，

19、来保证夹紧稳定和不破坏工件，因此设计的零件是合理的，不进行改进。十二、范例名：（Graduator分度机构）设计要求：设计一用于铳床的分度机构，该机构同时还起到夹紧零件的作用。工作过程中，铳削力900N。分析零件件1本体零件是主要的承载零件之一，因此，这里对本体零件进行静强度校核。分析目的验证件1本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；分析结果零件的材料选用可锻铸铁，极限应力275.7MPa。按照书中尺寸进行建模，件1本体零件的体积为100cm3。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-35所示。模型的最大vonMises为7.4MPa,零件的安全系数约为41.1。零件安全。应

20、力云图1-35yonMisei(N/mm2；(MPa)7.420361e+0006.8fl528e+000.6.185617e+000.5.567345e+000-4.3502f74e+000.4.：；33360e+000_.煜714330e+000-3.03725&e+000.；47.586e+0005零件改进.l.-S61314e+000El.344342e+0006.26?703e-0018.848488ie-003展股力:2.757+2fle+002有图1-35可以看出，该零件的应力较小，所以可以减小零间的厚度；并使用性能差一些的材料，这样可以节省制造的成本。6成本节约601-3600

21、.0型应力云图10.78.07.13.G2.7vonKises(W/mm2(MPa)修改零件材料为灰铸铁，极限应力171.6MPa；并减小零件的壁厚，改进后零件的体积为77.8cm3。对改进后的零件进行静力分析，结果如图1-36所示：最大vonMises为10.7MPa,安全系数约16，零件是安全的。零件原来的体积为100，质量为730g，生产10000件需要可锻铸铁材料7300kg,以当前市场价格10000元/吨，材料成本为73000元；改进后零件的体积为77.8，质量为560.2g，生产10000件需要灰铸铁材料5602kg，以当前市场价格8000元/吨，材料成本为44816元。改进后，如

22、果生产10000件该零件，那么可以在材料方面节约成本28184元。十三、范例名：（InflateBump打气泵）设计要求：（1）打气泵的最大工作压力为IMPa。2）输入转速为1450rpm。分析零件件5曲柄零件和件8心轴零件是主要的传递动力的组件，因此，这里对这两个零件进行静强度校核、模态分析和疲劳寿命。分析目的1）验证件5曲柄零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。2）验证件8心轴零件在给定的载荷下静强度是否满足需求3）计算件8心轴零件的模态。4）计算件8心轴零件的疲劳寿命。分析结果工作压力为1MPa，计算得施加在件5曲柄零件上的力为314N；施加在件8心轴零件上的转矩为2.36Nm。1曲柄零

23、件零件的材料选用灰铸铁，极限应力151.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件5曲柄零件的体积为1.4cm3o根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-37所示。模型的最大vonMises为17.4MPa,零件的安全系数约为8.7。零件安全。vonXiZes2(MPa)741425e+001.1.536402e+001-1.45137Se+001.1.161331e+0011.016307e+001S.712334e+0007.262533e+0005.S12363e+0004.362126e+0002.311S30e+0001.461654e+0001.141812e-002.1.3

24、06354e+0012心轴零件1、静力分析零件的材料选用AISI1020，屈服强度为351.6MPa。按照书中尺寸进行建模，件8心轴零件的体积为1.9cm3。根据零件的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-38所示。模型的最大vonMises为190.9MPa,零件的安全系数约为1.8。零件安全。5零件改进1.909218e+0021.750116+0021.591015e+002.1.431913e+0021.272812e+0021.113710e+002_9.54G030e+0017.955075e+001_6.364061e+001.4.77304Ge+0013.182031e+

25、0011.591016e+0011.78G074e-005屈毂力:3.515710e+002vonMieae(iT/mm2iKPa)图1-38静力分析应力云图、1曲柄零件按书中尺寸建立模型，在工作载荷下，模型的最大vonMises为17.4,安全系数为8.7,零件是安全的,零件的结构是比较合理的，这里不作改进。2心轴零件心轴零件的静力分析应力云图显示，零件上存在应力集中，可以改进零件的结构来减小应力集中，改进模型的体积为21.9cm3。修改后，对模型进行静力分析，零件的应力云图如图1-39所示，模型上最大vonMises为74.4MPa,安全系数提高至4.7。7.435537+001L6.81

26、5909e+001-6.196281e+001_5.576653e+001_4.357025e+001_4.337337e+001_3.717769e+001_3.038141e+001_2.478513e+001_1.858885e+0011.233257e+0016.136233e+0001.381001-005屈耐:3.515710e+002vonMises(N/mrn2(MPa)图1-39改进模型应力云图6心轴零件疲劳寿命和模态分析1模态分析对改进后的模型进行模态分析，图1-40的“列举模式”对话框中列出了该零件的前5阶共振频率，第一阶共振频率远大于其工作频率，因此在工作过程中，不会出

27、现共振情况，零件的模态分析是安全的。2疲劳寿命周期载荷为峰值为314N,LR=-0.5,周期个数：1000000。对零件进行疲劳分析，得到零件的损坏云图、生命总数云图分别如图1-41图1-43所示，零件是安全的。1.OOlOOOe+OOO.1.00091Te+OOD_1.000833e+000-1.000750e+000.1.000GG7e+000-1.000583e+000i-1.000500e+000-1.000417e+000-1.000333e+000-1.000250e+000L1.0001G7e+000生命总数（周期）1.001000e+006_1.oiiosire+noe_1.0

28、00833e+006-1.000750e+006-1.000667e+0061.000583e+0061.000500e+0061.000417e+0061.000333e+0061.000250e+0061.000167e+0061.000083e+0061.000000e+0067小结3.834e+0063.563e+0063.245e+006.2.320e+006.2.536e+006-2.271e+006.1.347e+006.1.622e+006-1.23Se+006图1-43安全系数云图.9.734e+005.6.483e+005-3.245e+0051.166e+000通过本节的

29、分析结果，不对件5曲柄零件进行改进。对于件8心轴零件，对其结构进行了改进，虽然单个零件在体积上增加了2.9cm3,但是安全系数由原来的1.8提高至4.7。十四、范例名：（LatheFeedStoppingDevice车床进刀停止器）设计要求：设计一用于车床的进刀停止器，用于限制进刀切削的长度。设计工作载荷为1000N。分析零件件1本体零件是主要的承载零件之一，因此，这里对本体零件进行静强度校核。分析目的验证件1本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；分析结果零件的材料选用可锻铸铁，极限应力275.7MPa。按照书中尺寸进行建模，件1本体零件的体积为96cm30根据零件的工作情况，对该零件进行

30、静力分析，结果如图1-44所示。模型的最大vonMises为35MPa,零件的安全系数约为7.9。零件安全。5零件改进499833e+001750533e+001458983e+001167433e+001843327e+0002.625183e+0012.333633e+001L3.208283e+001_2.916733e+001.2.042083e+001_8.758327e+000屈展力:2.757420e+002vonMises(N/mmS(MPa)2.927826e+0001.232598e-002零件的安全系数为8，可以使用性能差一些的材料来制造零件，以节省成本。更改零件的材料为

31、灰铸铁，极限应力为151.6MPa。对更改后的模型进行静力分析，得到零件的应力云图如图1-45所示，最大vonMises为35MPa,安全系数为4.3，零件安全。vonMises(W/mmS(MPa)6成本节约模型的体积为96c3.499805e+0013.208257e+00131671Oe+OOl2.625162e+0012.333615e+0012.042067e+0011.750520e+0011.458972e+0011.167425e+0018.758773e+0005.843298e+0002.927823e+000材料为7008kg,以当前的市场价格10000元/吨，成本为70

32、080元；使用灰铸铁，其质量为691.2g,生产10000件该零件所需的材料为6912kg，以当前的市场价格8000元/吨，成本为55296元。比较上述可知，使用灰铸铁制造该零件，生产10000件，可节省材料成本14784元。十五、范例名：（Tooltable顶心座）1设计要求：该装置为一顶心座，设计提供了最大轴向推力为2000N。2分析零件件1本体零件是主要的承载零件之一，因此，这里对本体零件进行静强度校核3分析目的验证件1本体零件在给定的载荷下静强度是否满足要求；4分析结果零件的材料选用可锻铸铁，极限应力275.7MPa。按照书中尺寸进行建模，件1本体零件的体积为239.6cm3。根据零件

33、的工作情况，对该零件进行静力分析，结果如图1-46所示。模型的最大vonMises为27.4MPa,零件的安全系数约为10。零件安全。5零件改进1-46_静力分vonMises(N/mmA2(MP：a)_2.748619e+0012.519590e+001L2.290561e+001_2.061532e+001_1.S32504e+0011.603475e+0011.37444Ge+0011.145417e+0019.163883e+0006.873595e+0004.583307e+Li002.293019e+0002.730711e-003屈废力:2.757420e+002由图1-46零件

34、的应力云图可以看出，零件上的最大应力为27.4MPa,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；另外选用性能差一些的材料来降低零件的成本，使用灰铸铁。改进后两个零件的体积为198.1cm3。275.对改进后的模型运行静力分析，结果如图1-47所示：最大vonMises为33.MPa,安全系数约4.6,零件是安全的。30.21G.51-476成本节约该零件原来体积为239.6,使用可锻铸铁材料，每件的质量为1749.1g,生产10000件零件，使用的材料为17491kg,以当前的市场价格10000元/吨，材料成本为174910元；改进后的零件体积为198.1，使用灰铸铁材料，每件的质量为1426.3g,生产10000件零件，使用的材料为14263kg,以当前的市场价格8000元/吨，材料成本为114104元。比较结果，改进零件后，生产10000件该零件，可以节约材料成本60806元。