常用钣金件有限元分析及刚度优化设计.pdf

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1、常用钣金件有限元分析及刚度优化设计杨长牛，赵鹏云(1．四川理工学院机械工程学院，四川自贡643000；2．长虹中央空调研发中心，四川绵阳621000)FiniteElementAnalysisandRigidityOptimizationDesignofCommonSheetMetalPartsYANGChang—niu．ZHAOPeng—yunz(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，SichuanUniversityofScienceandEngineering，Zigong643000。China；2

2、．CentralAir—conditioningResearchandDevelopmentCenterofChanghong，Mianyang621000，China)摘要：结合空调产业钣金件使用的实际情况，对考虑到目前空调产业(尤其是中央空调)的实际情影响常用钣金件刚度的诸多因素进行了详细的数值况，钣金件变形(弯曲等)情况较多，而零件断裂等情仿真分析，得出在考虑成本和刚度前提下饭金件翻况相对较少，说明目前空调的钣金件设计中，零件刚边高度和宽度的比例关系，以及通过合理设计截面度问题比较突出，即刚度不够。因此，空调中钣金件形状使不同厚度材料之间可相互替代等实用

3、结论。的设计主要是以满足刚度和稳定性为主。关键词：钣金件；刚度；有限元；数值仿真；优化1进行优化设计的理论依据设计中图分类号：TH123本文对常用钣金件进行分析主要基于以下2文献标识码：A点：在设计中保证支撑作用的钣金件具有足够的刚文章编号：1001—2257(2O1O)O6—0075—03度；通过合理地改变钣金件的截面形状，使不同厚度Abstract：Inthisarticle，accordingtOtheactual的钣金件进行相互替代，尤其是利用薄板代替厚板，usingsituationofsheetmetalpartsinair——condi——从而达

4、到降低成本而又不损害零件刚度的作用，同tioningindustry．Thedetaileddigitalsimulationa—时还可根据现有钣金材料库存进行设计，缩短产品nalysisofmanyfactorsaffectedthecommonsheet开发周期。‘metalrigiditywascarriedout．Somepracticalcon—挠度和转角是衡量一零件刚度好坏的2个要clusionswereobtained．First，theproportionalrela—素。通常在给定受力状态下的零件，其挠度和转角tionshipbetweenf

5、langealtitudeandwidthofsheet是一一对应的，即该零件的挠度越大，则其对应的转metalpartsconsideringthepremiseofcostandri—角也越大。因此，为了便于分析，本文只对零件的挠gidity．Secondly，differentthicknessmaterialscan度进行分析。零件的支撑方式很多，以一简支梁为besubstitutedincertaincircumstancesthroughthe例进行分析，如图l所示。reasonabledesignofsectionshape．Keywords：s

6、heetmetalparts；rigidity；finiteel—ement；digitalsimulation；optimizationdesign0引言在家电、轻工和化工等机器中，使用大量的钣金图1简支梁受力及变形简支梁只受到一恒定的外力F的作用，0，0表件。为了保证机器或设备在载荷作用下正常工作，示截面转角，表示挠度，在F作用下，梁的最大挠就要求这些钣金件具有足够的承载能力，通常衡量度为[：零件承载能力主要有强度、刚度和稳定性等方面。收稿日期：2010—02一O4∞一—(在仕一√—一处)(u1)《机械与电子)2010(6)·75·对于一给定的零件及受力状

7、态，F，z，b是确定2．1考虑成本和刚度的钣金件翻边高度优化设计的，弹性模量E在材料确定后也是定值，因此，影响对于一给定宽度的钣金件，合理选择钣金件的梁变形的主要因素是对于中性轴的惯性矩J。而惯翻边高度不仅有助于提高钣金件的刚度，还可避免性矩主要与零件的截面形状有关，与材料厚度关系过大的翻边造成材料的浪费。下面通过两实例进行并不很密切，基于此，在实际开发中，可通过适当调有限元分析，假设两钣金件均为完全弹性，即在大变整零件的截面形状，减小用料厚度，达到降低成本，形的情况下不会发生破坏，仅发生弯曲和偏转变形。降低整机重量，同时不损害零件所必需的刚度，甚至a．实例1

8、。如图3所示，钣金件长度500mm，提