基于有限元分析的轨道客车墙板夹持点位置优化设计

沈 健

(长春轨道客车装备有限责任公司国凯子公司，吉林长春130000)

有限元分析软件SolidWorks Simulation的设计情形可以对零件进行参数化分析。结果(比如位移或应力)能以设计变量的函数进行图表显示。设计情形可以运行多个算例，目的是获得能够用于优化设计的趋势。设计算例特征针对每个情形(参数组合)，自动生成并运行多个算例。所有情形的全部计算结果都将被保存。

1 设计参数示意图

在图1中，真空吸盘夹具正在吸持大型不锈钢墙板。该真空吸盘夹由10只吸盘和主、副横梁组成。真空吸盘安装在副横梁上，副横梁可以在主横梁上左右移动并通过锁紧把手锁紧位置。真空吸盘可以在副横梁上前后移动并通过锁紧把手锁紧位置。图1中的参数1、参数2、参数3表示的是真空吸盘在大型不锈钢墙板上的位置坐标。位移2(探测点)表示在进行参数化算例分析时，需要反馈该点的位移结果。

图1 设计参数示意图

2 设定设计变量

表1 设计变量

3 设定监视传感器

表2 监视传感器

4 传感器的参数化算例分析结果

运行有限元分析，计算监视传感器结果。图2为应力1监测结果，图3为位移1监测结果，图4为位移2监测结果。

图2 应力1监测结果

图3 位移1监测结果

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5 分析优化

将传感器的参数化算例分析数值结果输入到Excel电子表格中并生成折线图表。分析结果如图5应力位移图所示。经分析，在第261种情形下，最大位移最小，计算结果如表3所示。第261种情形下的应力云图如图6所示。

图5 应力位移图

图6 应力云图

6 结论

有限元分析结果表明，当参数1等于1450mm，参数2等于800mm，参数3等于1000mm时，不锈钢薄板的整体变形和应力最小。当真空吸盘在该位置吸持不锈钢薄板时，薄板的变形处于最优状态。

［1］唐寅，易红.冲压加工中薄板零件夹持与操纵的研究［J］.东南大学学报，2000，30(3):61－64.

［2］机械工程师手册编委会.机械工程师手册［M］.3版.北京:机械工业出版社，2007.

［3］林正英，沈斌.车身覆盖件的夹持位置优化研究［J］.计算机工程与应用，2009(19):220－223.