第23卷第4期浙江水利水电专科学校学报Vol．23No．42011年12月J．Zhe激angWat．Cons＆Hydr．CollegeDec．2011基于SolidWorks软件的连杆有限元分析与优化设计王莺1,叶菁2(1．浙江水利水电专科学校,浙江杭州310018;2．浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州310012摘要:CAE(计算机辅助分析已是产品开发中不可或缺的环节．利用CAE的结果,可以更有效地控制产品质量,降低因修正错误所耗费的成本．通过利用三维CAD软件SolidWorks对连杆建模,并利用SolidWorks提供的COS-MOSXpress工具进行有限元分析,根据设计要求对连杆的结构进行优化,经测试连杆的优化设计是可行的．关键词:SolidWorks;COSMOSXpress;连杆;有限元分析;结构优化:TP391．77文献标志码:A:1008－536X(201104-0051-03FiniteElementAnalysisandOptimizationDesignofConnectingRodBasedonSolidWorksWANGYing1,YE激ng2(1．Zhe激angWaterConservancyandHydropowerCollege,Hangzhou310018,China;Zhe激angTitanDesignandEngineeringCO．LTD．,Hangzhou310012,ChinaAbstract:CAE(computer-aidedanalysisisanintegralpartofproductdevelopment．ByusingofCAE,theproductqualitycanbecontrolledmoreeffectively,whilethecostoferrorcorrectingcanbereduced．Inthispaper,3DmodelingofCon-nectingRodissetupbasedonSolidWork,andfiniteelementanalysisofConnectingRodisalsomadebyusingCOSMOSX-press．Thestructureisoptimizedinordertomeetdesignrequirements,whichisprovedtobefeasiblebytest．Keywords:SolidWorks;COSMOSXpress;connectingrod;finiteelementanalysis;structureoptimization收稿日期:2011-10-14基金项目:2011年度浙江水利水电专科学校校级科研基金资助项目(XKY-201105作者简介:王莺(1978－,女,浙江杭州人,讲师．主要从事CAD/CAM及虚拟产品设计开发的研究工作．0引言在过去,一个机械零部件设计完成后,需要加工一个样品来做简单的破坏性检测,觉得可以就去开模子了．经常等到作品完成后或在开模时,才发现大问题．所以成本高,质量也不一定牢靠．而在软件应用分析能力大幅提高的今天,CAE(计算机辅助分析已是产品开发中不可或缺的环节．利用CAE的结果,可以更有效地控制产品质量,降低因修正错误所耗费的成本[1－2]．SolidWorks软件是一个非常方便、实用的三维建模造型软件,并且它具有强大的CAE(计算机辅助分析功能[3]．而CAE的核心计算方法就是有限元分析．用户可通过SolidWorks提供的COSMOSX-press工具进行有限元分析．有限元模型和产品的几何模型是相关的,经过建模和分析后,用户将得到系统计算出的结构反应(变形、应力等．如果计算的结果不符预期,那么用户就可修改参数再次分析,直到达到可接受的设计值为止[4]．连杆是机械传动中应用比较广泛的零件．本文主要介绍如何通过SolidWorks软件对连杆三维建模并进行有限元分析及优化设计,以满足设计要求．1连杆的设计要求连杆的结构尺寸见图1,材料为1060铝合金,若施加垂直于大圆内圆面的力9800N,则连杆的最大位移变形不得超过0．005mm．2连杆的几何建模根据图1连杆的尺寸要求,用SolidWorks软件的拉伸、切除、圆角等命令创建连杆的三维模型,见图2．3连杆应力分析条件的设置应力分析条件主要是定义材质、约束、载荷等．3．1指定零件的材料我们进入SolidWorks下的COSMOSXpress应力分析界面,根据设计要求,从数据库中选取连杆的材料为1060铝合金,见图3．图3定义材料界面3．2定义约束和载荷因为连杆是以双空心圆头来圈连其他零件,所以先假设固定小圆端(即对小圆这端加约束,约束的面在所有方向都受到约束．点取小圆端轴孔的两个半圆柱面,表示该处是固定面．而在大圆那端加载荷．点取大圆轴孔的内圆面,表示该处是载荷面,应用力9800N垂直于所选的内圆面,使用统一分布,见图4、图5．4连杆有限元分析在定义了材质、约束和载荷后,就可进行应力分析．系统会对实体模型进行网格化．实体模型的网格化包含两个基本的阶段过程．在第一阶段中,“”网格生成器将节点放置在边界上．此阶段称为曲面网格化．如果第一阶段成功,那么网格生成器会开始第二阶段,即在零件内部生成节点,使用四面体元素来填补体积并在...