定子車夾具的優(yōu)化設計
1 前言
優(yōu)化設計是一種尋找確定最優(yōu)設計方案的技術。所謂“最優(yōu)設計”，指的是一種方案可以滿足所有的設計要求，而且所需的支出（如重量，面積，體積，應力，費用等）最小。也就是說，最優(yōu)設計方案就是一個最有效率的方案。
設計方案的任何方面都是可以優(yōu)化的，比如說：尺寸（如厚度），形狀（如過渡圓角的大?。?，支撐位置，制造費用，自然頻率，材料特性等。
Yj82定子車夾具的優(yōu)化設計主要是尺寸形狀方面進行優(yōu)化，通過變化如圖1所示吊架的兩個圓角和板的寬度，在滿足應力在規(guī)定范圍內和材料質量基本不變的情況下，其垂向位移最小，即工裝的整體剛度性能提高。
圖1 夾具三維模型圖
2.1 初始計算
根據(jù)初始設計模型建立有限元模型如圖2所示，其初始尺寸為板寬B1和B2相等都為100，內圓角R1為60，外圓角R2為120。約束吊環(huán)部位進行計算，則初始設計最大等效應力如圖3所示為：116MPa，部位在吊架內側圓角處，最大垂向位移如圖4為4.54mm。其需要優(yōu)化部分（吊架）的重量為0.028噸。
圖2 夾具有限元模型圖
板寬B1和B2的設計范圍為60～100mm，過渡圓角的設計范圍為40～350mm，最大等效應力小于屈服極限235MPa，優(yōu)化部分的最大重量不超過0.028噸。
利用一階方法進行優(yōu)化，最大迭代次數(shù)為45次。
2.3 優(yōu)化結果分析
經(jīng)過優(yōu)化計算，最終有十組結果方案如表1所示，供設計選擇，表中SIG為最大等效應力，DU為最大垂向位移，WT為優(yōu)化部分（吊架）的質量。并推薦最優(yōu)方案為第8組，其最終優(yōu)化結果如圖5、6所示，最大等效應力為114MPa，最大垂向位移為2.5mm。其優(yōu)化過程中垂向位移的變化如圖7所示。
表1 優(yōu)化結果方案列表
圖5最終優(yōu)化結果等效應力云圖 圖6最終優(yōu)化結果垂向位移云圖
圖7優(yōu)化過程中垂向位移變化曲線圖 圖8優(yōu)化過程中板寬的變化圖
圖9優(yōu)化過程中過渡圓角變化曲線圖 圖10優(yōu)化過程中最大等效應力的變化圖
通過優(yōu)化分析，確定了最終設計方案，其垂向位移由原來的5.54mm降為2.5mm，在整體重量基本保持不變的情況下其剛度性能提高了一倍。
通過優(yōu)化分析計算直觀的了解了各形狀尺寸的變化對設計性能的影響，為工裝設計提供理論知道。
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