悬臂钩卡扣装配有限元分析及优化设计

发布时间：2020-10-30 21:42

　　 卡扣作为简单、快速和经济的连接形式得到越来越广泛的应用。锁紧功能件作为卡扣的重要组成部分,承受着装配力和偏斜力的综合作用。因此,锁紧功能件的强度和可靠性在卡扣连接中起到十分重要的作用。传统的设计方法都是设计人员参考类似产品的几何参数,然后根据经验进行同比例放大或缩小,难以满足要求。而采用有限元方法可以对卡扣的装配过程进行准确分析,从而使卡扣设计从经验设计向科学设计转变。 本论文以悬臂钩卡扣为研究对象,首先采用Pro-E三维设计软件对跷板式开关装置中的相关卡扣装配零件进行三维建模。然后运用HyperMesh/LS-DYNA软件建立了符合卡扣实际装配情况的有限元模型,并进行了卡扣装配过程中装配力分析以及装配应力分析。对通过有限元分析得到的各种卡扣装配方案的装配力,采用正交试验方法考察各个尺寸因素对装配力的影响,通过极差分析得到每种悬臂钩卡扣组合形式下的最优参数组合,并给出各种组合形式下的卡扣方案改进建议,对实际生产有一定的指导意义。最后,运用HyperMesh中的优化设计模块OptiStruct对典型悬臂钩卡扣进行了全面的优化设计,包括悬臂梁的长度、梁的厚度、壁面处梁的宽度以及卡爪根切深度的形状优化,使悬臂钩卡扣体积减小,最大装配力减小。 本论文的研究结果表明有限元方法以及OptiStruct优化软件可以为悬臂钩卡扣设计提供科学的依据,对设计性能稳定、可靠且成本低廉的悬臂钩卡扣结构具有指导意义,对促进企业技术进步,提高企业的竞争力起到了积极而重要的作用。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH131
【部分图文】：

与高校等科研单位建立合作关系，进行产品研发。本项目对浙江正泰建筑电器集团典型开关产品中的卡扣设计方案进行了有限元分析与结构优化。其开关产品结构如图1.6，1.7所示。在这个开关产品中，面板与安装架，安装架与基座，盖板与钮子以及压板与基座之间都是以悬臂钩卡扣进行连接的。图1.6开关产品外观图图1.7开关内部结构图目前该产品存在的主要问题如下:(l)在使用过程中部分卡扣出现根部断裂情况，影响产品使用性能。(2)无法确定卡扣装配过程所需要的装配力大小以及产生的卡扣应力。(3)正如前面所述，卡扣设计没有规定，缺少统一的标准，只能参考类似产品几何参数，不能保证卡扣设计准确性。(4)由于金融危机影响，原材料价格大幅度上涨，如何最大程度提高材料利用率，降低产品成本

者利用塑料供应商提供的参考设计准则进行设计，但是那些准则中提供的可扣类型比较单一，而且设计过程需经过查阅卡扣相关设计手册、计算校核和建模等基本步骤。涉及到对卡扣公式的理解和选择、参数选取、结果分析等诸设计使用时过于繁琐。(2)使用中的问题。对于悬臂钩卡扣在使用中经常会发现其中的一个或多子损坏了，甚至折断了，而其余的钩仍然保持完好。这就表明在使用中的卡扣变大于材料许用应变。很大原因是很多生产商只是根据经验设计产品，在卡好之后根本没有进行卡扣装配运动分析。浙江正泰建筑电器有限公司针对目前行业的发展趋势，开始了自己的自主路。与高校等科研单位建立合作关系，进行产品研发。本项目对浙江正泰建筑电器集团典型开关产品中的卡扣设计方案进行了有元分析与结构优化。其开关产品结构如图1.6，1.7所示。在这个开关产品中，与安装架，安装架与基座，盖板与钮子以及压板与基座之间都是以悬臂钩卡扣连接的。

卡扣组成图
【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 魏俊杰;有限元分析在主动拆卸结构设计中的应用[D];合肥工业大学;2010年

本文编号：2863033