关键机械构件设计，运用SOLIDWORKS仿真分析轻松替代手工校核

终于，我用Solidworks2016把所有图画完，交给老板审核，以为可以喘口气了，可他很快看完后用笔标注说，立柱和立柱与车架的铰接销轴小了！这让我没法直接向他解释，也不好给他展示我的手工计算校核数据，终于我想到对于他的质疑还是用仿真分析的动画给他介绍可能更直观，于是我立即动手，开始用simulation插件对立柱开始分析。

该立柱参考叉车的门架结构进行设计，与叉车不同的是，这台采摘车平台主要载人，负载重量不大，总体按500公斤算就足够了，如果估值太大，设计出来的整机重量会很大，接近重型叉车的话，在果园松软的地上作业就会受限，也就是说，不能轻易凭经验去设计了，必须考虑复杂工况。否则设计容易倾向失败，造成返工或报废。

现在先看看我仿真完后简单做的视频文件，由于办公室条件受限，没法配解说词，就当无声电影吧，重要的是用数字说话！

先说我对立柱进行的刚度仿真，将立柱从整机中分离出来，给他建立力学模型，这样他就是一个简支梁了。

简支梁受力模型图

依据这个图可以很快进行手工计算校核简支梁的静刚度，其挠度进行校核。首先已知该简支梁的许用挠度为[y]<（0.0014～0.0025）l,即许用挠度为(0.0013~0.0025)x1800=2.52~4.5mm.下面运用simulation进行仿真，看结果是不是在这个范围：

通过分析，红色部分的位移结果为3.158mm，该值位于许用挠度范围，说明文对立柱的结构，材料设计是正确的，基本可以消除老板对我的疑虑了。当然我手工必须计算一次，依据挠度计算公式：

Ymax=5Fl^3/384EI(q为均布载荷，l为梁的总长度，E为材料弹性模量，I为材料截面的惯性矩）计算的结果为0.0876mm,此值远小于许用挠度。再次证明我的设计是正确的，不过在具体投入加工时，我估计老板不一定全按我的图纸来采购和加工，他还会保守的加厚材料，为此有个问题会增加他的取舍难度，如果不按图纸，凭经验选材的话，一方面自己定制加工，用10个厚的碳钢板折弯加工，这样的结果是折弯角比较大，外形难看，另一方面采购叉车专用门架轨道材料，而我已在淘宝了解，该材料的边厚为16mm,这样朝静定的性能可以达到，但会让整机的自重大幅增加，很不利于在果园作业。

小结:

在机械设计过程中进行大型关键构件设计时，对其进行最基本的力学分析是很必要的，否则仅凭经验设计，很容易埋下质量安全隐患，轻则设备不好用，达不到使用要求，重则发生安全事故，尤其对于该采摘平台来说，人要站在上面作业，如果发生立柱剧烈摇晃，震动，断裂等恶性事故，后果可想而知。而这样的材料力学分析是机械设计中最重要的环节，是考验机械设计工程师水平高下的依据。

也许大多数机械设计师有过被领导催图如催命的经历，由此难于有足够的时间对自己手上的关键零件进行刚度，强度等校核，几乎全凭自个经验或者某人的命令式指挥搞设计，结果是把自己搞的寝食难安，出了问题后又被问责，扣钱等。真希望我们机械设计师在提高自己水平的前提下，能遇到遵循设计规范，氛围良好的企业公司，遇到自己的伯乐。如此，乃职场幸事。

来源：机械设计交流