第２２卷增刊１ ２０１３年５月 计算机辅助工程 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ文章编号：１００６—０８７１（２０１３）ｓ１—００３４＿０３ 基于ＭＳＣ Ｎａｓｔｒａｎ的某电机支架强度优化分析 陈启亮， 金常忠， 王朋波， 高岩 （长安汽车股份有限公司北京研究院，北京１０００８９） 摘要：采用有限元法对一款电机支架进行强度仿真和优化，将刚性单元和集中质量单元组合模拟 负载质量连接，具有较高的计算精度和计算效率．强度分析结果表明，电机支架的端部支撑部件有 应力集中现象，存在强度破坏风险．针对风险位置进行结构优化设计，使电机支架破坏的风险有效 降低． 关键词：电机支架；有限元；强度分析；结构优化 中图分类号：ＴＭ３１ 文献标志码：Ｂ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ｂｒａｃｋｅｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＳＣ Ｎａｓｔｒａｎａｓｅ ０ｎ Ｍ ＣＨＥＮ Ｑｉｌｉａｎｇ，ＪＩＮ Ｃｈａｎｇｚｈｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｐｅｎｇｂｏ，ＧＡＯ Ｙａｎ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇ’ａｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ｂｒａｃｋｅｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔ ｉｓ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌｏａｄ ｍａｓｓ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｒｉｇｉｄ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｍａｓｓ ｅｌｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｌａｒｇｅ ｓｔｒｅｓｓ ｖａｌｕｅ ａｔ ｔｈｅ ｅｎｄ ｐａｒｔ ｏｆ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ．ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｌｃａｄ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｆａｉｌｕｒｅ．Ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ｂｒａｃｋｅｔ，ａ ｎｅｗ ｓｕｐｐｏｒｔ ｂｒａｃｋｅｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ ｂｒａｃｋｅｔ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ０ 引 言 在结构设计中，电动机等部件作为质量负载连 １ 有限元建模 本文所研究的电机支架，其两端通过螺栓固定 安装在车身上，中段为管状支撑结构，向外侧延伸的 支撑零件与管状支撑结构通过缝焊连接，并且固定 着电机和减速器等质量负载．电机支架结构见图１． 有限元模型中，支撑梁和连接板等钣金件用板壳单 元模拟，以四边形壳单元为主，含少量三角形单元； 接在电机支架上．在实际使用过程中，电机支架受到 各种载荷作用，可能会产生强度方面的问题．¨刮应 用有限元法进行结构风险预测能够缩短研发周期， 降低研发成本，已成为工程行业广泛应用的主要手 段．Ｅ ３４］本文应用有限元法，以某电机支架为研究对 象，建立包含壳单元、体单元、集中质量单元和刚性 单元等单元形式的有限元分析模型，采用ＭＳＣ Ｎａｓｔｒａｎ软件进行应力分析，并针对强度风险区域进 行结构优化． 收稿日期：２０１３－０４－２０ 实体金属块用实体单元模拟；缝焊采用节点对齐的 ＲＢＥ ２单元模拟，螺栓采用刚性单元与杆单元以 ＲＢＥ ２．ＣＢＡＲ．ＲＢＥ ２的形式模拟．电动机和减速器 等部件为铸造外壳，外壳刚度相对于整体电机支架 作者简介：陈启亮（１９８６一），男，黑龙江桦州人，工程师，研究方向为整车疲劳强度分析，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｂａｏｆｅｎｇ－２００６＠１６３．ｃｏｎ
