0引言
    
     某型號產品生產線中大量采用了懸臂托架機械結構，由于產品改型，對懸臂托架提出了如下要求:①需要在不影響其強度和剛度要求的條件下對其開孔改造，以便其它部件的安裝;②外觀尺寸不能變化，但對開孔形狀有要求，且孔盡可能大，在方便操作的同時節省材料;③托架基礎頻率應控制在330Hz ~420Hz范圍內，以避免與安裝機械引起共振;④懸臂托架的最大允許形變為0.2mm。對于新的設計要求，利用傳統的設計方法就顯得過于繁雜，本文通過運用COSMOSWork。有限元分析軟件對要求改型的懸臂托架進行自動校核分析，并對其進行開孔尺寸優化設計，使之能滿足上述要求，最大限度地提高設計速度和精度。
    
     1  COSMOSWorks簡介
    
     COSMOSWorks是眾多CAE軟件中的一種，是與SolidWorks無縫集成的快速有限元分析軟件，它為機械設計工程師在SolidWorks環境下提供了比較完整的分析手段。憑借先進的快速有限元技術(FFE)，工程師能非常迅速地運用它實現對大規模復雜設計的分析和驗證，并且獲得修正和優化設計所需的必要信息。同時將分析的模型和結果與SolidWorks共享一個數據庫，計算結果也可以直觀地顯示在SolidWorks精確的設計模型上，直觀地管理分析任務、載荷、邊界條件、有限元網格和計算結果等數據，直觀地列人圖形化的樹形分析管理器中。COSMOSWorks提供了諸如靜態分析、頻率分析、扭曲分析、熱力分析、掉落測試、疲勞分析、優化分析和非線性分析等模塊，分析非常方便，結果準確可靠。
    
     2建模及優化分析
    
     原懸臂托架結構見圖1，其選用的材料為A2碳鋼，其主要性能參數見表1。
     

     在使用時懸臂托架通過兩個M8螺釘側面固定，上方蓋板通過兩個M6螺釘固定，承重板上方設備產生向下1 960N均布載荷壓力，這個載荷由兩個托架共同承受，每個受力為980N。根據原結構尺寸，在SolidWorks中建立三維模型，這里不再詳述。
    
     2. 1原有結構分析
    
     在SolidWorks中進人COSMOSWorks模塊，建立一靜態研究，設置研究解算器為FFEo在實體材料窗門定義材料為普通碳鋼，將表1中的數據輸人，對懸臂托架的材料及性能進行賦予。然后根據現實受力對其進行載荷約束:因托架側面依靠兩M8螺釘固定，上方受到均布980N壓力，因此兩M8螺紋孔約束應為固定約束;托架上方受到的單位壓力為572 854. 86N/m。按默認設置生成網格后運行COSMOS/FFEStatic Solver/ COSMOS自動對其進行分析得出懸臂托架的應力分布，見圖2。從圖2中可以看到，原設計結構的受力遠小于材料的屈服應力，設計過于保守。對其進行頻率分析，得出其固有基礎頻率為417Hz。綜合上述分析，說明在托架的中部開孔可行。
    

     2.2結構改造
    
     根據要求，對懸臂托架按最小要求尺寸進行開孔，并按上述方法由COSMOSWorks得出懸臂托架的應力分布，見圖3。由圖3可以看出，此時懸臂托架的應力仍遠小于其屈服應力。對其頻率分析，發現開孔后懸臂托架的固有一階頻率為409. 85Hz，在要求頻率帶內。整體設計安全系數仍過大。