通过ANSYS Workbench软件对发动机气门锁夹自动压装设备进行有限元分析，并且将设备重量设为目标函数，通过形状改变比能理论（即第四强度理论）分析计算，在保证设备强度和刚度安全系数达标的基拙上，实现压装设备设计重量的有效降低，为节约项目成本及能源消耗做出理论分析。

气门锁夹压装设备在工作过程中，受到机械载荷和冲击载荷的共同作用，工作状况较为复杂，容易产生裂纹而导致设备损坏，而安全性设计过于保守将导致浪费，增加成本。本文基于有限元理论，利用ANSYS Workbench软件对我公司气门锁夹自动压装设备模型进行分析计算，得出了有效降低设备重量，同时保证强度和刚性的几种改进方案，为设备建造提供理论参考。

静力分析模型

1.实体模型

在NX软件中建立实体模型，我公司气门锁夹自动压装设备模型如图1所示。将底板零件、支架零件、背板零件以及L型底座零件模型分别导入ANSYS Workbench软件中，导入关键受力件数模进行独立分析。

2.有限元模型

由于零件几何形状并不复杂，故选用默认网格大小，即Relevance 取0。L型底座有限元模型划分完网格如图2所示。零件使用Q235A结构钢，其材料屈服极限为235MPa；泊松比为0.25；弹性模量：200Gp。

3.边界条件约束

具体约束条件如下：对底板的6个支撑作固定约束；对支架的4个支撑作固定约束；对背板的2个支撑作固定约束；对L型底座的2个支撑作固定约束。

为保证可靠，计算中的载荷值应考虑零部件工作中所受的各种附加载荷。气门锁夹自动压装设备的主要载荷为重力载荷和电机载荷大小如表1所示。

4.静力结果分析

对零部件进行静力结果分析，以L型底座等效应力校核为例其效应力校核如图3所示；静力分析结果如表2所示。

由表2可知，底板和支架安全系数过低，需要考虑增加强度以及减少应力集中；背板和L型底座安全系数过高，可以考虑减重措施；位移量均在可接受范围，不会对设备性能产生影响。

优化设计

通过对以上零部件的有限元分析，基于保证强度及轻量化的目标对底板零件、支架零件、背板零件以及L型底座零件分别进行以下改进。增加底板厚度:由30mm改为35mm；增加支架顶板厚度：由20mm改为25mm；支架顶板薄弱处增加加强筋；增加支架减重孔数量，由6个改为10个；增加筋板上的孔径，由300mm改为400mm。重新分析优化后的结构，零部件的刚度和强度都在许用范围内，设备重量减少了约2％，优化结果良好。

结语

利用有限元软件ANSYS Workbench对气门锁夹压装设备进行分析，较真实地反应了工况，完成了优化设计，经计算优化后更合理，结构重量减轻。证明了此方法的可行性和有效性，对降低成本，提高经济效益有重大意义。