王 敏，万长东，苏振驰

（苏州市职业大学机电工程学院，江苏 苏州 215104）

1 引言

工业过程控制系统用直行程电动阀门执行器广泛用于工程中的排水、通风、抽采、洒水等管道中，启闭、调节各类阀门[1]。直行程阀门执行器支架起到连接执行器与阀门的作用[2]。长期合作公司阀门执行器支架的第一代产品，如图1 所示。

在输出大扭矩时，支架侧柱撕裂破坏，这是侧柱与支架下端面焊接工艺造成，改进支架，如图2 所示。采用45 号钢铸造得到，二代支架强度、刚度均满足设计要求，缺点是笨重，安装不便，成本高。为解决此问题，对二代支架进行有限元分析，根据分析结果再次为合作公司设计第三代执行器支架，并与第二代支架进行比较，最终生产样件并测试[3]。

图1 一代直行程执行器支架Fig.1 First Generation Support of the Direct Travel Actuator

图2 二代直行程执行器支架Fig.2 Second Generation Support of the Direct Travel Actuator

2 二代直行程支架有限元分析

2.1 有限元前处理

2.1.1 建立模型

根据公司提供的二维图纸，对二代直行程支架及配套部件进行几何建模。利用CATIA 的曲面模块和实体模块完成各个部件的模型创建，又在装配模块中进行支架的装配。二代直行程支架，如图3 所示。质量11.757kg，如图4 所示。简化清理后，得到最终几何模型，如图5 所示。

图3 二代直行程电动执行器支架模型Fig.3 Model of the Second Generation Support

图4 二代直行程电动执行器支架重量Fig.4 Weight of the Second Generation Support

图5 二代直行程电动执行器支架几何模型Fig.5 Geometric Model of the Second Generation Support

2.1.2 材料选择

驱动套为铝青铜，其余部件均为45 钢，材料属性，如表1 所示。

表1 材料属性Tab.1 Material Properties

2.1.3 网格划分

采用四面体实体单元进行网格划分，二代直行程支架系统单元数为1035762，如图6 所示。……