各种标准化零部件在设备设计时被大量而频繁地采用，如螺纹紧固件、滚动轴承、油杯和支座等，这些标准化零部件一般参变量多、规格品种齐全，其结构、尺寸可在有关标准中直接查取，因而大大方便与简化了设计过程。由于受其几何参数多且相互间的制约关系复杂、标准建立时实验与研究条件的限制等诸多因素的影响，致使现行零部件标准中的结构尺寸设置不尽完备合理。利用集成于Inventor中的应力分析模块，通过对A型耳式支座（JB/T4725－1992）的标准结构进行有限元分析并找出问题，再对其有关参数进行优化设计，以期该标准部件的系列参数的设置更科学、使用成本更低。
1 支座的参数化造
图1 参数表名称及表达式修改
支座零件创建完成后，切换到应力分析环境中，首先“指定材料”。设计选取Q235A型碳素结构钢作为支座的材料。但由于系统现有材料库中并未提供此材料的样式，因此需要自定义材料。单击“管理”＞“样式和标准”面板＞“样式编辑器”选项，打开[样式和标准编辑器]对话框，展开左侧材料项，在其中选定相近的现有材料，便可激活“新建”按钮，创建名称为Q235A的新材料样式。随后输入Q235A的弹性模量为206 GPa； 泊松比为0.28； 屈服强度为235MPa 及极限拉伸强度为375 MPa 等物理参数。这样，Q235A 的材料就被定义并保存在该模型中，接着便可以指定Q235A作为支座零件的材料了。
设加强垫板内圆柱面的压力为0.1MPa(表压)，查标准JB/T4725－1992 可知：5号A型耳式支座本体允许载荷为100 kN。首先点击“载荷”面板＞“压力”选项，指定承载“面”为加强垫板内圆柱面，载荷“大小”为0.1 MPa。再点击“力”选项，指定底板下端面作为受力“位置”，力的“大小”为100 kN。选取“准备”面板＞“网格设置”，通过有关参数设置来指定网格的大小和粗略度，网格越小越反映真实模型，但所需的仿真时间越长。点取“网格视图”项，便将网格设置应用于零件中，同时产生图形化的网格表达（见图2），并将在图形区域的左上角显示节点和元素数。接着开始仿真“分析”，在弹出的“分析”对话框中点击“运行”后，进度栏便动态显示仿真运行的进度。仿真完成后，生成.png 图像和.html的文件。通过浏览器的“结果”节点可查看应力、位移、安全系数等结果。由图3可见， 支座的最大Von Mises 应力为235.5 MPa， 发生在肋板根部与加强垫板的连接处，其值略高于屈服强度。底板产生最大位移为0.3059mm。
图2 支座结构及网格表达 1.加强垫板 2.底板
3 支座结构的改进设计及优化
3.1 支座结构的改进设计方案
结构1：将底板加宽5mm，从而使底板与加强垫板之间间隙减小5mm。
结构3：将肋板根部向下延伸，其延伸长度取为底板厚度的2倍即为32mm（见图4（b））。
图4 支座结构设计方案 1.肋板延伸部分
将以上4种结构分别进行应力分析， 生成html扩展名的仿真分析“报告”。表1是对“结果概要”部分所作的对比分析。由表1所示，结构1、2及3的各项指标基本上都劣于标准结构。但结构4的应力及位移的最大值则显著降低、安全系数则明显提高。因此，对标准A型耳式支座而言，仅需要将两肋板之间的间距减小20%，便能大大提高承载能力。
4 结语
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