面向熔融沉积成型技术的曳引机壳拓扑结构优化设计

陈继文,陈清朋,王 琛,杨红娟,李 鑫

(1.山东建筑大学 机电工程学院,济南 250101; 2.山东建筑大学 信息与电气工程学院,济南 250101)

电梯曳引机又称电梯主机,是电梯运行的动力源,随着电梯技术的不断发展,永磁同步曳引机得到了广泛的应用[1].曳引机壳作为曳引机的主要承力部件,其结构设计是否合理将影响曳引机的传动性能和使用寿命.曳引机壳的设计一般采用经验法,对于薄弱环节采用增加厚度的策略,造成曳引机壳整体的质量增加;制造采用浇铸成型的加工方法,模具制造工序过程复杂,加工时间长,复杂模具结构造型困难,加工成本高[2].因此,对于曳引机壳的结构,有必要探索新的设计方案.

增材制造技术作为先进制造技术,在超轻多孔结构和具有各种复杂难加工结构的零部件方面的技术日益成熟,也是当前增材制造技术应用的典型[3].吴伟辉等[4]利用激光选区融化(Selective Laser Melting,SLM)技术,实现了带蒙皮复杂结构的自动化超轻结构设计.Fadel等[5]采用熔融沉积成型技术(Fused Deposition Model,FDM)解决了功能梯度材料在成型打印方面的难题.闫健卓等[6]面向光固化成型技术对汽车整体制造及厚度优化进行了设计研究,达到了层厚优化的效果.

拓扑优化是一种利用数学方法,通过在产品设计初期,在给定的结构空间内生成最优的形状和材料分布,利用最少的材料得到最佳性能的结构[7-8].王亭等[9]基于分层拓扑优化,针对某型号矿车的行走机构进行了设计,达到了轻量化目的……