摇臂基座用于风冷存储单元中，并且是安装在主机架上以支撑摇臂桥的组件。设计摇臂的底座时，有必要在强度，刚度，重量和成本之间找到平衡。
前，这项工作主要基于设计者的经验，很容易造成过度的结构强度和不合理的几何结构，导致材料浪费，零件质量高以及无法满足亮度的要求。此，需要一种科学的方法来设计零拓扑并提高组件的可靠性和合理性。HyperWorks软件是功能强大的CAE应用程序包，其中包括设计和分析所需的工具，包括HyperMesh和Optistruct。
HyperMesh具有强大的预处理功能和有限元网格后处理功能。Optistruct是一种有限元结构分析和优化软件，专为设计和精细设计而设计，可最大程度地降低结构质量并优化其性能。本文中，首先分析了门槛的极限强度和刚度。析结果表明，在极端的工作条件下，施加在摇臂底座上的最大应力远小于材料的屈服强度，并且无法实现所需的轻量化。文根据Optistruct优化算法优化故障转移库的拓扑。确保翘板基础的结构强度和外壳符合要求的同时，将拓扑优化结果与过程和安装要求相结合，以几何方式重构结构。重建模型上执行最终强度检查，以满足轻量化和成本要求，同时确保其满足设计要求。化设计包含三个元素：X设计变量，F（X）目标函数以及gu（X）和hv（X）约束函数。化设计变量以优化设计，表示为X = [x1，x2，…，xn] T；目标函数是优化设计的度量，冷凝器价格表示为F（X）= F（x1，x2，…，xn）；约束函数是对设计变量选择的约束，形式为不等式约束gu（X）和等式hv（X）。中：u，v是未知数； m = p = 0称为无约束的优化问题，m≠p≠0称为约束优化问题； F（X），gu（X）和hv（X）都是线性函数，称为线性优化问题，函数F（X），gu（X）和hv（ X）是称为非线性优化问题的非线性函数。扑优化是一种数学方法，可以优化给定空间结构中材料的形状和分布。化结构拓扑的基本思想是将结构研究的最佳拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻找材料的最佳分布的问题。文的优化计算过程中使用了密度法，单元的密度反映了最终的拓扑结构。臂基座的初始几何模型如图1所示。零件是通过铸造工艺使用球墨铸铁等级EN-GJS-350-18U-LT成型的，重量为950.2 kg。料的弹性模量E = 169，000 MPa，泊松比u = 0，275。间的底部通过高强度螺栓固定在主机架上，冷凝器价格顶部用于安装摇臂。工作时，它必须在底座上方旋转。据跷板升降机的工作特性，将跷板的基础支撑分为三个极端条件，如图2所示：（1）跷板和基座处于垂直状态，（ 2）摇臂与底座座椅呈45度角； 3）摇臂和基座处于平行位置。臂的长度：L = 3660mm，最大起重重量：ml = 800kg，起重机的重量：m2 = 300kg。据提升设备的设计要求，起重机的安全系数为：S =5。roE绘制的几何模型（如图2所示）被导入到Hypermesh中，这是有限元预处理软件。臂安装位置，摇臂基座和底盘螺栓连接位置在摇臂基座中分别切出，以便以后进行优化。杆的底座使用实体元素建模。了便于施加顶部负载，请在摇臂底座的顶部设置一个结，然后使用梁单元连接到摇臂安装区域节点。过螺栓完全限制了摇臂和框架底座的位置。自定义节点上应用上述三个极端情况载荷。图3中显示了建模的有限元模型。于每个极限条件的分析，在图3中显示了最大应力的计算结果。4.应力约为70 MPa，相对于材料的允许应力值仍然有很大的差距。此，请考虑对地下室拓扑进行优化分析。为设计变量，将除后摇臂的安装位置以及底座和主机架的螺栓的固定位置以外的区域的密度作为优化目标和条件限制条件是外部极限条件和应力值不大于188 MPa。
了确保零件的对称性，请定义界面约束。过拓扑的优化分析获得的材料分布的结果在图5中示出。5.分析单位密度云图的拓扑分析表明，如果下肋骨的分布更接近于外部，则可能更为合理。此，原始模型不能直接用于拓扑优化分析。改模板以增加设计区域。加设计表面需要考虑诸如安装空间，制造和加工过程之类的因素。虑到上述因素，摇臂组件的底部完全充满了材料。
加一个可编辑区域，然后再次修改几何模型以进行拓扑分析，如图6所示。改后的几何模型通过有限元进行重新建模，并针对分析进行了优化。胞密度部分的结果示于图7和8。图中可以看出，可以进一步除去组分的一部分。过优化拓扑获得的几何模型被导入ProE中以进行几何重建。几何重构过程中，必须考虑后期制作和组装的可加工性。文的优化零件是模制零件。几何重构过程中，考虑了模制件，保留了模制件的网，支撑腿的位置为40 mm，并考虑了图纸方向。口的位置根据现场组装要求进行了详细设计。何重建后的模型如图9所示。了确保重建的模型可以满足机械性能要求，重新建立了有限元模型并进行了计算分析。过计算发现，组件的最大应力值约为101 MPa，位移变化很小，满足设计强度和刚度要求。构后的模型的约束云如图10所示。
型的重量为654 kg，比原始零件少30％。限元模型的边界条件是通过对跷板基础的极限载荷条件进行分析来定义的。间的可设计区域是根据安装和制造过程定义的。
根据初步优化结果重新定义了可设计区域，以使房间拓扑更合理。构优化模型并进行几何分析。
模型的优化强度和刚度满足要求，并且组件的重量损失优化了约30％。后，可以考虑在此基础上继续使用形状优化来进一步减轻重量。
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