推进电机端盖结构抗冲击分析与优化

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1、研究与开发DOI：10．3969／j．issn．1009—9492．2016．01．020推进电机端盖结构的抗冲击分析及优化王强，李冬林(1．武汉船用电力推进装置研究所，湖北武汉430064；2．湖北工业大学机械工程学院，湖北武汉430068)摘要：高转矩密度、强抗冲击性和低噪声已经成为舰船用推进电机三大特征，以某推进电机的端盖结构为分析研究对象，以有限元数值仿真分析为手段，分析了该结构在受到冲击时的反应及随材料属性变化的规律变化规律。同时以此为基础，在保证推进电机的抗冲击性能的约束前提条件下，以提高电机的转矩密度为目标，建立了相应的数学模型和参数化的有限元模型，对该结构进行了设计

2、优化，为实际工程设计了奠定基础。关键词：推进电机；冲击；转矩密度；优化设计中图分类号：TM303文献标识码：A文章编号：1009—9492(2016)O1—0078—04ShockResistanceAnalysisandOptimizationDesignfortheCoverofanImpellingMotorWANGQiang，LIDong-lin(1．WuhanMarineElectricPropulsionResearchInstitute，Wuhan430064，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，HubeiUniv．ofTech

3、nology，Wuhan430068，China)Abstract：Thecharacteristicsofimpellingmotorincludehightorquedensity，strongshockresistanceandlownoise．Inthispaper，thestructureofacoveronanimpellingmotorissimulatedbythefiniteelementmethod．Whenthecoverisshocked，itsresponseandthechangelawaccompaniedwiththematerialattribut

4、eareanalyzed．Inordertoimprovethetorquedensity．thefiniteelementmodelissetupintheconstraintconditionofshockresistanceandthestructuredesignisoptimized，whicharethebasisofpracticalengineeringdesign．Keywords：impellingmotor；shock；denseoftorque；optimizationdesign0引言此其生命力、隐蔽性、机动性和战力就越强。随着现代武器技术的发展和水中兵器

5、的爆炸推进电机的端盖是电机的主要结构部件之一威力的不断提高，非接触爆炸中的冲击波对舰船，其自身质量较大。它支撑着电机的轴承和转船体及其中的重要设备、装置和系统造成的潜在子，必须在倾斜、摇摆、冲击等环境下满足相应危害日益增加，如机电设备无法正常运行、部分的刚度和强度要求[21。本文采用数值模拟结合时域电子设备不能继续使用、武器运行功能严重削弱分析的方法针对大功率推进电机的端盖结构进行等。随着电力推进的不断发展，大功率推进电机抗冲击性能分析，得到相应的结论及规律，并以在水下及水面舰船中日益得到广泛的应用，作为此为基础对端盖结构进行优化设计，缩短了产品保证舰船的安全性及持续作战能力的A级

6、设备，的开发周期，降低了设计开发成本，提高了设计其抗冲击性能日益突出。另一方面，除了强抗冲质量。击性，高转矩密度也是推进电机所必须具备的三1抗冲击分析研究大特征之一-一。高转矩密度意味着在满足电机的性1．1抗冲击分析方法能达到要求之后，整个电机的质量越轻量化，那对于舰船设备的抗冲击分析计算，国内外相么舰船携带的武器、人员及给养就可能越多，因关标准都作了相关的规定，对设备的抗冲击的分收稿日期：2015—08—04二二工Ⅱ羹与臌433222l1O帅O印加OO鲫O∞0∞O印加O0踟9∞O应力／Pa2．2优化设计流程(~10)在建立了数学模型，确定了优化的目

7、f标、约束和设计变量l}后，就

8、可以按图5所fl示的流程参数化建立Jl有限元模型并进行优Jrlfl，’、化了。为降低问题的

9、{／、复杂性，优化过程以

10、。，＼．、I，一r阻尼在0．025的前提、L-，一条件下进行。2．3优化结果时间／s由于优化方法选图4在冲击时段内应力变化图择适当，约束较宽松，计算很快收敛。非常大的。从表1来看，阻尼增加了1．6倍，应力最大VonMises应力i}值下降约60％。随迭代次数的变化曲咖咖伽枷瑚咖跏鲫枷瑚。线见图6，基本从约图5优化流程图表1不同阻尼系数下的计算结果41M