基于Solidworks和Ansys Workbench的开架水下机器人电子仓的设计与分析(2)

　　2.2 端板的建立

　　端板的设计采用了径向密封，其沟槽采用活塞密封形式。密封圈采用截面直径为7mm，内径为183mm的密封圈结构，其结构如图2；电子仓端板上密封圈沟槽尺寸如图所示3：

　　2.3 内部固定结构的建立

　　电子仓筒体内部的部件有电源模块、主控板、光端机，所要固定的部件，经过零件建模，根据电子仓内部尺寸，内部固定结构如图4，由两个固定板垂直放置搭载所需要固定的部件，结构简单，搭载能力强，在不产生干涉，正常发挥各部分性能的条件下，有效利用了电子仓内部的空间。

　　3 ANSYS中结构分析

　　3.1 筒体的静力结构分析

　　在Solidworks中将筒体模型另存为parasolid格式，通过Ansys数据传输接口导入Ansys Workbench中。将模型材料设置为6061-T6铝合金，筒体厚度为4mm并将实体模型进行有限元模型化，对有限元筒体模型其两边施加固定约束，对筒体外表面施加压力，计算压力=2×1.5=3MPa（安全系数取1.5）。分析的主要目的是确定在200m水深条件下结构是否安全，其变形和应力分析如图5，图6所示。

　　3.2 装配体结构分析

　　对于装配体分析而言，在Ansys中很难进行装配体的模型建立，必须借助于其他三维设计软件来完成。对于该筒体而言，当在Solidworks中完成装配模型的建立之后，将其传输到Ansys Workben中，并且将材料设置为6061-T6铝合金，对模型进行网格化，对各个外表面施加3MPa的压力，系统自动为模型添加接触。最终其总体变形和最大应力如图7、图8所示。

　　4 结果分析

　　第一，筒体最大应力为115.22MPa，远远小于材料的许用应力，因此其结构强度安全。

　　第二，筒体的最大位移变形为0.0047383mm，其值十分微小，因此筒体结构的刚度安全。

　　第三，装配体最大应力为166.38MPa，其值同样远小于材料的许用应力，结构强度方面安全。

　　第四，装配体分析最大位移变形0.0048617mm，该值十分微小，对结构不会造成破坏，因此结构刚度

　　安全。

　　5 结语

　　第一，通过Solidworks与Ansys Workbench结合，验证了设计的合理性、安全性、可靠性，保证了开架水下机器人在水深200m作业时的安全可靠。

　　第二，筒体的应力和位移分析可以为其他类似设计提供借鉴，同时为电子仓筒体选用提供依据，为进一步地分析和优化提供基础数据。

　　第三，通过对筒体装配体的应力和位移结果分析，为水下机器人电子仓结构设计提供理论依据，为进一步优化提供基础数据。

　　参考文献

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