基于Solidworks軟件的太陽能炒酸奶機箱體結構設計

[摘要]本文針對一種牧區用太陽能炒酸奶機，設計了其主要箱體結構，并采用Solidworks軟件對結構進行了力學分析，求得變形分布和應力場，為該設備的加工生產、工藝制定提供了一定參考和理論依據。

[關鍵詞]太陽能;炒酸奶機;箱體結構設計;Solidworks軟件

中圖分類號：TH132.46

又獻標識碼：A

DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20181225

隨著我國經濟的飛速發展，人民生活水平不斷提高，針對邊遠地區的消費產品日新月異。本文在全面脫貧提高生活質量的大背景下，開發了一種牧區用太陽能炒酸奶機，本產品針對甘肅省威武市天?？h牧區特有的酸奶產業開展研究，通過新的設計產品，帶動傳統產業的升級，提高其經濟性，降低成本，推進扶貧工作的開展，使藏區牧民群眾早日脫貧致富。

1 機體主結構箱體分析

該太陽能炒酸奶機主結構為立式箱體結構，主要由鋼骨架和圍護板構成，其操作側視圖見圖1，受光照側視圖見圖2。該箱體承載受力共有3個來源：一是箱體頂面承載兩個酸奶托盤，在使用過程中，操作人員要在托盤上進行攪拌操作;二是太陽能光伏板需要掛載在箱體前側面上，箱體前側面受到光伏板的重力，約15kg;三是箱體內橫隔板上需要放置蓄電池組及溫控轉換裝置等，約lOkg。其中，由于酸奶托盤自身重量小，在操作中對箱體頂面的應力基本可以忽略不計，因此，在本文中只考慮箱體前側板受力及箱體內部橫隔板受力[1]。

2 箱體結構建模

該酸奶機主要用于牧區商用，結合人體工程學基本要求，將此箱體總體尺寸定為長×寬×高=1200×600×800mm。鋼骨架采用15×15×2mm方鋼構建，上方放置盛料筒的置物架部分，不作為受力結構，不采用支撐鋼骨架l2l。 按照GB/T20978-2（X）7、GB16798-1997等標準要求，結合GB/T3280-2015選型，在OC19Ni19、OCr18Ni12M02Ti、1Cr18Ni9Ti等幾種材料中進行選擇，綜合考慮經濟性原則，最終選用OCr19Ni9不銹鋼（ANSI304）作為該箱體主要材料[3]。由于該材料具有優良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能，表面美觀、清潔光亮、長久耐用、無刮痕，不銹鋼金屬元素錳、鉻等的析出量較低，無異味、無鉛，對人體健康無害，因此廣泛適合食品機械[4]。

在本箱體中，箱體各側板和箱體內橫隔板均采用2mm厚度的304鋼板焊接，經簡化結構，在Solifworks軟件中建模見圖3。

對該構件進行靜力分析，計算出應力和應變，構件應力分析結果見圖4，構件應變分析結果見圖5。

根據分析結果整理，該箱體最大承受應力為8.075×106N/m2，而304不銹鋼自身屈服極限為2.068×108N/m2，滿足材料要求;該箱體最大形變為0.96mm，主要變形位置為箱體內橫隔板，考慮精度要求并不高，變形量處于允許范圍內。

作為鈑金件，由于箱體板壁厚度與其他尺寸相差較大，因此將主要受力的板件專門進行了分析。

3 板件靜力分析

3.1 箱體內橫隔板

對箱體內橫隔板進行應力和應變分析，橫隔板應力分析結果見圖6，橫隔板應變分析結果見圖7。

根據分析結果整理，該板件最大承受應力為1.985×106N/m2，滿足材料要求;該板件最大形變為0.078mm，變形量較小。

3.2 箱體前側板

對箱體前側板進行應力和應變分析，前側板應力分析結果見圖8，前側板應變分析結果見圖9。

根據分析結果整理，該板件最大承受應力為7.108×106N/m2，滿足材料要求;該板件最大形變為0.413mm，變形量較小[5]。

4 結論

本文通過對一種牧區用太陽能炒酸奶機的箱體結構進行靜力學分析，得到了按照工作實際載荷下設備的應力和應變，基本確定了該設備的主要結構，為該設備的加工制造提供了一定理論基礎。但由于所選取的有限元模型比較簡單、工況單一，與實際情況相比可能存在一定偏差，下一步將根據設備使用情況，進一步提高分析精度，結合設備加工工藝繼續改進結構，提高人機功效，使該設備真正發揮其自身價值。

參考文獻

[1]戴為良.脈沖袋式除塵器中箱體結構設計[A].中國電子學會電子機械工程分會.2011年機械電子學學術會議論文集[c].北京：中國電子學會電子機械工程分會，2011：6.

[2]游穎，陳迪，王君，等.基于輕量化的生活垃圾壓縮箱體結構優化設計[J].現代制造工程，2018（6）：44-48+100.

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[4]許義月，趙騰.食品機械設計理念及技術發展趨勢探析[J]食品安全導刊，2017 （36）：117.

[5]梁麗芬，王宗彥，吳淑芳，等.基于SolidWorks配置技術的減速機箱體結構參數化設計[J]機械傳動，2015（6）：80-83.