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1、插套的模拟受力分析目录一、目的二、范围三、假设的条件四、输入的参数五、插套受力变形分析六、结构优化设计（只针对技术部设计的结构）一、目的利用Pro/Engieer5.0的Pro/Mechanica工具模块，可靠的对插套进行模拟变形分析，并提出优化设计方案二、范围针对电工技术科与技术部设计的两种插套结构进行对比分析（不考虑接线部分结构）三、假设的条件插套是受完美的载荷：插套及载荷都是对称的.实物的材质是各向同性的.不存在模拟模型的损坏.四、输入的参数1、材料的设定 材料为紫铜，其弹性模量为108GPa，密度为8.9g/cm3，泊松比为0.325。2、约束的设定，见下图A、技术部设计的插套结构A处
2、两平面六个自由度完全固定，B处两条线沿X轴方向平移0.2mm（0.2mm为插套与基座骨位之间的间隙）ABB、电工技术科设计的插套结构C处两平面六个自由度完全固定，D处两条线沿X轴方向平移0.05mm（0.05mm为插套与基座骨位之间的间隙）CD五、插套的受力变形分析1、确定原始设计结构插套与插销接触的位置及插套对插销的包紧力A、电工技术科设计的插套结构为了确定插销与插套接触的位置靠近哪个位置，假定载荷的设定分两种情况1）、载荷作用于如下左图A所指两条线上：当插套在外力作用下插套口张开的距离最小处为1.8mm时，经过CAE分析后插套变形情况请见下右图所示，插套口张开的形状是上大下小，所施加的载荷
3、为55N，由于B处两条线距插座与插头接触的面的距离为15.3mm，而插销的长度为18-1(插销的倒角不的大于1mm)=17mm，故可确定插销与插套的接触位置为B处所指线下端的圆弧处且与B处所指线的距离非常近。AB 2）、载荷作用于如上左图B所指两条线上：当插套在外力作用下插套口张开的距离最小处为1.8mm时，经过CAE分析后插套变形情况请见下图所示，插套口张开的形状同样是上大下小，所施加的载荷为97N，由于B处两条线距插座与插头接触的面的距离为15.3mm，而插销的长度为18-1(插销的倒角不的大于1mm)=17mm，故可确定插销与插套的接触位置为B处所指线下端的圆弧处且与B处所指线的距离非常
4、近。3)、综合以上两种CAE分析，可以确定插销与插套接触的位置为B处所指线下端的圆弧处且与B处所指线的距离非常的近。插套对插销的包紧力大约为97N。（根据摩擦系数为0.150.2进行计算，单极拔出力为14.5519.4N，对于16A三插有可能达到或超过标准规定的单极最大拔出力18N的要求。）4)、经过以上的分析，可知插座的单极拔出力为14.5519.4N，而实际测试所得的单极拔出力为3.65.3N，分析结果与实际测试结果存在很大的差别，主要原因是忽略了零部件的制造公差及基座骨位本身在外力作用下也可产生变形。如果不考虑基座骨位对插套变形的影响，即忽略基座骨位对插套的约束，则插套在外力作用下插套口
5、张开的距离最小处为1.8mm时，插套对插销的包紧力大约为33N。根据摩擦系数为0.150.2进行计算，单极拔出力为4.956.6N，此值非常接近实际所测的单极拔出力3.65.3N。5)、经过把CAE分析的结果与实物所测的结果进行对比及按标准规定16A三插单极拔出力不大于18N的要求最终可确定：对于材料为紫铜的快速接线插套，插套对插销的包紧力大约为不小于18N不大于90N左右。B、技术部设计的插套结构为了确定插销与插套接触的位置靠近哪个位置，假定载荷的设定分两种情况1）、载荷作用于如下左图A所指两条线上：当插套在外力作用下插套口张开的距离最小处为1.8mm时，经过CAE分析后插套变形情况请见下右
6、图所示，插套口张开的形状是上大下小，左边的变形大于右边的变形，所施加的载荷为40N，由于B处两条线距插座与插头接触的面的距离为16.1mm，而插销的长度为18-1(插销的倒角不的大于1mm)=17mm，故可确定插销与插套的接触位置为B处所指线下端的圆弧处且与B处所指线的距离非常近。AB 2）、载荷作用于如上左图B所指两条线上：当插套在外力作用下插套口张开的距离最小处为1.8mm时，经过CAE分析后插套变形情况请见下图所示，插套口张开的形状同样是上大下小，左边的变形大于右边的变形，所施加的载荷为72N，由于B处两条线距插座与插头接触的面的距离为16.1mm，而插销的长度为18-1(插销的倒角不的
7、大于1mm)=17mm，故可确定插销与插套的接触位置为B处所指线下端的圆弧处且与B处所指线的距离非常近。3）综合以上两种CAE分析，可以确定插销与插套接触的位置为B处所指线下端的圆弧处且与B处所指线的距离非常的近。插套对插销的包紧力大约为72N。（根据摩擦系数为0.150.2进行计算，单极拔出力为10.814.4N）2、两种原始设计结构插套对插销的包紧力的对比 在考虑基座骨位对插套约束的影响，忽略零部件的制造公差及基座骨位在外力作用下的变形，经过对以上两种插套结构进行CAE模拟受力分析，可以看出技术部设计的插套结构，插套对插销的包紧力小于电工技术科设计的插套结构，两者相差大约25N。3、两种插
8、套结构对温升可能产生的影响 电工技术科设计的插套结构测试时实际温升范围为2836.3K，单极拔出力为3.65.3N，技术部设计的插套结构插套对插销的包紧力小于电工技术科设计的插套结构插套对插销的包紧力，而且相差比较大，两者相差25N，存在温升偏高的风险，需对结构进行优化设计。4、在插套结构中，圆弧对包紧力的因素A、技术部设计的插套结构由于插套与插销接触的位置位于A所指处下端的圆弧上且靠近此A所指处非常近，故在插套部分影响插套对插销的包紧力的圆弧只能是如下图所指的B、C、D、E四段圆弧。GFEDCBA1)、只改变B、C两段圆弧半径B、C两段圆弧的圆弧半径均减少0.7mm时，对插套进行CAE分析，
9、包紧力则由原来的70N增大到90N。（根据摩擦系数为0.150.2进行计算，单极拔出力为13.518N，对于16A三插有可能达到标准规定的单极最大拔出力18N的要求。）2)、只改变D、E两段圆弧半径D、E两段圆弧半径改变0.7mm，对插套进行CAE分析，包紧力几乎无变化B、技术科设计的插套结构由于插套与插销接触的位置位于A所指处下端的圆弧上且靠近此A所指处非常近，故在插套部分影响插套对插销的包紧力的圆弧只能是如下图所指的B、C、D、E四段圆弧。DEBFCAG1)、只改变B、C两段圆弧半径B、C两段圆弧的圆弧半径均减少0.7mm时，对插套进行CAE分析，包紧力则由原来的97N增大到110N。2)
10、、只改变D、E两段圆弧半径D、E两段圆弧半径改变0.7mm，对插套进行CAE分析，包紧力几乎无变化5、对于技术部设计的插套提高插套对插销包紧力的措施 A、经过以上分析可知改变B与C两段圆弧的半径，可提高包紧力，将B与C两段圆弧的半径均减小0.7mm，包紧力由原来的72N变成90N基本上可满足需要；B、插套的结构不作任何改变，只改变基座骨位与插套之间的间隙，当把插套与骨位之间的间隙有原来的0.2mm改为0.18mm，经过CAE分析，包紧力由原来的72N提高到90N，同样基本上可满足需要；C、在插套的某些参与变形的区域压加强筋，可提高包紧力，此处不作详细分析。六、结构优化设计（只针对技术部设计的插套结构） 由以上分析可知，由于原插套结构设计存在不合理，造成插套在受力变形后，左右两侧变形的程度不一样；插套对插销的包紧力可能不够大，温升测试时可能存在风险；插套与插销接触的位置靠下，与原设计意图不相符；插套口的入口处角度过大，插头插入力可能过大且插入不顺畅；为了解决以上问题，现对16A三插的插套部分稍作调整，请见下图。优化设计后的插套经过CAE分析请见下图，经过优化设计后，插套左右两边变形基本上保持一致，插套对插销的包紧力大约为90N，基本上能满足要求。分析人：周定国2011.07.11
