单螺杆挤出机螺杆的结构设计与优化

摘要

针对传统设计方法下单螺杆挤出机螺杆重量偏大、尺寸结构不合理,导致材料与制造成本增高的问题,将拓扑优化方法应用于单螺杆挤出机的螺杆结构设计与优化.建立螺杆的实体模型,导入至ANSYS中添加约束和边界条件,得到有限元模型,进行静力学与模态分析.在此基础上对螺杆进行拓扑优化设计,结合拓扑优化结果给出螺杆尺寸参数和内部结构优化方案并进行优化,得到了更为合理的结构.研究结果表明:优化后螺杆的最大变形降低了7.32％,最大等效应力减少了21.75％,第一阶、第二阶和第三阶固有频率分别提高了20.56％、19.86％和22.87％,为单螺杆挤出机螺杆结构设计及优化提供了新的思路与参考.