轻量化花键端单管连接结构再生优化设计

该单管连接构件主要应用于流体输送管路系统、轻载机械传动配套管路以及小型设备的管线接驳场景，可作为气动回路、低压液压回路、常温流体输送管线的中间连接部件使用，也可适配小型实验设备、便携动力装置的管路固定与导通需求，在保证结构强度的前提下实现了重量控制目标，适配对部件自重有严格要求的轻量化设备装配场景。从实际用途来看，该构件核心承担管路对接导通、端部防滑操作、连接位密封限位的功能，一端的花键状外缘结构可作为手动旋拧的操作位，无需额外工具即可完成管路的对接与拆卸，适合需要频繁拆装维护的管路布局场景；筒身主体为等径中空结构，内部流道无突兀变径，可降低流体通过时的阻力损失，减少紊流产生，适配对流体输送稳定性有一定要求的回路。在功能特性上，该设计通过再生优化调整了壁厚分布，在花键操作端、筒体对接端等应力集中区域保留了足够的结构厚度，避免旋拧操作、管路承压时出现结构变形，筒身中段则通过合理减薄实现整体重量控制，两端的凸缘结构可作为密封件的安装定位位，搭配密封圈即可实现对接处的静密封，防止输送介质出现渗漏。设计思路上围绕1kg的重量控制目标展开，摒弃了传统同规格连接构件均匀壁厚的设计逻辑，通过拓扑优化识别构件受力的关键传力路径，在非主要受力区域去除冗余材料，同时将端部操作位设计为花键齿状结构，相比传统的六角头、滚花头结构，在保证足够手动操作摩擦力的前提下，进一步削减了端部的多余材料，同时齿状结构的外缘可在安装时适配简易卡具，满足需要一定拧紧力矩的装配需求。从外形尺寸与安装边界来看，该构件整体为轴向对称的筒状结构，花键端的最大外径为构件整体最大轮廓尺寸，安装时需预留对应直径的操作空间，满足手动旋拧的操作行程需求；筒身外径小于花键端最大外径，可穿入对应内径的安装固定板、管路护罩等结构，两端的对接尺寸可适配同规格的标准管路接头，安装长度可满足常规管路对接的间距要求，无需额外加装转接件即可完成装配，中空内孔的通径尺寸匹配对应规格管路的输送流量要求，不会出现通径缩减导致的流量不足问题。