轻量化多孔结构机械连接支架设计

本作品为经过结构优化的机械连接支架，采用三维参数化建模方式完成整体设计，在满足原有连接强度、装配定位精度要求的前提下，实现了大幅减重的设计目标。建模阶段首先还原了原始支架的整体轮廓与安装孔位布局，严格保留两端用于装配固定的同轴孔位尺寸、孔间距参数，确保优化后的支架可以直接适配原有安装场景，无需对配套结构进行改动。在结构优化过程中，设计人员针对支架非受力的主体区域进行了拓扑优化分析，识别出低应力冗余区域，在该区域采用规则排布的六边形蜂窝镂空结构，在去除冗余材料的同时，利用蜂窝结构的力学特性保证支架整体的抗弯、抗扭强度不会出现明显下降。支架的边缘位置全部做了圆角过渡处理，避免应力集中问题，同时提升了零件的工艺适配性，无论是采用3D打印工艺还是机加工工艺都可以顺利生产。材质方面预设了常用的工程塑料与轻质铝合金两种材质方案，可根据实际使用场景的载荷需求进行选择，渲染阶段采用哑光灰白色工程材质进行表现，清晰呈现出支架的整体轮廓与镂空区域的排布细节，方便直观查看结构设计效果。经过参数核算，原始同尺寸实心支架重量为1946.92克，优化后的支架重量仅为463.26克，整体重量降低76.20%，在航空模型、轻量化机械设备、无人机配件等对重量控制有较高要求的场景中具备很高的应用价值，既可以降低整体设备的自重，也能减少材料消耗、降低生产成本。