電機的機座是電機整體上最重要的結構部件，它起著支撐、保護、作為通風結構等多種作用。現在國內各電機制造廠在電機的機座設計時一般都是參考已有產品結構進行變形設計。這種方法雖然方便但不夠精確，不能最好的利用有效材料，可能會造成部分結構應力集中，影響電機使用壽命等不良后果。本文將圍繞電機機座進行尺寸優化，在滿足功能目標的前提下實現結構最優、重量最輕。

  電機機座由機座本體、定子、轉子、軸、端蓋、軸承等組成，其幾何模型如圖1所示：

                           圖1 電機機座幾何模型

  考慮到幾何模型中的定子和轉子結構較復雜，因此，對電機機座模型進行簡化，保留機座、軸、前后端蓋、內部肋板等，有限元模型如圖2所示，網格大小為8.0mm，網絡類型為六面體。

                         圖2 電機機座有限元模型

  邊界條件為電機機座底部4個孔固定約束。

  電機機座模態分析加載定子、轉子、風機和接線盒質量。

  電機機座靜強度分析載荷為定子、轉子、軸、前后端蓋、風機和接線盒質量（為后續尺寸優化做準備）。

  電機機座前四階模態如圖3所示：

                          圖3 電機機座前4階模態

  由圖3可以看出，電機機座一階模態為78.1Hz,遠遠的避開了電機電源的激勵頻率50Hz，因此，一階模態存在很大的優化空間。

  電機機座的靜剛度及強度結果如圖4所示：

                       圖4 電機機座靜剛度及強度

  由圖4可以看出，機座的最大位移=0.078mm，最大應力為32.6MPa，遠遠低于材料屈服強度，因此，電機機座靜剛度及強度存在很大的優化空間。

  本次優化為尺寸優化，主要考慮電機機座各個部分料厚的最優分配，采用Altair HyperWorks中的OptiStruct進行優化分析。

  因此，網格模型采用中面四邊形，單元尺寸大小為5.0mm。

  電機機座尺寸優化中面網格模型如圖5所示：

                      圖5 電機機座尺寸優化中面網格模型

  本次尺寸優化的部件如圖6所示：

                       圖6 電機機座尺寸優化部件

  各個優化部件的尺寸及上下限值如表1所示，單位為mm。

 材料屈服強度為235MPa，取安全系數為1.5，則最大應力上限值Max stress=157MPa。整體最大位移Max displacement=1.0mm。第一階頻率>54Hz。

  首先，定義設計變量，并關聯其厚度屬性，如圖7所示：

                      圖7 設計變量，并關聯其厚度屬性

 優化后的模態、剛度、強度如圖11所示：

                    圖11 優化后的模態、剛度、強度云圖

  由圖11可知，優化的結果滿足目標要求。

  優化的料厚分布如圖12所示：

                        圖12 優化后的料厚分布

  迭代目標圖，如圖13所示：

                            圖13 迭代目標圖

  由圖13可知，總質量由1.279t減至0.668t，重量降低47.8%。

  采用尺寸優化可最大限度的得到產品料厚分布最優化，重量最輕。

  尺寸優化還可以定義相關部件料厚一致等，本文分析沒有考慮厚度尺寸的離散化，因此得到的料厚保留了3為小數，這在實際加工過程中是不允許的，因此，后續優化須考慮厚度尺寸的離散化，增量為0.1mm，保證產品的可制造性。