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直升机已成为现代陆、海上人命和财产救助的一种重要装备。救助绞车系统是救助直升机上的关键装备之一,受力复杂,其结构设计影响救助过程中救生员和绞车手操作便利性、安全性和可靠性。本文基于人机工程学、拓扑优化、模态分析、疲劳分析理论,利用ANSYS Workbenc h有限元分析软件,进行了绞车支架的结构优化设计和分析,以提高其操作便利性、动态和疲劳特性。主要内容包括：(1)在分析直升机救助过程中工况和受力特点的基础上,建立绞车及支架受力分析模型,给出五种典型工况,作为绞车及支架设计载荷工况条件,为绞车支架设计奠定基础；基于人机工程学原理,结合我国绞车手、救生员身体标准,进行绞车支架的结构尺寸及外形设计,并利用ANSYS Workbench软件对其在五种典型受力工况下的结构强度进行分析。分析结果表明,支架最大位移和应力值都发生在载荷后偏30°工况,分别为1.25 mm和246.37 Mpa,均满足结构要求。(2)基于拓扑优化理论,利用ANSYS Workbench软件,对救助直升机绞车支架进行拓扑优化设计。设计案例分析表明,在应力和位移满足结构要求的前提下,拓扑优化后绞车支架的重量减轻12.5%,这将有助于提高直升机飞行的气动性能,减少飞行过程中的能耗和成本。(3)基于ANSYS Workbench软件,对拓扑优化后的直升机救助绞车支架进行模态分析,提取绞车支架前六阶固有模态和振型,与直升机旋翼旋转频率进行对比。结果表明,六阶约束模态基频的频率为475.24 HZ,振型为横向平面一阶整体摆动,而旋翼的激励频率为24 HZ,绞车支架与旋翼满足不发生共振的条件。(4)引入疲劳强度缩减因子,并利用Goodman曲线,修正绞车支架材料的S-N曲线,获得考虑形状、尺寸、表面状态、受载状况、平均应力等影响因素的绞车支架的S-N曲线；输入ANSYS Workbench中,分析获得绞车支架在加载脉动循环载荷下的寿命和安全系数云图。分析结果表明,在施加波峰值为极限工况下的脉动循环载荷后,对应循环次数大于107次,绞车支架具有无限寿命,满足疲劳强度要求。