水是地球的重要组成部分,是人类赖以生存的重要资源。随着经济社会的快速发展,各种污染问题随之而来,污染程度逐渐加深。日趋严重的水污染,不仅使得生态系统遭到破坏,更严重威胁着人类的生存与发展。与此同时,人类社会的不断发展带来了全球性的能源资源紧缺问题。我国目前正处在经历经济结构调整的关键时期,在追求低碳环保与经济协同发展的背景下,节能环保产业具有巨大的发展前景。水处理设备制造是环保产业中的重要一环。污水处理使用的机械设备主要分为通用机械设备以及专用机械设备。排泥机械就是专用机械设备的一种,我国排泥机械的发展水平与污水处理行业的发展很不适应,与国外相比仍然有很大差距。如何加快发展速度,提高排泥机械的科技水平,满足日益增长的污水处理设备需求是目前中国污水处理设备制造行业面临的难题。本文在对国内外排泥机械的研究现状进行对比分析的基础上,以ZBGN-20型刮泥机为研究对象,对其整体结构、工作过程以及相关性能参数进行了介绍,并在Pro/E环境下建立刮泥机桥架的实体模型,应用ANSYS Workbench对刮泥机桥架进行相关有限元分析以及优化设计。(1)了解刮泥机的整体结构、工作过程以及相应性能参数,根据公式计算刮泥机桥架的受力,通过CAD图纸获取桥架结构参数,利用Pro/E建立桥架的实体模型。(2)将桥架模型导入ANSYS Workbench,对其进行静力学分析,得到桥架在两种情况下的等效应力云图和变形云图。静力分析的结果验证了桥架强度与刚度的合理性,为桥架的优化设计提供依据。(3)对桥架与桥架承载梁分别进行模态分析,得出二者的固有频率和相应振型,分析桥架的变形趋势,防止桥架发生共振。(4)首先对桥架进行拓扑优化,找出可去除材料区域,为桥架设计提供参考。以减轻桥架质量为目标,选取桥架杆件壁厚为设计变量进行优化,根据工程实践对优化结果进行处理,选取新的壁厚并重新建立模型导入ANSYS Workbench进行分析,验证优化结果的合理性。