卡扣作为简单、快速和经济的连接形式得到越来越广泛的应用。锁紧功能件作为卡扣的重要组成部分,承受着装配力和偏斜力的综合作用。因此,锁紧功能件的强度和可靠性在卡扣连接中起到十分重要的作用。传统的设计方法都是设计人员参考类似产品的几何参数,然后根据经验进行同比例放大或缩小,难以满足要求。而采用有限元方法可以对卡扣的装配过程进行准确分析,从而使卡扣设计从经验设计向科学设计转变。本论文以悬臂钩卡扣为研究对象,首先采用Pro-E三维设计软件对跷板式开关装置中的相关卡扣装配零件进行三维建模。然后运用HyperMesh/LS-DYNA软件建立了符合卡扣实际装配情况的有限元模型,并进行了卡扣装配过程中装配力分析以及装配应力分析。对通过有限元分析得到的各种卡扣装配方案的装配力,采用正交试验方法考察各个尺寸因素对装配力的影响,通过极差分析得到每种悬臂钩卡扣组合形式下的最优参数组合,并给出各种组合形式下的卡扣方案改进建议,对实际生产有一定的指导意义。最后,运用HyperMesh中的优化设计模块OptiStruct对典型悬臂钩卡扣进行了全面的优化设计,包括悬臂梁的长度、梁的厚度、壁面处梁的宽度以及卡爪根切深度的形状优化,使悬臂钩卡扣体积减小,最大装配力减小。本论文的研究结果表明有限元方法以及OptiStruct优化软件可以为悬臂钩卡扣设计提供科学的依据,对设计性能稳定、可靠且成本低廉的悬臂钩卡扣结构具有指导意义,对促进企业技术进步,提高企业的竞争力起到了积极而重要的作用。