重载万向联轴器十字轴强度分析及结构优化

运用CATIA对重载十字轴式万向联轴器进行几何建模,利用ANSYS Workbench对十字轴进行了应力分析、变形分析,并对十字轴进行结构强度计算,分析得到危险截面的Equivalent Von-Mises Stress与理论计算值基本相符。应力分析得到十字轴应力集中出现在两个相邻轴颈间的过渡圆角处,与十字轴实际应用时发生断裂的部位一致。对轴根过渡曲线进行结构设计,优化后结果表明十字轴轴根采用双曲率型线过渡曲线结构比采用单曲率大圆弧过渡曲线时,十字轴最大等效应力和总变形量都有所降低。     

万向节十字轴数值模拟及结构改进

万向节用于开窗作业主要起传递扭矩和轴向载荷作用,十字轴属万向节易断裂零件。利用有限元数值模拟方法,对十字轴受扭矩载荷进行分析,发现十字轴的应力集中现象主要集中在十字轴轴径有落差和两轴相贯的地方。通过对十字轴中间毛坯进行结构改进,并加大轴颈根部圆弧尺寸,发现应力集中现象得到明显改善,可有效提高十字轴可靠性。     

轧管机万向联轴器受力分析与扭矩测试

以有限元软件ANSYS为基础,对万向联轴器进行了强度、刚度分析,得出万向联轴器的轴颈和十字轴根部两处应力最大的结论,对此两位置采用焊接型电阻应变片技术设置应力测点,从而对结构复杂的万向联轴器进行扭矩测试。     

轴间差速器十字轴的疲劳断裂分析与改进

轴间差速器十字轴在受到长期冲击载荷后十字轴的根部容易断裂。经有限元分析得出断裂原因主要是应力集中引起金属疲劳导致的,对轴间差速器十字轴做了相关的材料和设计改进,断裂现象明显减少,使产品使用效率和寿命有了明显提高。     

WX0082万向节十字轴总成失效分析和设计改进

通过对重型卡车用WX0082万向节十字轴总成寿命不足失效件的失效形式、失效原因、结构参数、材料等进行全面分析,有针对性地对产品进行了设计改进.主要设计改进要点为:改进十字轴轴径尺寸和过渡圆弧,通过有限元分析使其应力均匀分布;选择柔性密封的油封唇口,提高油封的抗磨性能;设计自锁式防尘罩,具有良好的耐低温性能;改进滚针设计,采用全凸素线型滚针,防止在轴承运动过程中断裂;对润滑脂改进采用复合尿基脂,具有很好的极压性能和耐高温性能.通过改进,使万向节静扭强度提高了25%以上,并大幅度提高了万向节的磨损寿命,使万向节的使用寿命从一年两万公里提高到两年五万公里.     

扭力轴疲劳强度有限元分析与试验研究

采用有限元分析方法对扭力轴强度进行理论分析,对扭力轴轴颈与花键间过渡圆弧处齿根在外载荷作用下的应力分布和应力值进行分析,发现其薄弱环节是过渡圆弧花键齿根;对不同的过渡圆弧半径进行分析,得到了优化的圆弧半径R,并通过试验得到验证。     

轧机万向联轴器十字轴断裂分析与改进设计

运用宏观断口分析技术、机械设备检测分析技术、材料机械性能分析技术及三维有限元分析技术等现代综合分析的方法,对某中板厂3500轧机主传动万向联轴器十字轴断裂事故进行了分析。确定了事故的主要原因是十字轴圆弧过渡处疲劳强度不足。运用有限元分析软件ANSYS Workbench对十字轴式万向联轴器关节主要结构尺寸进行了改进设计。改进后的十字轴圆弧过渡处最大应力部位的等效应力为560.59MPa,比原设计降低了13.1%;改进后的法兰叉最大应力部位的等效应力为181.41MPa,比原设计降低了13.0%。     

新型砂轮修整装置的开发与应用

万向节是汽车传动系中的一个重要组成部分，十字轴是万向节中极为关键的元件，要承受汽车运动中传动的扭矩。其加工工艺通常是采用普通外圆磨床修磨砂轮后，磨削十字轴台肩外径和轴颈，但无法实现轴颈根部R处的光滑连接，从而在该处造成应力集中，导致万向节在汽车使用过程中出现断裂，给产品的安全性和使用寿命带来威胁，为此，提高产品的性能和可靠性势在必行；另一方面，随着汽车行业的迅速发展，万向节的结构种类出现多样化、复杂化，对传统老结构万向节的单台肩十字轴设计逐渐转为多台肩光滑连接设计，使十字轴本体台肩、轴颈之间的应力平衡化，从而提高万向节十字轴的整体强度。     

差速器行星齿轮轴的断裂分析

借鉴空心圆轴扭转变形时的横截面应力模型和十字轴万向节危险断面的分析,把差速器行星齿轮轴假想为三部分——内花键空心箍、十字阶梯轴和渐开线花键,并关联分析其抗扭强度和十字轴轴颈根部抗弯能力;通过对行星齿轮轴扭矩传递影响因素的分析,提出并证明了解决行星齿轮轴断裂的可行性方法。     

万向节十字轴失效分析及优化设计

万向节十字轴应用新车型验证时发生早期失效,利用有限元分析软件对该万向节十字轴进行分析优化设计,实现提高其性能的同时,大大缩短了设计开发周期,节约了重复试验的周期与成本.     

400mm驱动辊断裂原因分析

400mm驱动辊在使用过程中发生断裂,通过宏观检查、化学分析、力学性能检测、金相分析等多种手段进行失效分析,初步认为主要断裂原因为组织粗大且粗细不均匀造成抗拉强度偏低,冲击吸收能量偏低,继而在辊颈辊身过渡圆弧处发生断裂。     

万向十字轴轴根过渡结构的优化设计和分析

提出变曲率过渡曲线理论,单纯从形状上寻求应力集中系数小的万向十字轴轴根过渡曲线。将双曲率圆弧曲线、椭圆曲线和流线形曲线作为万向十字轴轴根过渡曲线来降低应力集中从而提高万向十字轴的使用寿命;建立了三种过渡曲线的曲线方程,给出双曲率圆弧过渡曲线、椭圆弧过渡曲线及流线形曲线的设计实例,并进行了有限元分析。结果表明提出的三种曲线可以有效降低万向十字轴轴根的应力集中。     

某SWC-BH型十字轴式万向联轴器强度与模态分析

为了解某公司在白车身焊装生产线往复杆输送系统中所采用的SWC-BH型十字轴式万向联轴器能否在实际运行中满足使用要求,采用CATIA软件对十字轴式万向联轴器进行三维建模,利用有限元软件Abaqus/CAE中模态分析模块及静力学分析模块,按照其实际使用工况,对十字轴式万向联轴器水平运输阶段进行结构强度分析与模态分析。结果表明,在水平运输阶段出现强制停机而导致十字轴式万向联轴器发生扭转急停现象时,联轴器上最大等效应力值达到了510.8 MPa,位于输出端十字轴承轴肩处,所有部件的最大等效应力值范围在159.3～510.8 MPa,除两端的十字轴承外,其余部件均没有超过其材料的许用应力;两端十字轴承轴肩处的应力已超过其材料的许用应力,会发生断裂,提出了一些失效原因及改进措施。在模态分析中,从联轴器的振型位移图可以发现,振动位移量最大值为7.374 mm,但该联轴器实际转动频率为11.6 Hz,小于第一阶固有频率13.826 Hz,可以有效避免共振,为十字轴式万向联轴器选型、设计及汽车主机厂实际操作提供了一定的帮助与借鉴。     

基于响应面法传动直轴疲劳寿命优化

针对传动轴提前发生疲劳失效问题,开展对应力状态及寿命的研究,通过对实测载荷的分析,得出传动轴提前发生疲劳失效的原因是左右两侧花键输出载荷不一致,利用有限元软件建立传动轴有限元模型,得到传动轴右侧齿根处应力最大,是传动轴的薄弱部位.采用响应面法和遗传算法对传动轴的结构参数(齿根圆角、花键过渡圆弧及光轴圆弧槽深)进行优化,...     

十字轴表面裂纹仿真与材料的断裂韧性试验

针对万向联轴器十字轴结构安全性问题，从表面缺陷裂纹应力强度因子角度分析十字轴断裂情况。建立十字轴三维模型，运用ANSYS WorkBench对十字轴进行静力学分析，找出十字轴轴径圆弧处应力最大。然后在分析后的模型中插入半椭圆形裂纹，进行表面裂纹分析。最后，在低周疲劳试验机上进行三点弯曲试验与柔度法得到十字轴材料的平面断裂韧性。研究结果表明：在十字轴轴径处裂纹大小长半轴半径c=5mm，短半轴半径a=1mm的半椭圆形裂纹得到十字轴应力强度因子大于材料试验的KIC，十字轴出现裂纹断裂。     

十字轴式万向联轴器强度与模态分析

采用Solid Works三维软件建立十字轴式万向联轴器实体模型,使用ANSYS Workbench中静力学分析模块与模态分析模块,分别进行强度分析和模态分析。通过强度分析得出,最大等效应力值出现在十字轴轴颈过渡圆角处,满足其强度使用要求。通过分析,可为十字轴式万向联轴器的优化设计和疲劳寿命的分析提供新思路。     

大型十字万向接轴参数算法及有限元分析

轧机上的十字万向接轴具有承载能力大、传动效率高、传递力矩大和传动平稳等特点,主要失效形式为十字万向接轴的断裂、轴颈表面出现塑性压痕或点蚀剥落等。根据实际需要,对接轴、十字轴和叉头的强度等参数进行了计算和校核,对其关节进行应力和接触压力的有限元分析,得出符合要求的参数。采用合理的机械加工工艺,制造出满足条件的十字万向接轴,并应用于生产实际。     

乘用车轮毂轴颈承载能力研究

针对乘用车轮毂轴颈在终端客户使用处频繁断裂的问题,对轮毂轴颈断裂失效的原因进行了分析,并进一步对轴颈在不同热处理工艺条件下的承载能力进行了研究。首先,系统分析了现有乘用车轮毂轴颈断裂的原因,并对该断裂模式进行了评价,提出了优化的方向;然后,对轴颈开展了4种热处理工艺条件下的样件试制与性能参数测定;最后,对4种热处理工艺状态轴颈的承载能力进行了静压、冲击、刚性、疲劳强度对比试验与分析。研究结果表明：相比于表面采用淬回火处理的轮毂轴,未做表面淬回火处理的轴颈,其静载承受能力提升了60%,抗冲击能力提升了至少26%,且疲劳强度寿命的离散性有所下降,同时在1.2 G载荷条件下,轮毂轴也能够满足无塑性变形的技术要求;采用新工艺对轮毂轴颈实施量产后,在实际应用中完全杜绝了轮毂轴颈断裂安全事故的发生。     

万向联轴器十字轴强度三维有限元分析

在对５３０轧机轧制扭矩的现场实测基础上,建立了十字轴的三维有限元计算模型,驼用ＳＡＰ５程序分析了十字轴的应力轴,找出了十字轴的危险截面,分析了十字轴发生断裂的原因,提出了在十字轴结构设计时应采取的措施。     

应力集中和表面完整性对平尾大轴抗疲劳性能的影响

某型飞机平尾轴在进行台架试验时发生断裂,失效分析表明,该轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹起源于大轴筒体内腔变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底。通过对大轴进行扫描电镜观察分析,发现使用过的旧大轴内表面存在10～16 μm厚的“疏松”层,疏松层内有较多的疲劳微裂纹和孔洞,该“疏松”层是大轴服役中氧化腐蚀和疲劳损伤所形成的。“疏松”层的存在破坏了大轴的表面完整性,降低了大轴材料的抗疲劳性能。有限元建模分析表明,变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是造成大轴疲劳断裂的力学因素,两种应力集中因素的联合作用降低了大轴的疲劳寿命,导致大轴在变截面过渡圆弧根部的加工刀痕谷底萌生疲劳裂纹。综合分析表明,大轴内表面“疏松”层的存在以及变截面台阶造成的结构应力集中和粗糙加工刀痕形成的附加应力集中是大轴发生疲劳断裂的主要原因。