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。     

几种轴肩过渡曲线优化形状的比较研究

将参数化优化技术与有限元分析技术相结合,以降低应力集中为目标,对轴肩过渡曲线的优化设计进行了分析,采用了参数方程的方法来描述轴肩过渡曲线,对几种不同形式的参数方程描述的轴肩过渡曲线进行了仿真分析,结合已有圆弧蜕变曲线的优化结果和上述曲线的分析结果在优化效率、加工难易程度和实用性方面进行了综合比较。结果表明,用圆弧蜕变曲线和超椭圆曲线是目前描述轴肩过渡曲线较好的方式,且对比结果对轴肩过渡曲线设计方法的合理选择提供了有益的参考。     

装载机轮边减速器行星轮架有限元分析及结构优化

在三维设计软件INVENTOR中建立了行星轮架和简化轴承的三维模型,将其导入有限元分析软件ABAQUS进行装配,并对整个模型进行静强度分析.根据仿真分析结果得出：转动位置的改变对该行星轮架的最大应力、应变值影响不大.在此基础上提出了改进行星轴轴肩附近过渡圆角半径及行星轴轴径的设计方案,再次仿真分析所得数据验证了改进后的行星轮架的结构强度和可靠性,对其疲劳强度分析及结构设计提供了理论依据.     

拨叉轴台阶过渡处断裂应力分析

针对汽车变速箱用气缸拨叉轴从台阶过渡处断裂的故障,应用有限元分析方法对拨叉轴断裂处4种台阶过渡方式进行了应力分析,定性给出了过渡半径小于0.78 mm时的应力值.结果表明,拨叉轴台阶过渡处断裂故障大幅降低,该分析方法对拨叉轴结构改进是实用有效的.     

轴肩过渡曲线形状设计研究

将有限元结构分析技术与数学规划方法相结合,对轴肩过渡曲线进行形状优化设计,提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩和砂轮越程槽的过渡曲线,以降低轴肩应力集中。给出样条过渡曲线、椭圆过渡曲线、圆弧蜕变过渡曲线设计的设计实例,结果表明：圆弧蜕变曲线设计不仅有效地降低了轴肩应力集中,而且易于加工制造。     

受拉阶梯轴应力集中的有限元分析

借助于Pro/Engineer软件建立了阶梯轴的三维参数化模型.然后将三维模型导入Pro/MECHINICA有限元分析软件中,对受拉状态下不同参数的阶梯轴的局部应力进行了有限元分析,通过对阶梯轴的参数--圆角半径R的灵敏度分析,给出了应力对圆角半径的敏度曲线.     

轴肩过渡同线形状设计研究

将有限元结构分析技术与教学规划方法相结合，对轴肩过渡曲线进行形状优化设计，提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩和秒轮越程槽的过渡曲线，以降低轴肩应力集中。给出样条过渡曲线、椭圆过渡曲线、圆弧蜕变过渡曲线设计的设计实例，结果表明：圆弧蜕变曲线设计不仅有效地降低了轴肩应力集中，而且易于加工制造。     

稀土萃取槽传动机构过渡轴优化设计

通过对稀土萃取槽关键部件过渡轴的有限元优化设计研究,验证了稀土萃取槽传动机构优化设计的可行性。根据实际工况利用ANSYS Workbench软件对过渡轴三维参数化有限元模型进行有限元静力学分析,结果表明过渡轴最大等效应力远小于过渡轴的疲劳极限应力。在此基础上,以满足疲劳强度极限为约束条件,对过渡轴进行以质量为目标函数的目标驱动优化设计,结合过渡轴配合及设计要求,得到优化模型,优化后的模型比原模型质量大幅度降低。现场生产试验表明优化后的过渡轴性能良好,能够满足生产要求。     

注塑机合模装置连杆过渡结构设计分析

针对注塑机双曲肘内翻式合模装置十字头连杆过渡结构应力集中现象和出现断裂问题,以双曲肘内翻式合模装置为研究对象进行分析,研究并提出了一种采用曲面过渡的设计方法。对合模装置十字头连杆进行了动力学、静力学仿真分析表明过渡处应力集中明显,超出安全系数1.5的许用应力值,是导致十字头连杆断裂的原因。根据圆过渡设计方法中的半径和出现最大应力值位置的关系,提出了一种过渡曲线方程,以该曲线构造过渡曲面,降低过渡结构最大应力值。通过与圆过渡设计方法和楔形面过渡设计方法对比,研究结果表明,该方法对降低过渡处最大应力值具有有效性。     

基于ABAQUS的搅拌头承载应力分析及结构设计

在搅拌摩擦焊稳定焊接阶段,对搅拌头的受力情况进行了有限元分析。由于应力集中的影响,搅拌针根部是搅拌头承载能力最弱的部分。分析了不同结构搅拌头的受力情况。结果表明,圆锥形搅拌针承载能力优于圆柱形搅拌针;平面轴肩优于内凹轴肩;搅拌针根部的过渡圆角半径越大,应力集中现象越小。     

汽车用新型等速万向联轴器驱动轴的仿真研究

等速万向联轴器驱动轴在汽车传动系统中起着重要作用,其运动特性影响着汽车性能的好坏以及汽车的安全性。对此通过运动学仿真分析,求出各主要零部件的运动仿真结果,得出滑块在槽壳轨道轴线方向的运动量最大,是主要的运动部件;然后在ANSYS Workbench进行静力学仿真分析,通过新型等速万向联轴器驱动轴的应力、应变以及总变形情况,可知该等速万向联轴器驱动轴的危险部件及危险部位集中在三叉杆上。因此,需要增加它的强度,从而提高汽车用新型等速万向联轴器驱动轴的安全性。     

圆柱滚子式三叉杆万向联轴器热弹流脂润滑特性分析*

为了分析圆柱滚子式三叉杆万向联轴器圆柱滚子与滑块槽之间的脂润滑状况,基于Ostwald模型建立线接触热弹流脂润滑数值计算模型。结合联轴器的稳态工况参数,采用多重网格法、逐列扫描法对润滑油膜压力、膜厚和平均温升求解;探究不同输入轴与输出轴轴线夹角、不同输入轴回转半径、不同圆柱滚子半径、不同初始黏度和不同流变指数对联轴器热弹流脂润滑特性的影响。研究结果表明:减小输入轴与输出轴轴线夹角、减小输入轴回转半径、减小润滑脂初始黏度有利于降低二次压力峰和平均温升,但膜厚减小;增大圆柱滚子半径有利于降低二次压力峰和平均温升,增大膜厚;增大流变指数,有利于增大膜厚,降低温升,但二次压力峰增大。因此,根据实际工况选择较小回转半径,适当减小轴线夹角和增大圆柱滚子半径,适当减小润滑脂初始黏度和增大流变指数,均有利于改善联轴器润滑特性。     

煤矿提升绞车传动轮系优化设计

选定JTB-0．8×0．6A型绞车作为研究对象,结合其技术参数进行分析,提出选用NGW作为其行星轮的啮合方式,接着对行星轮系的设计展开分析。通过对太阳轮轴进行基于ANSYS 平台的应力分析,得出轴肩及与齿轮和轴的接触处存在应力集中的现象;通过基于LS-DYNA平台分析计算齿轮的应力应变情况,得出行星齿轮啮合过程中的最大应力集中在太阳轮上。针对分析结果,给出相应的优化对策。     

螺杆钻具传动轴的疲劳寿命预测及改进设计

利用有限元法,建立某厂螺杆钻具传动轴的力学模型,从静力学及疲劳两个方面对其性能进行分析。并通过ANSYSWorkbench软件分析确定传动轴可能存在危险点的VonMises应力值。从生产实际出发,提出了两种改进的方案。利用局部应变法中修正后的史密斯公式对传动轴进行寿命预测,为传动轴的设计提供了理论依据。     

采煤机摇臂转矩轴的有限元分析

采煤机的工作环境很恶劣,摇臂转矩轴在采煤机工作中的作用至关重要,分析它在恶劣工况下的相关状态及响应变得十分必要。应用ANSYS Workbench对采煤机摇臂转矩轴进行有限元建模及静态、动态特性分析。通过静力分析得出转矩轴在截割电机功率3倍载荷下的应力、应变分布情况。又根据实际工况对转矩轴进行了瞬态分析,模拟了转矩轴在两种极端工况下的应力、应变以及扭转角的响应,验证了它的保护作用。进而又将静力分析结果与瞬态分析结果进行综合对比分析,对进一步研究转矩轴提供了参考和依据。     

除焦用高压水泵轴断裂失效分析

运用力学原理,并结合理化检验对某企业高压除焦水泵主轴断裂事故进行了失效分析。通过对泵轴的化学成分、硬度、金相组织以及蚀坑内的腐蚀产物等的检验,确定了泵轴材料是退火组织,力学性能较差,耐腐蚀性能不佳,易引起腐蚀疲劳。另外,对该轴进行力学分析,计算总安全系数。结果表明:总安全系数偏低。主要原因是断面凹槽的过度圆角半径偏小,应力集中系数过高,导致疲劳安全系数偏低,容易发生疲劳断裂。据此,文中提出了相应的改进措施。     

Torsional fretting fatigue strength of a shrink-fitted shaft with a grooved hub

Fretting causes considerable reduction in the fatigue strength of a shrink-fit assembly and failures through fretting are as numerous as failures from normal fatigue. The purpose of this investigation was to determine the effect of contact pressure and slip amplitude on the fatigue limit, and a favourable value for overhang of hub and fillet radius with constant diameter ratio, at which fretting failure can be avoided and the maximum normal fatigue strength will be obtained. The torsional fatigue strength of shrink-fitted shaft couplings was estimated by tests performed by varying the overhang of the hub, the fillet radius of the shaft and the contact pressure of the shrink-fitted assembly. Press-fitting of the hub overhanging the shoulder was used to increase the contact pressure. The tests were performed using a grooved hub. These experiments showed that fretting was reduced with an increase in contact pressure, because the slip amplitude decreased. The shaft was fractured just inside the end of the fit by fretting fatigue with low contact pressure, but if the contact pressure was very high, the shaft fractured at the fillet by normal fatigue. The fretting fatigue limit at a constant diameter ratio increases with an increase in the fillet radius, and reaches its maximum value at a certain radius using the grooved hub.     

Driving shaft fatigue optimization design of Ω type profile twin-screw pumps

Under changeable pumped medium and working environment, the twin-screw pump is prone to be broken by fatigue failures. A structure optimization design model and method of the driving shaft are presented based on response surface methodology and finite element analysis. In this model, the shaft diameter, chamfering degree and the shaft extension of the power end are selected as optimization variables, the limit values of the variables and maximal normal deformation of the spindle are considered as the constraint conditions, and the minimization of the equivalent alternating stress on the dangerous shaft section is taken as the optimization objective so as to improve the shaft fatigue reliability. The optimization results of a case show that the equivalent alternating stress on the dangerous spindle section reduces by 26.2 %, and the maximal normal deformation decreases by 25.2 % compared with the original design. In addition, the infinite life reliability and fatigue safety factors both meet the design requirements.     

基于不同工况的提升机主轴受力分析

以2JK型矿用提升机主轴为研究对象,分析了主轴的力学模型,针对提升方式和固定钢丝绳方式,讨论了主轴的组合载荷工况,结合传统设计方法和计算机辅助分析的优点,编制计算程序对主轴工作的16种正常工况以及8种非常工况进行了计算。结论认为,在提升机实际运行情况下,该主轴装置最安全的工况为右同侧固定,外侧固定次之,最危险的是左同侧固定。该研究方法可为矿用提升机主轴设计计算提供借鉴,研究结果可为确定提升机主轴危险工况、危险截面以及提升机可靠性设计提供理论依据。