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。     

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。     

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。     

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。     

阶梯轴轴肩过渡曲线优化研究

提出二次曲线+圆弧的过渡曲线理论,利用其代替阶梯轴原有的单一形式过渡曲线以及其他含有类似过渡区域零件的过渡曲线,以降低零件局部的应力集中,起到提高使用寿命的作用。以阶梯轴为例,建立二次曲线+圆弧的过渡曲线方程,并进行有限元优化分析。分析结果表明,新的过渡曲线可以有效降低轴肩过渡区域的应力集中。     

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%。     

温度-应力试验机试件过渡曲线形状优化研究

针对混凝土试件在温度-应力实验过程中易在其夹头部位断裂这一问题,采用形状优化设计与有限元分析相结合的方法,对试验机试件夹头部位渡曲线进行形状优化设计,提出了双曲率圆弧曲线、样条曲线两种线型作为试件过渡曲线的优化设计方案,并分别利用ANSYS Workbench中的Goal Driven Optimization优化模块对其进行了优化求解。优化结果表明,试件夹头部位过渡曲线采用样条曲线的优化方案,能够最大程度上降低夹头部位应力集中现象,使混凝土试件尽可能地避免了在其夹头部位断裂,从而使混凝土温度-应力试验机所测得的实验结果更加可靠,为新一代温度-应力试验机的研制提供了理论指导。     

汽车传动轴轴颈断裂分析与优化

针对某汽车在试车过程中传动轴中十字轴断裂失效,通过对十字轴的轴颈断裂处进行失效分析、运动分析、试验分析、理论分析、有限元分析等,研究十字轴断裂失效的原因。根据实际工作状态,试验分析得出十字轴的平均寿命,通过运动分析、理论分析和有限元分析确定了十字轴发生断裂失效的原因,得出十字轴轴颈处应力云图规律。十字轴轴颈根部处采用椭圆形曲线、三次样条曲线、圆弧蜕变过渡曲线、双曲线时,轴颈根部处的最大弯曲应力均比采用单圆弧曲线时要小。结果表明:十字轴发生断裂的主要原因之一是十字轴轴颈处发生了应力集中现象。分析结果为十字轴生产与加工提供参考依据。     

基于椭圆的渐开线齿轮齿根过渡曲线研究

渐开线齿轮齿根过渡曲线是影响齿根弯曲应力的重要因素.为提高齿轮的弯曲强度,提出了采用椭圆曲线代替延伸渐开线的等距曲线,基于坐标转换原理,求出椭圆曲线方程.并采用30°切线法求出椭圆过渡曲线齿形系数和应力集中系数,与标准刀具加工的齿根曲线进行比较,结果表明采用椭圆过渡曲线可以使弯曲应力降低15％.根据齿形法线法,反求出获得该椭圆曲线的滚刀刀顶曲线,为滚刀刀顶设计和实际加工提供了理论依据.     

鼓形齿联轴器鼓度曲线选型优化比较分析

外齿鼓度曲线的选型及参数对鼓形齿联轴器啮合特性有着重要的影响,其决定了鼓形齿联轴器的最大允许轴间倾角及啮合性能。采用几何分析方法,建立了4种不同类型的鼓度曲线即圆弧曲线、椭圆曲线、双曲线和三段圆弧曲线,计算不同轴间倾角对应的内外齿齿面的最小间隙、接触点位置、允许最大轴间倾角和重合度,比较4种不同类型的鼓度曲线即圆弧曲线、椭圆曲线、双曲线和三段圆弧曲线的啮合特性。结果表明,各种鼓度曲线中间曲率半径分别在50 mm~90 mm和90 mm~130 mm的取值范围内,每增加20 mm,相应的最大允许轴间倾角差值分别减小0.2°和0.1°左右;三段圆弧曲线可允许轴间倾角最大且对应接触点轴向位移量最小。轴间倾角大于1.3°,中间位置曲率半径相同时,三段圆弧对应的齿面法向最小间隙曲线明显更平缓,啮合重合度更高。     

高压涡轮轴安装边倒角低应力设计方法

航空发动机涡轮鼓筒轴承受着复杂的外载荷,在涡轮轴的安装边倒角处会产生应力集中,影响涡轮轴的整体寿命和性能。本文研究在扭矩、轴向力、离心力以及热应力4个载荷作用下涡轮轴安装边附近倒圆角的应力场分布,设计了单圆弧倒角方案、双圆弧倒角方案,并运用ANSYS Workbench软件对双圆弧设计方案进行优化。通过比较三种结构的应力场分布,得到涡轮轴安装边倒角的低应力设计方案。本文得到的最优双圆弧设计方案相比单圆弧设计方案,倒角处的最大等效应力降低了13.97%。     

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。     

基于高弯曲强度的齿轮过渡曲线分析

齿根过渡曲线是影响齿轮弯曲强度的重要因素。为了提高齿轮弯曲强度,延长齿轮的工作寿命,从齿轮根部过渡曲线的加工刀具设计入手,分别考虑圆角刀顶、单圆弧刀顶、双圆弧刀顶,建立齿轮过渡曲线成形方程,确定齿轮根部强度敏感部位和应力集中系数的关系模型,探究齿轮不同过渡曲线对齿轮弯曲强度的影响,用有限元法对理论分析计算的结果进行验证。研究表明:使用双圆弧刀顶的刀具加工出的齿轮,其齿根弯曲强度比普通齿轮的齿根弯曲强度有很大提高,为高弯曲强度齿轮设计提供理论依据。     

井下开窗工具万向节设计与分析

套管开窗是连续油管径向射流技术实现的前提.万向节是关于径向射流技术井下开窗工具的重要部分.万向节的功能特性直接影响着套管开窗技术的成功.文中分析万向节的受力情况,得出其在设计过程中应满足的几何参数和结构参数条件.通过ANSYSWORKBENCH软件对万向节叉和十字轴进行有限元分析,找出应力集中易损坏的部位,改变设计参数并且进行圆弧曲线处理,减少应力集中现象,增加万向节强度.选择合适的十字轴,以实现良好的开窗效果.     

基于AWB的驱动桥疲劳强度及寿命有限元分析

针对某型号整体式铸造驱动桥,在ANSYS WORKBENCH中建立起桥壳的有限元模型。最大垂直载荷作用下驱动桥的刚-强度分析结果表明,该驱动桥的刚度满足国家标准要求,圆弧过渡区及阶梯轴直径过渡区域应力较大,最大等效应力没有超过材料的屈服极限,桥壳不会出现断裂和塑性变形。驱动桥的疲劳寿命分析发现,该桥壳的疲劳寿命偏安全。     

基于Pro/E的分阶式双圆弧齿轮的建模及有限元分析

利用Pro／E强大的参数化设计功能精确的实现了分阶式双圆弧齿轮的三维建模。然后通过Pro／E与ANSYS的连接，可运用有限元方法对双圆弧齿轮进行应力分析。     

杯-杆类零件精密成形过程的有限元分析

以刚塑性有限元分析模型为基础,根据参考文献[1]对金属塑性变形的Mises屈服准则进行修正后,建立了新的数学模型,给出了统一的本构方程,对杯-杆类零件头部精密成形过程进行有限元数值分析.以万向节花键轴为例完成了常温条件下铅试件模拟试验,详细分析了其镦粗、复合挤压和反挤变形过程,计算出了变形体内部的速度场、应力场、应变场的分布结果和成形力随行程(时间)变化曲线,在网格重新划分时采用面积加权平均和体积加权平均相结合的算法,实现新、旧网格体系之间参数的传递,试验结果证明了数值模拟的正确性.     

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。     

Dynamic analysis of cross shaft type universal joint with clearance

Cross shaft type universal joint is widely used in ground vehicles to transfer torque between two intersecting axes, and its transmission feature can make a great contribution to NVH performance of the vehicle. We looked at the assembling clearance at cross shaft neck, and presented a dynamic model of cross shaft type universal joint with clearance at cross shaft neck. Two-state model is applied to describe the contact force between the cross shaft and driving joint fork based on Hertz theorem, and lumped mass method is applied to build up the dynamic model of the universal joint. Based on this model, numerical analysis is carried out to discuss the transmission feature of the universal joint with clearance at cross shaft neck, and the influence of clearance on the dynamic behavior of the system is evaluated with numerical results based on time history, power spectrum, and phase portrait. The method and conclusions presented are helpful to improvement of the transmission feature of cross shaft type universal joint.