受拉弯扭阶梯轴应力集中系数的有限元分析

为减轻阶梯轴过渡圆角处的应力集中现象,采用有限元方法将阶梯轴离散成实体单元,使用多点约束方法实现集中力和集中力矩的施加。首先进行影响因素分析,然后研究圆角半径与阶梯轴小端直径的比值对应力集中的影响。结果表明:在轴力、弯矩和扭矩作用下,阶梯轴过渡圆角处的应力集中系数、最大应力的作用位置与光弹性实验的结果吻合程度很高。     

阶梯轴圆角应变强化时动力参数的选择

设计重要用途的阶梯轴时,一般对大小截面过渡处都规定较大的圆角半径。通常取圆角半径与轴直径之比为R/d≥0.06。这是保证轴的疲劳强度有足够安全系数的重要手段。但有时却须要加大轴颈长度。因而不可避免地要增加轴的总长度和重量。 试验证明,在一定规范下,用冷挤压的方法使轴的过渡圆角产生应变,与切削加工的大圆角轴相比,可以大大减小圆角半径,而不致     

强化轴的小圆角提高疲劳强度

承受交变弯曲和扭转应力的轴类零件(台阶轴、曲轴等),其工作能力通常是由该轴抵抗因交变应力所引起的疲劳破坏的能力所决定。实践证明,疲劳破坏往往发生在零件工作时应力集中的部位,即发生在轴类零件的过渡沟角处。因此,在轴的结构设计中常常采用各种措施降低应力集中,保证轴的疲劳强度。降低轴上应力集中的主要措施是加大沟角处过渡圆弧半径,一般设计中规定,圆角过渡圆弧半径不小于0.05d(d是轴的直径)。     

基于ANSYS的球壳开孔接管区应力分析

球壳开孔接管区的应力高且分布状况复杂。利用ANSYS软件,通过获取应力分布云图及线性化处理提取的各类应力,探讨了过渡圆角半径对球壳开孔接管区应力的影响。结果表明,球壳与接管连接处存在明显的应力集中。采用圆角过渡可以降低应力集中系数。只有圆角半径较大时,应力集中系数才会显著降低,并且主要是降低了其中的弯曲应力和峰值应力。当圆角半径增加到一定程度,应力集中系数降低极其缓慢。结果为工程实际中球壳开孔接管区圆角半径的选取提供借鉴。     

基于ANSYS的曲轴应力及变形敏感度分析

建立了494柴油机曲轴有限元模型,采用试验的方法验证了模型的准确性。选择轴颈直径、过渡圆角半径、油孔直径等参数,模拟了最大爆发压力为15MPa时,曲轴过渡圆角应力和曲柄臂变形的变化规律,分析了曲轴结构参数与应力、变形敏感度系数的关系。结果表明,过渡圆角应力随轴颈直径、过渡圆角半径、重叠度的增加而减小,随油孔直径的增加而增加;曲柄臂变形随轴颈直径、曲柄销过渡圆角半径、重叠度的增加而减小,随主轴颈过渡圆角半径、油孔直径的增加而增加。曲柄销直径对过渡圆角应力最敏感,应力敏感度系数为-0.46;主轴颈直径对曲柄臂变形敏感度系数为-0.497,对变形最敏感。     

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.     

基于Deform轴类零件台阶圆角开式冷挤压工艺有限元模拟

研究了电机轴台阶圆角开式冷挤压过程中金属的流动规律以及不同工艺组合下的变形程度值和轴向镦粗情况,并与实验结果进行对比验证,从而得到完全成形和基本成形时的变形程度和圆角半径的取值范围,给出了阶梯轴开式冷挤压成形有关过渡圆角挤压的可行范围.     

冲击载荷作用下齿根过渡圆角半径对轮齿疲劳寿命的影响

在某减速机同步器失效后发生打齿的情况下。以斜齿轮为研究对象,对其进行静力学强度分析,找出轮齿应力集中区域及最危险部位。发现通过增大齿根过渡圆角半径可降低轮齿所受应力。随后结合齿轮实际工况,利用ANSYS/LS-DYNA模拟了真实情况下轮齿间的冲击碰撞,得到了冲击载荷谱。将静力学分析结果与仿真得到载荷谱同时导入疲劳分析软件ANSYS/FE-SAFE中对斜齿轮进行了轮齿疲劳寿命分析,可知齿根过渡圆角半径的增大可使轮齿寿命显著提高,为斜齿轮结构优化设计和齿轮工况研究提供了理论依据。对于冲击载荷作用下的轮齿疲劳寿命预测也提供了一种新方法。     

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。     

液压泵传动轴断裂失效分析

某国产液压泵在试验验证过程中发生传动轴断裂。通过对断裂轴的使用工况、强度安全系数校核、工作应力有限元分析、宏观断口检查、微观形貌、化学成分、金相组织、材料硬度等方面的分析,发现液压泵传动轴失效的主要原因是阶梯轴处过渡圆角设计过小,从而造成局部高应力集中以及圆角处热处理未达到技术要求所致。给出了此类传动轴设计改进方法及工艺优化路线,为提高传动轴的使用寿命奠定了基础。     

钛合金轴类大锻件压方的质量影响因素数值模拟

针对钛合金轴类大锻件压方时锻件易产生裂纹倾向,锻造工艺参数不易控制的问题,运用Deform软件,从破坏因子、锻件应变及锻造所需载荷三个方面对比分析了V型砧边缘圆角半径的大小对不同直径的钛合金轴类大锻件压方时的影响程度,并得出了不同直径钛合金轴类大锻件压方时所需最佳的V型砧边缘圆角半径。为此类锻件改善压方质量提供了依据。     

进出水孔和过渡圆角对水润滑艉轴承力学性能的影响

为提高水润滑动静压艉轴承的承载能力和降低轴承温升,在轴承内部开设型腔结构,并在轴承型腔内开设出水孔。针对不同进水孔直径、出水孔数量和直径以及不同型腔边缘处过渡圆角的艉轴承建立模型,利用ANSYS Workbench软件对艉轴承模型进行静力学分析,研究进出水孔尺寸以及过渡圆角轴承力学性能的影响。结果表明:进水孔直径增大,最大应力、应变和位移值逐渐较小,但是尺寸太大或太小,应力集中现象都比较明显;在艉轴承上设计2个出水孔比单个出水孔具有更好的力学性能;随着型腔边缘处过渡圆角半径的增加,轴承的应力应变和位移逐渐减小,表明光滑的过渡圆角能改善轴承力学性能。     

基于有限元法进出水孔和过度圆角对水润滑动静压艉轴承力学性能的影响

为提高水润滑动静压艉轴承的承载能力和降低轴承温升,在轴承内部开设型腔结构,并在轴承型腔内开设出水孔。针对不同进水孔直径、出水孔数量和直径以及不同型腔边缘处过渡圆角的艉轴承建立模型,利用ANSYS Workbench软件对艉轴承模型进行静力学分析,研究进出水孔尺寸以及过渡圆角轴承力学性能的影响。结果表明：进水孔直径增大,最大应力、应变和位移值逐渐较小,但是尺寸太大或太小,应力集中现象都比较明显;在艉轴承上设计2个出水孔比单个出水孔具有更好的力学性能;随着型腔边缘处过渡圆角半径的增加,轴承的应力应变和位移逐渐减小,表明光滑的过渡圆角能改善轴承力学性能。     

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。     

无触角滚刀刀顶圆角半径的最佳选择

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,该过渡曲线由滚刀刀顶圆角展成。为提高齿轮弯曲强度,采用不同半径的圆弧描述该圆角,并推导了最佳圆角半径的计算公式。运用ANSYS的APDL语言对不同半径圆角滚刀加工的齿轮进行了参数化有限元建模,并通过ANSYS/FE-SAFE软件对特定载荷下齿根弯曲疲劳进行了分析。结果表明,选择最佳的圆角半径可使齿根应力减小4.9%,弯曲强度提高43%。     

基于ANSYS Workbench子模型的驱动轴有限元分析及改进研究

某公司的折盖封箱机产品在使用过程中出现皮带轮驱动轴发生断裂情况,断裂出现在轴颈处,经过分析发现驱动轴在工作过程中发生了疲劳断裂,断裂处出现应力集中效应。利用SpaceClaim三维软件对驱动轴进行三维建模及优化,增大轴颈处过渡圆角半径,选择力学性能更优的材料,提高驱动轴屈服强度。通过对原始数模与优化数模进行应力及疲劳寿命分析,分析结果表明:原始数模轴颈处应力集中明显,优化后,轴颈处应力集中现象明显降低且驱动轴安全系数明显提高。优化的驱动轴投入使用后,未出现断裂情况,设备运行平稳。     

用当量直径法计算阶梯轴变形的误差分析

在一些力学和机械零件的书籍中,推荐用当量直径的等径轴作阶梯轴的变形计算来校核轴的刚度。在机床行业中,已采用当量直径法校核传动轴的刚度[4]。现从理论分析和典型的轴的误差计算,说明当量直径法存在着工程计算所不允许的误差。 当量直径法是把阶梯轴简化为当量直径的等径轴,然后做等径轴变形计算,把计算结果当做阶梯轴变形的近似值。当量直径d’的计算公式为:式中:d、l;──i段轴的直径和长度; Lw──轴上有弯矩作用部分的长度。 传动轴的载荷和阶梯轴的形状也是多种多样的。为了分析变速系统的阶梯轴,需要将载荷和形状典型化。 机床变…     

基于可靠性设计的高压水泵轴断裂分析

运用机械可靠性设计原理和方法。并结合理化检验对某石油化工企业高压除焦水泵主轴断裂事故进行了失效分析。通过分析,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,加之断面凹槽的过渡圆角半径偏小,应力集中系数过高,导致轴的可靠度降低。据此,文中提出了相应的改进措施。     

含裂纹传动轴有限元建模及计算

传动轴在工作运行过程中,常在阶梯处出现裂纹导致轴的破坏。为了研究裂纹扩展导致轴的断裂问题,用有限元方法对传动轴阶梯处椭圆裂纹应力强度因子进行了数值计算;在裂纹前沿设置了一系列三维奇异单元来模拟裂纹尖端奇异性,并在阶梯处模拟了过渡圆角单元;通过建立含三维裂纹的子模型和与之相匹配的装配模型,组合成了阶梯处带椭圆裂纹的传动轴断裂力学有限元分析模型;在弯扭组合载荷情况下,分析了不同长度和不同深度裂纹应力强度因子峰值的变化规律。     

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。