前言:軸是組成機器的主要零件之一,一切作回轉動運的傳動零件(例如齒輪,蝸輪等),都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。因此軸的主要功能是支承回轉零件及傳遞運動和動力,傳動軸是三類軸零件中的一種,它只承受扭矩而不承受彎矩(或彎矩很小)。
傳動軸在初步設計后,必須要經過復雜的的數學驗證,這樣的計算在對于軸的材料選擇有好幾種時顯得更是繁瑣。如今利用Solidworks中的Simulation有限元分析軟件對其首先進行靜力學分析,在傳動軸滿足應力分析后再對其進行疲勞壽命分析。這里只對傳動軸進行靜應力分析。
分析前數據準備
1.已知電動機功率P=10KW,轉速,分析的傳動軸為第減速器上的第三根軸。
若取每級齒輪傳動的效率,則
于是
安裝在傳動軸上齒輪受力計算
當計算這些數據后,可根據這些數據初步設計出軸的基本尺寸,傳動軸如下圖1所示:
圖1.傳動軸
傳動軸靜力分析
1.首先建立一個靜態算例,對實體添加材料屬性,添加材料為45號鋼。其力學性能如下圖所示:
2.正確使用夾具約束傳動軸,分析中給傳動軸添加軸承支撐并添加高級夾具,使其軸向不平移。根據前面計算得出的力,結合實際情況給傳動軸施加載荷。其結果如下圖所示:
劃分好網格后,運行靜態算例,得出如下圖結果。如圖所示,在加載應力后傳動軸的最大應力為86MPa,應力值低于材料的屈服強度105MPa.其最大位移為0.09mm,滿足實際要求。
小結:經過分析,在實際應力加載下,傳動軸完全滿足應力強度,傳動軸的靜態分析為后續軸的疲勞分析提供必要的準備,下一篇將詳細分析傳動軸在滿足靜態分析的條件下的疲勞分析。
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