萬向節(jié)十字軸斷裂分析及設(shè)計改進.pdf

1、萬向節(jié)是一種重要的機械基礎(chǔ)件，廣泛用于連接兩軸一同旋轉(zhuǎn)，以傳遞運動和動力的一種裝置。十字軸式萬向節(jié)是應(yīng)用最廣泛的一種萬向節(jié)，其中十字軸是傳遞運動和動力的關(guān)鍵零件，它的結(jié)構(gòu)是否合理，加工質(zhì)量的高低，直接影響十字軸式萬向節(jié)的性能及使用壽命。因此，對十字軸零件進行結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化具有重要的理論意義和實用價值。
　　 本文以十字軸零件為研究對象，分析了其運動學(xué)和動力學(xué)特性，以及受力狀況，利用Solid Works軟件建立了其三維實體模型，

2、用ANSYS軟件分析了其應(yīng)力分布狀況。針對十字軸零件結(jié)構(gòu)上的限制，主要采用設(shè)計改進各過渡圓角結(jié)構(gòu)的方法，改善應(yīng)力分布狀況，提高疲勞壽命。
　　 分析結(jié)果表明，十字軸零件各過渡圓角半徑大小對應(yīng)力分布的影響程度不同。當(dāng)定位軸肩軸頭方向圓角R1半徑從零增大至0.5mm時，最大應(yīng)力值下降，在0.5mm時達到72.927MPa，是原設(shè)計的95.3％；當(dāng)R1圓角半徑從0.5mm繼續(xù)增大時，最大應(yīng)力值開始上升。當(dāng)定位軸肩軸根方向圓角R2半徑從

3、零增大到0.5mm時，最大應(yīng)力值略微增大；當(dāng)R2圓角半徑從0.5mm增長到1mm時，最大應(yīng)力值下降，在1mm處達到68.524MPa，是原設(shè)計的89.6％；當(dāng)R2圓角半徑從1mm繼續(xù)增大時，最大應(yīng)力值開始增長。改變軸根處圓角R3的大小能有效減小最大應(yīng)力值，當(dāng)R3半徑達到3mm時最大應(yīng)力降低至46.689MPa，是原設(shè)計的61.02％。合理的改進R3圓角半徑的大小是改善十字軸應(yīng)力分布的重點工作。
　　 R1、R2與R3的交互作用較

4、小，故采用單獨改進。改進R3后，改變圓角R2至4mm，使最大應(yīng)力值降至46.623MPa。改進R3、R2后，改變圓角R1至1mm使最大應(yīng)力值降至45.931MPa。十字軸增大圓角R3至3mm，改變R2處倒角為圓角，圓角半徑為4mm，改變R1處倒角為圓角，圓角半徑為1mm，使最大應(yīng)力值降至45.931MPa，達到改動前的60.03％。
　　 運用Solid Works Simulation組件對十字軸零件進行了疲勞壽命分析。結(jié)果表