汽车传动轴有限元分析
基于ANSYS有限元的复合材料传动轴失效分析
基于ANSYS有限元的复合材料传动轴失效分析基于ANSYS有限元的复合材料传动轴失效分析1. 引言复合材料在传动轴应用中越来越广泛，其具有较高的强度和刚度，以及较低的密度和惯性矩。
然而，由于其复杂的结构和复杂的加载条件，传动轴在运行过程中可能会发生失效。
因此，基于有限元分析的复合材料传动轴失效分析显得尤为重要。
2. 传动轴结构和材料传动轴主要有轴状结构，通常由多个复合材料组件组成，如纤维增强聚合物复合材料（FRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP）。
这些材料的组合可以提供较高的轴向和环向强度，从而提供更好的传递力矩和转速。
3. 复合材料传动轴的失效模式复合材料传动轴的失效模式包括弯曲破坏、蠕变破坏、疲劳破坏和环剪切破坏等。
这些失效模式通常是由不同的应力和应变引起的，并在不同的加载条件下发生。
4. 有限元模型的建立基于ANSYS有限元软件，可以建立复合材料传动轴的三维有限元模型。
模型的几何形状和材料属性可以根据实际情况进行设定。
5. 材料参数的输入复合材料的性能参数需要根据实际测试数据进行输入。
这些参数包括纤维体积分数、纤维方向的弹性模量和剪切模量，基体材料的弹性模量和剪切模量等。
这些参数的准确性对于分析结果的准确性至关重要。
6. 边界条件和加载条件的设定在进行有限元分析之前，需要确定边界条件和加载条件。
边界条件通常包括固定支撑和固定约束等，以保证模型的稳定性。
加载条件通常包括径向和环向的力矩和转速等。
7. 模型分析和结果评价通过对复合材料传动轴模型进行有限元分析，可以得到应力和应变的分布图，以及轴的变形情况。
利用这些结果可以评估轴的失效模式和强度。
8. 参数敏感性分析和优化设计在分析过程中，可以对模型的几何形状和材料参数进行敏感性分析。
通过调整这些参数，可以优化设计，提高传动轴的性能和可靠性。
9. 模型验证和实验验证为了验证有限元模型的准确性，可以进行实验验证。
将有限元分析结果与实验结果进行对比和验证，以确定模型的准确性和可靠性。
汽车前传动中间花键轴有限元分析
汽车前传动中间花键轴有限元分析作者：方立志来源：《祖国》2016年第13期摘要：对汽车传动轴机械系统进行设计并利用ANSYS软件对设计好传动轴进行有限元静力分析和有限元模态分析，从而来解决传动轴在实际工作中会遇到的强度和振动问题，进而研发高性能的汽车，推动汽车产业的发展。
从而可以使企业在最短的时间、以最低的成本开发出新产品。
关键词：有限元花键轴一、对前传动中间花键轴进行有限元分析的目的及意义在机械工程设计计算中，对一些复杂的机械零部件，过去一般应用材料力学和弹性力学的方法（即实验法）来设计。
实验法要求设计人员必须制造出不同的实验品，然后进行实验测试和评估，通过实验查找设计中的不足并不停改进，需要反反复复，周期不可控制，而且人为因素和实验随机性和误差等不可确定性影响因素很多，使实验的正确性和成功率难以得到保证，另外实验和模型的费用往往十分昂贵，另一方面，由于计算分析的粗略性，也可能出现某些薄弱环节或结构局部的强度或刚度不足。
传统的汽车传动轴设计方法就是通过反复的样品试制（物理成型）和试验来分析达到设计要求，结果造成大量的人力和物力投入在样品的试验和试制上。
对汽车传动轴机械系统进行设计并利用ANSYS软件对设计好传动轴进行有限元静力分析和有限元模态分析，从而来解决传动轴在实际工作中会遇到的强度和振动问题，进而研发高性能的汽车，推动汽车产业的发展。
从而可以使企业在最短的时间、以最低的成本开发出新产品。
二、前传动花键轴的有限元分析（一）建立几何模型由于前花键轴带有花键齿，形状比较复杂，不利于划分网格，故可将花键齿提出来单独分析，根据前花键轴的实际尺寸建立模型如下图A所示。
由于花键是圆板形，外载平行于板面，因此可作为平面应力问题。
在建立齿的模型时，只建三个齿即可。
（二）定义单元类型和属性由于有限元模型中的任一单元都具有特定的属性，包括：单元类型，对于单元属性的制定必需在网格划分前进行，首先要确定好材料的属性，在结构有分析中必需输入材料的杨氏模量。
基于有限元的汽车传动轴综合优化分析
基于有限元的汽车传动轴综合优化分析【摘要】传动轴作为汽车传动系统的重要零部件，由于自身结构的特点使其振动频率较低、刚度小，万向节附加力矩的存在等，传动轴高速运转时不可避免地存在振动现象。
因此研究传动轴的振动问题对解决整车的平顺性和舒适性有着重要的意义。
以有限元软件ANSYS为基础，进行了传动轴的实体设计。
基于有限元法计算传动轴的固有频率和振型，运用试验模态技术对传动轴进行模态分析，试验结果验证了有限元模型的可靠性。
【关键词】汽车传动轴；模态分析；ANSYS汽车传动轴的主要功能就是把发动机减速器的转动力矩传递到驱动装置，使驱动装置获得发动机传递来的力矩。
因此，传动轴设计中的强度及刚度校核主要表现为传动轴的受扭强度校核和材料刚度校核。
汽车传动轴主要作用是把发动机减速器的运动传递到驱动桥，使驱动桥获得规定的转速和方向，其传递的主要为转矩。
因此，传动轴的强度校核主要为受扭强度校核。
传统的分析方法，一般都是首先通过轴传递的最大转矩，计算出轴的最小直径；然后通过计算作用在轴上的载荷、不同断面上的转矩、轴向力和弯矩，利用解析法或图解法确定轴不同位置的支反力，最后利用传统的计算公式进行强度校核，确定安全系数。
如果安全系数小于许用安全系数，还要进行疲劳强度计算。
此过程计算繁杂，反复性强，而且可靠性差，很可能因为计算误差，造成由于传动轴强度不够而引发的轴裂、轴断事故。
因此，研究一种新的准确、快捷的强度分析方法迫在眉睫。
ANSYS 软件作为一种广泛应用CAE软件，应用有限元法对结构进行静力学、动力学、热力学和电磁学等多种分析。
通过ANSYS软件的应用，可以大大缩短轴类零件的设计周期，从而减少设计成本，并有利于多种型号产品的开发。
1.传动轴的实体模型的建立模型中按不同的截面形状将传动轴分为5段，其中1与5段是传动轴与万向节连接部分节叉的等效简化，4段为薄壁圆管，其它各段都为实心圆轴。
考虑到2段与3段之间原来的花键连接，将右支承设置为水平方向自由移动，而左支承为简支。
基于ANSYS的汽车传动轴有限元分析与优化设计
摘要ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
传动轴是最常件的零件，该零件结构较为简单，操作方便，加工精度高，价格低廉，因此得到了广泛的使用。
目前很多传动轴都做了适当的改进，使其适用性得到了更大的提高。
.本设计是基于ANSYS 软件来汽车传动轴行分析。
与传统的计算相比，借助于计算机有限元分析方法能更加快捷和精确的得到结果。
设置正确的模型、划分合适的网格，并合理设置求解过程，能够准确的获得分析模型各个部位的应力、变形等结果。
对零件的设计和优化有很大的参考作用。
正是因为上述优点，我在本设计中运用UG 来建立三维模型。
再将此模型导入ANSYS 软件来对其进行分析。
关键词：传动轴，三维建模，ANSYS，动静态分析A b st r ac tANSYS (f i n i t e e l e m e n t) package i s a m u l t i-p ur po s e f i n i t e e l e m e n t method for computer des i gn program that can be used to s o l ve the structure, fluid, e l ec tr i c i ty,e l ec tr o m ag n et i cf i e l ds and co lli s i on problems. So it can be applied to the followingi ndus tr i es: aerospace, au tom o t i v e,bi o m ed i ca l,b r i dge s,c on s tr uc t i on,e l ec tr o ni cs,h ea vy machinery, mi cro-el e ct r o m echa ni ca l systems, sports equipment and so on.Tr an s mi ss i on s h a f t i s the most common a r egu l a r part, the part structure i s s i m p l e, convenient o pera t i on, high pr ec i s i on, low pr i c es, it has been w i d e l y used. At pr ese n t, many have made the appro pr i at e Tr an s mi ss i on s h a f t i mpr o v e m e n t s,it has been gr ea t l y enhanced app li c a bi li ty.The des i gn i s based on ANSYS s o f t ware to Tr an s m i ss i on s ha f t by the line of s p i nd l e. Compared with the tr adi t i on a l c a l cu l at i on,computer-based f i n i t e e l e m e n t an a l y s i s method can be f a s t er and more accurate r es u l t s.Set the correct m o de l,dividing the right grid, and set a reasonable s o l ut i on process, an a ly t i ca l m o de l can ac curat e l y access t h e various parts of the stress and de f o r m at i on r es u l t s. On the part of the des i gn a ndop t i mi za t i on has great r ef ere n c e.It i s because of these advantages, the use of this des i gn in my UG to crea t et h r ee-di m e ns i on a l model Tr a ns m i ss i on s h a f t. Then this model was i n tr o duce d by t h e ANSYS s o f t wa r e to i t s line of a n a ly s i s.Key Words: Tr an smiss i on s h af t，t h r ee-d i me n si on al mo d e li ng，ANSYS，d y n am i c and s t a t i c a n al y s i s目录摘要.............................................................................................................................. - 1 -Abs tr ac t ............................................................................................................................. -2 -目录.............................................................................................................................. - 2 -第1 章绪论..................................................................................................................... - 4 -1.1 选题的目的和意义............................................................................................. - 4 -- 2 -1.2 选题的研究现状及发展趋势.............................................................................. - 4 -1.3 传动轴知识........................................................................................................ - 5 -1.4 传动轴的结构特点............................................................................................. - 5 -1.5 传动轴重要部件................................................................................................. - 6 -1.6 传动轴常用类型................................................................................................ - 7 -第2 章本课题任务和研究方法...................................................................................... - 8 -2.1 课题任务............................................................................................................ - 8 -2.2 分析方法............................................................................................................. - 8 -3.3 本课题的研究方法............................................................................................. - 9 -3.4 有限元方法介绍................................................................................................ - 9 -3.4.1 概述.................................................................................................................. - 9 -3.4.2 基本思想......................................................................................................... - 9 -3.4.3 特点................................................................................................................ -10 -3.5 ANSYS 软件简介............................................................................................. -11 -第4 章确定汽车传动轴研究对象和UG 建模............................................................. -12 -4.1 确定汽车传动轴研究对象概述........................................................................ -12 -4.2 汽车传动轴（变速箱第二轴）的3D 建模设计............................................. -14 -4.2.1 进入UG 的操作界面............................................................................ -14 -第5 章汽车传动轴的有限元分析................................................................................ -21 -5.1 有限元分析的基本步骤............................................................................ -21 -5.2 有限元分析过程与步骤........................................................................... -22 -5.2.1 转换模型格式........................................................................................ -22 -第六章总结和传动轴的优化设计分析........................................................................ -41 -结论................................................................................................................................ -41 -参考文献........................................................................................................................ -42 -致谢.............................................................................................................................. -43 -第1 章绪论1.1 选题的目的和意义随着计算机技术的日益普及和FEA 技术的蓬勃发展，人们已经广泛采用计算机有限元仿真分析来作为传动轴强度校核的方法。
轴的有限元分析范文
轴的有限元分析范文有限元分析是一种数值计算方法，常用于虚拟设计与仿真领域，对于轴的有限元分析，主要用于研究轴的结构与性能，同时也包括轴的强度、刚度、稳定性等方面的分析。
轴是机械设备中的重要组成部分，承担传动力、转矩或负载。
在许多工程领域中，例如汽车、船舶、飞机、机械制造等，轴的设计与分析至关重要。
有限元分析可以为轴的设计提供大量的有关应力、应变、变形等信息，从而优化轴的设计，并确保其安全可靠的工作。
在进行轴的有限元分析时，首先需要将轴的几何模型离散化为有限数量的单元，如线单元或曲面单元。
然后，在每个单元中，根据轴材料的性质和受力情况，建立适当的有限元模型。
在建立有限元模型时，需要确定单元的类型、单元的尺寸、单元的材料特性、单元之间的连接关系等。
另外，轴的边界条件也需要在有限元模型中考虑。
例如，如果轴的两端有固定止动装置，则可以将这些固定点设为边界条件。
根据轴的应力分布情况，也可以在适当的位置施加力或约束。
这些边界条件对于准确模拟轴的实际工况非常重要。
有限元分析的核心是解方程组，根据有限元模型和边界条件，可以得到轴的应力、应变、变形等参数的数值解。
这些解可以帮助工程师了解轴的强度、刚度、稳定性等方面的问题，并进行必要的优化设计。
此外，有限元分析还可以考虑轴的材料非线性、温度效应、接触问题等。
轴的材料非线性可以通过引入材料本构模型来进行描述，温度效应可以通过考虑热应力和热变形来分析，接触问题可以通过考虑轴与其他部件之间的摩擦、干涉等来模拟。
总的来说，轴的有限元分析是一项复杂的工程计算工作，需要工程师在建立有限元模型、选择加载条件、设置边界条件等方面具备专业的知识和经验。
通过轴的有限元分析，可以为轴的设计与优化提供可靠的工程依据，提高轴的性能和可靠性。
汽车传动轴临界转速的有限元计算
本文 采 用 了 4561471 61689494 494:;< 公 司 的 61494" + ! 有限元分析程序进行分析和计算。采用 三维梁单元划分传动轴模型，每隔 !(-- 划分一段梁 单元，这样，共分成 !$) 段，输入相应的截面数据，左侧 支承自由度限制为 ’(、’)、’*、+(，右侧支承自由度 限制为 ’)、’*、+(，经有限元分析程序计算，得到其 前三阶固有频率如下：
,! & !%% + !(=>； ,$ & #%( + *!=>； ,% & !(#! + )=>； 一般情况下，只有传动轴的一阶临界转速有实际 意义，这样，传动轴的一阶临界转速为 ’*,)?.-@A。
四、有限元法计算结果与实验结果的比较 与分析
利用激振法对传动轴的固有频率进行了实验测 定，得到其一阶频率为 ,! & !%, + (=>，一阶临界转速为 ,$,(?.-@A，显然两者有一定的误差。分析其原因，除了 实验中的测量误差外，实验条件下，传动轴的两端支承 条件与实际情况及有限元法中的设定并不完全一致， 首先，实验装置中，将传动轴两端用螺栓固定，这就将 花键结构对固有频率的影响忽略了，这是与有限元分 析模型的最大不同点，其次，实验装置中，两端的支承 条件不能视为绝对刚性，而有限元模型中两端是视为 刚性的。
［!］［!" ］!［ #］［!$ ］!［ %］［!］"［ &］ ………（#） 其中［!］，［!$ ］，［!" ］分别是结构的节点位移、节点 速度、节点加速度向量；［ &］是结构的整体载荷向量， 是 ’ 的函数［； %］是结构的整体刚度矩阵，由各个单元 刚度矩阵集合而成； ［ #］是结构的整体阻尼矩阵，由各 个单元阻尼矩阵集合而成；［ !］是结构的整体质量矩 阵，由各个单元质量矩阵集合而成；式（#）是用有限元
车辆动力传动系统有限元结构分析-邵朋礼[2]
![车辆动力传动系统有限元结构分析-邵朋礼[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/4f0c3eaad1f34693daef3ee7.png)
车辆动力传动系统有限元结构分析邵朋礼王剑(中国北方车辆研究所 北京969信箱51分箱 100072)摘要：该文研究某特种车辆动力传动系统的结构强度问题，对其进行有限元分析计算，并提出结构改进措施和建议。
该系统由发动机、传动箱、变速箱、连接件和支座等零部件组成，结构非常复杂，因此对其进行了合理简化和建模，从而使该大型有限元分析问题顺利完成。
该研究使用的有限元软件为ANSYS。
关键词：传动系统；有限元分析；ANSYS1 概述本文讨论的某车辆动力传动系统由大功率发动机、前传动、变速箱、连接体、动力传动支承等组成，动力传动系统性能的优劣直接影响整车机动性能的发挥。
为了确保动力传动系统工作的可靠性，为优化和改进设计提供理论依据，在方案设计阶段对动力传动系统进行有限元刚强度分析计算，具有很大的必要性和重要性。
此次分析计算使用的软件是有限元分析软件ANSYS，运行平台是Windows XP。
经过计算，可以详细了解发动机、传动箱、变速箱、连接件和支撑座关键部位的应力、变形分布状况，即刚强度情况，以检验本系统各部件是否达到刚强度要求，如不满足，则需要优化加强；如刚强度无必要的过大，则为结构减重提出可行的改进措施。
由于本动力传动系统由结构复杂的发动机、传动箱、变速箱和连接件组成，对其做有限元分析有较大的工作量和难度。
首先，必须对由Pro-E建模的这些部件进行修改，因为原始的Pro-E模型不是为有限元计算而建造的，隐含着许多不适合有限元计算的问题，必须加以修正。
并且要做适当合理的简化，然后才能进行有限元网格划分、施加力学边界条件、材料条件以及进行有限元计算与结果处理。
该传动系统的结构强度要求是除了承受最大工况载荷和自重外，还要能承受来自地面6g加速度的冲击。
（由于保密原因，文中没有附图片）2 有限元模型的建立该动力传动系统的有限元模型是在各部件Pro-E模型基础上建立的，在进行模型修改工作中，要重点考虑受力大的关键部位要与实际结构和载荷状况准确一致，例如传动箱、连接件和发动机支座等处的螺栓、螺钉一定要精确考虑，这样才能准确模拟结构的实际强度。
传动轴有限元分析
汽车结构有限元分析研究报告姓名：班级：学号：盐城工学院汽车工程学院传动轴有限元分析研究报告盐城工学院汽车工程学院车辆工程专业江苏，盐城226000摘要：ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如,Alogor, I－DEAS,CAD等。
ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
传动轴是最常件的零件，该零件结构较为简单，操作方便，加工精度高，价格低廉，因此得到了广泛的使用。
目前很多传动轴都做了适当的改进，使其适用性得到了更大的提高。
本设计是基于 ANSYS软件来汽车曲柄连杆机构行分析。
与传统的计算相比，借助于计算机有限元分析方法能更加快捷和精确的得到结果。
设置正确的模型、划分合适的网格，并合理设置求解过程，能够准确的获得分析模型各个部位的应力、变形等结果。
对零件的设计和优化有很大的参考作用。
关键词：三维建模，曲柄连杆机构，有限元，ANSYS，动静态分析引言随着发动机强化指标的不断提高，曲柄连杆机构的工作条件更加复杂。
在多种周期性变化载荷的作用下，如何在设计过程中保证曲柄连杆机构中的主要部件曲轴具有足够的疲劳强度和刚度及良好的动静态力学特性成为机构设计中的关键性问题[3]。
由于在实际工况中曲轴承受活塞、连杆传递的爆发压力的交变载荷作用，受力情况极其复杂。
采用传统的单纯有限元分析方法，很难完成对曲轴运行过程中动态变化边界条件的描述[4-5]。
为了真实全面地了解曲轴在实际运行工况下的力学特性，本课题通过运用CAD软件建立曲柄连杆机构各组成零件的几何模型，确定机构的质量特性参数，通过有限元分析软件Hyperworks和MSC.Nastran的联合仿真，对曲轴和连杆进行自由模态分析，输出振型和频率，将生成的模态中性文件导入ADAMS/View中建立曲柄连杆机构的多柔体动力学模型，应用durability 模块仿真分析曲轴和连杆在爆发压力和惯性力作用下的疲劳应力，由此可以清楚地了解曲轴和连杆在工作过程中各部分的应力，应变，迅速找到危险部位，为机构的优化设计奠定基础。
开题报告--汽车万向传动装置设计及有限元分析
（3）计算说明书，进行强度校核分析
（4）用Catia三维建模
（5）用有限元进行分析，得出其固有频率
三、课题进度安排
12月23日～1月19日．毕业实习阶段。
毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。
1月6日～2月28日．开题阶段。
提出总体设计方案及草图，填写开题报告，前期检查。
万向传动装置主要包括万向节和传动轴，对于传动距离较远的分段式传动轴，为了提高传动轴的刚度，有的还设置有中间支承。万向传动装置在汽车上的应用主要有以下几个方面：
1) 变速器与驱动桥之间。一般汽车的变速器、离合器与发动机三者装合为一体装在车架上，驱动桥通过悬架与车架相连。在负荷变化及汽车在不平路面行驶时引起的跳动，会使驱动桥输入轴与变速器输出轴之间的夹角和距离发生变化。
预期效果开题报告汽车万向传动装置设计及有限元分析1查阅资料分析实验内容及方向深入了解万向传动装置2讨论并设计实验方案进行可行性论证分析确定项目实施方案3计算说明书进行强度校核分析4用catia三维建模5用有限元进行分析得出其固有频率三课题进度安排12月23日1月19日
毕业设计
开题论证报告
专 业机械设计制造及其自动化
传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。通常用来连接变速器(或分动器)和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用来连接差速器和驱动车轮。传动轴有实心轴和空心轴之分。为了减轻传动轴的质量，节省材料，提高轴的强度、刚度，传动轴多为空心轴，一般用厚度为1. 5~3.0mm的薄钢板卷焊而成，超重型货车则直接采用无缝钢管。
2) 变速器与分动器、分动器与驱动桥之间（越野汽车），消除车架变形及制造、装配误差等引起的其轴线同轴度误差对动力传递的影响，须装有万向传动装置。
基于ANSYS workbench的汽车传动轴有限元分析和优化设计
基于ANSYS workbench的汽车传动轴有限元分析和优化设计使用ANSYS Workbench进行汽车传动轴的有限元分析和优化设计是一种常见的方法。
以下是基于ANSYS Workbench的汽车传动轴有限元分析和优化设计的一般步骤：1.创建几何模型：使用CAD软件创建传动轴的几何模型，并将其导入到ANSYS Workbench中。
确保几何模型准确、完整，并符合设计要求。
2.网格划分：对传动轴几何模型进行网格划分，将其划分为离散的单元。
选择合适的网格划分方法和单元类型，以确保模型的准确性和计算效率。
3.材料属性定义：定义传动轴所使用的材料的力学性质，如弹性模量、泊松比、密度等。
确保选择适当的材料模型，以准确模拟材料的行为。
4.载荷和约束定义：定义施加在传动轴上的载荷，如扭矩、轴向力等。
同时，定义约束条件，如固定轴承端点、自由转动等。
5.设置分析类型和求解器：根据实际情况选择适当的分析类型，如静态、动态、模态等。
配置求解器设置，选择合适的求解器类型和参数。
6.进行有限元分析：运行有限元分析，计算传动轴的应力、变形和振动等。
根据分析结果，评估传动轴的性能和强度。
7.优化设计：根据有限元分析的结果，对传动轴的结构进行优化设计。
通过调整传动轴的几何形状、材料或其他参数，以提高其性能。
8.重新进行有限元分析：对优化后的设计进行再次有限元分析，以验证优化结果。
如果需要，可以多次进行重复优化和分析的步骤。
9.结果评估和优化验证：评估优化结果的有效性，并验证传动轴在实际工况下的性能。
根据需求进行修正和改进。
请注意，基于ANSYS Workbench的有限元分析和优化设计需要一定的专业知识和技能。
基于ANSYS的汽车传动轴的有限元分析_唐良兵
空心轴受到的最大剪应力为 Max＝54.246 MPa； 实心轴受到的最大剪应力为 Max＝79.509 MPa。 可见在载荷相同的条件下，空心轴的重量 只为实心轴的 32.36%，并且从数据中可以看出 其安全性能更好。空心轴在减轻重量、节约材 料、提高安全性等方面效果非常明显。因此， 在保持转矩不变的条件下，空心轴可以比实心 轴少用材料，重量将会大幅减轻。
收稿日期：2012－06－18 作者简介：唐良兵（1975－），男，湖北武汉人，硕士，主要研究方向为精密机械设计、非标机械设计。
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计算机应用技术 （如图 1 所示）。
机械
2013 年第 1 期 总第 40 卷
取 2E11 Pa， 泊松比 μ 取 0.27， 许用应力[τ]及许 用扭转角[θ]分别为 60 MPa 和 2°/m。 首先在三维软件 Pro/E 中建立一段直径为 90 mm、长为 150 mm、壁厚为 2.5 mm 的圆管， 传动轴的长短并不影响传动轴的强度和刚度校 核，这里取 90 mm，是考虑到进行 ANSYS 有 限元分析时所花的时间短一些。
Wt
max
（ 1） （ 2）
πD3 16
可以初步确定实心轴的半径 R＝26 mm。
2.1 实心传动轴有限元模型的建立
实心轴的模型建立与空心轴建立是一致 的，在 Pro/E 软件中建立一段直径为 26 mm， 长 90 mm 的实心圆筒，导入到 ANSYS 中进行 分析，采用相同的映射网格划分。
由表 1 可知，694 号节点切向位移最大， Max＝－0.91217E-01，对应的转角为：
机械
2013 年第 1 期 总第 40 卷
计算机应用技术
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d
d x 0.091217 2.02705E - 3 rad 45 R
基于有限元的传动轴疲劳可靠性分析
基于有限元的传动轴疲劳可靠性分析作者：阎鑫于宏赵守智来源：《科技创新导报》2017年第11期DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.11.135摘要：传动轴是机械行业中广泛应用的重要零部件，具有传递扭矩的功能。
该文通过ANSYS软件对某型传动轴进行有限元分析，得到传动轴所受的应力分布情况，结合疲劳理论对材料的疲劳寿命S-N曲线进行修正，计算传动轴在不同工况下的疲劳寿命。
通过应力-强度干涉模型，得到各工况下传动轴的疲劳可靠度。
关键词：传动轴疲劳可靠性有限元中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0135-05轴类零件广泛应用于各种机械行业中，它在机器中起着支承其他零件，传递运动和力矩的作用[1]。
轴按其所受的载荷情况，可以分为转轴（同时受弯矩和扭矩）、传动轴（只受扭矩）和芯轴（只受弯矩）3种[2]。
作为传递力矩的重要零部件，若传动轴发生断裂，常常会直接导致机器功能丧失。
零部件长期受到随机、不连续且远低于材料强度极限的交变载荷作用时，会发生疲劳破坏，根据国外的统计，机械零件的破坏，实际有50%～90%为疲劳破坏[3]。
该文基于大型有限元软件ansys，建立传动轴的有限元模型，判断其受力最大的薄弱位置和所受应力大小，根据材料的S-N曲线和实际工况，修正S-N曲线以获得材料的强度，对传动轴所受应力和材料强度正态分布，采用应力-强度干涉模型，得到传动轴的疲劳可靠度。
1 应力-强度干涉模型应力-强度干涉模型假定零件所受的工作应力和材料强度都符合某种分布状态，两个分布不发生干涉的部分，可表示为：为强度大于应力的概率，也即零件的可靠度。
而应力和强度的分布发生干涉的部分，如图1的阴影部分所示，即材料的失效率。
当知道了零件的工作应力和材料强度的分布函数，可通过数值积分法或蒙特卡罗法求出干涉区间的大小，从而得到材料的失效率和可靠度。
2 有限元分析有限元分析方法是一种将连续物体离散化为若干单元，通过建立单元节点力和节点位移之间的关系，完成整体方程的求解，从而得到连续物体的受力分析的方法[4]。
基于有限元分析的汽车万向传动装置设计-开题报告
现在汽车万向传动装置一般是由万向节、传动轴和中间支撑组成。主要用于工作过程中相对位置 不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向 节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。一般万向节由 十字轴、十字轴承、凸缘叉及轴向定位件和橡胶密封件等组成。
在 1950 年后,传动轴的产量达到数以万计。1984 年主要由于汽车工业的增长，生产了三千五百 万套虎克万向节传动轴，一亿二千万套等速万向节传动轴，一亿三枢轴式万向节传动轴。在国内，近 年来随着我国汽车业的高速发展，带动我国汽车传动轴需求持续大幅增长。2007 年中国汽车传动轴 的需求已经突破 992 万根，产值达到 45 亿。2008 年汽车销量达到 938 万两，而作为汽车零部件的汽 车传动轴需求量也接近 1900 万套，产值达到 50 亿元。倒 2010 年我国汽车传动轴总销售额达到 87 亿之多，因次国内也出现一批传动轴制造的厂家。但产品的性能与国外相比仍有相当大的差距，具体 表现在两个方面：绝大多数轿车厂家对等速万向节产品没有制定出相应的技术规范，而国外公司对驱 动轴和传动轴的技术规定达 67 款之多，其中严格规定驱动半轴总成和传动轴总成的振动频率，目的 是避免和发动机、轮胎以及其他传动系部件发生共振，从而更加全面合理地设计汽车底盘；零件供应 商，易随意组合中心固定型等速万向节和伸缩型等速万向节，从而造成总成的失衡，使轿车产生异常 振动，出现异响。对于创立自主知识产权的轿车厂家来说，造出一流轿车仍有很长的路要走。
基于Hypermesh的重卡传动轴有限元分析
10.16638/ki.1671-7988.2019.17.031基于Hypermesh的重卡传动轴有限元分析习伟博1，田栋2，马相飞2，申良奇1（1.陕西万方汽车零部件有限公司，陕西西安710200；2.陕西汽车控股集团有限公司，陕西西安710200）摘要：传动轴作为重型卡车传动系统中的重要部分，起着传递发动机功率的重要作用，但其强度不足会引发失效和结构笨重等问题。
针对这些问题，文章基于HYPERMESH有限元软件对某商用车的传动轴强度、模态与吊挂模态强度进行分析，检验此商用车的传动轴设计是否存在缺陷。
根据强度分析结果与满足结构安全的要求，提出结构改进方案，对传动轴设计的进一步优化具有参考意义。
关键词：传动轴；强度；模态；传动轴模态强度中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)17-86-03Finite Element Analysis of Heavy truck drive shaft by ANSYSXi Weibo1, Tian Dong2, Ma Xiangfei2, Shen Liangqi1( 1.Shaanxi Wanfang Auto Parts Co. Ltd, Shaanxi Xi'an 710200; 2.Shaanxi Automobile Co. Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )Abstract: Drive shaft is the key part of truck driving system, and it plays important role in the transfer of the engine power. But there are still problems such as failure caused by lack of strength and structure rich. Based on HYPERMESH, this paper analyzes the transmission shaft strength, mode and hanging mode strength of a commercial vehicle, and tests whether the design of the drive shaft of this commercial vehicle is defective. According to the results of strength analysis and the require -ments of structural safety, a structural improvement scheme is proposed, which has reference significance for further optimization of drive shaft design.Keywords: drive shaft; strength; modal; transmission shaft modal strengthCLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)17-86-03引言作为汽车传动系统的重要组成部分，传动轴的主要作用是将发动机动力总成输出不同档位的动力和旋转运动传送到驱动桥，使得在传动过程中受到较大扭矩，产生较大变形和应力[1,2]。
基于ANSYS的传动轴有限元分析
收 稿 日期 ：２０１６ ０８—０９； 修 订 日期 ：２０１７—０１—０８ 作 者 简 介 ：丁 新 兵 （１９９０一），男 。山 东 济 南 人 ，在 读 硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 ：机 械设 计 及 理 论 。
２Ｏ１ ７年 第 ２期
丁新 兵 ：基 于 ＡＮＳＹＳ的传 动轴 有 限 元 分 析
选 择 Ｍａｉｎ／ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，在 弹 出的对话 框 中选 取结 构分析 ，即 ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ。
１．３ 选取 和 定义 单元类 型 选 择 Ｍａｉｎ ｍｅｎｕ／ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ／ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｙｐｅ／ａｄｄ
ｏｒ ｅｄｉｔ ｏｒ ｄｅｌｅｔｅ命 令 ，弹 出 ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｙｐｅｓ对 话 框 ，选 择单 元 类 型 为 ：ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｏｌｉｄｎｂｒｉｃｋ ８ ｎｏｄｅ ｌ８５。 Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｔｙｐｅｓ对话框 如 图 ２所 示 。 １．４ 定义材料 性 能参数
图 １ 阶 梯 轴 的 三 维 模 型 图 ２ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｔｙｐｅｓ对 话 框
最后选 择 ｍａｔｅｒｉａｌ／ｅｘｉｔ退 出材料参 数定 义 。 １．５ 划 分 网格
实体建 模最 终 的 目的是 划分 网格 以生成 节点 和单 元 ，所 以生 成节 点和单 元 的网格 划分 又分 为两个 步骤 ： ①定 义单元 属性 ；②定 义 网格 ，进 行 网格 的划 分 。选择 ｍａｉｎ ｍｅｎｕ／ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ／ｍｅｓｈｉｎｇ／ ｍｅｓｈｔｏｏｌ弹 出 的 是 ｍｅｓｈｔｏｏｌ对话框 ，网格划 分对话 框 如 图 ５所 示 。图 ６为轴 网格划 分后 示意 图 。 １．６ 求 解 与 加 载
首先利 用 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建 立 阶 梯 轴 的 三维 实体 模 型 ，之后 将模 型转 化 为 ＡＮＳＹＳ可 以读 取 的格 式 ，即保 存 为 ＊．ｘ—ｔ类 型 的文件 。
传动轴有限元分析概要
汽车结构有限元分析研究报告姓名：班级：学号：盐城工学院汽车工程学院传动轴有限元分析研究报告盐城工学院汽车工程学院车辆工程专业江苏，盐城226000摘要：ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如,Alogor, I－DEAS,CAD等。
ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
传动轴是最常件的零件，该零件结构较为简单，操作方便，加工精度高，价格低廉，因此得到了广泛的使用。
目前很多传动轴都做了适当的改进，使其适用性得到了更大的提高。
本设计是基于 ANSYS软件来汽车曲柄连杆机构行分析。
与传统的计算相比，借助于计算机有限元分析方法能更加快捷和精确的得到结果。
设置正确的模型、划分合适的网格，并合理设置求解过程，能够准确的获得分析模型各个部位的应力、变形等结果。
对零件的设计和优化有很大的参考作用。
关键词：三维建模，曲柄连杆机构，有限元，ANSYS，动静态分析引言随着发动机强化指标的不断提高，曲柄连杆机构的工作条件更加复杂。
在多种周期性变化载荷的作用下，如何在设计过程中保证曲柄连杆机构中的主要部件曲轴具有足够的疲劳强度和刚度及良好的动静态力学特性成为机构设计中的关键性问题[3]。
由于在实际工况中曲轴承受活塞、连杆传递的爆发压力的交变载荷作用，受力情况极其复杂。
采用传统的单纯有限元分析方法，很难完成对曲轴运行过程中动态变化边界条件的描述[4-5]。
为了真实全面地了解曲轴在实际运行工况下的力学特性，本课题通过运用CAD软件建立曲柄连杆机构各组成零件的几何模型，确定机构的质量特性参数，通过有限元分析软件Hyperworks和MSC.Nastran的联合仿真，对曲轴和连杆进行自由模态分析，输出振型和频率，将生成的模态中性文件导入ADAMS/View中建立曲柄连杆机构的多柔体动力学模型，应用durability 模块仿真分析曲轴和连杆在爆发压力和惯性力作用下的疲劳应力，由此可以清楚地了解曲轴和连杆在工作过程中各部分的应力，应变，迅速找到危险部位，为机构的优化设计奠定基础。
基于ANSYS Workbench的汽车传动轴的有限元分析
基于ANSYS Workbench的汽车传动轴的有限元分析田国富;赵庆斌【摘要】为提高传动轴设计的可靠性和合理性,基于有限元方法对汽车传动轴进行自由模态分析、疲劳分析.由共振性分析表明,传动轴的最高运转转速小于临界转速25％,因此能够有效避免共振的发生.最大应力出现在轴管与万向节连接处,值为144.99MPa,安全系数为1.69,大于设计要求的1.2倍安全系数,因此传动轴的强度满足要求.该传动轴的最小寿命值为4.5963×105min,疲劳寿命满足要求.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】2页(P42-43)【关键词】有限元;共振性;疲劳寿命【作者】田国富;赵庆斌【作者单位】沈阳工业大学,沈阳110870;沈阳工业大学,沈阳110870【正文语种】中文汽车传动轴是汽车传动系中传递动力的重要部件，也是一个高转速、少支撑的旋转体，主要用于将发动机发出的动力传递至前后桥，并且缓冲从行驶系传来的振动以保证整车动力系统正常运行，合理地设计汽车传动轴对解决汽车的振动、动平衡以及噪声问题十分重要。
1.1 模态分析理论传动轴作为一个N自由度振动系统，其运动微分方程可以写为：式中：[M]为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵；{u}为位移矢量；{u˙}为速度矢量；{ü}为加速度矢量；{Fa}为结构外载荷矢量。
由于模态是系统结构的固有特性，与外部的载荷条件无关，即Fa=0。
考虑到阻尼对结构的固有频率和振型影响不大，因此略去阻尼项得到无阻尼系统的自由振动微分方程：由于弹性体的自由振动总可以分解为一系列简谐振动的叠加，假设简谐振动的方程为：式中：{X}是结构中各点的模态振幅；ω是结构中各点的圆频率。
将（3）式代入（2）式，得到系统的特征方程为：由振动理论可知，结构自由振动时各节点振幅{U}i不可能全为0，因此公式（4）成立的前提是其系数行列式等于0，故可得式（5）所示的机架自由振动系统特征方程。
88-汽车变速器二轴有限元分析
（2）
486
第三届中国 CAE 工程分析技术年会论文集
式中 Fr = φr
T
{ f } ， M r ， K r ， Cr 分别为模态质量、刚度和阻尼。由（3）式得：
qr = Fr ( K r − ω M r + jωCr )
2
n
(K
r
− ω 2 M r + jωCr ) qr = Fr
（3）
（4）
5 结束语
（1）针对汽车变速器二轴进行力有限元静态刚度和动态特性分析，其分析结果为结构改 进和优化提供理论参考。需要进一步进行试验来验证理论分析的结果。 （2）二轴的刚度符合要求，甚至还有一些刚度富余，因此在轻量化设计上有很大的潜力 和空间。从工况分析的结果来看，轴的设计和载荷的布置方面还有待改进。 （3）通过模态分析得出二轴的固有频率，避免与其它零部件或车身发生共振耦合。 参考文献:
&} + [ K ]{ x} = { f } x} + [C ]{ x [ M ]{&&
（1）
式中 { x} = [φ ]{q} ， [φ ] 、 {q} 分别为模态矩阵和模态坐标，上式可变换为模态解耦方程：
0 0 O O q = φT f 2 &&} + &} 2 ξω q ω {q { n n { } [ ] { } O O 0 0 其中，第 r 阶模态方程为：
第三届中国 CAE 工程分析技术年会论文集
汽车变速器二轴有限元分析
鲁守卫 业红玲
(安徽农业大学工学院 合肥 230036) 摘要： 摘要： 在 Unigraphics 软件中建立二轴三维模型，通过接口程序将模型导入 ANSYS 环境中，建立二轴 有限元模型。运用有限元理论对二轴进行了弯曲和扭转工况的计算，获得对应工况下的应力、应变、扭 矩情况。对二轴进行了模态分析，得出基本振型和相关频率。探讨了其受力特性和动态性能，为结构优 化和改进设计提供了理论依据。 关键词： 关键词：二轴 有限元 模态分析
重型汽车传动轴模态分析与中间支撑刚度设计研究
重型汽车传动轴模态分析与中间支撑刚度设计研究重型车辆传动轴是指连接发动机与车轮的传动组件，其关键部位是中间支撑，支撑着传动轴的一定长度，以此保证传动过程中的稳定性与流畅性。
为了保证重型车辆在运行过程中的正常工作，必须对传动轴与中间支撑进行模态分析和刚度设计。
首先，对传动轴进行模态分析。
传动轴在运行过程中会受到一定的载荷和振动，这些振动会引起传动轴共振，进而导致质量失衡、噪声和疲劳破坏等问题。
因此，需要对传动轴进行模态分析，以找到其固有频率和振型，以避免共振问题的发生。
在模态分析中，采用有限元分析法，将传动轴划分为若干个有限元单元，通过计算得到每个单元的本征频率和振型，并通过模态迭代方法确定传动轴的固有频率和振型。
通过模态分析可以确定传动轴的自然频率，根据自然频率，设计中间支撑，从而有效避免共振问题的发生。
同时，中间支撑的刚度也是重要的设计因素。
中间支撑刚度的大小将直接影响到传动轴的振动和整车稳定性。
因此，需要对中间支撑的刚度进行设计和优化。
中间支撑的刚度可以通过在支撑处增加弹簧、橡胶垫等方式来调节。
这些材料的选择和数量的增减将会对支撑的刚度产生影响。
通过有限元分析法，在不断的试验和优化中，寻求最佳的中间支撑刚度。
总之，传动轴与中间支撑的模态分析和刚度设计对于重型车辆的稳定性和疲劳寿命具有非常重要的作用。
通过合理的设计和优化，可以保障车辆的安全性和可靠性，同时提高车辆的行驶舒适性。
除了模态分析和中间支撑的刚度设计，针对重型汽车传动轴，还有其他几个设计方面需要关注。
首先是重型汽车传动轴各部件的材料选用。
传动轴高负荷工作环境下，需要具备较高的强度和刚度以及一定的抗腐蚀能力，因此在材料上通常采用钢、铸铁等材料。
中间支撑方面，常见的材料选择有橡胶、钢、铝等。
在选择材料时，需要考虑到成本、性能、加工工艺和耐久性等多个因素，并进行综合评估选择。
其次是传动轴的加工制造。
传动轴制造过程中需要注意加工精度、表面硬度等细节问题，以确保传动轴的性能稳定及寿命长久。
汽车传动轴有限元分析
类型和材料特性。 网格划分完成后要将重合的节点合并为—个节 。 点 划分 网格后 的整传动轴的模型 ， 其中总节点个数 １２０ 。 ３９ 个 ２加 载 和 求解 ．
变速箱 输入双 向扭矩 最大 ４ ０ Ｎ ｍ． ５ ０ ＊ 最小 １０ Ｎ ｍ ４ ｏ ＊ 校 核强度 和刚度是单 向 ．所以取变速箱 的最大输 出扭 矩为 ４ ０ ／： ２ ０ ＊ ５ ０２ ２ ５ Ｎ ｍ 将扭矩转换为 切向力施加 到轴的 圆周 面上的 每个节点上 的力 Ｆ Ｍ ｆ ＝／ Ｒ ｎ ，式中 Ｍ是扭矩 ； ＊） Ｒ是轴 的圆周 处的半径大 小 ； 是 圆周 面上 的 ｎ 节点个 数。此次施 加载荷 的方法是在 传动输入端 施加扭 矩载 荷 ． 传 动轴传 出的一 端施加全部 约束 在 最左边的轴 圆周 面上的每个节 点 上施加 自由度 约束 ， 将每个 节点 的所 有 自由度 约束住 最 右边轴 圆 周面上施加 扭矩载荷 。 圆周轴 径 Ｒ ０ ４ ５ 节 点数 ： ７ 每个 节 ： ． ４ ｍ． ０ １４ 点上 的切 向力 Ｆ ２ ５ ／ ． ４ ＂７ ） ＝ ９ ．８ Ｎ载荷施加完成 了． ＝ ２ ０（ ０ ５ １４Ｎ ２ ０５ ５ ０４ 就 可以开始求解 。选择 所有的元素 ． 择分析类型为结构 静力分析 ． 选 开 始求解 。
２１ 年 ０ 期 ０２ 第 ８
科技 一向导
◇ 科技论坛◇
汽车传动轴有限元分析
吕静敏 （ 郑州宏达汽车工业有 限公司 河南 郑州 ４ ０４ ） 之一 ， 在保证传 动轴的强度和刚度的 同时要尽可能节约材料 。用有 限元 分析软件 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 对汽
荷 的时候 ． 最左边 的那一小部分的约束是以理想的状态加在表面 的每 个节 点上的。每个节点的所有 自由度都被约束了 ． 以那个部分 的 所 节点位移在图上显示几乎为零 节点位移最大的区域几 乎都在施加载
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汽车传动轴有限元分析
【摘要】汽车传动轴是汽车重要组成部分之一，在保证传动轴的强度和刚度的同时要尽可能节约材料。
用有限元分析软件ANSYS对汽车传动轴整轴进行了有限元静力分析和模态分析。
ANSYS可以比较完美的分析传动轴的结构和振动模态，根据分析结果可以设计出比较完美的传动轴。
【关键词】传动轴；静力分析；模态分析；ANSYS
0.引言
在工程领域中应用最广泛的数值模拟方法是有限单元分析法，有限元分析( FEA，Finite Element Analysis)是在力学模型上近似的数值分析方法，它的基本思想可概括为一句话：“先分后合”或“化整为零又积零为整”。
具体地说，就是将连续体或结构划分为许多单元，通过一些节点把有限个单元连成集合体代替原来的连续体或结构，即把连续体转化为离散模型来进行力学分析。
根据分块近似的思想，选择简单的函数近似地表示单元内位移变化规律，利用力学推导建立单元的平衡方程组，再把所有单元的方程组集合成表示整个结构的力学特性的代数方程组，最后引入边界条件求解代数方程组获得数值解。
该软件在机械制造业、航天航空、汽车交通、桥梁等领域的产品设计、科学研究方面得到了广泛应用。
现在国内外用得最广泛的就是运用有限元对汽车传动轴做静力分析和振动模态分析，根据分析结果来确定传动轴的强度和振动是否符合性能要求。
1.整轴设计
（1）根据设计的传动轴的尺寸，在ANSYS软件中建立整传动轴的三维实体模型。
（2）定义单元的类型。
传动轴属于三维实体块模型，所有的分析都采用SOLID45号单元(SOUD45号单元不需要定义实常数)。
（3）确定整轴零件材料，一般为45#钢和40Cr。
（4）网格划分生成物理模型。
采用网格划分工具对其进行网格划分。
划分的时候要注意，不同材料的结构划分网格的时候要选择与之对应的单元类型和材料特性。
网格划分完成后要将重合的节点合并为一个节点。
划分网格后的整传动轴的模型，其中总节点个数13290个。
2.加载和求解
变速箱输入双向扭矩最大4500N*m，最小1400N*m。
校核强度和刚度是单向，所以取变速箱的最大输出扭矩为4500/2=2250N*m。
将扭矩转换为切向力施加到轴的圆周面上的每个节点上的力F=M/( R*n)，式中M是扭矩；R是轴的圆周处的半径大小；n是圆周面上的节点个数。
此次施加载荷的方法是在传动输入端施加扭矩载荷，传动轴传出的一端施加全部约束。
在最左边的轴圆周面上的每个节点上施加自由度约束，将每个节点的所有自由度约束住。
最右边轴圆周面上施加扭矩载荷，圆周轴径R=0.0445m，节点数n=174。
每个节点上的切向力F=2250/(0.0445*174)N=290.585N载荷施加完成了，就可以开始求解。
选择所有的元素，选择分析类型为结构静力分析，开始求解。
3.后处理
求解完成后就进入了结果后处理，要经过读结果显示结果列表，查看结构是否正确。
然后查看在力载荷和约束载荷下的变形图、位移云图和应力云图。
仔细观察各个图形，对每个图形进行分析并绘制图形。
然后运动所学力学知识来分析
和整理结果。
3.1绘制传动轴的位移云图
从图中可以看出坐边的蓝色区域的位移几乎为零，其实并不是如此。
那一部分区域有位移只不过很小，但不可能不零。
是因为在施加载荷的时候，最左边的那一小部分的约束是以理想的状态加在表面的每一个节点上的。
每个节点的所有自由度都被约束了，所以那个部分的节点位移在图上显示几乎为零。
节点位移最大的区域几乎都在施加载荷区域的附近。
图中所有节点中最大的位移是1.277弧度。
3.2绘制传动轴的应力云图
从图中看出应力最大区域在整个传动轴尺寸最小的地方。
也就是后传中间花键轴轴径最小的地方，最大应力达到了601MPa。
可以说明一个问题，应力的大小与结构尺寸有关，也就是强度可以用尺寸的大小来满足。
传动轴的后传中间花键轴设计时选用的材料是40Cr，此种材料的最大应力强度极限是784MPa，取安全系数为1.2，601MPa小于653MPa( 784/1.2)。
显然它的强度和刚度可以满足传动轴的性能要求。
所以设计的结构尺寸合理。
传动轴整轴模态分析在传动轴静力分析模型的基础上进行模态分析，只需要将分析类型选择为模态分析( Modal)，再点击分析选项( Analysis Options)进入设置对话框，在No.of modes to extract和NMODE No.modes to expand两个选项中输入10，代表求解前十阶的固有频率和振态模型。
3.3结果分析
整轴模态分析的前十阶固有频率如表所示由以上数据可得出在整个传动轴中后花键轴是该传动轴的薄弱环节，振幅最大。
通过有限元静力分析表明，整轴中前花键轴，后花键轴的强度足够。
通过有限元模态分析表明，在整个传动轴中，后花键轴的振幅最大，是传动轴的薄弱环节，应加强对此处的优化设计。
由以上数据可得出在整个传动轴中后花键轴是该传动轴的薄弱环节，振幅最大。
4.结语
本文分析ANSYS汽车传动轴是汽车重要组成部分之一，要求传递功率的效率要高；传动时要平稳，振动要小。
作为保证汽车性能重要部分的汽车传动轴的研究一直以来有一个很难完美解决的问题，即在传动过程中存在的强度、刚度和振动问题。
一般只要尺寸够大就绝对能保证强度，但是大尺寸浪费材料增加成本。
所以传动轴研究就是需要非常精确的材料用量来满足传动轴的强度、刚度和振动要求。
通过有限元静力分析表明，整轴中前花键轴，后花键轴的强度足够。
通过有限元模态分析表明，在整个传动轴中，后花键轴的振幅最大，是传动轴的薄弱环节，应加强对此处的优化设计。
【参考文献】
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