爬升齿轮与轴在倒角处应力的有限元分析

爬升齿轮与轴在倒角处应力的有限元分析

发表时间：2016-03-15T14:48:16.240Z 来源：《基层建设》2015年22期供稿作者：黄文平[导读] 广东精铟海洋工程股份有限公司分析可得，过渡圆角半径越小，应力集中现象越严重，尤其是在当r<10mm时尤为显著。

黄文平

广东精铟海洋工程股份有限公司

一、研究内容

本文采用SolidWorks对爬升齿轮与轴建立三维模型，并运用自带的有限元分析SolidwWrks Simulation对轴径突变处进行应力大小的分析，根据应力大小的分布图，对影响应力集中的因素进行验证分析。

二、爬升齿轮与轴建模

对实物进行测量，将实物的结构特征抽象出来，以参数化建立草图，用特征键还原实物三维模型，在此采用Solidworks软件进行建模。

下面是在Solidworks建立的零件模型及装配体效果图：

分析可得，过渡圆角半径越小，应力集中现象越严重，尤其是在当r<10mm时尤为显著，故而轴的疲劳寿命随着过渡圆角半径的变大而增长。但是圆角半径并非越大越好。当圆角半径在一定范围内过大，则会出现与轴段的尖端连接，引起附加的应力集中现象。

四、结论及尚存在的问题

本文用有限元分析法，通过SolidWorks软件建立了不同圆角半径和径比，不同材料及不同载荷条件下圆轴的三维有限元计算模型，用实验比较分析了应力集中现象，根据实验结果，绘制了应力集中随各影响因素变化的曲线图，分析了结构参数对轴肩过渡圆角处的影响。

当过渡圆角半径很小时，缺口根部的理论应力集中系数很大，应力集中严重，此时过渡圆角半径成为影响寿命的主要因素，径比的变化对应力集中的影响不明显，所以不同径比下的圆轴寿命差距不大；当过渡圆角半径变大时，缺口根部应力集中有所减轻，疲劳寿命有所增加，此时径比成为影响应力集中的主要因素，径比增加，应力集中严重，从而使疲劳寿命降低，所以较大过渡圆角半径下，径比的变化使疲劳寿命差距变大。

通过分析发现，设计轴的相应结构时要综合考虑各种因素，在满足使用性能的前提下，应首先考虑经济性原则。对一定轴径比的过渡应采取合理的圆角过渡设计，才能有效的缓和应力集中现象，保证轴的寿命与质量