Solidworks应力分析实例
Solidworks软件的应力分析

Solidworks软件的应力分析Solidworks软件是一款功能强大的3D设计软件,能够帮助设计者快速、准确地完成各种复杂零件和装配体的建模和分析。
其中,应力分析是Solidworks软件的一大优势,可以对设计的零件或装配体进行强度和刚度的分析,有助于优化设计,提高产品性能。
Solidworks软件的应力分析功能包括静力学分析、动力学分析、疲劳分析等,下面分别介绍。
静力学分析静力学分析是一种分析物体在静止状态下的力学特性的分析方法。
在Solidworks软件中,我们可以对设计的零件或装配体进行静力学分析,以确定它们在受力时是否会发生破坏或变形。
具体步骤如下:1. 创建CAD模型。
设计者需要首先使用Solidworks软件创建零件或装配体的CAD模型。
2. 定义约束和负载。
在进行应力分析前,需要定义零件或装配体的约束和负载,以模拟实际工作环境。
例如,可以定义固定边界条件、弹簧边界条件等。
3. 进行应力分析。
在定义好约束和负载后,可以进行应力分析。
Solidworks软件提供了多种分析方法,包括静态、非线性、热应力等。
可以根据具体需要进行选择。
4. 可视化结果。
应力分析完成后,Solidworks软件会生成分析结果并以可视化的方式呈现。
分析结果包括应力云图、位移云图、应变云图等。
设计者可以根据结果进行进一步优化,提高设计的强度和刚度。
疲劳分析总之,Solidworks软件的应力分析功能可以帮助设计者优化设计,提高产品的性能和可靠性。
同时,它也使得设计者更容易预测产品在实际工作环境中的运动和变形特性,从而避免产品破坏和故障。
基于Solidworks的双压力角齿轮应力分析

2结构 分析
So i ldW o ks Si u a i n是 一 个 与 r m l to S i OldW O k 完 全 集 成 的 设 计 分 析 系 统 。 s r Smu ai n i lt 提供 了单 一屏 幕解 决方 案来进 行 o 应 力 分 析 、 率 分 析 、 曲分 析 、 分 析 和 频 扭 热 优化分析 。 文将基于该软件 对2 度压 力 本 0 角 齿 轮 ,5 2 度压 力 角 齿 轮 , 0 、 5 2 度 2 度双 压
Ci ua pth r l ̄ i : c c F la is i du : r
圃匿角齿轮 应 力分析 w oi k l rs d
顾超1 l (. 1 浙江 工业大 学 杭州 3 0 4 2 嘉兴 职业技 术学院 浙江嘉兴 3 0 6 1 1: . O 1 3) 4 摘 要 : 用S ld rs 使 oiwok 软件 创建 了2 度 5 0 2 度压 力角标 准齿轮及双 压 力角齿轮 , 用有限 元分析 软件Smuain 类齿轮 的分度 圃处 使 i lto 对3 受 力及齿 顶处 受 力情 况进 行 分析 , 比 分析 结 果 , 证双 压 力角齿轮 的优越 性 。 对 论 关键词 : 双压 力角齿轮 应 力分析 优越性论证 中 图分 类 号 : G6 T 1 文献 标 识 码 : A 文章 编 号 : 7 —3 9 ( 0 ) 3b 一0 8 —0 1 2 7 12 1 0 ( ) 0 8 2 6 2
8 0 m 6O 0 7 0 0 70 0 mm
首 先 对2 度标 准 压 力 角齿 轮 实施 建 模 。 0 的 、 流 的三 维 C 主 AD解决 方 案 。 件 插件 丰 软 模 , 0 齿 富 , 有限 元分 析插 件 Smu a in 其 i l to 与主 软件 选 定 基本 参 数 为 : 数 2 压 力 角2 度 , 轮 1齿 . mm。 插 件 中设 置 各项 条 在 完 全 集 成 , 供 了 解 决 方 案 来 进 行 构 件 的 齿 数4 , 厚 9 5 提 应力等分析 。 件如 图1图2 、 所示 , 成 齿 轮 。 变 压 力 角 生 改 为2 度 , 成新渐开线齿轮。 5 生 1 齿轮建模 1 2 双压 力角 渐开 线齿 轮建 模 . S l wo k 软 件 具 有 基 于特 征 的 参 数 oi d rs 对 于 双 压 力 角 渐 开 线 齿 轮 , 定 基 本 选 化 实 体 建 模 功 能 , 且 具 备 专 门 的 齿轮 生 参 数 为 : 数 2 轮 齿 两 侧 压 力 角 分 别 为 2 并 模 , 0 成 插件 G a T a , e r r x 本文 将基 于 该 插件 , 齿 度 、 5 , 轮 齿数41 齿厚 9 5 对 2度 齿 , . mm。 0 对2 度 轮进行 建模 。 及2 度 压 力 角 的 两 套 齿轮 的渐 开 线 实 施块 5 1 1 标准 渐 开线齿 轮建 模 . 操 作 , 成 双 压 力 角 渐 开 线 齿 轮 的 两 侧 齿 生 廓 , 而 构 建 出双 压 力 角渐 开 线 齿 轮 。 从
solidworks simulation案例

SolidWorks Simulation案例分析:汽车车架强度分析背景汽车车架是汽车的重要组成部分之一,负责承载车辆的重量和提供车辆的刚度。
在设计和制造汽车车架时,确保其强度和刚度是至关重要的。
使用SolidWorks Simulation软件可以对汽车车架进行强度分析,以评估其在不同工况下的性能。
案例描述在这个案例中,我们将对一款小型轿车的车架进行强度分析。
该车架的设计已经完成,但需要确保其在日常使用中不会发生应力过大导致失效的情况。
我们将使用SolidWorks Simulation软件对车架进行静态荷载分析和模态分析,以评估其在施加荷载和固有频率方面的性能。
案例过程步骤1:建立CAD模型首先,我们需要在SolidWorks中建立车架的CAD模型。
根据设计图纸和车架的几何尺寸,使用SolidWorks的建模工具创建车架的三维模型。
确保在建模过程中准确地捕捉车架的几何形状和结构。
创建好车架的CAD模型后,将其保存为SolidWorks文件格式。
步骤2:设置材料属性在进行强度分析之前,我们需要为车架指定材料属性。
根据车架的实际材料,选择合适的材料并输入其材料属性。
这些属性包括弹性模量、泊松比和密度等。
在此示例中,我们选择了高强度钢作为车架的材料,并使用已知的材料属性进行设置。
步骤3:应用边界条件和载荷下一步是在CAD模型中应用边界条件和载荷。
边界条件是指模型中的约束条件,即固定部分,以限制其运动自由度。
对于车架,通常有某些部分被固定在同一位置,以模拟车轮连接点和底盘连接点。
通过在合适的表面上应用固定边界条件,我们可以模拟车架的真实运行状态。
载荷是模拟车辆受到的外部力或压力,它们对车架施加负荷。
对于这个案例,我们将以不同方向的静态荷载施加在车架上,以模拟车辆不同工况下的负荷。
步骤4:进行强度分析一旦设置了边界条件和载荷,我们就可以开始进行强度分析了。
使用SolidWorks Simulation的静态模块,我们可以输入材料属性、边界条件和载荷,并运行分析。
Solidworks Simulation 静应力分析

有限元常用的术语
Simulation静应力分析的一般流程
进行分析所需的步骤取决于算例类型。常见的算例运行步骤: •创建算例并定义其分析类型和选项。 •定义算例参数。参数可以是模型尺寸、材料属性、力值或任何其它输入。 •定义材料属性。如果在 CAD 系统中定义了材料属性,则不需要执行这一步。疲劳算例 和优化算例使用参考的算例来获得材料定义。
可以通过三种方法定义材料属性: •使用在 CAD 系统中分配给零件的材料。 •从默认的材料库或任何用户定义的材料库中挑选材料。 •手工指定所需属性的值。
材料属性的认识
简化模型
特征消隐
简化装配体以进行仿真 在适用的情况下,可以通过几种方式简化复杂的装配体以获得仿真结果。当处理装配体或多实体时,如果计算资源不允许对精确的模型 进行仿真,则可考虑下列简化选项。 请记住,通过计入装配体中的所有实体并使用优化的网格大小,可获得最精确的结果。仅在确信简化不会对您所研究的问题产生重大影 响的情况下,才能简化装配体。
载荷和所引起的反应之间的关系是线性的。例如,如果将载荷加倍,模型的 反应(位移、应变及应力)也将加倍。如果以下条件成立,您可以作线性假 设:
应力和应变的认识
物体中的内力从一点到另一点将有所不同。在任何较小的内部平面区域上, 区域一侧的那部分物体会对另一侧的部分施加载荷。应力表示这些内力的强 度(每单位面积的力)。
在计算机上模拟模型的测试过程来代替昂贵的现场测试,从而降低费用。 通过减少产品开发周期数量来缩短产品上市时间。 快速测试许多概念和情形,然后做出最终决定,这样,您就有更多的时间考虑新的 设计,从而快速改进产品。
分析的概念
软件采用了有限元方法 (FEM)。FEM 是一种用于分析工程设计的数字方法。FEM 由于其通用性和适合使用计算 机来实现,因此已被公认为标准的分析方法。FEM 将模型划分为许多称作单元的简单小块形状,从而有效地用许 多需要同时解决的小问题来替代一个复杂问题。
基于Solidworks Simulation的轴承过盈配合接触应力分析

的设计和校核计算提供 理论依据 , 同时为判断轴承压装到位提供依据 。 关键词 :轴承 ; Y Q一3 6 5 ;牵引电机 ;过盈配合 ; 接 触应力
Co n t a c t s t r e s s a n a l y s i s o n i n t e r f e r e n c e it f o f b e a r i n g s b a s e d o n s o l i d wo r ks s i mu l a t i o n
摘 要: 利用有限元 S o l i d w o r k s S i m u l a t i o n软件对球轴承 内圈过盈接 触问题进行仿 真分析 , 通过 求解 出应力 、 应 变和位 移
云图, 找 出 了轴 的最 大应 力 、 周 向应 力 、 径 向应 力 和 径 向 位 移 。 过 盈 配合 接 触 应 力 分 析 可 为 牵 引 电 机 主 轴 轴 承 过 盈 配合
.
c i r c umf e r e n t i a l s t r e s s.r a d i a l s t r e s s a n d r a d i a l di s p l a c e me n t . Th e i n t e r f e r e nc e it f a n a l y s i s c a n p r o v i de t h e t h e o r e t i c a l ba s i s f o r t h e
f e r e nc e c o n t a c t .F r o m t he s t r e s s n e p ho g r a m ,s t r a i n ne ph o g r a m a nd d i s p l a c e me n t n e p ho g r a m ,f ind i ng t he po s i t i o n o f ma x i mu m s t r e s s
轮毂-静应力分析 1-1

使用 SolidWorks Simulation 进行分析 模拟对象为轮毂 1模拟对象为轮毂日期: 2016年12月20日 设计员: Solidworks 算例名称:静应力分析 1 分析类型:静应力分析目录说明 .................................................... 1 假设 .................................................... 2 模型信息 ............................................... 2 算例属性 ............................................... 4 单位 . (4)材料属性 ............................................... 5 载荷和夹具 ............................................ 6 接头定义 ............................................... 6 接触信息 ............................................... 7 网格信息 ............................................... 8 传感器细节 ............................................ 9 合力 .................................................... 9 横梁 .................................................... 9 算例结果 ............................................. 10 结论 .. (12)说明无数据假设模型信息模型名称: 轮毂当前配置: 默认实体文档名称和参考 视为容积属性文档路径/修改日期 阵列(圆周)1[7]实体 质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016阵列(圆周)1[8]实体质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016凸台-拉伸3实体质量:36.0857 kg体积:0.00456781 m^3密度:7900 kg/m^3 重量:353.64 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016阵列(圆周)1[4]实体质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016阵列(圆周)1[1]实体质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016阵列(圆周)1[6]实体质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016阵列(圆周)1[3]实体质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016凸台-拉伸2实体质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016阵列(圆周)1[5]实体质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016阵列(圆周)1[2]实体质量:0.140027 kg 体积:1.7725e-005 m^3 密度:7900 kg/m^3 重量:1.37227 NE:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考\轮毂.SLDPRT Dec 20 17:55:55 2016算例名称静应力分析 1分析类型静应力分析网格类型实体网格热力效果: 打开热力选项包括温度载荷零应变温度298 Kelvin包括 SolidWorks Flow Simulation 中的液压效应关闭解算器类型自动平面内效果: 关闭软弹簧: 关闭惯性卸除: 关闭不兼容接合选项自动大型位移关闭计算自由实体力打开摩擦关闭使用自适应方法: 关闭结果文件夹SolidWorks 文档 (E:\公司文件\前期方案\新疆特变电工新小车改造方案\参考)单位单位系统: 公制 (MKS)长度/位移mm温度Kelvin角速度弧度/秒压强/应力N/m^2模型参考属性零部件名称: Q235B模型类型: 线性弹性同向性 默认失败准则:最大 von Mises 应力 屈服强度: 7.00165e+008 N/m^2 张力强度: 1.51658e+008 N/m^2 弹性模量: 6.61781e+010 N/m^2 泊松比: 0.3质量密度: 7900 kg/m^3 抗剪模量: 5e+010 N/m^2 热扩张系数:1.2e-005 /KelvinSolidBody 1(阵列(圆周)1[7])(轮毂), SolidBody 2(阵列(圆周)1[8])(轮毂),SolidBody 3(凸台-拉伸3)(轮毂),SolidBody 4(阵列(圆周)1[4])(轮毂), SolidBody 5(阵列(圆周)1[1])(轮毂), SolidBody 6(阵列(圆周)1[6])(轮毂), SolidBody 7(阵列(圆周)1[3])(轮毂),SolidBody 8(凸台-拉伸2)(轮毂),SolidBody 9(阵列(圆周)1[5])(轮毂),SolidBody 10(阵列(圆周)1[2])(轮毂)曲线数据:N/A载荷名称 装入图象 载荷细节力-1实体: 1 面, 1 基准面 参考: 上视基准面 类型: 应用力值:---, ---, -50000 N扭矩-1实体: 9 面 参考: 基准轴1 类型: 应用力矩 值:1600 N.m扭矩-2实体: 1 面 参考: 基准轴2 类型: 应用力矩 值:800 N.m接头定义无数据接触接触图像接触属性 全局接触类型: 接合 零部件: 1 零部件 选项: 兼容网格网格类型实体网格所用网格器: 标准网格自动过渡: 关闭包括网格自动环: 关闭雅可比点 4 点单元大小19.304 mm 公差0.965201 mm 网格品质高网格信息 - 细节节点总数12838单元总数6534最大高宽比例8.9187单元 (%),其高宽比例< 3 83.7单元 (%),其高宽比例> 10 0扭曲单元(雅可比)的 % 0完成网格的时间(时;分;秒): 00:00:04计算机名: XIAOBAI传感器细节无数据合力反作用力选择组单位总和 X 总和 Y 总和 Z 合力整个模型N -1.81161 50000.8 34.2295 50000.8反作用力矩选择组单位总和 X 总和 Y 总和 Z 合力整个模型N.m 0 0 0 0横梁无数据算例结果名称类型最小最大应力1 VON:von Mises 应力 4.45563 N/m^2节: 12113 1.26007e+007 N/m^2 节: 9327轮毂-静应力分析 1-应力-应力1名称类型最小最大位移1 URES:合位移0 mm节: 1174 0.00570073 mm 节: 1633轮毂-静应力分析 1-位移-位移1名称类型最小最大应变1 ESTRN :对等应变7.79731e-011单元: 6468 0.000129958 单元: 4448轮毂-静应力分析 1-应变-应变1名称类型最小最大安全系数1 自动55.5657节: 9327 1.57142e+008 节: 12113轮毂-静应力分析 1-安全系数-安全系数1结论。
SolidWorks在产品装配动态分析中的应用探讨

SolidWorks在产品装配动态分析中的应用探讨引言:SolidWorks是一款功能强大的三维计算机辅助设计软件,广泛应用于各个行业的产品设计和装配过程中。
在产品装配动态分析中,SolidWorks提供了一系列工具和功能,帮助工程师进行性能评估、运动分析以及碰撞检测等。
本文将探讨SolidWorks在产品装配动态分析中的应用,并讨论其在提升设计准确性和优化产品性能方面的重要性。
一、 SolidWorks在产品装配动态分析中的工具与功能在SolidWorks中,有几个主要的工具和功能可用于产品装配动态分析,包括:运动研究、碰撞检测和应力分析。
这些工具和功能提供了一种快速、准确的方法,以通过模拟和仿真来预测产品在实际运行中的行为。
1. 运动研究:SolidWorks的运动研究工具允许用户模拟和分析装配体的运动。
通过输入运动约束和条件,可以模拟产品在不同工况下的运动行为。
运动研究不仅可以帮助工程师查看产品的整体运动轨迹,还能检测部件之间的干涉或碰撞问题。
通过观察动画和图表,工程师可以对产品在使用过程中的性能进行评估和优化。
2. 碰撞检测:SolidWorks的碰撞检测功能可以帮助工程师检测装配过程中的干涉或碰撞问题。
通过设定约束和条件,软件可以提前检测到可能发生的问题,并给出相应的警告和解决方案。
碰撞检测不仅可以避免产品在实际运行中的故障,还可以提高产品的可靠性和安全性。
3. 应力分析:SolidWorks的应力分析工具可以帮助工程师评估产品在运动或外部载荷下的受力情况。
通过对产品的材料特性、几何形状和载荷进行建模和分析,可以确定产品在不同应力条件下的承受能力和稳定性。
应力分析可以帮助工程师优化产品的设计,以确保产品在实际运行中具有足够的强度和刚度。
二、 SolidWorks在产品装配动态分析中的应用案例1. 汽车制造业:在汽车制造业中,SolidWorks的动态分析工具被广泛应用于汽车的悬挂系统、刹车系统和传动系统等方面。
基于SolidWorks simulation分析齿轮接触应力

检测鉴定基于SolidWorks simulation分析齿轮接触应力农业机械运用齿轮传动,传动比准确,传动效率高,使用寿命长,设计齿轮时科学分析齿轮失效原因非常必要。
本文基于SolidWorks simulation分析齿轮接触应力,通过仿真实验证实,提出的有效性方法,可以大大提高农机齿轮的寿命和效率。
一、问题提出轮齿的失效主要包括轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、轮齿塑性变形等。
其中,轮齿折断主要发生在轮齿的齿根部,因为轮齿啮合受力时根部的应力最大,齿根过渡部分的形状突变等原因引起应力集中。
齿轮的危险处应力分析是进行强度校核计算的,也是为下一步其相配合轴的设计、选择作准备。
SolidWorks Simulation是一个与 SolidWorks 完全集成的设计分析系统,设计仿真一体化无缝集成,将仿真操作界面,模拟仿真流程无缝融入到SolidWorks的整个设计过程中。
实现了同一软件下计算机辅助设计与计算机辅助有限元分析无缝集成结合。
SolidWorks Simulation 提供了通过计算机解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析。
凭借着快速解算器的强有力支持,使得设计师能够使用个人计算机快速解决大型问题。
SolidWorks Simulation 节省了大量设计所需的时间和精力,可大大缩短产品上市周期。
本文通过在 SolidWorks simulation 环境下对齿轮进行应力有限元分析。
模拟仿真分析齿轮齿根处的应力分布情况,找到齿根最有可能出现的危险截面,从而完善优化设计,避免齿轮折断失效引起的故障情况出现。
二、前期准备1.建模根据实际需要,运用slidwoks设计功能创建一对啮合的渐开线直齿齿轮。
利用solidwoks设计功能创建三维图形并模拟装配配合。
小齿轮模数为2,齿数31,压力角20度,齿宽21;大齿轮模数为2,齿数67,压力角20度,齿宽20。
2.指派材料材料选用SolidWorks simulation自带材料库中的材料:合金钢。
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位置
(-2.76726 mm, 170.927 mm, 24.5002 mm)
应力最大处出现在花键的中间位置,最小应力出现在靠近法兰盘处,具体如下 图所示
离合器花键轴-SimulationXpress Study-应力-Stress
图中及表中看出,
(Max-Stress )= 153.284MPa < 395MPa
电机轴应力在 8.75826e - 005 ~ 55.2144 MPa 范围内变化,最大应力值远小于屈
服应力 395MPa,满足其应力要求。
应变 0 ~ 0.0110655 mm 范围内变化,其最大应变在允许的范围内,故满足要求。 安全系数在 7.15 ~ 4,510,026 .50范围内变化,可知其系数较大可靠。
3、安全系数在 2.58 ~ 219,921,56 范围内变化,位置处于花键轴中间处,此安全
系数并不能完全可靠保证轴的安全,因此在加工时对工件要进行调质处理,还要 对花键轴表面渗碳淬火处理。调质处理是为了得到良好的切削性能和渗碳的目的 保证其韧性和高塑性。渗碳处理是提高钢表面的硬度和耐磨性而心部仍保持韧性 和高塑性,渗碳层深度随零件的具体尺寸及工作条件的要求而定,太薄易引起表 面疲劳剥落,太深则受不起冲击,渗碳层深度据以往经验,一般取 0.5~2.5mm, 渗碳层表面硬度不低于 60HRC,对于载荷大得轴类零件渗碳层深度选取 1.0~1.5。
螺栓联接受力分析
螺纹联接根据载荷性质不同,其失效形式也不同。受静载荷螺栓的失效形式 多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断;受变向载荷螺栓的失效形式多为螺栓的 疲劳断裂;对于受横向载荷的绞制孔用螺栓联接,其失效形式主要为螺栓杆被剪 断,螺栓杆或连接孔接触面被挤压破坏。
对于 10.9 级 M12 的普通螺栓,屈服强度 s 900 MPa ,拧紧力矩 T=120N.m。 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动,装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩 T 用于克服螺纹副的阻力矩 T1 及螺母与被连接件支撑面间的摩 擦力矩 T2,装配时可用力矩扳手法控制力矩。
0.22
粗加工表面
-
0.26-0.3
上表查得,一般加工表面在无润滑的情况下 K=0.2
则预紧力 F0
T K *d
120 0.2 12 103
N
5104 N
螺栓承受的最大工作载荷来源于发动机输出传递的转矩,最大转矩 850N.m;最
大工作载荷
Fa
850 8 35 103
N
3035.72N
螺栓的最大拉力 F F0 (C1 / C1 C2 )Fa 50000 N 0.3 3035 .72 N 50910 .716 N
电机轴-SimulationXpress Study-位移-Deformation
安全系数
电机轴-SimulationXpress Study-安全系数-Factor of Safety
Max-Factor of Safety = 4,510,026.50 Min-Factor of Safety = 7.15 由以上静力学有限元分析
螺栓的最大拉伸应力 b ,螺栓公称应力截面面积 As=113.1mm2
1
F As
=50910.716N/(113.1 10-6m2)=450.139MPa
剪切应力:
T WT
F0
tan(
v
)
d2 2
d13
0.51 225 .0695
MPa
16
其中 d1 =10.106mm, d2 =10.863mm
螺栓满足其预紧力的确定原则:拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的
屈服极限 s 的 80%。
离合器花键轴的转矩通过螺栓传递给电机轴,离合器花键轴最大转矩为
Tmax =850N.m,转换成对每个螺栓的剪切力
f
Tm a x 8r
8
850 35103
N
3035.72N
'
f r 2
3035.72 3.14 352
基于 Solidworks 软件的应力分析
Solidworks 中有限元分析插件 CosMos/Works 分析零件的静力学性能,得出 载荷分布情况,定性的分析极限载荷(这里指的是最大扭矩)下的应力,应变分 布及其安全性能。
其分析流程如下: 1、建立一个简化的分析模型; 2、指定材料、元素和截面; 3、加约束和载荷; 4、设定网格; 5、执行分析; 6、结果显示; 7、生成研究报告。
单位 N/m^2 NA N/m^2 kg/m^3 N/m^2 N/m^2 N/m^2 J/(kg.K)
约束信息
夹具装卡位置为下图表蓝色部分的 8 个螺栓孔
夹具名称
夹具图像
固定-2
实体:
夹具细节 8面
类型:
固定几何体
载荷信息由于电机轴受最大极限转矩为850N.m,换算成力为850/(20+25)×2
×103 =37778N
根据第四强度理论,螺栓在预紧状态下的计算应力:
ca
2 1
3 3
1.31
1.3 225.0695MPa 292.59MPa
强度条件:
ca
1.3F0
4
d12
292.59MPa 80% 900MPa
其中螺栓的屈服极限 s 900 MPa ;80% s 80% 900 MPa 720 MPa ,所以
20CrMnTi 用于制作渗碳零件,渗碳淬火后有良好的耐磨性和抗弯强度,有 较高的低温冲击韧性,切削加工性能良好,承受高速、中载或重载以及冲击和摩 擦的主要零件。
对于截面为 15 的样件,经过第一次淬火 880℃,第二次淬火 870℃,油冷; 在经过回火 200℃,水冷和空冷。得到的力学性能:抗拉强度 b 1080 MPa ,屈
夹具图像
夹具细节
固定-2
实体:
8面
类型:
固定几何体
由于电机轴受最大极限转矩为 1350N.m,换算成力为 1350/(20+25)×2×103 =60000N
载荷名称 力-1
装入图象
载荷细节 实体: 10 面
类型: 应用法向力
值: 60000 N
有限元网格划分
网格类型:
所用网格器: 自动过渡: 光滑表面: 雅可比检查: 单元大小: 公差: 品质: 单元数: 节数:
数值 2.07e+011 0.25 7.938e+010 7800 6.15e+008 1.5677e+008 3.95e+008 47
单位 N/m^2 NA N/m^2 kg/m^3 N/m^2 N/m^2 N/m^2 J/(kg.K)
载荷和夹具
夹具装卡位置为下图表蓝色部分的 8 个螺栓孔
夹具名称
N
/ mm2
0.789MPa
式中 r=35mm
由上计算分析可以得出 10.9 级 M12 的普通螺栓满足应力要求。
电机轴应力分析
通过简化建立一个 Solidworks 环 境下的三维电机轴,如右图所示 材料名称:20CrMnTi 默认失败准则:最大 von Mise 应力
属性名称 弹性模量 泊松比 抗剪模量 质量密度 张力强度 压缩强度 屈服强度 比热
离合器花键轴-SimulationXpress Study-位移-Displacement
变形
离合器花键轴-SimulationXpress Study-位移-Deformation
安全系数
离合器花键轴-SimulationXpress Study-安全系数-Factor of Safety
Max-Factor of Safety = 219,921,56,位置处于花键轴靠近法兰盘处。
载荷名称
装入图象
力-2
载荷细节 实体: 10 面 类型: 应用法向力
值: 37778 N
网格类型: 所用网格器: 自动过渡: 光滑表面: 雅可比检查: 单元大小: 公差: 品质: 单元数: 节数: 完成网格的时间(时;分;秒): 计算机名:
实体网格 标准网格 打开 打开 4 Points 2.5 mm 0.125 mm 高 178776 260537 00:00:16 LENOVO-PC
最大 55.2144 N/mm^2 (MPa)
位置 -27.8595mm, 29.6008 mm, 164.083 mm
电机轴-SimulationXpress Study-应力-Stress
图中及表中看出,静力学分析,花键最大应力 =55.2144 MPa<<395MPa= s 。
因此此电机轴远远满足其应力要求的。
服强度 s 835 MPa ,伸长率(式样的标距等于 5 倍直径时的伸长率)5 10% ,
断面收缩率 45% ,冲击韧度 AkU 55J / cm2 ,硬度 217HB。
对于截面尺寸小于等于 100 的样件,经过调质处理,力学性能:抗拉强度 b 615 MPa ,屈服强度 s 395 MPa ,伸长率5 17% ,断面收缩率 45% , 冲击韧度 AkU 47J / cm2 。本分析还要使用到的参数:泊松比 0.25,抗剪模 量 G=7.938GPa,弹性模量 E=207GPa,密度 7.8103 N / m2 。
公式: T = T1 + T2 = K * F0 * d
拧紧扳手力矩 T=120N.m,其中 K 为拧紧力矩系数, F 0 为预紧力 N ,d 为螺
纹公称直径 12mm。
摩擦表面状态
K值
有润滑
无润滑
精加工表面
0.1
0.12
一般工表面
0.13-0.15
0.18-0.21
表面氧化
0.2
0.24
镀锌