拨叉轴台阶过渡处断裂应力分析.pdf

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1、拨叉轴台骱渡处断裂应力分析口江晓春口李敏哲口张永瑞航天十一所西安航天远征流体控制股份有限公司西安710100摘要：针对汽车变速箱用气缸拨叉轴从台阶过渡处断裂的故障，应用有限元分析方法对拨又轴断裂处4种台阶过渡方式进行了应力分析，定性给出了过渡半径小于0．78mlTl时的应力值。结果表明，拨叉轴台阶过渡处断裂故障大幅降低．该分析方法对拨又轴结构改进是实用有效的。关键词：变速箱拨叉轴有限元分析中图分类号：U463．212~．4文献标识码：A文章编号：1000—4998(2012)05-0049—03汽车变速箱用气

2、缸拨叉轴在装配和使用过程中常角半径的最大值，对最小值并没有要求，且不易检测和常发生从台阶过渡处断裂或破坏的现象，断裂位置如控制。如果目测倒角半径约为0．2mm时，实际加工时图1所示。导致断裂的原因有多种，比如材料选择不有可能没有倒角。当、工艺过程控制不够及设计结构缺陷等，经对比分不考虑图1左端的拨档缺口．拨叉轴结构是轴对析，拨又轴台阶过渡方式不合理、局部应力过大是导致称的，取其对称截面的一半，建立图3所示轴对称模拨叉轴断裂或破坏的主要原因。本文应用有限元分析型，轴为半径方向，l，轴为长度方向。离散后的模型方法

3、对台阶处的4种过渡方式进行了应力分析，定性如图4所示⋯，为了模拟应力集中，对台阶过渡处网格分析了台阶处的过渡半径小于O．78mm时的应力值变密度进行了加密。化。分析结果表明，汽车变速箱用气缸拨叉轴从台阶过针对台阶过渡方式的不同，建立了4种分析模型：渡处断裂或破坏的故障大幅降低，该方法对拨叉轴结R0．8越程槽、R0．78倒角、0．2倒角和直角方式。构改进是实用有效的。1模型及计算方法1．1建立分析模型拨叉轴台阶过渡有越程槽设计方式和倒角设计方式，如图2所示。越程槽方式在加工工艺上比较好控1．2计算方法制，且容易

4、实现。而倒角方式一般只在图纸上标注出倒汽车变速箱用气缸拨叉轴在安装时．预紧力矩在80～115N·In之间。预紧过程中拨叉轴主要受拉伸载荷的作用，因此在进行有限元分析计算时。可以把图1的结构简化为大端固定、小端受拉的圆杆。拉伸载荷可根据《机械工程图计算手册》中紧连接螺栓预紧力、预紧力矩换算方法进行计算：(1)式中：为预紧力；do为预紧螺纹中径；为螺纹导程角；卢为螺纹摩擦角=ta；i为螺母的惯性半径；／x为摩擦因数。收稿日期：2011年11月机械制造50卷第573期2012／5典型挠性文承力掌特性研究口冯伟刚口黎

5、永前口白晓荣口李薇口王晶龙西北工业大学微纳米系统实验室西安710072摘要：根据材料力学相关知识，结合使用特性，推导结构弯曲刚度及固有频率解析式。利用ANSYS软件仿真分析零件结构尺寸与形位误差对其性能指标的影响，为加工与检验提供一定参考。关键词：弯曲刚度固有频率ANSYS仿真中图分类~：TH122文献标识码：A文章编号：1000—4998(2012)05-0051-04惯性导航、惯性制导统称惯导E1]，其中“惯性”指的一直是我国航空航天领域急需解决的难题。是仪器仪表采用了牛顿力学作为力学原理，也就是说本文针

6、对惯性仪表中常用支承结构，根据材料力陀螺仪测量的角位置或角速度、加速度计测量的加速学相关知识，并结合使用特点，推导出结构弯曲刚度及度是相对在惯性空间绝对静止的坐标系来描述的[2,3]。固有频率的数学解析式；然后使用ANSYS软件仿真分惯性仪器仪表是现代飞行器上使用的核心部件之析零件结构尺寸与形位误差对其性能指标的影响，以一期为结构的加工与检验提供一定参考。．挠性支承作为惯性仪器仪表的关键元器件，其几何尺寸及公差、形位公差的合理设计，制造过程中的误差1典型挠性支承力学特性研究检测与评价是保证挠性支承性能的关键环

7、节，-tR是批量化生产阶段中提高产品成品率和生产效率的关键环1．1弯曲刚度解析式推导节。挠性支承零件作为典型的高弹性合金微小零件，其本文研究的是一种典型的片簧式挠性支承，其结设计与制造技术被认为是惯性仪器仪表的关键和绝密构示意图如图1所示。零件固定方式及相关结构尺寸资料．由于加工过程复杂，制造精度控制困难，多年来如图2所示。假设结构右端受集中力P，左端至凹槽侧壁处固收稿日期：2011年l2月462MPa(O-~,,m=178MPa)；当倒角半径为0．2mm时，有了明显提升。r／d一0．O1，应力集中系数n>4

8、，最大应力712MPa，4结束语这已接近于拨叉轴材料20CrMnTi的屈服强度。因此，如果拨叉轴台阶过渡倒角再小，过渡处的应力将急剧1)拨叉轴4种台阶过渡方式的应力分析可知：在增大至无穷大。台阶过渡处网格密度大致相同的情况下，应力集中值大小依次为：直角过渡>R0．2倒角>R0．8越程槽>3改进效果R0．78倒角。综合考虑应力分析结果和实际生产加工工艺性，2)在保证R0．78的倒角加工质量前提下，集中