十字轴式万向联轴器的结构优化和疲劳分析

《十字轴式万向联轴器的结构优化和疲劳分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TP273单位代码：10110学号：S1502092中北大学硕士学位论文十字轴式万向联轴器的结构优化和疲劳分析硕士研究生__________孙新东_____________指导教师____________刘广璞_____________学科专业____________机械工程___________2018年05月20日中北大学学位论文图书分类号___TP273___________________密级______非密______________UDC注1________________________623.4__

2、_____________________________________________硕士学位论文十字轴式万向联轴器的结构优化和疲劳分析孙新东指导教师（姓名、职称）________刘广璞副教授_________________________申请学位级别___________工学硕士_________________________________专业名称_______________机械工程________________________________论文提交日期____2018____年___04___月___1

3、6___日论文答辩日期____2018____年___05___月___26___日学位授予日期________年______月______日论文评阅人_赵俊生常宗旭__________________________答辩委员会主席______杨兆建_________________2018年05月20日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类中北大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的

4、科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文十字轴

5、式万向联轴器的结构优化和疲劳分析摘要在计算机技术高速发展的今天，有限元法和虚拟样机法得到了巨大的发展。近年来，基于有限元、多体动力学和疲劳理论的零部件的疲劳与强度分析也成为了产品设计的研究热点之一。万向联轴器是机械传动系统中的关键组成部分，其中十字轴式万向联轴器结构简单、可靠性强，在汽车传动轴及轧制领域应用广泛。万向节联轴器在使用过程中承受不断变化的交变载荷的作用，容易发生疲劳破坏，因此疲劳强度设计对万向节联轴器必不可少。早期对构件强度与疲劳分析采用的是建立物理样机实验的方法，这种方法实验成本高并且周期长，不利于提高企业生

6、产率，而本文利用有限元技术和虚拟样机技术对某型号十字轴式万向联轴器的关键零部件进行有限元分析和疲劳寿命预测可以有效的缩短其研发周期。首先，本文建立了某型号卡车的万向节联轴器的有限元模型，对其关键部件十字轴和万向节叉头进行了静态强度分析，在其强度分析结果的基础上对十字轴和万向节叉头进行拓扑优化分析并对其结构进行修正。其次，建立传动轴有限元模型并对其进行模态分析，依据其固有频率对传动轴的临界转速进行校核。基于模态应力恢复方法对十字轴万向节联轴器中的十字轴与万向节叉头进行了疲劳分析。利用ANSYS获得了拓扑优化前后十字轴的柔性体

7、即模态中性文件用于替换Adams中万向联轴器多刚体模型的对应零件，形成传动轴试验台的刚柔耦合仿真模型；对模型进行刚柔耦合仿真得到其关键零部件疲劳分析所需的载荷谱文件，将载荷谱文件导入到Ncodedesignlife中，对优化前后十字轴与万向节叉头进行疲劳分析，获得了优化前后十字轴与万向节叉头在特定工况下的疲劳寿命的分布和最小疲劳寿命的分布点。最后，对优化前后的十字轴与万向节叉头零件的疲劳寿命、质量和强度进行分析对比并做出评价。发现优化后十字轴零件质量减少了5.56%，在满足十字轴强度要求条件中北大学学位论文的下其疲劳寿命有

8、着明显提高；万向节叉头零件质量减少了8.96%且仍可满足其强度要求，其疲劳寿命有虽轻微下降，但仍满足使用要求。对不同材料的拓扑优化后的十字轴与万向节叉头零件疲劳寿命进行对比，发现使用20CrMnTi材料可大幅提高十字轴的使用寿命。本文研究成果可对新型万向节联轴器的研发和现有型号万向节联轴器的优化提供一定