基于Simulation的传动轴静态分析

    前言：轴是组成机器的主要零件之一，一切作回转动运的传动零件（例如齿轮，蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功能是支承回转零件及传递运动和动力，传动轴是三类轴零件中的一种，它只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）。

    传动轴在初步设计后，必须要经过复杂的的数学验证，这样的计算在对于轴的材料选择有好几种时显得更是繁琐。如今利用Solidworks中的Simulation有限元分析软件对其首先进行静力学分析，在传动轴满足应力分析后再对其进行疲劳寿命分析。这里只对传动轴进行静应力分析。

分析前数据准备
   
    1.已知电动机功率P=10KW，转速，分析的传动轴为第减速器上的第三根轴。

    若取每级齿轮传动的效率，则
   

于是

安装在传动轴上齿轮受力计算

               
    当计算这些数据后，可根据这些数据初步设计出轴的基本尺寸，传动轴如下图1所示：

图1.传动轴

传动轴静力分析
   
    1．首先建立一个静态算例，对实体添加材料属性，添加材料为45号钢。其力学性能如下图所示：

     2．正确使用夹具约束传动轴，分析中给传动轴添加轴承支撑并添加高级夹具，使其轴向不平移。根据前面计算得出的力，结合实际情况给传动轴施加载荷。其结果如下图所示：

    划分好网格后，运行静态算例，得出如下图结果。如图所示，在加载应力后传动轴的最大应力为86MPa，应力值低于材料的屈服强度105MPa.其最大位移为0.09mm,满足实际要求。

    小结：经过分析，在实际应力加载下，传动轴完全满足应力强度，传动轴的静态分析为后续轴的疲劳分析提供必要的准备，下一篇将详细分析传动轴在满足静态分析的条件下的疲劳分析。

本文为e-works原创投稿文章，未经e-works书面许可，任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如已是e-works授权合作伙伴，应在授权范围内使用。e-works内容合作伙伴申请热线：editor@e-works.net.cn tel：027-87592219/20/21。