[发明专利]高弯曲固有频率导向型旋锻轴轻量化设计方法

权利要求书

1.一种高弯曲固有频率导向型旋锻轴轻量化设计方法，其特征在于，所述设计方法的步骤为：

1）材料试样的扭转强度试验，获得材料扭转静强度和疲劳强度特性；

2）确定高弯曲固有频率导向型旋锻轴轻量化设计的约束条件，包括外形尺寸约束、内部形状尺寸约束；

3）根据高弯曲固有频率导向型旋锻轴轻量化设计外形约束条件设计旋锻轴的外型尺寸，包括花键配合、卡箍固定和过渡部分尺寸；

4）根据高弯曲固有频率导向型旋锻轴轻量化设计内部形状尺寸约束条件确定旋锻轴最小壁厚或最大外径，包括花键段、性能约束段、中间段和过渡部分尺寸；

5）高弯曲频率导向型旋锻轴轻量化设计的评估和校核。

2.根据权利要求1所述的高弯曲固有频率导向型旋锻轴轻量化设计方法，其特征在于：所述确定高弯曲频率导向型旋锻轴轻量化设计的外形尺寸约束条件包括花键段、固定端性能约束段、滑移端性能约束段、防尘套卡箍安装段、中间段的外形尺寸约束条件，其中：旋锻轴固定端花键段和滑移端花键段分别与固定端和滑移端万向节内套花键配合，其外形尺寸受到花键配合尺寸约束；固定端性能约束段最大外径尺寸和防尘套共同受到固定端等速万向节最大转角约束；滑移端性能约束段最大外径尺寸和防尘套在万向节极限滑移位置处共同受到滑移端等速万向节的最大转角约束；中间段外径在满足强度要求下以传动轴总成的尺寸为约束，同时以最大化提高旋锻轴一阶弯曲固有频率为目标。

3.根据权利要求1所述的高弯曲固有频率导向型旋锻轴轻量化设计方法，其特征在于：所述确定高弯曲频率导向型旋锻轴轻量化设计的内部形状尺寸约束条件包括花键段、性能约束段、中间段和过渡段的内部形状尺寸约束条件，其中：花键段内径尺寸或壁厚根据花键加工工艺和传动轴扭转强度共同确定；性能约束段、中间段和过渡段的内部尺寸或壁厚约束条件：（1）在满足旋锻轴的扭转静强度、疲劳强度要求下，以最大化提高旋锻轴一阶弯曲固有频率为目标，减少壁厚以满足轻量化要求；（2）旋锻轴各段内部尺寸要平稳过渡，在满足旋锻加工工艺条件下，考虑疲劳应力集中系数。

4.根据权利要求1所述的高弯曲固有频率导向型旋锻轴轻量化设计方法，其特征在于：所述高弯曲频率导向型旋锻轴轻量化设计评估和校核方法：采用一阶弯曲固有频率提高比例评估、轻量化效果评估、静扭转强度校核、扭转疲劳强度校核。