[发明专利]传动轴总成的结构优化方法

说明书

一种传动轴总成的结构优化方法，主要进行了花键轴、轴管、万向节叉等传动轴零部件的静力分析。查阅相关资料，利用理论计算算出相应零部件危险截面的最大应力值，通过与有限元分析结果的对比，得出有限元分析的正确性。同时，通过对零部件最大变形量和最大应力的校核，得到各个零件都符合标准的结论。在对分总成的校核中，可以发现，传动轴分总成零件的应力值分布大小与单独分析各个零件的应力值大小相同，侧面证明出在有限元分析中，约束关系和加载方式的正确性，需要注意的是，在进行静力分析时，单独轴管静力分析得到的应力值普遍要比分总成中轴管静力分析得到的应力分布值要大一些，这可能与轴管与加载位置的距离有关，距离越近，则相应的应力值越大。在对危险点的处理上，由于危险点并没有超过零件材料的区服极限并且没有出现应力集中现象。

技术领域

本发明涉及一种传动轴总成的结构优化方法，属于机械制造技术领域。

背景技术

汽车传动轴的的设计和发展一直都是汽车产业发展最为重要的一个环节，为满足汽车产业发展的需要，应全面提升传动轴行业的综合水平，全面优化产业结构、组织结构、产品结构，与汽车产业协调发展。当然，就目前国内水平来看，国内传动轴行业要完成这个目标确实还要走很长的一段路。由此可见，关于传动轴结构优化的研究也就有了现实的意义和基本的依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种传动轴总成的结构优化方法。

为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：一种传动轴总成的结构优化方法，包括以下步骤：

(1)利用CATIA软件按照BJ130设计图纸要求对其传动轴总成中花键轴、轴管、万向节叉等实体进行三维建模，建模完成后；利用CATIA装配界面将各个零部件按照相应的约束关系进行装配；同时，为了节约分析时间和减轻计算机计算负担，可以将传动轴总成进行相应的简化圆整处理；简化标准是在不影响分析结果的前提下尽可能提高分析效率；最后，将得到的零件实体利用stp的文件格式保存下来；

(2)通过ANSYS Workbench对传动轴模型进行模态分析；得到传动轴在自由模态和约束模态下的固有频率以及相应的振型；

(3)通过ANSYS Workbench对传动轴各个零部件进行静力分析，研究其最大应变和应力以及相应的位移；同时查看是否符合标准；

工作原理：

一般而言，有多种方法用于推导有限元公式，其中包括直接法、虚位移法、最小势能法、变分法、加权余量法等；

直接法是直接根据单元的实际意义，建立关系；加权余量法直接使用控制微分方程求解，如求解传热及流体力学问题，变分法依赖于变分计算，这种方法涉及与结构力学中势能有关的函数极值；

各种方法的基本步骤都大体相同，可表示以下三个阶段；

(1)前处理

1)建立求解域并将其离散为有限个单元；

2)假设代表单元物理行为的单元形函数；

3)对单元建立方程；

4)将单元进行组合，构造总体计算矩阵；

5)应用边界条件、初值条件和载荷；

(2)求解

求解线性或非线性微分方程组，得到节点解，如得到不同节点的位移或温度值；

后处理

1)获得其他导出量，如结构场中应力、应变，温度场中的热通量等；

2)验证结果及处理问题。