Solidworks应力分析实例Word下载.docx
《Solidworks应力分析实例Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Solidworks应力分析实例Word下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同。
受静载荷螺栓的失效形式多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；
受变向载荷螺栓的失效形式多为螺栓的疲劳断裂；
对于受横向载荷的绞制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆被剪断，螺栓杆或连接孔接触面被挤压破坏。
对于10.9级M12的普通螺栓，屈服强度as=900MPa，拧紧力矩T=120N.m。
为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2,装配时可用力矩扳手法控制力矩。
拧紧扳手力矩T=120N.m,其中K为拧紧力矩系数，J为预紧力N,d为螺
纹公称直径12inino
摩擦表面状态
K值
有润滑
无润滑
精加工表面
0.1
0.12
一般工表面
0.13-0.15
0.18-0.21
表面氧化
0.2
0.24
镀锌
0.18
0.22
粗加工表面
-
0.26-0.3
上表查得，一般加工表面在无润滑的情况下K=0.2
120
T....
则预紧力化=——=7V=5x104/V
°
K*d0.2x12x107
螺栓承受的最大工作载荷来源于发动机输出传递的转矩，最大转矩850N.ni：
最大工作载荷Fa=—竺JN=3035.72N
8x35x10-'
螺栓的最大拉力F=f0+（C1/C1+C2）Fa=50000N+0.3x3035.72N=50910.716N
螺栓的最大拉伸应力%,螺栓公称应力截面面积As=113.1min2
<
7,=—==50910.716N/（113.1xl0-6m2）=450.139MPa
1A
剪切应力：
TF°
tan@+p、.）容
r=——=——L=0.55=225.0695MPa
WT忒
其中久=10.106mm,t/2=10.863nun
根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力：
尸al.3q
=1.3x225.0695MPa=292.59MP。
强度条件：
=292.59MP。
＜80%x9Q0MPa
其中螺栓的屈服极限=900MPa；
80%*[b」=80%x900MP°
=720MR?
所以螺栓满足其预紧力的确定原则：
拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限g的80%。
离合器花键轴的转矩通过螺栓传递给电机轴，离合器花键轴最大转矩为
7max=850N.m,转换成对每个螺栓的剪切力£
=金=—N=3035.72N
8r8x35x10
r'
=A=,N/mm2=0.789MP。
7ir~3.14x3亍
式中i-35nini
由上计算分析可以得出10.9级M12的普通螺栓满足应力要求。
电机轴应力分析
通过简化建立一个Solidworks环境下的三维电机轴，如右图所示材料名称：
20C1M11T1
默认失败准则：
最大vonMise应力
属性名称
数值
单位
弹性模量
2.07e+011
N/mA2
泊松比
0.25
NA
抗剪模量
7.938e+010
质量密度
7800
kg/mA3
张力强度
6.15e+008
压缩强度
1.5677e+008
屈服强度
3.95e+008
比热
47
J（kg.K）
载荷和夹具
夹具装卡位置为下图表蓝色部分的8个螺栓孔
夹具名称
夹具图像
夹具细节
固定・2
实体：
8而
类型:
固定几何体
有限元网格划分
网格类型：
实体网格
所用网格器：
标准网格
自动过渡：
打开
光滑表面：
雅可比检查：
4Points
单元大小：
2.5min
公差:
0.125nun
品质：
高
单元数：
628750
节数:
889774
网格划分
应力-Stress分析
电机轴-SiinulationXpiessStudy-应力-Stiess
图中及表中看出，静力学分析，花键最大应力b=55.2144MPa«
395MPa=6。
因此此电机轴远远满足其应力要求的。
位移
电机轴-SimulationXpressStudy-位移-Displacement
变形
巧今曲：
5tn<
17SIM!
*®
:
乡舷用欣Uefoxiaiion蔓总疥1lb?
.?
g
电机轴-SimulationXpressStudy-位移-Deformation
安全系数
S辔玄巒电板袖
刊茅祢：
Study田堆理：
玄全；
Mi”ctoxotSatevw用,心应力n<
文全杀敘=i<
Q
电机轴-SimulatioiiXpressStudy-安全系数-FactorofSafety
Max-FactorofSafety=4,510,026.50
Min-FactorofSafety=7.15
由以上静力学有限元分析
电机轴应力在［8.75826e-005〜55.2144］MPa范围内变化，最大应力值远小于屈
服应力395MPa,满足其应力要求。
应变［0〜0.0110655］mm范围内变化，其最大应变在允许的范围内，故满足要求。
安全系数在［7.15〜4,510,026.50］范围内变化，可知其系数较大可靠。
离合器花键轴应力分析
通过简化建立一个Solidwoiks环境下的离合器花键轴三维图。
材料名称：
J/（kg.K）
约束信息
载荷信息由于电机轴受最大极限转矩为850N.m,换算成力为850/（20十25）X2
X103=37778N
2.5mm
公差：
0.125mni
178776
节数：
260537
完成网格的时间（时;
分;
秒）：
00:
16
计算机名：
LENOVO-PC
经过有限元网格划分之后，对其应力进行定性的分析
名称
类型
最小
位置
最大
Stiess
VONzvonMises应力
0.0017
9609
N/mmA
2
（MPa）
（0.00338105mm,140.956
mm,-0.001082
79nun）
153.284
N/mmA2（MPa）
（-2.76726min,
170.927mm,
24.5002mm）
应力最大处出现在花键的中间位置，最小应力出现在靠近法兰盘处，具体如下图所示
艺制名滋SinulaiicnKorejsSixidr阴終史型»
«
€裕虔力SU.mm吏滋it钊20^.765
vonKiseaOf/rn'
2（NH））
140.931
12?
W
153284
lid«
4
102.190
9141T
7&
.£
446乡.谢
53.09&
*322
125.W
12.7?
5
e.ooe
图中及表中看出,
离合器花键轴-SiinulationXpiessStudy-应力-Stress
cr（Max-Stress）=153.284MPa<
395MPa
因此此花键轴还是满足其应力要求的
Displaceme
nt
URES:
合位移
0min
（24.7487mm,
12mm,18.5487nmi）
0.134707
mm
（13.7839mm,
252.115nini,
-35.1331mm）
位移最大出现在花键离末端5.1331mm处；
最小位移靠近轴的起始端处。
具体如图
艺制名滋SinulalionKoressSixidr刖終史空胡恋丘峯Di“】■"
・•>
»
（吏尬比钊20^.765
离合器花键轴-SimulatioiiXpressStudy-位移-Displacement
离合器花键轴-SiinulationXpressStudy-位移-Deformation
3inulaiionKDreisStab阴終金尘女全点期F»
c^arof£
"
•仃©
列USMlsdtXS力红<
女全糸歎=I克
离合器花键轴-SiinulationXpressStudy-安全系数-FactorofSafety
Max-FactorofSafety=219,921,56,位置处于花键轴靠近法兰盘处。
Min-FactorofSafety=2.58
1、花键轴应力在［0.00179609〜153.284］MPa范围内变化，最大应力值小于屈服应力395MPa,满足其应力要求。
2、应变［0〜0.134707］mm范围内变化，可知其应变在可接受范围内，釆用渗碳淬火处理增加轴的强度。
3、安全系数在［2.58〜219,921,56］范围内变化，位置处于花键轴中间处，此安全系数并不能完全可靠保证轴的安全，因此在加工时对工件要进行调质处理，还要对花键轴表面渗碳淬火处理。
调质处理是为了得到良好的切削性能和渗碳的目的保证其韧性和高塑性。
渗碳处理是提高钢表面的硬度和耐磨性而心部仍保持韧性和高塑性，渗碳层深度随零件的具体尺寸及工作条件的要求而定，太薄易引起表面疲劳剥落，太深则受不起冲击，渗碳层深度据以往经验，一般取0.5〜2.5mm,渗碳层表面硬度不低于60HRC,对于载荷大得轴类零件渗碳层深度选取1.0〜1.5。
升级会员 