Solidworks应力分析实例Word下载.docx

1、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

2、公称直径12inino摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22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=0.2120T .则预紧力化= 7V = 5x104/V K*d 0.2x12x107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J N = 3035.72N8x35x10-螺栓的最大拉力 F = f0 + （C1/C1 + C2）Fa = 50000 N + 0.3x3035 .72N = 50910 .716

3、N螺栓的最大拉伸应力% ,螺栓公称应力截面面积As=113.1min27, = =50910.716N/ （113.1 xl0-6m2） =450.139MPa1 A剪切应力：T Ftan+p、.）容r = L = 0.55 = 225.0695 MPaWT 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=1.3x 225.0695MPa= 292.59MP。强度条件：=292.59MP。 80% x 9Q0MPa其中螺栓的屈服极限= 900MPa ； 80%*b=80%x900MP = 720MR?,所以 螺栓满足其预紧

4、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 = 3035.72N8r 8x 35x10r= 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von Mise应力属性名称数值单位弹性模量2.07e+011N/mA

5、2泊松比0.25NA抗剪模量7.938e+010质量密度7800kg/mA3张力强度6.15e+008压缩强度1.5677e+008屈服强度3.95e+008比热47J（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：4 Points单元大小：2.5 min公差:0.125 nun品质：高单元数：628750节数:889774网格划分应力-Stress分析电机轴-SiinulationXpiess Study-应力-Stiess图中及表中看

6、出，静力学分析，花键最大应力b=55.2144MPa395MPa=6。因此此电机轴远远满足其应力要求的。位移电机轴-SimulationXpress Study-位移-Displacement变形巧今曲：5tn17 SIM!*:乡舷用欣 Uefoxiaiion 蔓总疥1 lb?. ?g电机轴-SimulationXpress Study-位移-Deformation安全系数S辔玄巒电板袖刊茅祢：Study 田堆理：玄全；Mi ”ctox ot Satev w用,心应力 n 文全杀敘=i Q电机轴-SimulatioiiXpress Study-安全系数-Factor of SafetyMax-

7、Factor of Safety = 4,510,026.50Min-Factor of Safety = 7.15由以上静力学有限元分析电机轴应力在8.75826e -00555.2144 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00.0110655 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7.154,510,026.50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

8、/ （20十25） X2X 103=37778N2.5 mm公差：0.125 mni178776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StiessVONzvon Mises 应力0.00179609N/mmA2（MPa）（0.003381 05 mm, 140.956mm, -0.00108279 nun）153.284N/mmA2 （MPa）（-2.76726 min,170.927 mm,24.5002 mm）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

9、 图所示艺制名滋 SinulaiicnKorejs Sixidr 阴終史型裕虔力SU.mm 吏滋it钊 2 0. 765von Ki sea Of/rn2 （NH）140. 93112? W153 284lid 4102. 1909141T7&. 44 6乡.谢53. 09&* 322125. W12. 7?5e. ooe图中及表中看出,离合器花键轴-SiinulationXpiess Study-应力-Stresscr（Max-Stress ）= 153.284MPa （ 吏尬比钊2 0. 765离合器花键轴-SimulatioiiXpress Study-位移-Displacement离合

10、器花键轴-SiinulationXpress Study-位移-Deformation3inulai ionKDreis Stab 阴終金尘 女全点期Fcar of 仃 列 US Mlsdt XS力 红 女全糸歎=I 克离合器花键轴-SiinulationXpress Study-安全系数-Factor of SafetyMax-Factor of Safety = 219,921,56,位置处于花键轴靠近法兰盘处。Min-Factor of Safety = 2.581、 花键轴应力在0.00179609153.284 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。

11、2、 应变00.134707 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2.58219,921,56 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0.52.5mm, 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1.01.5。