E3等速驱动轴CAE报告解析.doc

E3等速驱动轴CAE报告 分析： 邓国兴 审核： 验收： 宁波珈多利机械有限公司技术中心 2012年07月18日 分析报告 一、模型 E3等速驱动轴总成如图（1）所示，因模型的网格划分，将影响有限元模型的规模、速度和精度，以及计算的成败，整个等速驱动轴组件划分网格规模巨大，不易细分网格，影响计算的精度，故本次分析可以将等速驱动轴总成分解为移动端三球销式万向节总成、固定端球笼式万向节总成、中间轴三部分，另外分析阻尼圈。 图（1）等速驱动轴模型 本次分析的目的： 1、静态扭矩加载800Nm，查看各零件的应力分布，分析零件是否满足性能要求； 2、加载±800Nm对称交变载荷，预估等速驱动轴疲劳寿命。 3、加载1g加速度，阻尼块的一阶频率符合100Hz。 二、静力分析 等速驱动轴其作用是将发动机的动力从变速器（差速器）传递到汽车的驱动轮 图（2） 图（3） 图（4） 零件材料属性 移动端万向节包含三柱槽壳、三销架、滚针、球环； 固定端万向节包含钟形壳、保持架、星形套、钢球。 零件对应材料属性 钟形壳 三柱槽壳 星形套、保持架、三销架 滚针、球环 中间轴 材料牌号 55 20CrMnTi GCr15 40Cr 密度 7850KG/m3 7850KG/m3 7900KG/m3 7850KG/m3 弹性模量 2.01x105 Mp 2.07 x105 Mp 2.09 x105 Mp 2.07 x105 Mp 泊松比 0.3 0.29 0.29 0.28 拉伸强度极限 1200 Mp 1100 Mp 1800 Mp 1700 Mp 拉伸屈服强度 900 Mp 800 Mp 2200 Mp 1400 Mp 2.接触 接触零件 接触类型 接触零件 接触零件 钢球－钟形壳 bonded 滚针－三销架 No Separation 钢球－星形套 bonded 滚针－球环 No Separation 保持架－钟形壳 No Separation 球环－三柱槽壳 bonded 保持架－星形套 No Separation 滚针－滚针 No Separation 钢球－保持架 No Separation 阻尼铁芯－橡胶 刚性联接 图（5）钢球与钟形壳和星形套滚道的接触 图（6）钢球和保持架、保持架与钟形壳和星形套球面接触 图（7）球环与三柱槽壳滚道的接触 图（8）滚针与滚针的接触 3.网格信息 移动端万向节总成 中间轴 固定端万向节总成 网格类型 实体网格 网格类型 实体网格 网格类型 实体网格 品质 高 品质 高 品质 高 单元大小 1.5mm 单元大小 1.5mm 单元大小 1.5mm 单元数 269633 单元数 34438 单元数 183811 节点数 132173 节点数 80269 节点数 104811 图（9）固定端万向节总成模型网格划分 图（10）固定端万向节总成模型网格划分 图（11）中间轴模型网格划分 4.载荷和约束 汽车动力从变速箱（差速器）输出，传递到等速驱动轴的移动端万向节，通过中间轴刚性联接传递到固定端万向节输出至车轮，从而驱动汽车行驶。 4.1 移动端万向节总成加载800Nm扭矩在三柱槽壳杆部，三销架内花键圆柱面全自由度固定约束，边界条件设置见图（12）所示。 4.2 固定端万向节总成加载800Nm扭矩在星形套花键圆柱面，钟形壳杆部花键圆柱面全自由度固定约束，边界条件设置见图（13）所示。 图（12） 移动端万向节边界条件 图（13） 固定端万向节边界条件 4.3 中间轴加载800Nm扭矩在一端花键圆柱面，另一端花键圆柱面全自由度固定约束，边界条件设置见图（14）所示。 图（14） 中间轴边界条件 5.分析结果 5.1 移动端万向节分析 从等效应力云图（图15）可以看出，滚针和球环，球环和球道的接触点等效应力约325Mp，小于材料的屈服强度。 图15 移动端万向节等效应力云图 从最大剪应力云图（图16）可以看出，三柱槽壳杆部的最大剪应力约660Mp，小于其抗剪强度为0.6倍抗拉强度极限约720Mp。 图16 移动端万向节最大剪应力云图 从应力角度分析，移动端万向节承受800Nm转矩，强度是满足要求的。 5.2 固定端万向节分析 从等效应力云图（图15）可以看出，钢球和球道的接触点