车轴强度分析报告报告.doc

BUAA3707圆、方形非驱动车轴强度分析报告王岩石娇2010-10-07指导教师: ,找出材料危险截面,从而得出不同形状材料的车轴强度与可控参数的关系公式。:在存在静载荷、动态附加载荷以及车轮紧急制动工况下,车轮轮心受来自地面的垂向载荷(由静载荷和动态附加载荷组成)Fz,制动时来自地面的纵向载荷Fy,同时制动扭矩TB作用于轴端B。文档来自于网络搜索车轴材料满足材料力学基本假设:连续性假设、均匀性假设、各向同性假设。在线弹性基础上建立以下模型并进行强度分析。,取半边模型进行受力分析,得出受力图如下:计算可得以下参数:FBz=Fz=(其中Kd为动载荷系数,G为静态轴荷)FBy=Fy=Mv28S»Gv24gS(其中M为整车质量,近似计算可认为M=2Gg,v、S表示车速为vm/s时的制动距离为S)MBy==-l22»Gv2(l3-l2)8gSMCy»Gv2(l3-l1)8gSMBz==kdG(l3-l2)4MCz=kdG(l3-l1)4TB==GDv28gs(其中D为车轮外径)根据受力情况画出车轴弯矩、剪力、扭矩图如下:,则由车轴弯扭组合受力分析易知C处截面为危险截面,对其进行强度分析:文档来自于网络搜索(1)弯曲应力:最大弯曲正应力发生在第二、四象限。σmax="Iz+MCyIzR2-Z"2求其极大值,令σmax=0得:Z"=+MCz2则σmax=RIzMCy2+MCz2a=arctanV22gSKd(2)剪切应力:Q点处有最大弯曲切应力:tmax剪=Fs合pdR0同时此处作用有扭转切应力:t=T2pdR02(与tmax剪同向)故而Q处tmax=FSy2+FSz2pdR0+T2pdR02(3)由以上分析可知P,P’,Q三处为危险点,其中P处易压溃,P’处易拉断,Q处易剪断。从而得出以下强度公式:文档来自于网络搜索P点抗压强度公式:σr3=-l1264p2R06d24kd2+V4g2S2+T2p2R04d2≤[σs]∝1R02文档来自于网络搜索σr4=-l1264p2R06d24kd2+V4g2S2+3T24p2R04d2≤[σs]∝1R02文档来自于网络搜索P’点抗拉强度公式:σr1=RG(l3-l1)8pdR034kd2+V4g2S2≤[σb]∝1R02Q点抗剪强度公式:t=(Gv24gS)2+()2pdR0+T2pdR02≤[t]∝,以及连接件材料差异,需对B处应力进行分析和校验:(由于B,C两处受力相似,在此不作详细推导,只给出结果)文档来自于网络搜索σmax=RIzMBy2+MBz2a=arctanV22gSKd强度条件如下:(1)P处抗压强度公式:σr3=-l2264p2R06d24kd2+V4g2S2+T2p2R04d2≤[σs]∝1R02文档来自于网络搜索σr4=-l2264p2R06d24kd2+V4g2S2+3T24p2R04d2≤[σs]∝1R02文档来自于网络搜索(2)P’处抗拉强度公式:σr1=RG(l3-l2)8pdR034kd2+V4g2S2≤[σb]∝1R02(3)Q处抗剪强度公式:t=(Gv24gS)2+()2pdR0+T2pdR02≤[t]∝,悬挂支点C处承受较大弯曲应力。参考实际结构的承力限度(主承力为焊接结构),故应考虑在悬挂支点焊接处产生破坏或疲劳损坏后车轴的系统形式变化。在焊缝破坏后,C点不再提供弯矩,从而变为铰支点,此时系统变更如下:此时车轴受力情况如下:此时易知车轴中点D处承受较大弯矩,并发生较大弯曲变形。由于承受弯扭组合力作用,D处抗拉、抗压以及抗扭强度同C处,但由于两悬挂支点之间距离较大,D处将发生较大弯曲变形:文档来自于网络搜索(其中MC=MC‘=G(l3-l1)84kd2+V4g2S2)建立挠曲轴近似微分方程:d2ωdx2=MCEIθ=dωdx=MCEIdx+Cω=MCEIdxdx+Cx+D由边界条件ω(0)=0;θ(D)=0可得:D=0