使用傳統材料和復合材料的重型車驅動軸動力學分析
驅動軸是車輛重要的零部件,驅動軸的剛度往往要求很高。因此使用復合材料,既能解決驅動軸的剛度問題,也能減輕驅動軸的質量。本文使用兩種復合材料,一種復合材料是HS碳纖維環氧樹脂,另一種復合材料是E型玻璃纖維聚酯樹脂。選用載貨車一體化驅動軸進行研究,并在Pro-E軟件里對驅動軸進行建模,優化驅動軸的質量。
除了兩種復合材料之外,還選用兩種常用的驅動軸材料,分別是SM45C鋼和不銹鋼。驅動軸長為1250mm,內徑是83.36mm,外徑是90mm。對四種不同的材料進行了結構和模態分析。通過分析可得:
1.SM45C鋼和HS碳纖維環氧樹脂是最適合制作重型車驅動軸的材料。
2.通過評估四種材料中的剪切應力、最大主應力、總變形、應變能、最大主彈性應變和等效彈性應變,發現只有SM45C鋼和HS碳纖維環氧樹脂滿足許用極限,滿足強度要求。
3.HS碳環氧樹脂復合材料顯示最大撓度為0.1mm,彎曲固有頻率為182.17Hz,臨界轉速為10930r/min。這個速度限制遠遠高于旋轉的臨界速度。所有材料的臨界速度為:SM45C鋼為4797r/min(79.96Hz),HS碳環氧復合材料為 10930r/min(182.17Hz),E-玻璃聚酯樹脂復合材料為2887r/min(48.12Hz)。重型車輛的旋轉臨界速度變化(2400~4000)r/min,這意味著 Steel SM 45C和HS碳復合材料最適合用于制造重型車輛驅動軸。
刊名:Materials Science and Engineering(英)
刊期:2017年第149期
作者:Ashwani Kumar et al
編譯:野晨晨