復合材料傳動軸鋪層優化設計探究

張明

摘 要：基于傳動軸的特殊性，在傳動軸鋪層的設計方面，采用復合材料不但能夠提高傳動軸鋪層的強度，同時還能滿足傳動軸的鋪層設計要求，使傳動軸在鋪層設計方面能夠達到使用性能要求，改變傳動軸鋪層材料薄弱以及材料性質出現問題的情況。從當前復合材料傳動軸鋪層優化設計來看，在設計過程中應當對纖維向應力進行重點分析，同時，根據不同厚度和不同角度的特點進行最優化設計，提高傳動軸鋪層設計效果，通過使用復合材料的方式，使傳動軸鋪層設計能夠達到性能指標。

關鍵詞：復合材料; 傳動軸鋪層; 優化設計

引言

傳動軸鋪層關系到傳動軸的運行效果，對傳動軸的使用壽命和傳動軸的正常運行產生了重要影響，根據傳動軸的特點以及傳動軸的設計需要，做好傳動軸的鋪層設計，是滿足傳動軸設計要求和解決傳動軸設計問題的重要因素。因此，我們應認真分析傳動軸鋪層設計的基本情況，并分析復合材料對傳動軸鋪層的影響，根據傳動軸鋪層的特點，采取復合材料優化設計的方式，為整個傳動軸的鋪層設計提供有力支持，保證傳動軸鋪層優化設計能夠在功能和有效性方面得到提高，解決復合材料傳動軸鋪層的設計問題。

一、復合材料薄壁軸的纖維向應力

（一）受扭工況下復合材料薄壁軸的受力分析

1.薄壁軸的扭轉切應變

基于對傳動軸運行過程的了解，傳動軸在運行中，扭力對傳動軸的影響較大，在扭力工況下，傳動軸如何提高傳動效果，如何解決傳動軸的扭力問題，是關系到傳動軸使用壽命和傳動軸能否正常工作的重要因素。從目前傳動軸的扭轉運行狀況來看，傳動軸在扭轉切變中，需要分析傳動軸的扭力情況，以及傳動軸面臨的扭力變化情況。根據扭力變化測試傳動軸的鋪層是否能夠達到傳動軸的運行要求。通過對傳動軸工況的分析，傳動軸在使用過程中受到扭力的影響，整個鋪層需要保持較大的強度，復合應力才能滿足運行要求。否則，鋪層會因扭力過大發生變形，導致整個傳動軸運行受到影響。結合傳動軸的運行情況，以及傳動軸的運行需要，在傳動軸運行過程中，扭轉切應變的分析是分析傳動中受力的重要方法，同時也關系到傳動軸鋪層的具體運行狀態[1]。因此，在傳動軸扭轉切應變的分析過程中，應當圍繞著傳動軸的鋪層變化情況和傳動軸的鋪層位置，以及傳動軸的鋪層厚度情況，分析傳動軸的扭轉切應變情況，為整個傳動軸的受力分析提供方法支持。

2.薄壁軸扭轉時的切應力

傳動軸在扭轉過程中，鋪層的受力較大，往往造成鋪層變形。結合傳動軸的運行實際和傳動軸的鋪層變化情況，鋪層的形變必須在可控的范圍之內，并且在形變之后能夠回彈，才能滿足傳動軸的運行需要。如果傳動軸在運行過程中，受到扭力的影響，發生了傳動軸的扭轉變形，但是扭轉變形超出了傳動軸的受力極限，造成了傳動軸在運行過程中因扭轉的牽引力而影響了鋪層的變化，使整個鋪層發生較大的變形，并且形變無法回彈，影響傳動軸的正常運轉，傳動軸在運轉過程中容易出現較大的問題。在實際分析中，切應力是傳動軸扭轉時的重要受力形式，分析牽引力的數值，并掌握牽引力的基本情況，能夠提高傳動軸鋪層的分析效果，使整個傳動軸突層的應力情況，能夠通過切應力的分析方式得以呈現。因此，行動中的扭轉切應力，在具體表現形式上，不僅僅要分析其受力的方向和受力大小，同時還要分析其受力的數值情況，保證傳動軸的扭轉切應力分析能夠達到預期目標。

（二）復合材料薄壁軸的偏軸本構關系

復合材料傳動軸在運行過程中，受到扭力的影響，會出現偏軸的情況，偏軸的偏離角度，以及偏軸與軸承本身的構成關系，是決定偏軸是否能夠得到有效控制的關鍵。在偏軸控制中，應當按照偏軸的特點和偏軸的偏離角度判斷偏軸的具體情況，分析偏軸的發生情況，以及偏軸在發生過程中所產生的影響，根據偏軸的類型以及偏軸與軸承本身的偏離角度，分析偏軸產生的具體原因，以及偏軸在實施過程中的具體影響，按照偏軸的類型和特點以及偏軸的具體偏移數值，分析偏軸和軸承中線的關系。通過對偏軸的分析，復合材料的傳動軸在偏軸的控制方面能夠達到控制要求，能夠避免偏軸超出控制范圍，能夠解決偏軸的控制問題。同時，在偏軸的變形量以及偏軸的變化數值方面，復合材料的傳動軸對偏軸的控制能夠取得積極效果，能夠縮小偏重的差距，使整個傳動軸在偏軸的偏移方向和偏軸的偏移型變量方面，能夠在可控的范圍之內[2]。因此，在偏軸形變的分析過程中，應當重視偏軸形變量的控制，以及分析復合材料對偏軸形變的具體影響。

（三）復合材料的偏軸工程彈性常數

傳動軸在運行過程中，單軸應力或純剪應力作用下的正軸單層，其材料剛度性能參數是關系到軸承運行效果以及軸承偏離形變變化效果的關鍵。通過對材料剛度的分析，能夠掌握材料剛度的變化情況，以及材料剛度的應力情況，對分析復合材料偏軸的形變量具有重要影響。復合材料的偏軸工程彈性產常數，在分析過程中，需要注重材料剛性參數的分析、材料的高度與材料的運行有直接關系，材料剛度越強，材料在運行過程中形變量越小，材料的剛度決定了材料的形變情況以及材料的回彈量。復合材料在偏軸工程彈性參數常數中，其彈性型變量與材料的剛度數值有直接關系，分析彈性常數，能夠掌握偏軸工程的形變效果，能夠保證偏軸工程在彈性常數方面滿足傳動軸的運行需要。基于對傳動軸運行過程的了解，偏軸是傳動軸運行中面臨的主要問題，在偏軸分析過程中，了解傳動軸的變化情況以及傳動軸的實施情況，對解決傳動軸的變化問題，以及分析傳動軸的彈性常數情況具有重要意義。

（四）薄壁軸的鋪層強度分析

1.最大應力準則

在傳動軸的運行中，鋪層是影響傳動軸運行質量的關鍵因素，在鋪層強度的分析過程中，需要保證鋪層強度的應力在允許的范圍之內。鋪層強度與應力有直接關系，最大應力決定了鋪層的強度狀況，對鋪層的運行以及鋪層的形變量產生了直接影響，在分析過程中，應當采取最大應力準則的方式，分析傳動軸的鋪層所能承受的最大強度數值，根據鋪層的具體特點和鋪層的強度情況，分析鋪層的最大應力狀況，進而判斷鋪層所能承受的應力極限。這種分析方式對解決鋪層強度的分析問題，以及提高鋪層強度分析效果具有重要影響。基于對鋪層強度的了解，以及鋪層強度的數值變化情況，在分析過程中，按照最大應力準則的方式能夠測算出鋪層的極限強度數值，對整個鋪層的極限強度情況和鋪層的具體實施情況作出判斷[3]。通過這一措施，能夠判斷出鋪層的強度變化情況，以及鋪層的數值變化范圍，為整個鋪層的數值分析和傳動軸的偏重量分析提供數值支持。因此，做好最大應力準則的應用，對提高傳動軸的鋪層強度分析效果具有重要作用。

2.最大應變準則

在鋪層強度的分析中，采取最大應變準則，能夠分析鋪層的形變情況，能夠掌握鋪層的形變量數值，能夠總結鋪層在形變過程中的具體表現形式，為整個鋪層的形變提供有力支持。鋪層在形變中，最大應變準則是分析鋪層形變量的重要方法，對解決鋪層形變問題以及滿足鋪層的形變數值分析具有重要意義，在分析中，最大應變準則的內涵在于，能夠根據鋪層的最大形變量，分析鋪層的承受能力，判斷鋪層材料的形變承受能力，檢驗鋪層材料是否能夠滿足形變要求，檢查鋪層材料的形變情況，為整個鋪層的變化和鋪層的材料分析及應用提供有力支持。基于對鋪層的了解，以及鋪層在變化中的具體情況，鋪層的變化需要通過最大應變準則的方式予以分析，提高分析的效果和準確性，滿足分析要求。因此，按照最大形變量的要求，分析鋪層的變化情況以及鋪層的數值變化情況，對整個鋪層的分析以及鋪層形變的解決具有重要作用[4]。在分析過程中，掌握最大應變準則的特點，并根據鋪層的運行實際情況，分析鋪層的形變量，對提高鋪層的分析效果具有重要意義。

二、鋪層厚度和鋪層角度的最優化設計

（一）不同層厚配比時的強度比

基于傳動軸的運行實際，以及傳動軸鋪層的重要影響，做好鋪層厚度和鋪層角度的設計，對提高傳動軸的運行效果以及滿足傳動軸的運行需要具有重要影響。在鋪層的設計中，不同層厚配比的強度是不同的，在分析中既要掌握不同層厚配比時的強度比例變化情況，同時也要根據不同層厚配比時的強度比，分析層厚的控制，了解層厚的具體情況，以及層厚的配比情況，根據層厚的具體數值情況，判斷傳動軸的運行過程是否受到影響。不同層厚配比時的強度比，對整個層厚的情況和層厚的變化情況產生了直接的影響，了解層厚的配比情況，以及層厚的基本表現形式，是做好層厚設計的關鍵，對整個層厚的設計和層厚的變化會產生直接影響。基于層厚的特點以及層厚的變化情況，在層厚配比時的強度比變化情況，應當有效調節前后的強度比，應當按照層厚的實施情況設置強度比，使塵后設計能夠滿足設計要求解決層厚設計問題。因此，在鋪層厚度和不同角度的設計過程中，了解不同層厚配比時的強度比情況是做好鋪層厚度設計的關鍵。

（二）復合材料鋪層厚度比優化

基于傳動軸的運行情況和傳動軸在運行過程中對鋪層厚度的了解，采取復合材料的方式，能夠優化材料鋪層的厚度比，能夠解決材料鋪層設計問題，能夠了解材料鋪層的設計要點，能夠根據材料鋪層的具體情況和材料鋪層的實施情況，調整復合材料的鋪層厚度，使復合材料在鋪層厚度方面能夠滿足傳動軸的運行要求，能夠解決傳動軸設計問題，使復合材料鋪層厚度比優化能夠達到配比要求，解決設計存在的問題。通過對復合材料鋪層厚度比的分析，能夠掌握鋪層材料的厚度情況，能夠對復合材料的強度提出具體要求，能夠按照復合材料的具體情況和復合材料的厚度比情況，對復合材料進行有效選擇，提高復合材料的整體性能，做好復合材料的應用，保證復合材料在鋪層厚度比方面能夠滿足傳動軸的運行要求，解決傳動軸的運行問題[5]。因此，掌握復合材料鋪層厚度比的變化情況，并按照復合材料鋪層比例的具體情況采取優化措施，整個復合材料的應用和鋪層厚度比的設計具有重要影響，同時也是解決復合材料鋪層厚度比設計問題的具體措施。

（三）鋪層厚度比和鋪設角的最優化設計

1.玻璃纖維復合材料傳動軸方案

在鋪層厚度比和鋪設角度的最優化設計中，復合材料的選擇至關重要。玻璃纖維作為復合材料的重要類型，在實際應用中具有強度高，抗拉能力強，以及形變量可控的特點，在實際應用中能夠應用在傳動傳動軸的庫存中，使傳動軸在鋪層方面能夠滿足強度要求和抗拉要求，能夠解決傳動軸的抗拉問題，對解決傳動軸的拉力問題和傳動軸的形變問題具有重要影響。從玻璃纖維復合材料的應用來看，玻璃纖維復合材料作為重要的材料形式，能夠根據傳動軸的變化特點和傳動軸的使用類型，實現傳動軸鋪層材料的改變，對整個傳動軸的變化產生了重要影響，使傳動軸在鋪層的材料轉換中取得積極效果。因此，了解玻璃纖維材料的特點，并將玻璃纖維材料作為復合材料，應用在傳動軸的鋪層方面，對于提高傳動軸的鋪層設計效果和滿足傳動軸的鋪層設計需要具有重要意義。按照鋪層設計要求做好傳動中材料的設計，并正確應用玻璃纖維材料，對解決傳動軸設計問題以及提高傳動軸的設計效果具有重要影響[6]。

2.玻璃纖維軸的優化

基于玻璃纖維材料的特點和玻璃纖維材料的具體應用形式，玻璃纖維材料在應用過程中，不僅僅可以作為傳動軸庫存的材料，同時對傳動軸的材料也有具體的影響，使用玻璃纖維材質的傳動軸，能夠使整個傳動軸在使用效果和傳動軸的優化方面能夠達到使用要求，解決傳動軸的強度問題，避免傳動軸在應用中因傳動軸本身的材質問題和傳動軸的具體結構和形式問題，影響傳動中的使用。通過對傳動軸的分析，以及傳動軸材料的了解，玻璃纖維復合材料設計出的傳動軸，需要經過強度測試和運行測試之后才能投入使用。從目前掌握的情況來看，玻璃纖維材料在強度方面能夠滿足運行要求，能夠按照玻璃纖維的具體特點和玻璃纖維的組成形式，應用在傳動軸上。對于提高玻璃纖維的應用效果和滿足傳動軸的應用需要具有重要意義。因此，了解玻璃纖維傳動軸的特點和優勢，并做好玻璃纖維傳動軸的設計，對提高玻璃纖維傳動軸的設計效果，以及滿足玻璃纖維傳動軸的設計需要具有重要意義。

3.碳纖維復合材料傳統軸方案

在傳動軸鋪層材料的選擇中，除了選擇玻璃纖維材料之外，碳纖維材料也是重要的選擇。碳纖維材料不但對整個傳動軸的鋪層產生的重要影響，同時也滿足了傳動軸的運行要求，使傳動軸在運行中能夠按照傳動軸自身的特點，以及傳動軸的應用需要，做好傳動軸的應用，采取材料優化的措施，提高傳動軸的優化效果。從目前掌握的信息來看，碳纖維復合材料傳動軸在應用過程中，具有突出的優勢，能夠根據傳動軸的功能需要和傳動軸的抗變形量要求，做好傳動軸的優化，使傳動軸在設計中，能夠按照傳動軸的具體要求和傳動軸的運行方案予以設計，對解決傳動軸的設計問題和提高傳動軸的設計效果具有重要影響。目前碳纖維復合材料在實際應用中發揮了材料優勢，對解決材料應用問題和提高傳動軸的材料強度以及材料優勢具有重要影響[7]。因此，根據碳纖維復合材料的應用方式，做好復合材料的應用，對提高傳動軸的設計效果具有重要影響。