传动主轴结构优化与疲劳寿命预测

摘要

对某型履带装甲车辆传动主轴的疲劳寿命问题展开研究,根据起步与换挡极限工况下传动主轴受载情况与花键副摩擦生热计算模型,建立了主轴结构热力学模型。以主轴实际工作载荷作为输入参数分析主轴应力分布情况,结合解析法与响应面法优化了主轴结构参数,进一步研究了结构参数与温度效应对主轴应力分布的影响。基于Miner疲劳损伤理论计算了主轴的疲劳寿命,研究了主轴结构参数与温度效应对疲劳寿命的影响规律。研究结果表明,优化后的主轴较原始结构主轴两端载荷分布更为均匀合理,最大应力总体水平下降了26.48%,质量减轻了11.77%;主轴花键副啮合齿面摩擦产生局部高温导致局部应力增大,最高温度达到228.43℃,疲劳寿命为不考虑摩擦热时的12.77%;主轴结构优化后局部最高温度189.07℃,疲劳寿命为不考虑摩擦热时的18.71%。