使用傳統(tǒng)材料和復合材料的重型車驅(qū)動軸動力學分析

驅(qū)動軸是車輛重要的零部件，驅(qū)動軸的剛度往往要求很高。因此使用復合材料，既能解決驅(qū)動軸的剛度問題，也能減輕驅(qū)動軸的質(zhì)量。本文使用兩種復合材料，一種復合材料是HS碳纖維環(huán)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(qū)動軸進行研究，并在Pro-E軟件里對驅(qū)動軸進行建模，優(yōu)化驅(qū)動軸的質(zhì)量。

除了兩種復合材料之外，還選用兩種常用的驅(qū)動軸材料，分別是SM45C鋼和不銹鋼。驅(qū)動軸長為1250mm，內(nèi)徑是83.36mm，外徑是90mm。對四種不同的材料進行了結(jié)構(gòu)和模態(tài)分析。通過分析可得：

1.SM45C鋼和HS碳纖維環(huán)氧樹脂是最適合制作重型車驅(qū)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(fā)現(xiàn)只有SM45C鋼和HS碳纖維環(huán)氧樹脂滿足許用極限，滿足強度要求。

3.HS碳環(huán)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(zhuǎn)速為10930r/min。這個速度限制遠遠高于旋轉(zhuǎn)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(huán)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(zhuǎn)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(qū)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