CAE在轉(zhuǎn)軸限位塊結(jié)構(gòu)強度分析中的應用實例

 前言：

 某汽車后視鏡轉(zhuǎn)軸限位塊由兩部分組成：基板及轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，限位塊位于基板凹槽內(nèi)做限位作用。其分析結(jié)構(gòu)如下所示：

 對限位塊結(jié)構(gòu)進行強度分析是機械轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計中所需關(guān)心的重要問題，通過CAE仿真基板和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)在特定基板力矩下的受力情況，分析基板和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)是否會發(fā)生斷裂破壞，為進一步改進結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)。

 案例概述

 設(shè)定作用于基板力矩{62.4N.m*1.2(安全系數(shù))=74.88N.m}，分析左右限位兩種工況下，基板與轉(zhuǎn)軸的強度。通過分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品在特定情況下存在斷裂危險，需要對產(chǎn)品進行優(yōu)化和改善。

 使用軟件：

 Hypermesh，abaqus/standard

 CAE模型及材料

 材料及參數(shù)：

 因限位塊在限位過程中不僅受到剪切，同時還受到拉伸的作用。因此評判過程用剪切強度或者拉伸強度來判斷都不夠嚴苛，分析通過PEEQ（平均等效應變）判斷：當基板MaxPEEQ>伸長率1.5%，則材料失效斷裂；當轉(zhuǎn)軸MaxPEEQ>伸長率1.4%，則材料失效斷裂

 CAE模型：

 分析結(jié)果：

 工況一：左限位

 （1）轉(zhuǎn)軸

 轉(zhuǎn)軸最大PEEQ為0.1929，遠大于其伸長率0.014，因此在74.88N.m力矩下轉(zhuǎn)軸發(fā)生斷裂破壞。

 轉(zhuǎn)軸PEEQ與力矩有如上關(guān)系，當PEEQ為0.014時，力矩為55.800N.m。

 (2)基板

 基板限位根部最大PEEQ為0.3016，大于其材料伸長率0.015，因此基板發(fā)生斷裂破壞。

 基板PEEQ與力矩有如上關(guān)系，當PEEQ為0.015時，力矩為34N.m。

 工況二：右限位

 （1）轉(zhuǎn)軸

 轉(zhuǎn)軸最大平均應變0.064，遠大于其伸長率0.014；因此在74.88N.m力矩下轉(zhuǎn)軸發(fā)生斷裂破壞

 （2）基板

 基板限位根部最大PEEQ為0.3017，大于其材料伸長率0.015，因此基板發(fā)生斷裂破壞。

 結(jié)論：

 1、加載74.88N.m力矩時，基板與轉(zhuǎn)軸PEEQ都超過其伸長率，基板與轉(zhuǎn)軸都會斷裂；

 2、FEA分析結(jié)果表明，基板將先于轉(zhuǎn)軸斷裂，各自所能承受的最大力矩如下：

 3、根據(jù)仿真結(jié)果，為后視鏡結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供重要依據(jù)，在提高產(chǎn)品可靠性、降低產(chǎn)品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。

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