赵 军，孟欣佳，张立香

(1.山西机电职业技术学院，山西 长治046011;2.中国农业大学工学院，北京100083)

电动冲击扳手是用于螺栓、螺母装卸机械化的高效工具，广泛应用于机车、建筑、化工、冶金、坦克等行业。芯轴作为电动冲击扳手的核心部件，芯轴的失效将直接导致扳手无法工作。芯轴的传统设计是采用材料力学的方法来完成的，而优化和可靠性分析都是靠一些经验来完成。为此在芯轴的设计过程中不免要造成尺寸的偏大及优质材料的浪费。随着计算机仿真技术的迅速发展，采用计算机进行合理的可靠性分析便显得十分方便［1]。

1 电动扳手冲击机构结构

以轨枕螺栓预紧用电动扳手的冲击结构中的芯轴为研究对象。电动扳手的冲击结构如图1所示。

该电动冲击扳手是通过电动机、减速器带动冲击机构运作，从而完成铁路轨枕螺栓的装卸工作。它将行星齿轮减速机构作为主传动机构，可保证冲击扳手体积小、重量轻，使电动扳手传递功率大、扭矩输出较稳定、冲击小，并能较好地实现对电动扳手扭矩和转速的控制。如图1所示，该冲击机构主要由芯轴、冲击头、滚珠、主压力弹簧、推力滚珠轴承、冲击杆等组成。其中芯轴采用V型槽结构，冲击头采用人字槽结构并带有两个凸爪。冲击机构的作用主要有两个，一是将芯轴旋转的动能转换成冲击头的冲击力，二是确保芯轴上的负载力矩在规定的范围内。

2 芯轴静力学分析

2.1 有限元建模及网格划分

轨枕螺栓电动扳手芯轴结构如图2所示。……