王强



基于ANSYS WorkBench一字型转轴扭矩分析

王强

（苏州经贸职业技术学院，江苏 苏州 215009）

通过ANSYS WorkBench中瞬态动力分析模块对新型一字型转轴进行了扭矩分析，分析中，锥片变形设为非线性，根据实际情况设置了接触面的摩擦因数。分析结果表明，在转轴工作过程中，锥片均为弹性变形，变形不均匀，摩擦应力分布不均匀，锥片与轴套绝大部分处于滑动状态，小部分会产生粘连，接触面之间几乎没有穿透，锥片与轴套间的摩擦力随着轴芯位置呈现非线性增大，并得出转轴扭矩与轴芯位移之间的非线性变化曲线。

转轴；扭矩；有限元分析；摩擦；ANSYS WorkBench

转轴是链接产品中必须用到的，常用于手机（翻盖或旋转屏手机）、笔记本电脑、便携式DVD、LED台灯、LCD显示屏、GPS等车载支架等。在转轴产品设计制造中，核心问题是转轴扭矩的控制。企业生产转轴的过程中，常利用扭矩测试仪来确定转轴扭矩的大小。

对于新型的一字型转轴，在产品试制和量产中，都需要确定扭矩，以往是通过实验的方式进行分析和判断，工作量较大，周期长。本文通过有限元方法及ANSYS WorkBench软件对转轴进行挤压、摩擦及扭矩分析，确定螺母旋转时轴芯位移与转轴扭矩的关系，为此类型转轴的生产提供依据，缩短其生产、测试周期。

1 新型一字转轴

如图1所示，一字型转轴由4个零部件组成，该转轴轴套内孔为圆柱面，锥片外表面为圆柱面、内表面为锥面，轴芯外表面为锥面，通过锥片内表面和轴芯外表面两个锥面的配合，以及锥片的弹性变形，实现锥片外表面圆柱面直径的变化，从而使锥片外圆与轴套内孔产生挤压力，形成摩擦力，构成转轴扭矩。……