使用传统材料和复合材料的重型车驱动轴动力学分析

使用传统材料和复合材料的重型车驱动轴动力学分析

驱动轴是车辆重要的零部件，驱动轴的刚度往往要求很高。因此使用复合材料，既能解决驱动轴的刚度问题，也能减轻驱动轴的质量。本文使用两种复合材料，一种复合材料是HS碳纤维环氧树脂，另一种复合材料是E型玻璃纤维聚酯树脂。选用载货车一体化驱动轴进行研究，并在Pro-E软件里对驱动轴进行建模，优化驱动轴的质量。

除了两种复合材料之外，还选用两种常用的驱动轴材料，分别是SM45C钢和不锈钢。驱动轴长为1250mm，内径是83.36mm，外径是90mm。对四种不同的材料进行了结构和模态分析。通过分析可得：

1.SM45C钢和HS碳纤维环氧树脂是最适合制作重型车驱动轴的材料。

2.通过评估四种材料中的剪切应力、最大主应力、总变形、应变能、最大主弹性应变和等效弹性应变，发现只有SM45C钢和HS碳纤维环氧树脂满足许用极限，满足强度要求。

3.HS碳环氧树脂复合材料显示最大挠度为0.1mm，弯曲固有频率为182.17Hz，临界转速为10930r/min。这个速度限制远远高于旋转的临界速度。所有材料的临界速度为：SM45C钢为4797r/min（79.96Hz），HS碳环氧复合材料为 10930r/min（182.17Hz），E-玻璃聚酯树脂复合材料为2887r/min（48.12Hz）。重型车辆的旋转临界速度变化（2400～4000）r/min，这意味着 Steel SM 45C和HS碳复合材料最适合用于制造重型车辆驱动轴。

刊名：Materials Science and Engineering（英）

刊期：2017年第149期

作者：Ashwani Kumar et al

编译：野晨晨