复合材料传动轴铺层优化设计探究

张明

摘 要：基于传动轴的特殊性，在传动轴铺层的设计方面，采用复合材料不但能够提高传动轴铺层的强度，同时还能满足传动轴的铺层设计要求，使传动轴在铺层设计方面能够达到使用性能要求，改变传动轴铺层材料薄弱以及材料性质出现问题的情况。从当前复合材料传动轴铺层优化设计来看，在设计过程中应当对纤维向应力进行重点分析，同时，根据不同厚度和不同角度的特点进行最优化设计，提高传动轴铺层设计效果，通过使用复合材料的方式，使传动轴铺层设计能够达到性能指标。

关键词：复合材料; 传动轴铺层; 优化设计

引言

传动轴铺层关系到传动轴的运行效果，对传动轴的使用寿命和传动轴的正常运行产生了重要影响，根据传动轴的特点以及传动轴的设计需要，做好传动轴的铺层设计，是满足传动轴设计要求和解决传动轴设计问题的重要因素。因此，我们应认真分析传动轴铺层设计的基本情况，并分析复合材料对传动轴铺层的影响，根据传动轴铺层的特点，采取复合材料优化设计的方式，为整个传动轴的铺层设计提供有力支持，保证传动轴铺层优化设计能够在功能和有效性方面得到提高，解决复合材料传动轴铺层的设计问题。

一、复合材料薄壁轴的纤维向应力

（一）受扭工况下复合材料薄壁轴的受力分析

1.薄壁轴的扭转切应变

基于对传动轴运行过程的了解，传动轴在运行中，扭力对传动轴的影响较大，在扭力工况下，传动轴如何提高传动效果，如何解决传动轴的扭力问题，是关系到传动轴使用寿命和传动轴能否正常工作的重要因素。从目前传动轴的扭转运行状况来看，传动轴在扭转切变中，需要分析传动轴的扭力情况，以及传动轴面临的扭力变化情况。根据扭力变化测试传动轴的铺层是否能够达到传动轴的运行要求。通过对传动轴工况的分析，传动轴在使用过程中受到扭力的影响，整个铺层需要保持较大的强度，复合应力才能满足运行要求。否则，铺层会因扭力过大发生变形，导致整个传动轴运行受到影响。结合传动轴的运行情况，以及传动轴的运行需要，在传动轴运行过程中，扭转切应变的分析是分析传动中受力的重要方法，同时也关系到传动轴铺层的具体运行状态[1]。因此，在传动轴扭转切应变的分析过程中，应当围绕着传动轴的铺层变化情况和传动轴的铺层位置，以及传动轴的铺层厚度情况，分析传动轴的扭转切应变情况，为整个传动轴的受力分析提供方法支持。

2.薄壁轴扭转时的切应力

传动轴在扭转过程中，铺层的受力较大，往往造成铺层变形。结合传动轴的运行实际和传動轴的铺层变化情况，铺层的形变必须在可控的范围之内，并且在形变之后能够回弹，才能满足传动轴的运行需要。如果传动轴在运行过程中，受到扭力的影响，发生了传动轴的扭转变形，但是扭转变形超出了传动轴的受力极限，造成了传动轴在运行过程中因扭转的牵引力而影响了铺层的变化，使整个铺层发生较大的变形，并且形变无法回弹，影响传动轴的正常运转，传动轴在运转过程中容易出现较大的问题。在实际分析中，切应力是传动轴扭转时的重要受力形式，分析牵引力的数值，并掌握牵引力的基本情况，能够提高传动轴铺层的分析效果，使整个传动轴突层的应力情况，能够通过切应力的分析方式得以呈现。因此，行动中的扭转切应力，在具体表现形式上，不仅仅要分析其受力的方向和受力大小，同时还要分析其受力的数值情况，保证传动轴的扭转切应力分析能够达到预期目标。

（二）复合材料薄壁轴的偏轴本构关系

复合材料传动轴在运行过程中，受到扭力的影响，会出现偏轴的情况，偏轴的偏离角度，以及偏轴与轴承本身的构成关系，是决定偏轴是否能够得到有效控制的关键。在偏轴控制中，应当按照偏轴的特点和偏轴的偏离角度判断偏轴的具体情况，分析偏轴的发生情况，以及偏轴在发生过程中所产生的影响，根据偏轴的类型以及偏轴与轴承本身的偏离角度，分析偏轴产生的具体原因，以及偏轴在实施过程中的具体影响，按照偏轴的类型和特点以及偏轴的具体偏移数值，分析偏轴和轴承中线的关系。通过对偏轴的分析，复合材料的传动轴在偏轴的控制方面能够达到控制要求，能够避免偏轴超出控制范围，能够解决偏轴的控制问题。同时，在偏轴的变形量以及偏轴的变化数值方面，复合材料的传动轴对偏轴的控制能够取得积极效果，能够缩小偏重的差距，使整个传动轴在偏轴的偏移方向和偏轴的偏移型变量方面，能够在可控的范围之内[2]。因此，在偏轴形变的分析过程中，应当重视偏轴形变量的控制，以及分析复合材料对偏轴形变的具体影响。

（三）复合材料的偏轴工程弹性常数

传动轴在运行过程中，单轴应力或纯剪应力作用下的正轴单层，其材料刚度性能参数是关系到轴承运行效果以及轴承偏离形变变化效果的关键。通过对材料刚度的分析，能够掌握材料刚度的变化情况，以及材料刚度的应力情况，对分析复合材料偏轴的形变量具有重要影响。复合材料的偏轴工程弹性产常数，在分析过程中，需要注重材料刚性参数的分析、材料的高度与材料的运行有直接关系，材料刚度越强，材料在运行过程中形变量越小，材料的刚度决定了材料的形变情况以及材料的回弹量。复合材料在偏轴工程弹性参数常数中，其弹性型变量与材料的刚度数值有直接关系，分析弹性常数，能够掌握偏轴工程的形变效果，能够保证偏轴工程在弹性常数方面满足传动轴的运行需要。基于对传动轴运行过程的了解，偏轴是传动轴运行中面临的主要问题，在偏轴分析过程中，了解传动轴的变化情况以及传动轴的实施情况，对解决传动轴的变化问题，以及分析传动轴的弹性常数情况具有重要意义。

（四）薄壁轴的铺层强度分析

1.最大应力准则

在传动轴的运行中，铺层是影响传动轴运行质量的关键因素，在铺层强度的分析过程中，需要保证铺层强度的应力在允许的范围之内。铺层强度与应力有直接关系，最大应力决定了铺层的强度状况，对铺层的运行以及铺层的形变量产生了直接影响，在分析过程中，应当采取最大应力准则的方式，分析传动轴的铺层所能承受的最大强度数值，根据铺层的具体特点和铺层的强度情况，分析铺层的最大应力状况，进而判断铺层所能承受的应力极限。这种分析方式对解决铺层强度的分析问题，以及提高铺层强度分析效果具有重要影响。基于对铺层强度的了解，以及铺层强度的数值变化情况，在分析过程中，按照最大应力准则的方式能够测算出铺层的极限强度数值，对整个铺层的极限强度情况和铺层的具体实施情况作出判断[3]。通过这一措施，能够判断出铺层的强度变化情况，以及铺层的数值变化范围，为整个铺层的数值分析和传动轴的偏重量分析提供数值支持。因此，做好最大应力准则的应用，对提高传动轴的铺层强度分析效果具有重要作用。

2.最大应变准则

在铺层强度的分析中，采取最大应变准则，能够分析铺层的形变情况，能够掌握铺层的形变量数值，能够总结铺层在形变过程中的具体表现形式，为整个铺层的形变提供有力支持。铺层在形变中，最大应变准则是分析铺层形变量的重要方法，对解决铺层形变问题以及满足铺层的形变数值分析具有重要意义，在分析中，最大应变准则的内涵在于，能够根据铺层的最大形变量，分析铺层的承受能力，判断铺层材料的形变承受能力，检验铺层材料是否能够满足形变要求，检查铺层材料的形变情况，为整个铺层的变化和铺层的材料分析及应用提供有力支持。基于对铺层的了解，以及铺层在变化中的具体情况，铺层的变化需要通过最大应变准则的方式予以分析，提高分析的效果和准确性，满足分析要求。因此，按照最大形变量的要求，分析铺层的变化情况以及铺层的数值变化情况，对整个铺层的分析以及铺层形变的解决具有重要作用[4]。在分析过程中，掌握最大应变准则的特点，并根据铺层的运行实际情况，分析铺层的形变量，对提高铺层的分析效果具有重要意义。

二、铺层厚度和铺层角度的最优化设计

（一）不同层厚配比时的强度比

基于传动轴的运行实际，以及传动轴铺层的重要影响，做好铺层厚度和铺层角度的设计，对提高传动轴的运行效果以及满足传动轴的运行需要具有重要影响。在铺层的设计中，不同层厚配比的强度是不同的，在分析中既要掌握不同层厚配比时的强度比例变化情况，同时也要根据不同层厚配比时的强度比，分析层厚的控制，了解层厚的具体情况，以及层厚的配比情况，根据层厚的具体数值情况，判断传动轴的运行过程是否受到影响。不同层厚配比时的强度比，对整个层厚的情况和层厚的变化情况产生了直接的影响，了解层厚的配比情况，以及层厚的基本表现形式，是做好层厚设计的关键，对整个层厚的设计和层厚的变化会产生直接影响。基于层厚的特点以及层厚的变化情况，在层厚配比时的强度比变化情况，应当有效调节前后的强度比，应当按照层厚的实施情况设置强度比，使尘后设计能够满足设计要求解决层厚设计问题。因此，在铺层厚度和不同角度的设计过程中，了解不同层厚配比时的强度比情况是做好铺层厚度设计的关键。

（二）复合材料铺层厚度比优化

基于传动轴的运行情况和传动轴在运行过程中对铺层厚度的了解，采取复合材料的方式，能够优化材料铺层的厚度比，能够解决材料铺层设计问题，能够了解材料铺层的设计要点，能够根据材料铺层的具体情况和材料铺层的实施情况，调整复合材料的铺层厚度，使复合材料在铺层厚度方面能够满足传动轴的运行要求，能够解决传动轴设计问题，使复合材料铺层厚度比优化能够达到配比要求，解决设计存在的问题。通过对复合材料铺层厚度比的分析，能够掌握铺层材料的厚度情况，能够对复合材料的强度提出具体要求，能够按照复合材料的具体情况和复合材料的厚度比情况，对复合材料进行有效选择，提高复合材料的整体性能，做好复合材料的应用，保证复合材料在铺层厚度比方面能够满足传动轴的运行要求，解决传动轴的运行问题[5]。因此，掌握复合材料铺层厚度比的变化情况，并按照复合材料铺层比例的具体情况采取优化措施，整个复合材料的应用和铺层厚度比的设计具有重要影响，同时也是解决复合材料铺层厚度比设计问题的具体措施。

（三）铺层厚度比和铺设角的最优化设计

1.玻璃纤维复合材料传动轴方案

在铺层厚度比和铺设角度的最优化设计中，复合材料的选择至关重要。玻璃纤维作为复合材料的重要类型，在实际应用中具有强度高，抗拉能力强，以及形变量可控的特点，在实际应用中能够应用在传动传动轴的库存中，使传动轴在铺层方面能够满足强度要求和抗拉要求，能够解决传动轴的抗拉问题，对解决传动轴的拉力问题和传动轴的形变问题具有重要影响。从玻璃纤维复合材料的应用来看，玻璃纤维复合材料作为重要的材料形式，能够根据传动轴的变化特点和传动轴的使用类型，实现传动轴铺层材料的改变，对整个传动轴的变化产生了重要影响，使传动轴在铺层的材料转换中取得积极效果。因此，了解玻璃纤维材料的特点，并将玻璃纤维材料作为复合材料，应用在传动轴的铺层方面，对于提高传动轴的铺层设计效果和满足传动轴的铺层设计需要具有重要意义。按照铺层设计要求做好传动中材料的设计，并正确应用玻璃纤维材料，对解决传动轴设计问题以及提高传动轴的设计效果具有重要影响[6]。

2.玻璃纤维轴的优化

基于玻璃纤维材料的特点和玻璃纤维材料的具体应用形式，玻璃纤维材料在应用过程中，不仅仅可以作为传动轴库存的材料，同时对传动轴的材料也有具体的影响，使用玻璃纤维材质的传动轴，能够使整个传动轴在使用效果和传动轴的优化方面能够达到使用要求，解决传动轴的强度问题，避免傳动轴在应用中因传动轴本身的材质问题和传动轴的具体结构和形式问题，影响传动中的使用。通过对传动轴的分析，以及传动轴材料的了解，玻璃纤维复合材料设计出的传动轴，需要经过强度测试和运行测试之后才能投入使用。从目前掌握的情况来看，玻璃纤维材料在强度方面能够满足运行要求，能够按照玻璃纤维的具体特点和玻璃纤维的组成形式，应用在传动轴上。对于提高玻璃纤维的应用效果和满足传动轴的应用需要具有重要意义。因此，了解玻璃纤维传动轴的特点和优势，并做好玻璃纤维传动轴的设计，对提高玻璃纤维传动轴的设计效果，以及满足玻璃纤维传动轴的设计需要具有重要意义。

3.碳纤维复合材料传统轴方案

在传动轴铺层材料的选择中，除了选择玻璃纤维材料之外，碳纤维材料也是重要的选择。碳纤维材料不但对整个传动轴的铺层产生的重要影响，同时也满足了传动轴的运行要求，使传动轴在运行中能够按照传动轴自身的特点，以及传动轴的应用需要，做好传动轴的应用，采取材料优化的措施，提高传动轴的优化效果。从目前掌握的信息来看，碳纤维复合材料传动轴在应用过程中，具有突出的优势，能够根据传动轴的功能需要和传动轴的抗变形量要求，做好传动轴的优化，使传动轴在设计中，能够按照传动轴的具体要求和传动轴的运行方案予以设计，对解决传动轴的设计问题和提高传动轴的设计效果具有重要影响。目前碳纤维复合材料在实际应用中发挥了材料优势，对解决材料应用问题和提高传动轴的材料强度以及材料优势具有重要影响[7]。因此，根据碳纤维复合材料的应用方式，做好复合材料的应用，对提高传动轴的设计效果具有重要影响。