十字軸表面裂紋仿真與材料的斷裂韌性試驗

胡 斌，廖玉松，李 龍

（1.滁州職業技術學院，安徽 滁州 239000；2阜陽師范大學信息工程學院，安徽 阜陽 236000）

1 引言

萬向聯軸器作為轉動機構，其具有傳動效率高、傳動力矩大、傳動平穩、潤滑條件好、噪聲低、使用壽命長、傾斜角度等優點，適用于高速運轉等優點，近年來，已越來越多地應用于傳動系統上［1-2］。目前研究表明：十字軸軸頸工作表面出現壓痕、剝落及軸頸根部出現斷裂是萬向聯軸器失效的主要形式，其中十字軸的疲勞與斷裂失效將會對傳動系統造成嚴重傷害。

文獻［3］通過有限元軟件對萬向節進行剛柔耦合分析得到十字軸的載荷譜，并對十字軸進行疲勞分析。研究適度增大過渡結構的曲率半徑可以提高十字軸強度并延長十字軸壽命。文獻［4］對十字軸式萬向節中軸承的受力進行了分析。文獻［5］采用有限元軟件對十字軸式萬向節分析，得出其危險位置應力，為十字軸的設計提供理論依據。文獻［6］通過對3500軋機傳動萬向聯軸器十字軸斷裂事故進行分析，明確十字軸圓弧過渡疲勞強度不足。并且利用有限元軟件ANSYS WorkBench軟件對十字軸圓弧過渡處進行優化降低其等效應力。

針對SWC-225CH 型萬向聯軸器中十字軸進行表面裂紋應力強度因子的研究，以防止十字軸在工作過程中出現斷裂破壞。首先采用有限元ANSYS WorkBench中的靜力學模塊對其進行力學分析，得到十字軸應力大小與位置。其次，利用有限元軟件對十字軸進行表面裂紋缺陷分析得到應力強度因子K1，如圖1 所示。……