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结构强度分析 快速入门 应用实践 优化设计 多场协调 7.2 应用实践 7.2.1 阶梯轴强度校核 7.2.2 圆柱螺旋压缩弹簧设计 7.2.3 直齿圆柱齿轮强度设计 7.2.4 轮轴过盈配合强度计算 7.2.1 阶梯轴强度校核 一高速轴扭矩T=8000N.m，圆周力Ft=5000N，径向力Fr=1840N，轴向力Fa=700N，试对该轴进行静强度、刚度、疲劳强度和模态分析。 1.轴的静强度校核 2.轴的疲劳强度分析 3.轴的模态分析 1.轴的静强度校核 由图7-25可见最大应力为63.30MPa，该值小于45钢的屈服极限（280MPa），轴不会发生塑性变形。 由图7-26可见为最大弯曲变形为0.04545mm，该值小于轴的挠度许用值（[f]=0.5mm），轴弯曲刚度合格。 2.轴的疲劳强度分析 A恒幅 B 变幅 3.轴的模态分析 7.2.2 圆柱螺旋压缩弹簧设计 下面以一个实例说明上述验证内容的CAE分析过程。已知某弹簧簧丝直径d=41mm、弹簧中径D=220mm、工作圈数n=2.9圈、自由高H0=256mm，承受的最大载荷Pmax=43kN，要求设计刚度[Kv]=925N/mm，许用应力 。试对其刚度、强度和稳定性进行校核。 1.刚度分析 2.强度分析 3.稳定性分析 1.刚度分析 根据弹簧刚度的定义，得弹簧刚度CAE分析的基本思想：弹簧一端固定，另外一端施加单位位移，所得固定端支反力即为弹簧刚度。 可见约束反力为931N，即弹簧刚度为931N/mm。与设计刚度=925N/mm接近，弹簧刚度合格。 2.强度分析 基本思想：弹簧一端固定，另外一端施加最大位移（fmax=Pmax/Kv=46.2mm），所得应力即为弹簧最大应力。 可见von Mises应力为921MPa，则当量剪应力为460.5MPa，小于材料的许用应力（750MPa），弹簧强度合格。 3.稳定性分析 基本思想：弹簧一端固定，另外一端施加单位位移，进行屈曲分析确定位移屈曲因子乘以弹簧刚度即为临界载荷。 临界载荷Pc=99.904×1.0×931/1000 =93.1kNPmax=43kN，弹簧的稳定性合格。
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