轉軸
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
轉軸的視頻教程
基于hypermesh的【整車模型搭建12】——冷卻系統
風扇的轉軸是剛體。因為發動機外表面不規則，如果和水箱接觸可能發生穿透，計算過程中也容易出現負體積等錯誤，所以水箱用實體單元模擬，外面包一層共節點的殼單元。散熱器用殼單元模擬。各個部件之間主要通過rigid連接，風扇轉軸通過剛性單元連接和外殼連接。
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特斯拉Tesla Model 3電控系統介紹，電池/三相逆變、電機、IGBT與碳化硅MOS驅動系
它是一種測量角度用的小型交流電動機，用來測量旋轉物體的轉軸角位移和角速度，由定子和轉子組成。Model 3電機控制器是第一款采用全SiC功率模塊的電機控制器，據一些國外的土豪拆解分析，SiC功率器件采用的是ST公司的GK026，驅動芯片采用的是ST的STGAP1AS，母線電壓采樣ACPL-C87(A)BT
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基于hypermesh的【整車模型搭建13】——整車模型中的常用材料和屬性（附k文件）
比如，24號材料是最常使用的彈塑性材料，用來模型車身的大部分部件；20號材料是剛性材料，主要用于基本不發生變形的部件，比如輪胎的轉向節、動力總成、懸置和風扇的轉軸等等；殼單元是使用最多的單元屬性，除此之外，還有離散單元、梁單元等等。
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轉軸的實例教程
綜上，電機的6倍頻徑向電磁力通過氣隙磁場作用于壓縮機轉軸，進而引起轉軸的振動噪聲問題。
1.3 轉軸彎曲模態分析
電機模態頻率是電機機械振動設計中的重要參數，在設計中應避免電機的模態頻率與徑向電磁力的頻率一致或接近發生共振[7-8]，從而引發振動噪聲問題。為此，對壓縮機電機的轉軸模態進行有限元仿真及試驗測試，所得結果如圖7～8所示。
圖7 轉軸彎曲模態振型
圖8 轉軸固頻測試結果
通過對比可以發現：壓縮機轉軸在368 Hz（仿真結果：364 Hz）存在1階彎曲模態，這與60 Hz運行頻率下電機的6f徑向電磁力頻率非常接近。因而，初步判斷電機轉軸的6倍頻振動噪聲問題由6f徑向電磁力與轉軸的1階彎曲模態發生共振導致。
1.4 轉軸振動特性分析
1.4.1 轉軸振動特性仿真分析
為進一步明確轉軸在6f徑向電磁力與1階彎曲模態共振狀態下的振動特性，將仿真得到的6f徑向電磁力加載到轉軸有限元模型上，通過計算得到轉軸的振動時間歷程曲線（如圖9）及軸心軌跡曲線（如圖10）。
圖9 轉軸振動時間歷程曲線
圖10 轉軸軸心軌跡
由圖9、圖10中可以看出：轉軸時域振動信號在1倍頻周期信號的基礎上疊加了6倍頻周期分量，同時轉軸的軸心軌跡在空間上呈“七瓣星形”分布。這種現象均與6倍頻周期振動的擾動有關。
1.4.2 轉軸振動特性試驗驗證
為驗證上述仿真分析的準確性，本文將壓縮機曲軸主軸段加長以便主軸段高出定子，同時在主殼體上互相成90度角的兩個位置布放電渦流傳感器用以測試轉軸加長段的運動狀態，具體測試方案如圖11所示。
圖11 測試方案
對壓縮機60 Hz運行時轉軸的振動信號進行測試，得到轉軸振動的時間歷程曲線和軸心軌跡曲線如圖12～13所示。
展開 1.前言：
汽車后視鏡轉軸限位塊由兩部分組成：基板及轉軸結構，限位塊位于基板凹槽內做限位作用。其分析結構如下所示：
對限位塊結構進行強度分析是機械轉軸結構設計中所需關心的重要問題，通過CAE仿真基板和轉軸結構在特定基板力矩下的受力情況，分析基板和轉軸結構是否會發生斷裂破壞，為進一步改進結構設計提供了理論依據。
2.案例概述：
設定作用于基板力矩{62.4N.m*1.2(安全系數)=74.88N.m}，分析左右限位兩種工況下，基板與轉軸的強度。通過分析發現，產品在特定情況下存在斷裂危險，需要對產品進行優化和改善。
3.使用軟件：
Hypermesh,abaqus/standard
4.CAE材料及模型
材料及參數：
名稱
材料
楊氏模量（Mpa）
抗拉強度（Mpa）
伸長率（%）
轉軸
壓鑄鋁合金ADC12
72000
228
1.4
基板
PRT+PET+GF45
15500
132
1.5
因限位塊在限位過程中不僅受到剪切，同時還受到拉伸的作用。因此評判過程用剪切強度或者拉伸強度來判斷都不夠嚴苛，分析通過PEEQ（平均等效應變）判斷：當基板Max PEEQ>伸長率1.5%，則材料失效斷裂；當轉軸Max PEEQ>伸長率1.4%，則材料失效斷裂。
CAE模型：
5.分析結果：
工況一：左限位
（1）轉軸
轉軸最大PEEQ為0.1929，遠大于其伸長率0.014，因此在74.88N.m力矩下轉軸發生斷裂破壞。
轉軸PEEQ與力矩有如上關系，當PEEQ為0.014時，力矩為55.800N.m。
展開 Case-1.rar
本案例介紹了使用Simsolid分析某型號電機轉軸的案例。
該電機轉軸的結構如圖1所示。
材料為Q235，分析時采用Simsolid內置的一般化鋼材參數，具體操作見圖2。
該電機轉軸工作時轉矩為200000N.mm，在Simsolid中可以使用Romote Load功能模塊對轉矩進行添加，經過判斷該電機轉軸為繞Z軸旋轉，具體添加流程如圖3所示。在分析時，固定轉軸的6的突起上頂面固定，提交Simsolid進行分析。
結果分析
從云圖可以看出，在該電機轉軸工作時，由電機轉軸轉動引起的軸翼出的應力最大值148MPa，小于材料的屈服強度，因此在無明顯缺陷的情況下不會出現脆性斷裂的危險。但通常該軸翼是通過焊接的方式連接到轉軸軸體上的，且在焊接過程中容易出現缺陷，因此應嚴格檢驗其焊接質量，控制焊接缺陷，特別是焊接裂紋的產生。此外，對于焊接后的殘余應力也應該進行系統性的評估，防止該轉軸在運行過程中失效，進而造成相應的損失。
展開 傾斜轉軸
上面的示例均為轉軸處理全局X方向，如果轉軸傾斜應該怎么處理達到如下效果：
由于篇幅影響，這里簡述一下：
①對于使用梁單元釋放方法建立的轉動副，梁軸線一直為X軸，所以梁單元不需要額外處理；
②對于使用rbe2，rbe3釋放或者耦合自由度方式建立的轉動副，哪里釋放或者耦合就將哪里的節點自由度轉動到局部坐標系下釋放；
③對于使用cbush單元建立的轉動副，只需要將對應的局部坐標系賦予給pbush即可。
4、總結
通過上面的探討，我們了解了實現轉軸類結構模擬的基本途徑，以及各種方法的優缺點和注意事項：
①rbe2使用起來較為方便，但是一定要注意rbe2操作的是從節點不是主節點；
②rbe3不像rbe2單元剛性那么大，自由度釋放上相對不容易出錯，但是需要注意rbe3盡量不要和rbe2共同使用，要不然容易兩種單元的主從節點打架；
③beam單元由于X軸為軸向，所以傾斜轉軸不需要調整，但是需要分辨beam兩端節點，并且不要過度釋放自由度；
④cbush單元可以通過削弱剛度來實現轉軸模擬，但是注意cbush的rigid不是真的rigid，0不是真的0；
⑤opti求解器中的運動副單元不適合在線性分析體系下使用，所以一定得謹慎驗證其特點再使用。
文章來源于：仿真求知之路 作者：聰聰
展開 5、傾斜轉軸
上面的示例均為轉軸處理全局X方向，如果轉軸傾斜應該怎么處理達到如下效果：
由于篇幅影響，這里簡述一下：
①對于使用梁單元釋放方法建立的轉動副，梁軸線一直為X軸，所以梁單元不需要額外處理；
②對于使用rbe2，rbe3釋放或者耦合自由度方式建立的轉動副，哪里釋放或者耦合就將哪里的節點自由度轉動到局部坐標系下釋放；
③對于使用cbush單元建立的轉動副，只需要將對應的局部坐標系賦予給pbush即可。
4、總結
通過上面的探討，我們了解了實現轉軸類結構模擬的基本途徑，以及各種方法的優缺點和注意事項：
①rbe2使用起來較為方便，但是一定要注意rbe2操作的是從節點不是主節點；
②rbe3不像rbe2單元剛性那么大，自由度釋放上相對不容易出錯，但是需要注意rbe3盡量不要和rbe2共同使用，要不然容易兩種單元的主從節點打架；
③beam單元由于X軸為軸向，所以傾斜轉軸不需要調整，但是需要分辨beam兩端節點，并且不要過度釋放自由度；
④cbush單元可以通過削弱剛度來實現轉軸模擬，但是注意cbush的rigid不是真的rigid，0不是真的0；
⑤opti求解器中的運動副單元不適合在線性分析體系下使用，所以一定得謹慎驗證其特點再使用。
來源于仿真求知之路 ，作者ansys-聰聰
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在過去，測試一臺翻蓋手機的轉軸，可能只需要一個簡單的扭力計。但柔性屏的測試維度完全顛覆了傳統。
現在的測試面臨著三大“變態”級挑戰：
微米級的精度，馬拉松式的耐力：屏幕彎折半徑往往只有1-3mm（R1-R3），這要求測試設備的運動控制精度必須達到微米級。同時，40萬次甚至100萬次的連續彎折，對設備的機械耐用性和溫升控制是巨大考驗。
北京沃華慧通測控技術有限公司深耕電子測控領域多年，同時布局顯示面板測試與終端整機可靠性測試兩大核心賽道，自主研發折疊屏彎折壽命、跌落、高低溫濕熱、轉軸耐久等一系列專業測試設備，覆蓋柔性顯示、折疊手機、智能穿戴等全場景應用。公司以高精度、定制化、一站式解決方案服務行業頭部客戶，憑借自主核心技術與完善服務體系，持續助力消費電子企業提升產品質量，為新型顯示與智能終端產業發展提供可靠測控支撐。
AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機轉子應力仿真
1.模型包含電機轉子鐵心和轉軸
2.轉子鐵心與轉軸施加過盈接觸配合
3.轉軸施加峰值扭矩250Nm的載荷
4.評估轉子鐵心和轉軸的應力和變形情況
5.參考時請考慮仿真模型與實際模型存在的偏差
七、接觸面設計
1.接觸面設計
鈦絲在經過的轉軸或支點結構時，轉軸的軸徑，財哥建議大于鈦絲線徑的30倍來設計，這樣可以降低驅動機構的阻力，也可以降低鈦絲在軸向應變帶來的損傷。
1）當轉軸設計的直徑偏小時，鈦絲自身應變除了給驅動機構帶來阻力的同時，也對鈦絲造成了一定的應變損傷。轉軸直徑越小，驅動機構帶來阻力越大，同時鈦絲越容易斷裂。
2、 【轉軸損失】
采用帶轉軸的驅動機構，需要考慮轉軸給鈦絲帶來的驅動位移和溫度損失。
因在結構設計過程中，驅動機構采用了金屬轉軸和鈦絲中間接觸，在我們給鈦絲加熱的過程中就可能會出現鈦絲兩端溫度達到了100°的驅動溫度，而中間只有70°，導致鈦絲沒有收縮驅動，造成了驅動位移量不足的現象。
二、力學檢測產品線：探知材料本質，精準測量性能
在細分力學測試領域，沃華慧通自主研發的彎折試驗機與轉軸扭力試驗機同樣表現突出。以FPC 溫濕度彎折試驗機 WH-1413為例，其專為折疊屏手機柔性電路板（FPC）設計，可在 85℃/85% RH 等極端溫濕度環境下，對柔性屏與轉軸進行彎折壽命和彎折力分析，精準檢測線路斷裂、短路等潛在故障。
鉸鏈/轉軸測試：模擬筆記本電腦、折疊屏手機的開合動作，測試轉軸的疲勞壽命。
4. 高精度傳感器標定與校準
在科研和高端制造領域，協作機械臂憑借其高重復定位精度和強大的力控能力，可以用于對溫度、壓力、位移等傳感器進行自動化標定，將傳感器精準地放置到標準源中，并記錄輸入-輸出數據，生成校準報告。
2、 驅動機構阻力Fn
不同的驅動模型，還需要考慮各個轉折支點的機構阻力Fn，比如在L型、V型、G型或其他多轉軸結構模型中，每增加一個轉軸或力量角度小于90°的情況下，都會給驅動機構增加由鈦絲的自身應變強度帶來的阻力，這個需要我們根據我們的結構模型去計算或測量，再根據結果去適配合適的初始載荷力F1。
</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">2、電機結構革新</strong></p><p>1）軸向磁通電機</p><p>磁通方向平行于轉軸，功率密度高達 5.8kW/kg ，體積縮小 30% 。法拉利 SF90 已搭載YASA軸向磁通電機，奔馳、雷諾等也計劃量產。
圖7 左側半徑為10mm，右側半徑為20mm的upper_link柔性體
圖8 轉軸半徑10mm和20mm時柔性體變形量約為0.65cm和0.35cm
由于本機構的特點，對于upper_link部件來說上部轉軸是載荷較大的位置，如果轉軸半徑過細會有較大的變形這個從工程角度是不允許的，因此，需要增大其半徑將變形量控制在合理范圍內。
