轉軸的案例
滾動轉子式壓縮機轉軸振動仿真及試驗研究
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 CAE在轉軸限位塊結構中強度分析的應用實例
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 某型號電機轉軸轉矩分析
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 CAE前處理 | 轉軸類連接
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
展開 
渦旋壓縮機轉軸系統動平衡設計與仿真驗證
圖3 扇形截面設計
3 仿真驗證
3.1 模型構建
根據渦旋壓縮機結構和功能原理，在 CREO 環境下建立轉軸系統仿真模型。在偏心主軸上裝配動渦盤和平衡鐵時，按照動平衡設計結果確定平衡鐵的安裝位置和初始相位。通過接口程序將三維 CAD 模型送入 ADAMS/View 環境，分別定義各零部件的材質屬性和約束條件，建立如圖 5所示的轉軸系統仿真模型。
圖5 轉軸系統仿真模型
3.2 動力學仿真
為偏心主軸設置旋轉驅動，令電動機輸入轉速為 3 600 r/min，即渦旋壓縮機主軸每秒轉動為 60 轉，將其轉化為弧度可得到主軸角速度ω = 377 rad/s。仿真時間設置為 0.1 s。考慮重力影響，運行動力學仿真計算過程。通過數據后處理獲得平衡鐵質心位移曲線，如圖 6 所示，分析可知，平衡鐵Ⅰ和Ⅱ的質心位移按照正弦簡諧規律變化，且曲線初始相位一致，其位移幅值分別為 60 和 67.5 mm，與平衡鐵質心回轉半徑設計參數 r1，r2 一致。
圖6 平衡鐵質心位移曲線
基面Ⅰ和基面Ⅱ位置的平衡鐵速度仿真曲線如圖 7，8 所示，由圖分析可知，當轉軸系統以 3 600 r/min 運轉時，平衡鐵質心速度的大小和方向均隨時間呈周期性變化，且曲線光滑、無明顯波動現象，符合轉子動力學設計要求和速度規律。
展開 CAE前處理 | 轉軸類連接
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 ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力 ￥10
動畫顯示效果即為，轉軸斷裂。
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某轉軸隨機振動分析
從圖中可以看到最大Mises應力值約為1.8MPa，即該作用下轉軸有99.73%的概率Mises應力值不超過1.8MPa，為設計提供參考和修改的理論依據。
『轉貼』遲滯型材料組尼轉軸的分岔
作者：丁千、陳予恕(天津大學力學系，天津300072)
摘要:應用平均法研究遲滯型材料阻尼轉軸的分岔。首先用Hamilton原理推導出復數
形式的轉軸運動微分方程，然后用平均法求出各階模態主共振時的平均方程，并分析定
常解的穩定性，最后用奇異性理論分析正常運動和失穩運動響應(異步渦動)的分岔。研
究表明，一定參數條件下，轉軸在通過各階臨界轉速(主共振)時，可能會因受到沖擊而
失穩(Hopf分岔)。正常運動響應在不平衡量較大時有滯后和跳躍現象，而失穩運動響應
是一類余維數較高的非對稱分岔。由于內阻尼的非線性，響應隨轉速增加時還可能產生
二次Hopf分岔，對應原系統的雙調幅運動。做好動平衡及提高外阻尼水平是避免這種
大幅值自激振動的有效措施。
關鍵詞:轉軸;遲滯型材料阻尼;Hopf分岔;自激振動
展開 首支國產調相機轉軸在中國一重完工交付
8月1日，首支國產化調相機轉軸在中國一重完工發運，這標志著中國一重在解決我國重大技術裝備國產化并替代進口產品的進程中又邁出了堅實一步。
據相關工作人員介紹，調相機轉軸是調相機系統的關鍵部件，該產品重量大、長度長、整體鍛造和性能熱處理難度大、加工精度要求高，此前全部進口采購。近年，為了應對高壓直流輸電和新能源接入電網帶來的無功調節問題，有效支撐電網的穩定性，國家電網、南方電網對調相機設備國產化提出了迫切需求。
中國一重作為重型裝備制造商，始終致力于推動電力等裝備核心產品國產化進程，在《中國制造2025》行動綱領指引下，堅持自主研發，不斷加強技術創新。2018年1月，中國一重開始承制首支國產化調相機轉軸。為完成好研制任務，中國一重積極組織各相關單位認真分析論證，各生產環節緊密銜接，順利完成了調相機轉軸國產化首支研制任務，各項質量檢驗均一次合格，實現保質并提前交付，得到用戶高度評價。
目前，雖然我國燃煤發電仍然占有較大的比重，但新能源發電的多樣化已勢不可擋，且比重愈來愈大。為解決新能源，尤其是風能、太陽能發電輸出不穩定對電網的傷害，促進我國大量新能源發電并網運行，在換流站建設調相機組已成為國家電網和南方電網當前迫切任務之一。調相機是一種無功補償設備，新一代調相機系統具有受系統電壓影響小、高/低電壓穿越能力強、強勵倍數高、動態維持電壓能力強的特點。同時，新一代調相機及二次系統還具備無人值守、一鍵式調試、一鍵啟停、智能診斷等優勢，可大幅節約人力成本。
展開 轉軸上裂紋開閉模型的研究
轉軸上裂紋開閉模型的研究<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-10-03 07:41:37被malong評為4星級，為發貼者加分80。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>
轉軸上裂紋開閉模型的研究.pdf
轉軸計算，其實很簡單 ￥2.5
微信 leslie_wj
一：軸的分類
01心軸（只承受彎矩），傳動軸（承受扭矩為主），轉軸（彎矩和扭矩共同作用）。
02直軸，曲軸，鋼絲軟軸。
03光軸，階梯軸。實心軸，空心軸。
二：軸的材料
01最常用是優質碳素結構鋼，如45#鋼。
02對于不重要受力小的軸，也可以用普通碳素結構鋼。
03對于某些場合，可能需要用合金鋼，特種鋼。
04某些情況下，也用鑄鐵材料。
三：軸的結構設計
01基于力學性能（強度，剛度，疲勞，振動）的結構設計。
02 基于安裝加工的結構設計。
轉子命運，因你而變——陀螺力矩二三事
它是偏置的圓盤作用于轉軸的力矩。由于夾角Ψ很小，高中數學告訴我們，sinΨ≈Ψ，因此陀螺力矩Mg 又可寫為：
從陀螺力矩公式可知，極轉動慣量Jp、轉速Ω越大，陀螺力矩也就越大！所以，對于偏置的或者懸臂的帶圓盤結構的轉子，其陀螺力矩的影響不可忽略！！！
2
陀螺力矩（回轉力矩）到底起著什么作用？是怎么起作用的？
陀螺力矩Mg 與Ψ 成正比，相當于彈性力矩。在正進動 (0<Ψ<π/2) 的情況下，它使轉軸的變形減小，因而提高了轉軸的彈性剛度，即提高了轉子的臨界角速度。
看到這里，大家對這個結論并不陌生。但是，很可能有讀者有疑問：到底是怎么讓這個轉軸的變形減小的？我怎么沒看出來，也沒想出來？那么小編告訴你，我當年讀研究生學轉子動力學課程時也與大家有一樣的疑問，沒關系，現在告訴大家。看上面的圖，我們知道上圖中慣性力矩Mg 的方向為垂直于O’ AB平面指向里，對于圓盤來說相當于順時針轉動，如圖中Mg 左邊挨著的箭頭方向，可以想象，圓盤在正進動下時作用于轉軸的陀螺力矩，正試圖將已經呈弓狀彎曲的轉軸盡力的掰直！是的，在如圖所示的正進動 (0<Ψ<π/2) 的情況下，把彎的軸掰直，就是這么的順應自然和天道，轉軸由彎變直，當然是減小了轉軸的變形，當然是相當于提高了轉軸的彈性剛度啊！！！轉軸的彈性剛度高了，轉子的臨界角速度也就隨之高了。
展開 CAE在汽車后視鏡限位塊結構分析中的解決方案
汽車后視鏡限位塊結構強度是汽車行業在可靠性設計中所關心的最基本的問題，通過CAE仿真指出基板和轉軸結構在特定基板力矩下的受力情況等，為進一步改進結構設計提供了理論依據，為汽車行業在提高可靠性、降低產品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著的作用。
問題概述
限位塊是汽車后視鏡中很重要的一部分，限位塊位于基板凹槽內做限位作用。限位塊結構由兩部分組成：基板及轉軸結構。我司通過CAE仿真分析作用于基板力矩{62.4N.m*1.2(安全系數)=74.88N.m}下，基板與轉軸結構是否會發生斷裂破壞。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。
計算結果
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。本次分析通過PEEQ（平均等效應變）來判斷。
（1）轉軸
轉軸最大平均應變0.1929，遠大于其伸長率0.014。在74.88N.m力矩下轉軸發生斷裂破壞。
轉軸PEEQ與moment有如上關系，當PEEQ為0.014時，力矩為55800N.mm。
（2）基板
基板限位根部Max PEEQ為0.3016，大于其材料伸長率0.015，基板發生斷裂破壞。
基板PEEQ與moment有如上關系，當PEEQ為0.015時，力矩為34000N.mm。
結論
加載74.88N.m力矩時，基板與轉軸PEEQ都超過其伸長率，基板與轉軸都會斷裂，而且基板優先于轉軸斷裂。
展開 什么是軸電壓呢？
軸電壓是指電機運行時，電機兩軸承端或電機轉軸與軸承間所產生的電壓。其本質由于定子磁場的不平衡或大軸本身帶磁，當出現交變磁通時，在軸上感應出的電壓。
一、軸電壓產生的原因
1、磁不平衡產生軸電壓
電動機由于扇形沖片、硅鋼片等疊裝因素，再加上鐵芯槽、通風孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在轉軸的周圍有交變磁通切割轉軸，在軸的兩端感應出軸電壓。
2、逆變供電產生軸電壓
電動機采用逆變供電運行時，由于電源電壓含有較高次的諧波分量，在電壓脈沖分量的作用下，定子繞組線圈端部、接線部分、轉軸之間產生電磁感應，使轉軸的電位發生變化，從而產生軸電壓。
3、靜電感應產生軸電壓
在電動機運行的現場周圍有較多的高壓設備，在強電場的作用下，在轉軸的兩端感應出軸電壓。
4、外部電源的介入產生軸電壓
外部電源的介入產生軸電壓是由于運行現場接線比較繁雜，尤其大電機保 護、測量元件接線較多，哪一根帶電線頭搭接在轉軸上，便會產生軸電壓。
5、其他原因
如靜電荷的積累、測溫元件絕緣破損等因素都有可能導致軸電壓的產生。
二、軸電壓產生的危害
軸電壓不高，通常50~00MW的電機為4V→6V，但回路電阻很小，因此，產生的軸電流可能很大，有時達數百安。當軸承底座絕緣墊因安裝、油污、損壞或老化等原因失去絕緣性能時，發電機軸電壓足以擊穿軸與軸承之間的油膜而產生放電。發電會使潤滑的油質逐漸劣化，嚴重者會使軸瓦燒壞，被迫停機造成事故。
展開 