机械设计手册中没有的销轴连接形式，如何计算应力？仿真告诉你答案！

    笔者前作《《机械设计手册》给我力量！销轴连接定义为球铰是完全合理的》探讨了销轴连接对应的joint类型。但是笔者最近遇到了这种销轴。

    在《机械设计手册》中找不到对应类型。

    领会已有销轴计算公式的保守精神，本文的销轴连接的计算公式也应该基于两个假设：

    1）销轴和轴套之间的反力沿轴向是均布的；

    2）忽略轴套对销轴抗弯的加强作用；

    销轴跨中的弯矩：

    销轴跨中的弯曲应力：

    设F=10000N，a-b=36mm，d=39mm

    根据计算公式，销轴跨中的弯曲应力：

σ=30.34MPa

    使用joint球铰定义销轴和轴套的连接关系。仿真得出的弯曲应力和公式计算基本一致，再次证明球铰类型的正确性。

    真实的销轴连接应该是摩擦接触。

    定义摩擦接触。注意因为是间隙配合，需要定义Damping Factor。

    仿真得出的弯曲应力如下图所示。

    可以发现摩擦接触下的弯曲应力和计算公式差别很大，和joint球铰的差别也大。这是为什么呢？

    这里需要再次强调计算公式的两个假设：

    1）销轴和轴套之间的反力沿轴向是均布的；

    2）忽略轴套对销轴抗弯的加强作用；

    对于销轴跨中，没有轴套束缚，所以假设二成立。

    对于摩擦接触，假设一并不能成立，从销轴和轴套的配合面的接触压力可以看出，反力沿轴向并不均布。并且可以看出，这种反力分布规律导致对跨中的力矩会严重偏小。所以摩擦接触下的弯曲应力比计算公式小很多。

    计算公式是保守的，使用joint球铰分析结果接近计算公式，也是保守的。

    定义摩擦接触更符合现实情况，但摩擦接触求解耗时，如果模型中有大量销轴，使用大量摩擦接触，求解会极其耗时，甚至难以收敛。(理论上，只要时间步足够小，也是可以收敛的，但如果时间步极小，可能求解总耗时难以接受)

来源：华仿CAE