張明

摘 要：基于傳動軸的特殊性，在傳動軸鋪層的設(shè)計方面，采用復(fù)合材料不但能夠提高傳動軸鋪層的強度，同時還能滿足傳動軸的鋪層設(shè)計要求，使傳動軸在鋪層設(shè)計方面能夠達到使用性能要求，改變傳動軸鋪層材料薄弱以及材料性質(zhì)出現(xiàn)問題的情況。從當前復(fù)合材料傳動軸鋪層優(yōu)化設(shè)計來看，在設(shè)計過程中應(yīng)當對纖維向應(yīng)力進行重點分析，同時，根據(jù)不同厚度和不同角度的特點進行最優(yōu)化設(shè)計，提高傳動軸鋪層設(shè)計效果，通過使用復(fù)合材料的方式，使傳動軸鋪層設(shè)計能夠達到性能指標。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料; 傳動軸鋪層; 優(yōu)化設(shè)計

引言

傳動軸鋪層關(guān)系到傳動軸的運行效果，對傳動軸的使用壽命和傳動軸的正常運行產(chǎn)生了重要影響，根據(jù)傳動軸的特點以及傳動軸的設(shè)計需要，做好傳動軸的鋪層設(shè)計，是滿足傳動軸設(shè)計要求和解決傳動軸設(shè)計問題的重要因素。因此，我們應(yīng)認真分析傳動軸鋪層設(shè)計的基本情況，并分析復(fù)合材料對傳動軸鋪層的影響，根據(jù)傳動軸鋪層的特點，采取復(fù)合材料優(yōu)化設(shè)計的方式，為整個傳動軸的鋪層設(shè)計提供有力支持，保證傳動軸鋪層優(yōu)化設(shè)計能夠在功能和有效性方面得到提高，解決復(fù)合材料傳動軸鋪層的設(shè)計問題。

一、復(fù)合材料薄壁軸的纖維向應(yīng)力

（一）受扭工況下復(fù)合材料薄壁軸的受力分析

1.薄壁軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)變

基于對傳動軸運行過程的了解，傳動軸在運行中，扭力對傳動軸的影響較大，在扭力工況下，傳動軸如何提高傳動效果，如何解決傳動軸的扭力問題，是關(guān)系到傳動軸使用壽命和傳動軸能否正常工作的重要因素。從目前傳動軸的扭轉(zhuǎn)運行狀況來看，傳動軸在扭轉(zhuǎn)切變中，需要分析傳動軸的扭力情況，以及傳動軸面臨的扭力變化情況。根據(jù)扭力變化測試傳動軸的鋪層是否能夠達到傳動軸的運行要求。通過對傳動軸工況的分析，傳動軸在使用過程中受到扭力的影響，整個鋪層需要保持較大的強度，復(fù)合應(yīng)力才能滿足運行要求。否則，鋪層會因扭力過大發(fā)生變形，導(dǎo)致整個傳動軸運行受到影響。結(jié)合傳動軸的運行情況，以及傳動軸的運行需要，在傳動軸運行過程中，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)變的分析是分析傳動中受力的重要方法，同時也關(guān)系到傳動軸鋪層的具體運行狀態(tài)[1]。因此，在傳動軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)變的分析過程中，應(yīng)當圍繞著傳動軸的鋪層變化情況和傳動軸的鋪層位置，以及傳動軸的鋪層厚度情況，分析傳動軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)變情況，為整個傳動軸的受力分析提供方法支持。

2.薄壁軸扭轉(zhuǎn)時的切應(yīng)力

傳動軸在扭轉(zhuǎn)過程中，鋪層的受力較大，往往造成鋪層變形。結(jié)合傳動軸的運行實際和傳動軸的鋪層變化情況，鋪層的形變必須在可控的范圍之內(nèi)，并且在形變之后能夠回彈，才能滿足傳動軸的運行需要。如果傳動軸在運行過程中，受到扭力的影響，發(fā)生了傳動軸的扭轉(zhuǎn)變形，但是扭轉(zhuǎn)變形超出了傳動軸的受力極限，造成了傳動軸在運行過程中因扭轉(zhuǎn)的牽引力而影響了鋪層的變化，使整個鋪層發(fā)生較大的變形，并且形變無法回彈，影響傳動軸的正常運轉(zhuǎn)，傳動軸在運轉(zhuǎn)過程中容易出現(xiàn)較大的問題。在實際分析中，切應(yīng)力是傳動軸扭轉(zhuǎn)時的重要受力形式，分析牽引力的數(shù)值，并掌握牽引力的基本情況，能夠提高傳動軸鋪層的分析效果，使整個傳動軸突層的應(yīng)力情況，能夠通過切應(yīng)力的分析方式得以呈現(xiàn)。因此，行動中的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，在具體表現(xiàn)形式上，不僅僅要分析其受力的方向和受力大小，同時還要分析其受力的數(shù)值情況，保證傳動軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力分析能夠達到預(yù)期目標。

（二）復(fù)合材料薄壁軸的偏軸本構(gòu)關(guān)系

復(fù)合材料傳動軸在運行過程中，受到扭力的影響，會出現(xiàn)偏軸的情況，偏軸的偏離角度，以及偏軸與軸承本身的構(gòu)成關(guān)系，是決定偏軸是否能夠得到有效控制的關(guān)鍵。在偏軸控制中，應(yīng)當按照偏軸的特點和偏軸的偏離角度判斷偏軸的具體情況，分析偏軸的發(fā)生情況，以及偏軸在發(fā)生過程中所產(chǎn)生的影響，根據(jù)偏軸的類型以及偏軸與軸承本身的偏離角度，分析偏軸產(chǎn)生的具體原因，以及偏軸在實施過程中的具體影響，按照偏軸的類型和特點以及偏軸的具體偏移數(shù)值，分析偏軸和軸承中線的關(guān)系。通過對偏軸的分析，復(fù)合材料的傳動軸在偏軸的控制方面能夠達到控制要求，能夠避免偏軸超出控制范圍，能夠解決偏軸的控制問題。同時，在偏軸的變形量以及偏軸的變化數(shù)值方面，復(fù)合材料的傳動軸對偏軸的控制能夠取得積極效果，能夠縮小偏重的差距，使整個傳動軸在偏軸的偏移方向和偏軸的偏移型變量方面，能夠在可控的范圍之內(nèi)[2]。因此，在偏軸形變的分析過程中，應(yīng)當重視偏軸形變量的控制，以及分析復(fù)合材料對偏軸形變的具體影響。

（三）復(fù)合材料的偏軸工程彈性常數(shù)

傳動軸在運行過程中，單軸應(yīng)力或純剪應(yīng)力作用下的正軸單層，其材料剛度性能參數(shù)是關(guān)系到軸承運行效果以及軸承偏離形變變化效果的關(guān)鍵。通過對材料剛度的分析，能夠掌握材料剛度的變化情況，以及材料剛度的應(yīng)力情況，對分析復(fù)合材料偏軸的形變量具有重要影響。復(fù)合材料的偏軸工程彈性產(chǎn)常數(shù)，在分析過程中，需要注重材料剛性參數(shù)的分析、材料的高度與材料的運行有直接關(guān)系，材料剛度越強，材料在運行過程中形變量越小，材料的剛度決定了材料的形變情況以及材料的回彈量。復(fù)合材料在偏軸工程彈性參數(shù)常數(shù)中，其彈性型變量與材料的剛度數(shù)值有直接關(guān)系，分析彈性常數(shù)，能夠掌握偏軸工程的形變效果，能夠保證偏軸工程在彈性常數(shù)方面滿足傳動軸的運行需要?；趯鲃虞S運行過程的了解，偏軸是傳動軸運行中面臨的主要問題，在偏軸分析過程中，了解傳動軸的變化情況以及傳動軸的實施情況，對解決傳動軸的變化問題，以及分析傳動軸的彈性常數(shù)情況具有重要意義。

（四）薄壁軸的鋪層強度分析

1.最大應(yīng)力準則

在傳動軸的運行中，鋪層是影響傳動軸運行質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在鋪層強度的分析過程中，需要保證鋪層強度的應(yīng)力在允許的范圍之內(nèi)。鋪層強度與應(yīng)力有直接關(guān)系，最大應(yīng)力決定了鋪層的強度狀況，對鋪層的運行以及鋪層的形變量產(chǎn)生了直接影響，在分析過程中，應(yīng)當采取最大應(yīng)力準則的方式，分析傳動軸的鋪層所能承受的最大強度數(shù)值，根據(jù)鋪層的具體特點和鋪層的強度情況，分析鋪層的最大應(yīng)力狀況，進而判斷鋪層所能承受的應(yīng)力極限。這種分析方式對解決鋪層強度的分析問題，以及提高鋪層強度分析效果具有重要影響。基于對鋪層強度的了解，以及鋪層強度的數(shù)值變化情況，在分析過程中，按照最大應(yīng)力準則的方式能夠測算出鋪層的極限強度數(shù)值，對整個鋪層的極限強度情況和鋪層的具體實施情況作出判斷[3]。通過這一措施，能夠判斷出鋪層的強度變化情況，以及鋪層的數(shù)值變化范圍，為整個鋪層的數(shù)值分析和傳動軸的偏重量分析提供數(shù)值支持。因此，做好最大應(yīng)力準則的應(yīng)用，對提高傳動軸的鋪層強度分析效果具有重要作用。

2.最大應(yīng)變準則

在鋪層強度的分析中，采取最大應(yīng)變準則，能夠分析鋪層的形變情況，能夠掌握鋪層的形變量數(shù)值，能夠總結(jié)鋪層在形變過程中的具體表現(xiàn)形式，為整個鋪層的形變提供有力支持。鋪層在形變中，最大應(yīng)變準則是分析鋪層形變量的重要方法，對解決鋪層形變問題以及滿足鋪層的形變數(shù)值分析具有重要意義，在分析中，最大應(yīng)變準則的內(nèi)涵在于，能夠根據(jù)鋪層的最大形變量，分析鋪層的承受能力，判斷鋪層材料的形變承受能力，檢驗鋪層材料是否能夠滿足形變要求，檢查鋪層材料的形變情況，為整個鋪層的變化和鋪層的材料分析及應(yīng)用提供有力支持?；趯︿亴拥牧私?，以及鋪層在變化中的具體情況，鋪層的變化需要通過最大應(yīng)變準則的方式予以分析，提高分析的效果和準確性，滿足分析要求。因此，按照最大形變量的要求，分析鋪層的變化情況以及鋪層的數(shù)值變化情況，對整個鋪層的分析以及鋪層形變的解決具有重要作用[4]。在分析過程中，掌握最大應(yīng)變準則的特點，并根據(jù)鋪層的運行實際情況，分析鋪層的形變量，對提高鋪層的分析效果具有重要意義。

二、鋪層厚度和鋪層角度的最優(yōu)化設(shè)計

（一）不同層厚配比時的強度比

基于傳動軸的運行實際，以及傳動軸鋪層的重要影響，做好鋪層厚度和鋪層角度的設(shè)計，對提高傳動軸的運行效果以及滿足傳動軸的運行需要具有重要影響。在鋪層的設(shè)計中，不同層厚配比的強度是不同的，在分析中既要掌握不同層厚配比時的強度比例變化情況，同時也要根據(jù)不同層厚配比時的強度比，分析層厚的控制，了解層厚的具體情況，以及層厚的配比情況，根據(jù)層厚的具體數(shù)值情況，判斷傳動軸的運行過程是否受到影響。不同層厚配比時的強度比，對整個層厚的情況和層厚的變化情況產(chǎn)生了直接的影響，了解層厚的配比情況，以及層厚的基本表現(xiàn)形式，是做好層厚設(shè)計的關(guān)鍵，對整個層厚的設(shè)計和層厚的變化會產(chǎn)生直接影響?；趯雍竦奶攸c以及層厚的變化情況，在層厚配比時的強度比變化情況，應(yīng)當有效調(diào)節(jié)前后的強度比，應(yīng)當按照層厚的實施情況設(shè)置強度比，使塵后設(shè)計能夠滿足設(shè)計要求解決層厚設(shè)計問題。因此，在鋪層厚度和不同角度的設(shè)計過程中，了解不同層厚配比時的強度比情況是做好鋪層厚度設(shè)計的關(guān)鍵。

（二）復(fù)合材料鋪層厚度比優(yōu)化

基于傳動軸的運行情況和傳動軸在運行過程中對鋪層厚度的了解，采取復(fù)合材料的方式，能夠優(yōu)化材料鋪層的厚度比，能夠解決材料鋪層設(shè)計問題，能夠了解材料鋪層的設(shè)計要點，能夠根據(jù)材料鋪層的具體情況和材料鋪層的實施情況，調(diào)整復(fù)合材料的鋪層厚度，使復(fù)合材料在鋪層厚度方面能夠滿足傳動軸的運行要求，能夠解決傳動軸設(shè)計問題，使復(fù)合材料鋪層厚度比優(yōu)化能夠達到配比要求，解決設(shè)計存在的問題。通過對復(fù)合材料鋪層厚度比的分析，能夠掌握鋪層材料的厚度情況，能夠?qū)?fù)合材料的強度提出具體要求，能夠按照復(fù)合材料的具體情況和復(fù)合材料的厚度比情況，對復(fù)合材料進行有效選擇，提高復(fù)合材料的整體性能，做好復(fù)合材料的應(yīng)用，保證復(fù)合材料在鋪層厚度比方面能夠滿足傳動軸的運行要求，解決傳動軸的運行問題[5]。因此，掌握復(fù)合材料鋪層厚度比的變化情況，并按照復(fù)合材料鋪層比例的具體情況采取優(yōu)化措施，整個復(fù)合材料的應(yīng)用和鋪層厚度比的設(shè)計具有重要影響，同時也是解決復(fù)合材料鋪層厚度比設(shè)計問題的具體措施。

（三）鋪層厚度比和鋪設(shè)角的最優(yōu)化設(shè)計

1.玻璃纖維復(fù)合材料傳動軸方案

在鋪層厚度比和鋪設(shè)角度的最優(yōu)化設(shè)計中，復(fù)合材料的選擇至關(guān)重要。玻璃纖維作為復(fù)合材料的重要類型，在實際應(yīng)用中具有強度高，抗拉能力強，以及形變量可控的特點，在實際應(yīng)用中能夠應(yīng)用在傳動傳動軸的庫存中，使傳動軸在鋪層方面能夠滿足強度要求和抗拉要求，能夠解決傳動軸的抗拉問題，對解決傳動軸的拉力問題和傳動軸的形變問題具有重要影響。從玻璃纖維復(fù)合材料的應(yīng)用來看，玻璃纖維復(fù)合材料作為重要的材料形式，能夠根據(jù)傳動軸的變化特點和傳動軸的使用類型，實現(xiàn)傳動軸鋪層材料的改變，對整個傳動軸的變化產(chǎn)生了重要影響，使傳動軸在鋪層的材料轉(zhuǎn)換中取得積極效果。因此，了解玻璃纖維材料的特點，并將玻璃纖維材料作為復(fù)合材料，應(yīng)用在傳動軸的鋪層方面，對于提高傳動軸的鋪層設(shè)計效果和滿足傳動軸的鋪層設(shè)計需要具有重要意義。按照鋪層設(shè)計要求做好傳動中材料的設(shè)計，并正確應(yīng)用玻璃纖維材料，對解決傳動軸設(shè)計問題以及提高傳動軸的設(shè)計效果具有重要影響[6]。

2.玻璃纖維軸的優(yōu)化

基于玻璃纖維材料的特點和玻璃纖維材料的具體應(yīng)用形式，玻璃纖維材料在應(yīng)用過程中，不僅僅可以作為傳動軸庫存的材料，同時對傳動軸的材料也有具體的影響，使用玻璃纖維材質(zhì)的傳動軸，能夠使整個傳動軸在使用效果和傳動軸的優(yōu)化方面能夠達到使用要求，解決傳動軸的強度問題，避免傳動軸在應(yīng)用中因傳動軸本身的材質(zhì)問題和傳動軸的具體結(jié)構(gòu)和形式問題，影響傳動中的使用。通過對傳動軸的分析，以及傳動軸材料的了解，玻璃纖維復(fù)合材料設(shè)計出的傳動軸，需要經(jīng)過強度測試和運行測試之后才能投入使用。從目前掌握的情況來看，玻璃纖維材料在強度方面能夠滿足運行要求，能夠按照玻璃纖維的具體特點和玻璃纖維的組成形式，應(yīng)用在傳動軸上。對于提高玻璃纖維的應(yīng)用效果和滿足傳動軸的應(yīng)用需要具有重要意義。因此，了解玻璃纖維傳動軸的特點和優(yōu)勢，并做好玻璃纖維傳動軸的設(shè)計，對提高玻璃纖維傳動軸的設(shè)計效果，以及滿足玻璃纖維傳動軸的設(shè)計需要具有重要意義。

3.碳纖維復(fù)合材料傳統(tǒng)軸方案

在傳動軸鋪層材料的選擇中，除了選擇玻璃纖維材料之外，碳纖維材料也是重要的選擇。碳纖維材料不但對整個傳動軸的鋪層產(chǎn)生的重要影響，同時也滿足了傳動軸的運行要求，使傳動軸在運行中能夠按照傳動軸自身的特點，以及傳動軸的應(yīng)用需要，做好傳動軸的應(yīng)用，采取材料優(yōu)化的措施，提高傳動軸的優(yōu)化效果。從目前掌握的信息來看，碳纖維復(fù)合材料傳動軸在應(yīng)用過程中，具有突出的優(yōu)勢，能夠根據(jù)傳動軸的功能需要和傳動軸的抗變形量要求，做好傳動軸的優(yōu)化，使傳動軸在設(shè)計中，能夠按照傳動軸的具體要求和傳動軸的運行方案予以設(shè)計，對解決傳動軸的設(shè)計問題和提高傳動軸的設(shè)計效果具有重要影響。目前碳纖維復(fù)合材料在實際應(yīng)用中發(fā)揮了材料優(yōu)勢，對解決材料應(yīng)用問題和提高傳動軸的材料強度以及材料優(yōu)勢具有重要影響[7]。因此，根據(jù)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用方式，做好復(fù)合材料的應(yīng)用，對提高傳動軸的設(shè)計效果具有重要影響。