摘要: 轴是组成机械非常重要的零件之一，应用极其广泛，可用于安装各种传动部件，使其绕轴转动，传递扭矩或旋转运动，并由轴承齿条或机座连接。它的结构参数和加工水平不仅影响整机的重量和尺寸，而且在一定程度上影响机械寿命和可靠性。在很大程度上，无论是工作能力和质量的机器有关的轴。， 如果轴一旦失效， 则可能造成严重后果。所以阶梯轴的研究和设计是机械设计必不可少的组成成分。ANSYS是一个拥有功能超级强大、通用性也很厉害的有限元分析软件，采用APDL参数化设计语言ANSYS对阶梯轴进行有限元分析与开发。以阶梯轴为优化对象，优化其功能，节约成本。采用ANSYS的APDL参数化设计语言，利用ANSYS优化工具对步进轴进行优化，使阶梯轴结构具有最轻的重量和良好的强度性能。实践说明，若采用大型有限元分析软件ANSYS的二次开发语言APDL来研究阶梯轴的有限元研究分析，可以实现阶梯轴的建模以及分析计算的自动化和智能化，很大地降低了阶梯轴建模与分析工作量，提高了研究效率。

关键词：阶梯轴；有限元分析；ANSYS；优化设计

目录

摘要

Abstract

1绪论-1

1.1本文研究的目的和意义-1

1.2 本文研究的主要内容-1

1.3国内外的研究现状-2

2 有限单元法和有限元分析软件ANSYS-3

2.1 弹性力学基本方程-3

2.2 有限元方法的基本原理-5

2.3 ANSYS软件简介-6

2.3.1 ANSYS软件基本构架-6

2.3.2 ANSYS的典型分析过程-7

2.4 Solidwords软件简介-7

3 轴分析算法思想-9

3.1 阶梯轴简介-9

3.2 阶梯轴的设计-9

3.2.1 阶梯轴的材料-9

3.2.2 阶梯轴的设计内容-10

3.2.3 轴的结构设计-10

3.3 轴的强度计算-11

3.3.1 按扭转强度计算-11

3.3.2 按弯扭合成强度计算-11

3.4 轴的刚度校核-11

3.4.1 轴的扭转刚度-12

3.4.2 轴的弯曲刚度-12

3.5 本章小结-12

4 阶梯轴优化设计-13

4.1 ANSYS优化概念-13

4.2 阶梯轴的优化-13

4.3 阶梯轴具体优化-14

5 阶梯轴分析实例-15

结    论-21

参 考 文 献-22

致    谢-23