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滑塊式萬向接軸廣泛應(yīng)用于大扭矩及較大傾角的軋鋼機(jī)主傳動中，它的破壞將直接引起軋機(jī)的停產(chǎn)，因此，有必要對萬向接軸進(jìn)行準(zhǔn)確的強(qiáng)度分析。前蘇聯(lián)學(xué)者曼葉洛維奇最先對滑塊式萬向接軸進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究并結(jié)合試驗(yàn)導(dǎo)出基于材料力學(xué)的計(jì)算方法，由于其截面形狀以及接觸壓力的復(fù)雜性，在研究中作了許多假設(shè)及簡化，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況會相差較大。
90年代以來，隨著計(jì)算力學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，采用有限元方法進(jìn)行萬向接軸強(qiáng)度分析，并取得許多成果。文獻(xiàn)認(rèn)為在同樣的條件下有限元分析結(jié)果與前者相比差別較大但更為精確。必須指出，對萬向接軸進(jìn)行強(qiáng)度分析不管是基于材料力學(xué)還是有限元法大都是以零件作為分析對象的，同時在接觸面上按照假設(shè)的如三角形壓力分布進(jìn)行加載。對叉頭、扁頭分別建模和進(jìn)行應(yīng)力分析，由于滑塊與叉頭、扁頭的接觸問題是一種高度非線性行為，按照三角形壓力分布的假設(shè)加載或是在叉、扁頭受力位置加彈性邊界元都難以準(zhǔn)確反映零部件的實(shí)際受力情況，由于實(shí)際接觸狀態(tài)與假設(shè)不一致導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有一定的差距。因此，探討更為精確的建模及分析方法對萬向接軸進(jìn)行準(zhǔn)確的應(yīng)力分析就顯得更為重要。
本研究采用ANSYS有限元軟件對萬向接軸進(jìn)行整體建模與分析，利用其內(nèi)嵌的APDL語言進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，對于不同工況如幾何形狀、尺寸、載荷、傾角均以參數(shù)形式輸入。對其中的叉頭一滑塊一扁頭之問的接觸區(qū)進(jìn)行特別處理，并采用在接軸上施加扭矩的加載方法對滑塊式萬向接軸在不同參數(shù)卜進(jìn)行整體的有限元應(yīng)力分析。由于整個分析假設(shè)條件少，與實(shí)際更為吻合，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度高，可作為工程上對現(xiàn)有的萬向接軸設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的依據(jù)。
采用自底向上的建模方式對萬向接軸組成零件：扁頭、叉頭、銅滑塊及小方軸進(jìn)行了整體建模，由于萬向接軸形狀比較復(fù)雜，為避免有限元分析的復(fù)雜化，對萬向接軸的一些局部如油孔)進(jìn)行了簡化。對萬向接軸的叉頭一滑塊-扁頭之問采用面對面接觸處理，這就與實(shí)際情況較為相符。考慮到實(shí)際工況中扁頭與叉頭可能存在有傾角，在建模時必須采用不同的座標(biāo)系，兩個座標(biāo)系之問沿小方軸的軸向(y軸)轉(zhuǎn)動a角。
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