Удосконалені методи проектування конструкції валу в основному включають моделювання-оптимізаційного проектування, легкі структурні інновації, розумне застосування матеріалів і глибоку інтеграцію цифрових виробничих технологій. Ці методи значно покращують продуктивність, термін служби та енергоефективність валів.
1. Оптимізація топології та моделювання-Керований дизайн
За допомогою аналізу кінцевих елементів (FEA) і багатотільного моделювання динаміки розподіл напруги, деформація та характеристики вібрації вала під дією складних навантажень точно моделюються, таким чином керуючи оптимізацією конструкції:
Використання алгоритмів оптимізації топології для видалення зайвих матеріалів, досягнення зменшення ваги більш ніж на 20% при збереженні міцності; Виявлення та покращення зон концентрації напруги, збільшення терміну служби втоми до понад 100 000 циклів; Імітація теплового розширення, динамічного удару та інших умов для забезпечення надійності вала в екстремальних умовах.
2. Легкі структурні інновації
Щоб задовольнити вимоги до високої ефективності нових енергетичних транспортних засобів, аерокосмічної та інших галузей, прийнято нові конструктивні конструкції:
Конструкція з порожнистим валом: зменшує вагу без значного зменшення жорсткості, широко використовується в системах електроприводу;
Композитний карданний вал: поєднує в собі переваги таких матеріалів, як сталь, алюмінієвий сплав і вуглецеве волокно, для досягнення балансу між високою міцністю та низькою щільністю;
Вал градієнтної структури: використовує високо-матеріали (такі як 42CrMo) у зонах високого-напруження та легкі матеріали в інших областях, покращуючи загальну-ефективність витрат.
3. Розумні матеріали та функціональна інтеграція
Представляємо розумні матеріали для досягнення адаптивної реакції та активного контролю:
Сплав з пам'яттю форми (SMA): використовується в системах активного придушення вібрації валу, він може автоматично регулювати жорсткість при зміні температури, зменшуючи амплітуду вібрації на 50%;
Сплав з високою ентропією: має чудову стійкість до втоми та стійкість до високих-температур, з довговічністю втричі більшою, ніж у традиційної сталі 42CrMo;
Аморфний сплав: Твердість до HV800, підходить для сценаріїв високої зносостійкості та високої{1}}точності передачі.
