变速器试验台架剪切销过载保护装置通过2个剪切销连接2 块法兰，使电机的输出和变速器的输入连接起来，以传递扭矩，其连接如图1所示。剪切销既要保证不会在正常工况条件下被剪断，又要保证在非正常过载的情况下及时地被剪断，以保护昂贵的设备，比如电机、扭矩仪等。
在安装调试台架时已调整2块法兰之间的同轴度误差小于0.03 mm，所以由此造成的弯矩可以忽略不计，因此，剪切销颈部只承受纯剪切力作用。
      但在台架运行过程中，设备商提供的剪切销经常出现非正常断裂的情况，见图2，使得设备利用率大大降低，而且对试验样品造成不可预测的损伤。因此，文中利用有限元分析软件ABAQUS对剪切销颈部应力进行了分析计算，并提出改进建议。
      当前国内变速器疲劳试验台架试验多为稳态试验。在进行某变速器试验时，额定扭矩为400 N.m，输入转速为1800 r/min，但剪切销在试验进行至577、649、1322 min时分别出现断裂现象，而变速器未出现断齿或异常现象，严重影响了试验样品和试验进度。因此，很有必要对剪切销进行分析。
      试验台架在当前扭矩条件下采用颈部尺寸为6.5 mm的剪切销，其对应设计过载扭矩为650 N.m，剪切销尺寸见图3。
      在建模时，用两个圆盘模拟剪切销结构左端法兰和右端法兰；施加载荷时，将左端固定，在右端中心点施加理论设计扭矩650 N.m，法兰与剪切销之间建立接触关系。整个模型网格如图4所示。
      应用材料为45钢，弹性模量 E=209 GPa，泊松比μ=0.269。为了较真实地模拟实际材料的弹塑性，有限元计算中采用材料应力-应变曲线，如图5所示。
      由于剪切销使用要求的特殊性，其强度必须保持在一个较小的范围内，既要满足正常运转时传递扭矩，又要满足突发载荷时快速断裂，以保护台架等昂贵设备。因此对于判定准则有比较苛刻的要求，要求尽量与真实情况一致。大量实验结果表明：von Mises屈服条件比 Tresca屈服条件大多数情况下更接近材料的真实屈服情况。故文中在有限元计算中的屈服条件也以von Mises屈服条件为准。
      图6是剪切销颈部尺寸为6.5 mm 应力分布图，可以看出最大主应力为648.1 MPa，大于材料的许用屈服极限550. 1MPa，因此，剪切销出现早期屈服断裂，这也与试验结果相符。调整剪切销颈部外径尺寸，重新进行核算，确定颈部安全尺寸为6.86 mm时，剪切销颈部最大主应力为524.9 MPa，应力分布如图7所示，小于材料的许用屈服极限550.1 MPa，满足设计要求。
      根据有限元分析计算结果，试制了一批剪切销，颈部尺寸为6.86 mm，成对安装于台架剪切销结构，逐步提高试验扭矩，通过数据箱采集系统采集扭矩传感器测量出的剪切销瞬间断裂扭矩，记录在表2中。
      从表2中的10组试验结果可以看出：切断扭矩最大为671 N.m，最小的为617 N.m，都大于变速器额定扭矩1.5倍，小于其1.75倍，而且都在理论设计扭矩附近，可以满足试验应用。

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