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万向联轴器的有限元分析

2020-11-05 18:26:06

联轴器是轴系传动中的关键的联接部件,其型号种类丰富,广泛用用于机械工业的诸多领域,其通用性不言而喻。联轴器作为机械传动中重要轴系部件,它具备联接两轴的重要作用,在其它工况下还具有联接轴与其它相关的回转部件的作用,并且,联轴器具有传递转矩和运动的功用。此外,联轴器有着自身的特点,其它部件如链传动、齿轮传动及带传动等传动机构无法取代的。例如,倘若要想把一根轴上的扭矩或转速以相对较大的轴间夹角,远距离传送到另一根角度将会产生变化的轴,通常仅可以采用联轴器传动机构来实现。由于计算机有限元分析技术的发展,ANSYS有限元分析软件被广泛的应用于机械工业领域,人们采用ANSYS有限元分析软件对轧机十字万向联轴器实施结构应力分析,且获得了显著成效十字万向联轴器由叉头、衬板、轴端扁头所组成根据实际刚才中的双十字万向联轴器,其总长5170mm。本文主要针对十字双万向联轴器的叉头,所以取其中一部分作为分析研究的对象。在有限元分析过程中,主要在轴端扁头施加两个相反的力,并对叉头的结构应力进行分析。对现实生产中十字万向联轴器出现断裂的情况展开了分析。通常分为两种情况,有的情况裂口先出现在圆衬板槽底面和侧面过渡圆角靠外面部位处,接着沿着对应的两个圆衬板槽深处扩展,到出现断裂为止。另外的情况裂口也出现于圆衬板槽底面和侧面过渡圆角靠外面部位处,接着沿着同一圆衬板槽两侧深处扩展,到发生断裂为止。本文中的十字万向联轴器与平日里所见到的十字万向联轴器是有所区别的,但是利用类比推断出它与现实中的断裂情况差不多类似。验证出用ANSYS研究十字万向联轴器的叉头的结构应力是符合实际的,有限元分析结果是准确的,基于有限元分析展开的研究是可信的。

按照对联轴器承受两种大小各异载荷时的应力情况展开分析,得出如下结论:叉头上应力较大、较早出现屈服和疲劳的部位是:衬板槽底面和侧面过渡圆角处,衬板螺栓孔周边,衬板槽与退刀槽过渡位置。一旦降低该类部位的应力大小,势必会较大叉头的承载能力。但是其承载能力无法企及额定转矩,是是不是可以达到疲劳转矩还需进一步的探索。在不清楚联轴器实际转矩的情况下,用有限元法不能轻易确定产生叉头断裂的原因是静强度低下还是因疲劳致使功能退化。假设联轴器实际转矩较小,叉头断裂也许会是材料或热处理没有符合要求而出现的。