联轴器的结构及主要参数

 联轴器的结构及主要参数
　　2.2 主要参数
　　最大扭矩为，最大容许安装误差：偏心、偏角5°、轴向位移，最高回转速度。，，，。材质为铝合金7050。
　　3.有限元模型
　　3.1 模型基本概述
　　有限元方法 （FEM） 是一种用于分析工程设计的数字方法。FEM 由于其通用性和适合使用计算机来实现，因此已被公认为标准的分析方法。FEM 将模型划分为许多称作单元的简单小块形状，从而有效地用许多需要同时解决的小问题来替代一个复杂问题。
　　生成的网格的大小（节和单元的数量）取决于模型的几何结构和尺寸、单元大小、网格公差、网格控制及接触规格。在设计分析的初期，近似结果足以满足需要，因此可以指定较大的单元大小来提高解算速度。要想进行更精确的解算，可能必须使用较小的单元大小，但是分析需要更长的时间。
　　现在流行的建模软件有Pro/E、SolidWorks、UG等，而有限元分析则有ANSYS、Hypermesh、以及SolidWorks软件自带的功能模块SolidWorks Simulation等。本文选用SolidWorks Simulation工具作为分析工具，因为建模、以及分析都在SolidWorks同一软件平台上，避免了多个应用软件导入时引起的模型要素丢失的麻烦，而且对于分析人员来讲，同一平台避免花费大量的时间用到学习不同软件的操作环节。
　　3.2 几何模型
　　在SolidWorks软件环境下，通过拉伸凸台、切除、扫描切除等指令对联轴器进行建模，其结构如图1所示。
　　3.3 网格划分
　　使用实体单元对零件或装配体进行网格化时，该软件会生成以下其中一种类型的单元，具体取决于为算例激活的网格选项：草稿品质网格和高品质网格。
　　草稿品质网格。自动网格器会生成线性四面实体单元。
　　高品质网格。自动网格器会生成抛物线四面实体单元。
　　线性四面单元由四个通过六条直边线连接的边角节来定义。抛物线四面单元由四个边角节、六个中侧节和六条边线来定义。如图2所示，为线性和抛物线四面实体单元的示意图。
　　一般而言，网格密度（单元数）相同时，抛物线单元产生的结果的精度高于线性单元，原因是：1） 它们能更精确地表现曲线边界；2） 它们可以生成更精确的数学近似结果。不过，与线性单元相比，抛物线单元需要占用更多的计算资源。
　　对于结构算例，实体单元中的每个节都有三种自由度，分别代表三个正交方向上的平移。该软件在以公式方式阐述问题时，使用的是整体笛卡尔坐标系的 X、Y 和 Z 方向。
　　本文为了分析的方便，将螺纹孔和一部分槽的特征取消，简化了联轴器的结构。其网格化之后的效果以及参数，如图3所示。
　　3.4 加载及求解
　　由于联轴器安装的精度影响（偏心、偏角、轴向位移），使得联轴器的传递扭矩之前就预先存在一定的应力，从而联轴器在工作时受力情况较复杂。
　　在具体分析时，采取的方法是先分别分析由安装误差引起的附加应力，然后再叠加工作扭矩。
　　此联轴器是通过两端面上的柱孔来连接两轴，并利用摩擦力来传递扭矩的，利用Simulation进行受力分析时，约束和载荷的添加应以两端面上的柱孔作为参照来设定。
　　由于安装存在偏心误差引起的附加应力，在分析时将一端面上的孔固定，另一端面沿径向方向施加一定的位移量（0.25mm），通过分析得到最大的附加应力约为；同理，分别求出偏角误差引起的最大附加应力为，轴向位移误差引起的最大附加应力为。另外，单独分析扭矩作用时，其最大应力为，如图4所示，注意上述分析是在极限情况下所做的分析。
　　在分别单独计算上述三种安装误差引起附加应力的基础上，依次添加扭矩的作用，发现同时存在轴向位移和扭矩作用，联轴器会失效，其应力超过了材料的强度，达。而同时存在偏心和扭矩的情况下，联轴器应力为；以及同时存在偏角和扭矩的作用的情况下，联轴器的应力为，此两种情况皆在材料的强度范围内。
　　4.结论
　　通过分析发现，最大应力都出现在螺旋部分内孔处，这与该联轴器实际失效形式相符合，本校试验设备中的该型联轴器都是在螺旋槽处断裂。在使用过程中应按照联轴器扭矩值的范围内工作，相关安装精度也需保证。另外若联轴器需正反转使用时，扭矩必须小于最大扭矩的一半