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    联轴器有限元模型的建立

    发布日期:2017-05-24 发布者:鑫程联轴器

           随着现代装备制造科学技术的高速发展,对膜片联轴器的要求也越来越高。鑫程品牌膜片联轴器是由几组膜片用螺栓交错地与两半联轴器联接,每组膜片由数片叠集而成。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移,是一种高性能的金属元件挠性联轴器,不用润油,结构较紧凑,强度高,使用寿命长,无旋转间隙,不受温度和油污影响,具有耐酸、耐碱防腐蚀的特点,适用于高温、高速、有腐蚀介质工况环境的轴系传动。

    联轴器有限元模型的建立

        膜片联轴器的三维模型是运用Pro/F:软件建立的,根据模型的特点,需要对联轴器模型进行合理的简化。包括忽略各处的螺纹,以及忽略大多数的圆角,简化后的几何模型,如图1所示。然后通过IGES文件格式,将其导入到ANSYS软件中。选用SMOOTH选项对于输人ICES文件进行处理,并采用SWEEP对模型进行网格划分。通过上述建模方法,可以省去大量的建模时间,而且建立的几何模型更接近实体。

        为了提高仿真计算的精度,需采用六面体单元,即采用SOLID45单元来模拟整个联轴器模型。在发生接触的各个面都设置相应的接触单元,分别用Targe170来模拟目标面,用Conta 174来模拟接触面,并将罚刚度比例系数FKN设为1,将拉格朗日乘子侵人比例系数设为0.3。联轴器材料参数:钢结构件弹性模量E=210000MPa,泊松比v=0.29,密度p=7.9x 10g/mm3;膜材料材的弹性模量E=160000MPa,泊松比v=0.28,密度p=1.6x 10g/mm',屈服应力860MPa,硬度参数K=910MPa,硬度指数n=0.6. 3静力学仿真分析

        在对结构进行静力分析时,根据圣维南理论,可以用等效集中载荷代替静力分布载荷添加在模型上,这种处理方法对整个结构的性能影响可以忽略不计。在工作平面的坐标原点处建立局部柱坐标系,并将模型中的所有节点都转移到该坐标系中。将一端面端面定义全自由度约束,在另一端质心处施加(0-1000)Nm的扭矩载荷。仿真计算后结果,如图2一图4所示。从图2可以看出,联轴器的变形区域主要集中在圆盘外边缘、和螺栓上,变形形式主要是径向膨胀,这主要是由离心力引起的。整体结构应力分布较均匀,而最大应力分布在联轴器的受力端部。由图3可知,由于离心力的作用,螺栓件的外边缘变形较大;螺栓与膜片接触的区域大部分的应力值月为100MPa,最大应力值在107MPa以上。由应力云图可知该膜片联轴器的主要失效形式是螺螺栓件被压溃或剪断。因此、在螺栓的选型时,保证最大应力要求。由图4可知,膜片的最大变形发生在与螺栓接触的区域,而且整体变形比较均匀。膜片最大应力为123.227 MPa,发生在与螺栓接触地方,整体应力分布均匀。