基于有限元分析的万向联轴器十字轴优化设计

利用ANSYS软件对轧机主传动系统的万向联轴器十字轴进行三维有限元分析,在此基础上,以十字轴所承受的较大主应力较小作为追求目标,在ANSYS软件中对其主要参数进行了优化,得出了较为理想的结果.

采用大型通用有限元分析软件ANSYS,在对某热轧厂1700mm轧机十字轴万向联轴器的十字轴进行有限元分析的基础上,进行十字轴的三维实体优化分析,以满足其强度和刚度的要求.ANSYS系统含有参数化设计语言(APDL),它具有参数、数学函数、宏、判断分支及循环等 语言要素,是一个理想的程序流程控制语言,很适合进行有限元计算和优化分析[1].有限元法与优化方法是工程分析中较主要的两个数学工具,将两者有用地结合起来,充分发挥有限元法数值计算的准确性及优化方法求及值的效果优良性,将在工程分析中发挥巨大的威力[2].1十字轴的有限元分析计算十字轴式万向联轴器的主动轴及被动轴均通过其上的叉头经轴承向十字轴施加两对力,它们构成一对大小相等、方向相反的力偶(图1).这两对力偶矢量处于主动轴与被动轴所决定的平面内,如不计两轴倾角(很小,可忽略),则构成两力偶的力均处于十字轴轴线平面内.

由于对十字轴进行设计时,只考虑到把发生疲劳破坏处(即受载侧过渡圆弧处)的应力降下来,并没有其它因素的限制,所以,在此优化过程中,并没有约束函数的限制.

万向联轴器由于其偏差角度大、传递扭矩高等特点,被广泛应用于各类通用机械场合。 

万向联轴器常见类型有:通用型、高转速型、微型、可伸缩、大扭矩万向联轴器等诸多类型。WS.WSD小型十字轴万向联轴器 适用于联接两轴轴线夹角β≤45°的传动轴系;传递公称转矩11.2~1120N·m 的单十字轴万向联轴器和双十字轴万联轴器。

万向联轴器适用于联结空间同一平面上两轴轴线夹角β≤45o的传动场合,传递公称转矩11.2-1120N.m.WSD型为单十字万向联轴器,WS型为双十字万向联轴器每节轴间夹角45度。成品孔H7,可根据要求,开键槽、六方孔和四方孔。允许两轴间夹角在限定的范围内随工作需要而改变。

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