萬(wàn)向聯(lián)軸器的有限元分析
聯(lián)軸器是軸系傳動(dòng)中的關(guān)鍵的聯(lián)接部件,其型號(hào)種類豐富,廣泛用用于機(jī)械工業(yè)的諸多,其通用性不言而喻。聯(lián)軸器作為機(jī)械傳動(dòng)中重要軸系部件,它具備聯(lián)接兩軸的重要作用,在其它工況下還具有聯(lián)接軸與其它相關(guān)的回轉(zhuǎn)部件的作用,并且,聯(lián)軸器具有傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)的功用。此外,聯(lián)軸器有著自身的特點(diǎn),其它部件如鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及帶傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法取代的。例如,倘若要想把一根軸上的扭矩或轉(zhuǎn)速以相對(duì)較大的軸間夾角,遠(yuǎn)距離傳送到另一根角度將會(huì)產(chǎn)生變化的軸,通常僅可以采用聯(lián)軸器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于計(jì)算機(jī)有限元分析技術(shù)的發(fā)展,ANSYS有限元分析軟件被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械工業(yè),人們采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)軋機(jī)十字萬(wàn)向聯(lián)軸器實(shí)施結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析,且獲得了顯著成效十字萬(wàn)向聯(lián)軸器由叉頭、襯板、軸端扁頭所組成根據(jù)實(shí)際剛才中的雙十字萬(wàn)向聯(lián)軸器,其總長(zhǎng)5170mm。本文主要針對(duì)十字雙萬(wàn)向聯(lián)軸器的叉頭,所以取其中一部分作為分析研究的對(duì)象。在有限元分析過(guò)程中,主要在軸端扁頭施加兩個(gè)相反的力,并對(duì)叉頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行分析。對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中十字萬(wàn)向聯(lián)軸器出現(xiàn)斷裂的情況展開(kāi)了分析。通常分為兩種情況,有的情況裂口先出現(xiàn)在圓襯板槽底面和側(cè)面過(guò)渡圓角靠外面部位處,接著沿著對(duì)應(yīng)的兩個(gè)圓襯板槽深處擴(kuò)展,到出現(xiàn)斷裂為止。另外的情況裂口也出現(xiàn)于圓襯板槽底面和側(cè)面過(guò)渡圓角靠外面部位處,接著沿著同一圓襯板槽兩側(cè)深處擴(kuò)展,到發(fā)生斷裂為止。本文中的十字萬(wàn)向聯(lián)軸器與平日里所見(jiàn)到的十字萬(wàn)向聯(lián)軸器是有所區(qū)別的,但是利用類比推斷出它與現(xiàn)實(shí)中的斷裂情況差不多類似。驗(yàn)證出用ANSYS研究十字萬(wàn)向聯(lián)軸器的叉頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)力是符合實(shí)際的,有限元分析結(jié)果是準(zhǔn)確的,基于有限元分析展開(kāi)的研究是可信的。
按照對(duì)聯(lián)軸器承受兩種大小各異載荷時(shí)的應(yīng)力情況展開(kāi)分析,得出如下結(jié)論:叉頭上應(yīng)力較大、較早出現(xiàn)屈服和疲勞的部位是:襯板槽底面和側(cè)面過(guò)渡圓角處,襯板螺栓孔周邊,襯板槽與退刀槽過(guò)渡位置。一旦降低該類部位的應(yīng)力大小,勢(shì)必會(huì)較大叉頭的承載能力。但是其承載能力無(wú)法企及額定轉(zhuǎn)矩,是是不是可以達(dá)到疲勞轉(zhuǎn)矩還需進(jìn)一步的探索。在不清楚聯(lián)軸器實(shí)際轉(zhuǎn)矩的情況下,用有限元法不能輕易確定產(chǎn)生叉頭斷裂的原因是靜強(qiáng)度低下還是因疲勞致使功能退化。假設(shè)聯(lián)軸器實(shí)際轉(zhuǎn)矩較小,叉頭斷裂也許會(huì)是材料或熱處理沒(méi)有符合要求而出現(xiàn)的。