基于萬(wàn)向聯(lián)軸器的ANSYS有限元分析

本文主要是針對(duì)十字萬(wàn)向聯(lián)軸器叉頭結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的研究。首先，用ANSYS有限元軟件對(duì)所研究的十字萬(wàn)向聯(lián)軸器進(jìn)行建模，通過(guò)劃分網(wǎng)格、選擇材料、施加約束和載荷，計(jì)算出當(dāng)轉(zhuǎn)矩分別在1195kN·m和2300kN·m兩種情況下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布情況，從分析結(jié)果的應(yīng)力圖中查出在工作的時(shí)候哪些部位會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力會(huì)集中的現(xiàn)象。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)的訊速發(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。

1十字萬(wàn)向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

十字萬(wàn)向聯(lián)軸器由叉頭、襯板、軸端扁頭所組成，如根據(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。

2十字萬(wàn)向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)應(yīng)力有限元分析

根據(jù)十字萬(wàn)向聯(lián)軸器的工作特點(diǎn)分兩種工況對(duì)其進(jìn)行分析：1）當(dāng)轉(zhuǎn)矩為1195kN·m時(shí)叉頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況；2）當(dāng)轉(zhuǎn)矩為2300kN·m時(shí)叉頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況。

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(lèi)部位的應(yīng)力大小，勢(shì)必會(huì)變大叉頭的承載能力。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。