膜盤聯(lián)軸器動力特性分析研究現(xiàn)狀

膜盤聯(lián)軸器的動力特性分析主要包括模態(tài)分析和臨界轉(zhuǎn)速分析兩方面內(nèi)容。模態(tài)分析用于分析結(jié)構(gòu)的自振頻率特性，是研究結(jié)構(gòu)動力特性的基礎(chǔ)；臨界轉(zhuǎn)速是關(guān)聯(lián)于結(jié)構(gòu)相應(yīng)頻率的轉(zhuǎn)動速度，為膜盤聯(lián)軸器在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不致發(fā)生共振，臨界轉(zhuǎn)速應(yīng)偏離工作轉(zhuǎn)速。相關(guān)學(xué)者對膜盤聯(lián)軸器及傳動系統(tǒng)的動力特性也進(jìn)行了分析。如聞雪友以典型軸系為中心，討論了膜盤特性、膜盤布置方式及支座彈性對臨界轉(zhuǎn)速的影響，并提出從臨界轉(zhuǎn)速方面考慮設(shè)計帶膜盤聯(lián)軸器軸系的幾個結(jié)論。章璟璇在考慮陀螺力矩、彈性支承以及阻尼影響的情況下，編制了計算轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)的有限元程序，并用ANSYS軟件進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗證。胡柏安等采用有限元分析與試驗驗證相結(jié)合的方法，得出膜盤厚度的變化對傳動軸轉(zhuǎn)子動力特性影響較小，而對動力傳動軸的剛度、壽命以及工藝性影響較大。冉涌建立了膜片聯(lián)軸器有限元模型，對其進(jìn)行模態(tài)分析，計算出前10階固有頻率及振型，推導(dǎo)出前階臨界轉(zhuǎn)速，并與工作轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較。趙勤在某傳動軸振動特性的研究中，通過PATRAN軟件對膜盤聯(lián)軸節(jié)固有頻率及傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行計算，并對傳動軸進(jìn)行了膜盤應(yīng)力和高周疲勞試驗。郭課林采用ANSYS軟件中的模態(tài)提取法對膜片聯(lián)軸器及膜片組進(jìn)行模態(tài)分析，得出其固有頻率及振型，對比轉(zhuǎn)頻不會出現(xiàn)共振現(xiàn)象。楊上通過傳遞矩陣法建立膜盤聯(lián)軸器彎-扭-軸動力學(xué)模型，通過C++語言計算出盤軸系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速及振型，并用ANSYS和ABAQUS兩種軟件計算膜盤聯(lián)軸器的振動特性。由此可知，對膜盤聯(lián)軸器的模態(tài)和臨界轉(zhuǎn)速的分析對其所在傳動軸的動力學(xué)特性有重要意義。

本文根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的冗余設(shè)計理念，對用于高精傳動設(shè)備及航空設(shè)備的高速膜盤聯(lián)軸器進(jìn)行設(shè)計，并采用有限元法對其進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變及動力學(xué)特性分析，具體工作內(nèi)容主要有以下幾個方面：

（1）膜盤聯(lián)軸器總體方案。對比傳統(tǒng)膜盤聯(lián)軸器的特點，闡述具有冗余功能的膜盤聯(lián)軸器的工作原理，根據(jù)膜盤聯(lián)軸器設(shè)計要求，對聯(lián)軸器進(jìn)行選材，然后提出膜盤及冗余結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則，并對膜盤與相鄰件之間的連接方式進(jìn)行設(shè)計，得出具有冗余功能的高速膜盤聯(lián)軸器的整體結(jié)構(gòu)。（2）膜盤的設(shè)計及綜合分析。膜盤是聯(lián)軸器的核心元件，根據(jù)設(shè)計要求，分析膜盤的受載工況，提出膜盤型面的結(jié)構(gòu)，采用ANSYSWorkbench有限元軟件對膜盤所處不同工況、不同型面參數(shù)及不同材料進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，探究的應(yīng)力分布規(guī)律，在此基礎(chǔ)上完成膜盤的設(shè)計。（3）冗余結(jié)構(gòu)的設(shè)計及分析?；跈C(jī)械結(jié)構(gòu)的冗余設(shè)計理念，對冗余結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，通過干涉性分析得出膜盤工作時冗余結(jié)構(gòu)的相對位移情況，從而設(shè)計出合理的間隙，冗余結(jié)構(gòu)不會對膜盤產(chǎn)生干涉，隨后對功能切換過程進(jìn)行分析，即分析膜盤的破損狀態(tài)以及冗余結(jié)構(gòu)的受載情況，通過變更模式后的可行性分析，即對冗余結(jié)構(gòu)受載時的強(qiáng)度進(jìn)行分析，并探究不同尺寸參數(shù)對膜盤強(qiáng)度的影響，得出冗余結(jié)構(gòu)的尺寸。（4）膜盤聯(lián)軸器動力學(xué)特性分析。對關(guān)鍵件膜盤及聯(lián)軸器整體的振動模態(tài)進(jìn)行有限元計算，探究不同材料和厚度對膜盤聯(lián)軸器的振動特性的影響，計算該膜盤聯(lián)軸器所在軸系的臨界轉(zhuǎn)速，分析其是否會因轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速而發(fā)生共振，并對膜盤聯(lián)軸器進(jìn)行諧響應(yīng)分析，得出其振動幅值。