滾珠聯(lián)軸器的有限元分析

滾珠聯(lián)軸器是一種無彈性元件的撓性聯(lián)軸器,具有軸向、徑向和角向補償功能,它具有結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、質(zhì)量輕、便于制造、成本低、裝拆方便和傳遞扭矩大等優(yōu)點。為了提高機械裝置的效能和穩(wěn)妥性,機械的零部件,尤其是聯(lián)軸器,采用滾珠作為傳遞扭矩的元件,即滾珠聯(lián)軸器。從目前的資料來看,對滾珠聯(lián)軸器的研究一般均采用數(shù)值公式計算的方法,這種方法對求解復雜條件的問題有些困難,而且準確度低。現(xiàn)采用有限元方法,借助有限元分析軟件ANSYS對滾珠聯(lián)軸器在各種尺寸參數(shù)下所受的接觸應(yīng)力值進行了計算和分析,了接觸應(yīng)力受尺寸參數(shù)影響的變化規(guī)律,具有相對工程應(yīng)用價值。

滾珠聯(lián)軸器所受的接觸應(yīng)力值的變化規(guī)律,在整體外形尺寸已定的情況下,即滾珠尺寸相對時,滾珠聯(lián)軸器傳遞扭矩時所受的接觸應(yīng)力值大小主要與下列因素有關(guān):外半聯(lián)軸器球槽半徑R1,內(nèi)半聯(lián)軸器球槽半徑R2,滾珠和球槽之間的游隙值;b)設(shè)計時,在能夠滿足傳動要求和合理裝配條件下,盡量使外半聯(lián)軸器球槽尺寸與滾珠半徑接近,這樣可以降低接觸應(yīng)力值,提高滾珠聯(lián)軸器壽命。對于內(nèi)半聯(lián)軸器,其球槽基本尺寸可以與滾珠半徑一致,采用正的上下偏差,公差等級可以適當降低,以降低制造難度;c)滾珠聯(lián)軸器球槽與滾珠之間的游隙大小對應(yīng)力值的影響雖然比較復雜,但也可以得出一些指導性的結(jié)論。為了滿足滾珠聯(lián)軸器的各種補償要求,同時也為了安裝方便,一般聯(lián)軸器球槽與滾珠之間均應(yīng)該有間隙。根據(jù)計算所得的數(shù)據(jù),外半聯(lián)軸器球槽與滾珠之間的游隙較好<0.01mm,或者>0.05mm,但是游隙過小,會造成裝配困難,同時會提高公差等級,使制造困難;若游隙太大,又會影響傳動的穩(wěn)定性,變加振動和噪音,使動態(tài)性能變差。游隙在0.01～0.05mm之間時,滾珠聯(lián)軸器所受的接觸應(yīng)力值雖然相對較大,但比較穩(wěn)定,在滾珠尺寸R=10mm和R=14mm情況下是滿足工程要求的。所以綜合考慮各種因素,取游隙在滾珠聯(lián)軸器所受接觸應(yīng)力比較穩(wěn)定的區(qū)域。