基于萬向聯(lián)軸器的ANSYS有限元分析

聯(lián)軸器作為機械傳動中重要軸系部件，它具備聯(lián)接兩軸的重要作用,在其它工況下還具有聯(lián)接軸與其它相關的回轉(zhuǎn)部件的作用，十字萬向聯(lián)軸器由叉頭、襯板、軸端扁頭所組成，聯(lián)軸器具有傳遞轉(zhuǎn)矩和運動的功用。此外，聯(lián)軸器有著自身的特點，其它部件如鏈傳動、齒輪傳動及帶傳動等傳動機構(gòu)無法取代的。例如，倘若要想把一根軸上的扭矩或轉(zhuǎn)速以相對較大的軸間夾角，遠距離傳送到另一根角度將會產(chǎn)生變化的軸，通常僅可以采用聯(lián)軸器傳動機構(gòu)來實現(xiàn)。由于計算機有限元分析技術(shù)的發(fā)展,ANSYS有限元分析軟件被廣泛的應用于機械工業(yè)，

首先，用ANSYS有限元軟件對所研究的十字萬向聯(lián)軸器進行建模，通過劃分網(wǎng)格、選擇材料、施加約束和載荷，計算出當轉(zhuǎn)矩分別在1195kN·m和2300kN·m兩種情況下的結(jié)構(gòu)應力分布情況，從分析結(jié)果的應力圖中查出在工作的時候哪些部位會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)應力會集中的現(xiàn)象。廣泛用用于機械工業(yè)的諸多，其通用性不言而喻。

本文主要針對十字雙萬向聯(lián)軸器的叉頭，所以取其中一部分作為分析研究的對象。在有限元分析過程中,主要在軸端扁頭施加兩個相反的力，并對叉頭的結(jié)構(gòu)應力進行分析。

按照對聯(lián)軸器承受兩種大小各異載荷時的應力情況展開分析，得出如下結(jié)論：叉頭上應力較大、較早出現(xiàn)屈服和疲勞的部位是：襯板槽底面和側(cè)面過渡圓角處，襯板螺栓孔周邊，襯板槽與退刀槽過渡位置。一旦降低該類部位的應力大小，勢必會變大叉頭的承載能力。但是其承載能力無法企及額定轉(zhuǎn)矩，是是不是可以達到疲勞轉(zhuǎn)矩還需進一步的探索。在不清楚聯(lián)軸器實際轉(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度低下還是因疲勞致使功能退化。假設聯(lián)軸器實際轉(zhuǎn)矩較小，叉頭斷裂也許會是材料或熱處理沒有符合要求而出現(xiàn)的。