膜片联轴器变形分析

膜片联轴器的变形

一般情况下，膜片承受的预变形是小变形，采用小挠度薄板弯曲理论来处理。由于多层膜片之间的相互接触作用导致其轴向刚度存在非线性特性，应用有限元方法进行分析时需要考虑接触状态非线性，这将使得计算不容易收敛。实际上我们在对膜片联轴器进行应力分析时，可不计各膜片间微小的相对运动产生的表面剪切，假设膜片组在变形时每片中的应力分布是相同的，膜片组承载的离心力和转矩平均分配到每层膜片上。在该假设成立的前提下，利用单片膜片来对整个膜片组进行应力分析，将大地简化计算。

    膜片联轴器一般的工作状态是其连接的两轴轴线同时存在角向、轴向和横向偏移的情况。两轴轴线同时存在角向、轴向和横向偏移的情况。其中，横向不对中通常采用带中间轴的双膜片联轴器转化为角向不对中来实现补偿。因此，对单个膜片联轴器而言，其变形仅是由轴向和角向不对中引起。轴向不对中的变形相对比较简单，由于主动孔固定在主动轴法兰盘上，那么固连于从动轴法兰盘上的从动孔沿轴向平行移动的距离即为轴向变形量。下面将分析角向不对中工况下膜片联轴器的变形。

    (1)角向不对中静止状态(非旋转状态)以简单的4孔膜片联轴器为例，当传动轴系角向不对中，即联轴器连接的两轴轴线成角度a时，主动轴A和从动轴B的端截面的相对位置如图3a所示。膜片

组件上的主动孔b固结于主动轴法兰盘上。在对联轴器进行有限元分析时，将膜片的主动孔轴向位移约束，从动孔按其位置给定轴向位移和横向位移即可。计算与分析表明由角向不对中产生的横向位移对应力的影响很小可忽略不计，因此，在后续动应力分析中仅考虑轴向间距的影响。

    (2)旋转状态在旋转过程中，膜片联轴器相连的两轴角不对中状态仍然保持，同时A,B两轴绕各自线旋转，因而分别固连于其上的主动孔和从动孔也在各自的端截面平面内作圆周运动。在投影平面上，膜片从动孔各点沿B轴端截面投影线作循环往复运动，其上孔心距轴的距离也因而成为时间的函数