弹性联轴器的仿真分析

压扭联轴器是2D电液比例换向阀机构中较为关键的部件。传统直动式电液比例换向阀由于比例电磁铁推力有限，无法实现高压大流量控制，针对此现象，在直动式阀结构简单基础上，设计了一体式弹性压扭联轴器，通过其自身的材料和几何变形，将比例电磁铁的直线推力转为阀芯的扭转力矩，应用ANSYS软件进行仿真，结果显示:在比例电磁铁输入直线推力80N、输入位移为2mm时，输出扭矩为2N·m，在无摩擦的情况下实现了力的放大，仿真结果对优化其结构具有理论参考价值。

电液比例控制系统具有功率量比大、静态控制、动态响应、抗负载刚度大和可远程监控调节等优点，广泛应用于航 空 航 天、船舶、装备制造等。电液比例阀是电液比例控制技术的核心和主要功率放大元件，通过电－机械转换器(大部分电液比例阀以比例电磁铁作为电－机械转换器)，将输入的指令电 信号转换为电液比例阀阀芯的位移信号，进而连续地、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数，其中电液比例换向阀可以实现方向和流量双重功能，市场占有份额为其他两类之和。电液比例换向阀相较于电液伺服换向阀，具有设计简单、价 格便宜、抗污染等特点，在液压界其重要性日益提高。2D电液比例换向阀结构上采用直动式分布，基于阀芯直动和绕轴旋转运动两个自由度，实现直动式与导控式于一体的新型比例阀，具有结构简单、稳定性高、抗污染，动态性能好以及能驱动大流量负载等优点。联轴器的研究与应用非常普遍，但是直线运动转为旋转运动还是相对较少,利用滚珠丝杆的原理设计了一系列特种螺旋传动机构，但是由于滚珠在传动过程中存在摩擦，传递效率受影响。设计了一种预拉－预扭联轴器，采用滚轮与滑楔配合，并成功应用于2D电液比例换向阀，但是力的传递过程中还是有摩擦存在，在程度上变加了阀的非线性影响因素。因此，如果能克服直线变旋转运动过程中存在的摩擦力影响，对完善压扭联轴器的设计和提高2D电液比例换向阀的静动态特性、性及整体使用寿命具有的实际意义。一体式弹性压扭联轴器通过其自身的材料和几何变形，将比例电磁铁的直线推力转为阀芯的扭转力矩，在无摩擦的情况下实现了力的放大

(1)设计了2D电液比例换向阀用一体式弹性压扭联轴器，阐述了阀的工作原理，该联轴器利用自身的材料和几何变形，将比例电磁铁的直线推力转为阀芯的扭转力矩，整个传递过程中无摩擦力，应用ANSYS软件仿真显示，在输入推力为80N、位移为2mm时，输出扭矩为2N·m。(2)由于实际比例电磁铁控制中都叠加高频颤振，利用ANSYS软件仿真了压扭联轴器在高频激振下，各个关键部位的变形情况，为连接比例电磁铁控制阀芯做了前期颤振影响分析，对联轴器的优化尺寸具有重要实际意义。