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高弹性联轴器的静力学仿真分析

发布者:鑫程机械  发布日期:2017-04-07

高弹性联轴器的静力学仿真分析

高弹性联轴器是在传统弹性环联轴器结构的基础上改进而成。与传统弹性环联轴器相比,具有具有高的弹性、好缓冲减振性、强的位移补偿能力和长的使用寿命。但是由于该弹性联轴器的动力学方程具有高度非线性特点,包括几何非线性、接触非线性、材料非线性,目前还很难用理论公式准确地计算出它的结果。而有限元法是一种数值计算方法,它能够对工程实际中几何形状不规则、性能非线性、承载工况多样性的各种构件或组件进行变形计算,应力分析和动态特性分析,基于此,采用有限元技术建立了联轴器仿真模型,并能够、地计算出联轴器的动态性能。

2仿真模型的创建

2.1模型的简化

    要在ANSYS软件中建立联轴器的几何模型,先应结合分析目的,需对联轴器几何模型进行合理的简化,具体包括:(1)忽略大多数的圆角;(2)忽略各处的螺栓及螺栓孔;(3)将螺钉简化成圆柱状;(4)外花键轴上的一些小凸台对网格划分不利,也将其取消简化。通过上述建模方法,即可以省去大量的建模时间,而且在对模型后续处理中会加方便、,而且也不会影响仿真计算结果。

2.4网格划分

    利用ANSYS软件对几f可模型的分割功能,用水平工作平面对联轴器几何模型进行整体分割,再泳J用扫略命令对模型进行网格划分。在螺钉与碳纤维支撑套间的接触区域,螺钉与碳纤维管间的接触区域和橡胶件与金属件间的接触区域应使用局部网格控制功能控制局部网格的}陌J和密度a找叮分好网格的模型,要确保网格质量可用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等指标度量,有的网格。终生成联轴器有限元莫型。

2.5接触对的建立

    采用刚一柔面一面接触单元,分别用Targe170来模拟目标面,用Conta174来模拟接触面。并给目标单元和接触单元指定相同的实常数来建立一个接触对。采用面一面接触单元是基于以下几点原因:面一面接触单元与低阶的SOLID45单元和高阶solid 186单元都兼容;支持大滑动和摩擦的大变形;没有刚体表面形状的限制。在创建橡胶件与钢圈间接触时,选择刚度大的钢圈内表面作为目标面,选择橡胶件外表面作为接触面;并将罚刚度比例系数FKN设为1.4,将拉格朗日乘子侵人比例系数设为0.2。在创建螺钉与碳纤维支撑套间的接触、螺钉与碳纤维管间的接触时,选用螺钉表面为目标面,选择螺钉孔面为接触面;将罚刚度比例系数FKN设为1,将拉格朗日乘子侵人比例系数设为0.4.对创建好的接触对,应检查外法线的方向。对3-D单元,按结点序号以右手定则来决定单元的外法向,接触面的外法向应该指向目标面,否则、在开始分析计算时,程序可能会认为有面的过度渗透而很难找到初始解。所建立的静态接触模型。

    其他载荷步计算结果可以得出,弹性体总成的变形量大,这主要与弹性橡胶件的的力学性能有关。通过以上计算,可以橡胶件所受转矩与其变形量之间的关系,如图4所示。从图4中可以看出橡胶件的弹性特性在承受扭矩T--(0-700)N.m范围内,是呈线性变化的,即扭转刚度为常数。在公称转矩条件下仿真计算结果与设计目标的大误差小于3%,因此、仿真结果符合设讨要求。当转矩大于公称转矩时,橡胶件的刚度呈现非线性变化,从而实现缓冲、减振的目的。

本文由泊头鑫程联轴器厂提供


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