柱销联轴器有限元分析

有限元模型的建立

    HL8柱销联轴器由锻钢制成，该材料的弹性模量Ex=206 GPa，泊松比P}=0.3，屈服o=350 MPa。几何尺寸:半联轴器长L=210 mm，孔径di=110 mm，套筒外径}z=190 mm，圆盘外径D=340 mm，厚度h=45 mm;柱销孔直径ds=40 mm柱销孔分布圆直径D1=280 mm。外力特性:许用公称转矩T=15 . 68 kN/m o

   由于柱销联轴器左右两部分结构对称，所以本文只对联轴器的输出端进行分析。在分析过程中，假定材料是线弹性的，即认为材料不出现屈服。采用八节点六面体单元，因为此单元带有3个方向的旋转自由度，便于施加力矩。通过单元大小进行控制，共产生出3 129个节点，12 854个单元。图1为联轴器输出端的网格划分图。所以本文只考虑它在某个时刻的静态应力。

 3计算结果及分析

    图2和图3分别为半联轴器的应力分布图和应变分布图。结果显示，合位移出现在联轴器凸缘外侧，其值Umx = 0.54 x 10-4m;等效应力出现在键槽处，其值为Sm}x = 99.2 MPa。从图中的位移等值线可以看出:(1)在零件尺寸突然改变处的横截面上，应力并不是均匀分布的。局部应力有急剧增大的现象，这主要由于联轴器上有键槽及12个柱销

孔，产生了较大的应力集中。(2)轴上的扭矩主要是通过键槽传到联轴器上的，故离键槽近的地方产生的应力较大，离键槽远的地方产生的位移较大。

由以上的分析过程可知，半联轴器产生的应力远小于其屈服应力。破坏将产生在联轴器圆盘外缘或键槽处，形式是疲劳损伤或破裂。在实际的生产中，可以考虑改变半联轴器的几何参数或材料，结合柱销的使用情况，准确设计半联轴器的使用寿命，并对其进行优化，以性能，节约成本。