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柱销联轴器有限元分析

发布者:鑫程机械  发布日期:2018-08-19

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。


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