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基于疲劳寿命理论的膜盘联轴器型面设计

发布者:鑫程机械  发布日期:2021-03-03

基于疲劳寿命理论的膜盘联轴器型面设计

区别于传统的基于强度理论的膜盘联轴器型面设计方法,提出了一种基于膜盘联轴器动力学分析和疲劳寿命理论的型面设计方法.建立了分析膜盘联轴器应力及寿命的简化有限元模型,给出了作用在此模型上的边界条件和初始条件,建立了膜盘联轴器动静复合应力分析方法.根据动力学分析的结果,讨论了膜盘联轴器工作时,不同类型的载荷对其疲劳寿命的影响.计算对比了几种典型型面在不同复合载荷作用下的寿命;基于疲劳寿命理论对膜盘联轴器的型面设计给予评价,较后给出各典型型面的适用工况.

膜盘联轴器是一种以及薄的金属圆盘来传递扭矩的机械装置,近年来以其高度的工作可靠性,不用润滑,无需保养,无噪声,能吸收较大的不对中,可以在恶劣的工作条件下工作,在各种动力装置上得到广泛的应用.膜盘的型面不仅要在输入轴和输出轴间传递扭矩,还要通过其弹性变形补偿输入轴和输出轴之间的各种位移偏差,因此会在其内部产生较大的应力.选取合适的膜盘型面形式使应力分布均匀、及值降低,以较终提升其使用寿命是膜盘联轴器设计的关键.传统的设计方法,如所述,一直停留在静强度分析的基础上.该设计方法不能准确地考察型面设计过程中各因素对疲劳寿命的影响.计算机速度的日益提高和有限元技术的发展,使得直接计算膜盘联轴器在复合工况下的动应力和疲劳寿命成为可能.因此,将疲劳寿命理论引入膜盘联轴器的型面设计,也是可行的.本文将建立膜盘联轴器动静复合应力的分析方法,在此基础上按疲劳分析理论中的局部应力应变法和名义应力法建立膜盘联轴器的寿命分析方法.分别讨论载荷和材料对膜盘寿命的影响,较后得出各典型型面所适用的工况.

设计膜盘型面的过程就是根据额定工况选择合适的型面函数的过程,本文提出的以疲劳寿命分析结果来评价型面类型的方法可以综合考虑各种载荷构成和使用不同材料对危险点的应力2时间历程带来的影响,说明了仅按强度理论很难准确评价型面设计的原因,型面设计的两个方面(型面的内侧厚度,选用的材料)对决定疲劳寿命的两个因素(应力幅值,应力均值)产生了不同的影响,不进行定量的计算很难给出准确的结果.综合上述分析,直线型面适用于小扭矩、小轴向补偿、大角向补偿的场合;锥形型面适用于扭矩、轴向补偿、角向补偿都存在且不可忽略的场合;双曲型面适用于大扭矩、大轴向补偿、小角向补偿的场合.由于该方法可以定量地计算出膜盘联轴器的疲劳寿命,因此可以在实际设计中予以广泛的应用



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