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膜片联轴器疲劳失效原因

发布者:鑫程机械  发布日期:2022-02-25

载荷与疲劳失效表示方法

      与疲劳相关的重要因素是机械结构所受载荷,疲劳失效与载荷关系常采用方法有:应力一寿命曲线、S-N曲线。通过疲劳试验可以得到材料或试件的疲劳曲线,每一个应力幅对应相应的失效循环次数用来反映疲劳失效与载荷的关系。当循环载荷循环作用在某一机械结构时或者受到更高载荷作用是,疲劳失效与载荷的关系常采用应力一寿命曲线来表示。

    金属膜片联轴器是在传动轴系之间起连接作用并传递转矩的挠性连接机构,具有转速高、紧凑结构的特点,而其关键部件金属膜片组在补偿联接两轴相对位移中起着重要作用。本文采用有限元系统与CAD软件集成使用的方法对伺服电机用高速高精度定位、超精密控制用途的金属板簧联轴器进行了仿真分析,提出了从整体装配的角度研究夹板衬套式金属膜片联轴器及关键部件金属膜片组的各项性能数据。在研究过程中,本文取得的主要成果有以下几点:

    (1)根据夹板衬套式金属膜片联轴器的工作情况,对联轴器进行了受力分析,得到了联轴器正常工作状况下所受各种力的种类及其计算方法。

  (2)通过有限元静力学分析得到了联轴器和金属膜片组变形量云图和等效应力、应变云图。其结果表明:变形明显较大处发生在左右半联轴器夹紧毅夹紧螺栓孔处;金属膜片组在主传动上下两螺栓孔处的左右内侧等效应力、应变较大;对比了不同材料、不同膜片外形的力学性能,提出了合理的膜片外形设计是改进夹板衬套式金属膜片联轴器力学性能的有效途径。

  (3)根据结构模态分析理论对夹板衬套式金属膜片联轴器及其膜片组进行了模态仿真分析,获得了结构频率及相关振型数据。分析仿真数据可知:联轴器和膜片组受到低阶模态频率影响较大,结合结构共振理论和理论计算的膜片联轴器转频,组成联轴器的关键元件都与共振频率相差较大,系统不产生共振现象。

  (4)依据疲劳损伤理论及其影响,基于ANSYS Workbench15.0疲劳分析模块,对夹板衬套式金属膜片联轴器进行了疲劳寿命分析。仿真结果表明:金属膜片组的最小疲劳寿命为1.1062X105次最大疲劳寿命达到一百万次,满足十万次的设计疲劳寿命:最小安全系数为1.0282,可以认为金属膜片组整体是安全的。


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