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有限元分析在调速离合器传动轴设计中的应用

发布于:2016-04-26 18:14
有限元分析

      液体黏性传动装置是集机电液一体化技术的可控软起动装置,是基于牛顿内摩擦定律,利用液体的黏性即油膜剪切力来传递扭矩的液体黏性传动离合器液体黏性调速离合器是低速重载设备实现无级调速的理想装置,近年来在物料输送。锅炉给水泵等设备上得到广泛应用,取得显著的节能效果。被动轴作为的关键部件之一,与传统的常规轴类零件相比,结构、受力均比较复杂,因此对其进行正确全面的受力有限元分析,是保证其零件结构设计安全的技术关键。
      被动轴除了正常传递转矩之外,还由于其上开设了多处径向。轴向的油孔和键槽,以便于润滑油的输送和液压油的加载,因此结构上表现出一定程度的复杂性,图所示为被动轴的结构示意图。
      施加边界条件是有限元分析的重要环节,约束条件的准确度直接影响到有限元分析结果可靠性。确定边界条件的遵循原则是:施加足够的位置约束,消除有限元模型的刚体位移,确定边界条件应尽可能简单直观,以减少计算机的存储量和计算时间,建立的边界条件必须符合实际。
      1) 施加位移约束。本研究对被动轴采用静力分析,认为轴瞬间固定不动,由于是双轴承约束,在轴承处施加全约束。扭矩转化的集中力施加在选定的节点上。
      2) 施加载荷约束。由图所示的力学模型可以看出,被动轴F点承受集中载荷P,左端轴承部还受到集中载荷P和转矩K的共同作用。
      本研究在对被动轴进行传统力学分析的基础上,运用App对危险截面进行有限元分析,获得如下结论:
      1) 被动轴最大节点应力和最大节点位移均集中在键槽处,基本满足零件的结构强度要求,不会因剪切造成疲劳破坏;变形量很小,同样对零件的工作性能造不成太大影响,因此被动轴的设计是合理安全的。
      2) 轴的径向油孔周边密封槽处有部分应力集中,其应力和应变可能导致密封沟槽出现间隙,对密封性产生一定程度的影响,在实际的生产加工过程中,可以对该区域进行特殊的热处理,以改善被动轴性能。
      3)分析与传统的力学分析相比,对于薄弱。重要截面的分析,具有可靠性高。速度快,微观特征效果显著的优势。
      本研究的分析研究方法为同类零件的设计及其工艺安排提供了借鉴。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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