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膜片聯軸器疲勞失效原因

發布者:鑫程機械  發布日期:2022-02-25

載荷與疲勞失效表示方法

      與疲勞相關的重要因素是機械結構所受載荷,疲勞失效與載荷關系常采用方法有:應力一壽命曲線、S-N曲線。通過疲勞試驗可以得到材料或試件的疲勞曲線,每一個應力幅對應相應的失效循環次數用來反映疲勞失效與載荷的關系。當循環載荷循環作用在某一機械結構時或者受到更高載荷作用是,疲勞失效與載荷的關系常采用應力一壽命曲線來表示。

    金屬膜片聯軸器是在傳動軸系之間起連接作用并傳遞轉矩的撓性連接機構,具有轉速高、緊湊結構的特點,而其關鍵部件金屬膜片組在補償聯接兩軸相對位移中起著重要作用。本文采用有限元系統與CAD軟件集成使用的方法對伺服電機用高速高精度定位、超精密控制用途的金屬板簧聯軸器進行了仿真分析,提出了從整體裝配的角度研究夾板襯套式金屬膜片聯軸器及關鍵部件金屬膜片組的各項性能數據。在研究過程中,本文取得的主要成果有以下幾點:

    (1)根據夾板襯套式金屬膜片聯軸器的工作情況,對聯軸器進行了受力分析,得到了聯軸器正常工作狀況下所受各種力的種類及其計算方法。

  (2)通過有限元靜力學分析得到了聯軸器和金屬膜片組變形量云圖和等效應力、應變云圖。其結果表明:變形明顯較大處發生在左右半聯軸器夾緊毅夾緊螺栓孔處;金屬膜片組在主傳動上下兩螺栓孔處的左右內側等效應力、應變較大;對比了不同材料、不同膜片外形的力學性能,提出了合理的膜片外形設計是改進夾板襯套式金屬膜片聯軸器力學性能的有效途徑。

  (3)根據結構模態分析理論對夾板襯套式金屬膜片聯軸器及其膜片組進行了模態仿真分析,獲得了結構頻率及相關振型數據。分析仿真數據可知:聯軸器和膜片組受到低階模態頻率影響較大,結合結構共振理論和理論計算的膜片聯軸器轉頻,組成聯軸器的關鍵元件都與共振頻率相差較大,系統不產生共振現象。

  (4)依據疲勞損傷理論及其影響,基于ANSYS Workbench15.0疲勞分析模塊,對夾板襯套式金屬膜片聯軸器進行了疲勞壽命分析。仿真結果表明:金屬膜片組的最小疲勞壽命為1.1062X105次最大疲勞壽命達到一百萬次,滿足十萬次的設計疲勞壽命:最小安全系數為1.0282,可以認為金屬膜片組整體是安全的。


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