复合螺旋管弹性联轴器强度寿命分析与结构改进

摘要

弹性联轴器应用十分广泛。无论是在航空还是在其它领域，弹性联轴器都有十分重要的应用价值。本文研究的多层结构的复合螺旋管弹性联轴器具有尺寸小、传递功率大、寿命长等特点。本文针对其结构特点，首先采用理论和有限元方法针对单层螺旋管的扭转刚度和强度进行了分析，然后采用接触非线性有限元方法，对复合螺旋管弹性联轴器不同受载条件下的扭转变形、刚度、强度等进行了详细分析。得到以下研究结果： 1.建立了接触非线性有限元计算模型，详细分析研究了联轴器扭转刚度的非线性特性。研究结果表明：联轴器的扭转刚度与受载密切相关，初始阶段为线性特性，随着载荷增加，其刚度表现为阶段性线性增加，其原因与联轴器结构形式相关；同时刚度也受到转速变化的影响，其原因是离心力影响联轴器的接触应力。 2.动载荷作用下，当频率比小于1时，联轴器等效刚度随频率比的增大而减小，当频率比大于1时，随着频率比的增加，等效刚度逐渐增大。在某一轴系中，为使联轴器起减振作用，要求动力放大系数Km小于1，对应最小激励频率随着刚度的增加而增加，增加趋势逐渐放缓。在阶跃载荷作用下，联轴器传递的总扭矩的最大值不变。脉冲载荷作用下，为使联轴器起减振作用，激励扭矩的最大脉冲时间随刚度的增大而减小，减小趋势逐渐放缓。 3.由于非线性接触的影响，随着扭矩的增加，联轴器最大应力增加速度逐渐变缓；一定转速范围内，随着转速的增加，联轴器的最大应力逐渐变小；扭矩较小时径向偏转对联轴器的最大应力影响不大，当扭矩足够大时，联轴器径向补偿能力减弱。 4.通过基于应力确定寿命的方法，使用多种非对称应力循环等效方法，根据不同疲劳损伤理论，对联轴器的疲劳寿命进行计算分析，并对得到的结果进行对比分析。为联轴器的使用和改进提供了依据。 5.对联轴器进行结构上的改进，得到一种新式复合螺旋管弹性联轴器，使其相同扭矩下的最大应力相对于改进之前降低27%左右，并且结构重量也降低了14.82%。 本文的研究对于弹性联轴器发展具有重要的促进意义。

目录

文摘

英文文摘

图表目录:注释表

声明

第一章 绪论

第二章 单层螺旋弹簧的计算

第三章 联轴器扭转刚度计算

第四章 联轴器静强度计算分析

第五章 联轴器疲劳寿命分析

第六章 联轴器的改进

第七章 结论和展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文