柔性膜盘联轴器动力学特性研究

摘要

柔性膜盘联轴器是大型回转设备的重要连接装置，具有高转速，高回转力，高扭矩，高容差的特性，联轴器的动力特性优劣直接影响到整机运行可靠性、寿命和经济指标，因此对其进行理论分析具有重要的意义。
　　本文以华科公司HPCK-250-01型联轴器为研究对象，建立离散当量系统模型，并结合稳定性良好的传递矩阵法，建立了联轴器弯-扭-轴振动的模型和数学表达式，对联轴器在刚性支承条件下，弯-扭-轴向振动进行了求解。
　　然后结合有限元基本理论，分别在ANSYS环境下和ABAQUS环境下建立柔性膜盘联轴器不同膜盘厚度的三维有限元模型，对应实际工作中的四种不同工况，分别对其进行振动特性分析。并对0.85厚度模型，进行静应力分析，稳态动应力分析，瞬态动应力，谐响应分析得到联轴器在额定工况下的力学特性。此外，还对该膜盘联轴器和经过实际检验的较为成熟EKK膜盘联轴器，分别进行稳态不平衡响应分析，并进行数据对比，检验联轴器力学性能与成熟产品相比的优劣。
　　通过对比传递矩阵法和有限单元法得到的联轴器固有频率和振型图能够发现，计算结果相互吻合，说明本文提出的联轴器弯-扭-轴振动模型是合理可行的，通过计算得到了该膜盘联轴器的基本动力特性和应力分析结果，由数据可知满足设计要求。这为柔性膜盘联轴器复杂振动形式的研究和分析以及下一步对产品的改进和优化提供了理论参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 膜盘联轴器国内外发展现状

1．3 膜盘联轴器国内外研究现状

1．3．1 联轴器转子动力学国内外的研究现状

1．3．2 膜盘联轴器有限元法国内外的研究现状

1．4 本文研究的主要内容

第2章 膜盘联轴器弯—扭—轴动力学模型的传递矩阵法建模

2．1 质量的离散化

2．2 典型部件的传递矩阵

2．2．1 刚性薄圆盘点传递矩阵

2．2．2 弹性轴段场传递矩阵

2．2．3 圆盘与轴段单元传递矩阵

2．3 刚性支承的简化

2．4 临界转速及振型的求解

2．4．1 临界转速的求解

2．4．2 盘轴系统振型的求解

2．5 本章小结

第3章 传递矩阵法计算盘轴系统的临界转速与振型

3．1 传递矩阵法的C++语言实现

3．2 模型简化

3．3 膜盘联轴器频率和振型

3．3．1 膜盘联轴器弯曲振动固有频率及振型

3．3．2 膜盘联轴器扭转振动固有频率及振型

3．3．3 膜盘联轴器轴向振动固有频率及振型

3．4 本章小结

第4章 有限单元法计算膜盘联轴器的振动特性

4．1 有限单元法

4．1．1 有限单元法简介

4．1．2 软件介绍

4．2 膜盘联轴器模型的建立

4．2．1 膜盘联轴器的简化

4．2．2 膜盘联轴器有限元模型

4．3 膜盘联轴器模态及临界转速

4．3．1 0．8膜盘联轴器模态及临界转速

4．3．2 不同软件计算结果对比

4．3．3 0．85膜盘联轴器模态及临界转速

4．3．4 0．85膜盘联轴器模态及临界转速对比

4．4 本章小结

第5章 柔性膜盘联轴器的应力分析

5．1 静力学计算分析

5．2 稳态动力学计算分析

5．3 瞬态动应力分析

5．3．1 0．80与0．85膜盘联轴器瞬态动应力对比分析

5．3．2 0．85联轴器与EKK联轴器瞬态动应力对比分析

5．3．3 0．85联轴器与EKK联轴器不平衡响应对比分析

5．4 膜盘联轴器谐响应分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢