高速非线性蛇形弹簧联轴器研究

摘要

蛇形弹簧联轴器（以下简称为蛇簧联轴器）是一种广泛用于重型机械及通用机械场合的扭矩连接装置。目前，常用蛇簧联轴器中半联轴器齿形结构有直线形和圆弧形两种，在国外已经得到了广泛应用，而我国这方面的研究与应用相对较少。随着社会的发展和市场的需求，对联轴器的使用寿命、减振性能、对中补偿能力、传递效率等性能要求越来越严格，特别是高速情况下联轴器的性能备受关注。
　　本文主要进行了以下研究:
　　(1)设计出一种鼓形蛇簧联轴器，对其重要部件—蛇簧建立力学模型，进行了理论推导，并且与有限元分析结果进行对比，证明了建立的力学模型是可行的。这为以后的弹性联轴器设计开发提供一定的理论基础。
　　(2)应用经典力学方法建立鼓形蛇簧联轴器重要部件一半联轴器在各种载荷作用下的力学模型，得出了相应的设计公式，并与有限元方法得出值进行了对比，证明了经典力学方法下建立的模型和得到的设计公式是正确的。这为鼓形蛇簧联轴器提供了一套完整的力学模型和设计公式。
　　(3)应用ANSYS Workbench对鼓形蛇簧联轴器和非鼓形蛇簧联轴器进行分析比较，结果表明，鼓形蛇簧联轴器更具有使用寿命长、传递效率高、减振性能好等优点。
　　(4)对鼓形蛇簧联轴器的齿形结构参数进行了分析比较，得出其参数对其应力的影响。
　　(5)运用ADAMS进行多刚体动力学分析，在ANSYS Workbench下进行刚柔耦合分析。
　　(6)应用ANSYS Workbench对鼓形蛇簧联轴器的半联轴器和蛇簧组成的装配体进行了是否有应力的模态分析，并且求出了临界转速，验证了鼓形蛇簧联轴器不会发生共振现象，为工作实践提供了理论参考。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 课题研究背景

1．2 机械传动件研究方法的研究现状

1．3 蛇簧联轴器研究现状

1．4 论文研究的意义与主要内容

1．4．1 论文研究的意义

1．4．2 论文研究的主要内容

第二章 高速非线性蛇簧联轴器设计

2．1 高速非线性蛇簧联轴器概述

2．2 鼓形蛇簧联轴器设计

2．2．1 鼓形蛇簧联轴器基本结构选型

2．2．2 高速非线性蛇簧联轴器材料选择

2．2．3 鼓形蛇簧联轴器设计计算

2．2．4 鼓形蛇簧联轴器的三维建模

2．3 本章小结

第三章 高速非线性蛇簧联轴器静力学分析

3．1 蛇簧传递扭矩时的力学模型及其应力分析

3．1．1 传递扭矩时的力学模型

3．1．2 传递扭矩时的应力分析

3．2 鼓形蛇簧联轴器与非鼓形蛇簧联轴器性能比较

3．2．1 非鼓形蛇簧联轴器设计

3．2．2 非鼓形蛇簧联轴器应力分析

3．2．3 鼓形蛇簧联轴器和非鼓形蛇簧联轴器应力数据分析

3．2．4 鼓形蛇簧联轴器和非鼓形蛇簧联轴器扭转刚度数据分析

3．3 鼓形蛇簧联轴器两半联轴器在传递扭矩时的力学模型及应力分析

3．3．1 传递扭矩时的力学模型

3．3．2 传递扭矩时的应力分析

3．3．3 离心力载荷下的力学模型

3．3．4 离心力载荷下的应力分析

3．3．5 综合载荷下应力分析

3．4 联轴器齿参数对应力的影响

3．5 本章小结

第四章 高速非线性蛇簧联轴器多体动力学分析

4．1 联轴器多刚体动力学虚拟样机建模与仿真

4．1．1 多体仿真软件ADAMS简介

4．1．2 联轴器多刚体动力学模型的建立

4．1．3 系统约束的确定

4．1．4 施加驱动

4．1．5 施加载荷力

4．1．6 仿真结果及分析

4．2 联轴器多柔体动力学虚拟样机建模与仿真

4．2．1 蛇簧柔性体文件的建立

4．2．2 刚柔耦合模型的建立

4．2．3 刚柔耦合模型动力学仿真

4．3 本章小结

第五章 高速非线性蛇簧联轴器模态分析

5．1 回转体临界转速

5．2 基于ANSYS Workbench下的模态分析

5．2．1 模态分析介绍

5．2．2 模态提取方法

5．2．3 模态分析步骤

5．2．4 鼓形蛇簧联轴器固有模态分析

5．2．5 鼓形蛇簧联轴器预应力模态分析

5．2．6 结果分析

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果