1、基于Simulation的螺旋槽型聯(lián)軸器強度分析【摘要】本文基于solidworks軟件平臺，建立的螺旋型聯(lián)軸器的三維模型，并利用simulation模塊對模型進行了有限元分析,得到了螺旋型聯(lián)軸器的應(yīng)力、應(yīng)變、位移分布圖，驗證了該聯(lián)軸器的主要失效形式為螺旋槽部位的斷裂，并為后續(xù)該零件的改進提供了相關(guān)分析數(shù)據(jù)?！娟P(guān)鍵詞】螺旋槽式聯(lián)軸器；有限元；強度分析1. 引言聯(lián)軸器是用來聯(lián)接機械產(chǎn)品軸系傳動中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)，以傳遞扭矩的機械零件。螺旋槽型聯(lián)軸器是一種完全一體構(gòu)造的、無背隙的，同時具備良好的撓性和高剛性的聯(lián)軸器，如圖1所示。這種聯(lián)軸器具有非常優(yōu)良的彈性和很小的軸承負載。它

2、可以承受各種偏差，最適合用于糾正偏角和軸向偏差，但處理偏心的能力比較差，因為要同時將螺旋槽在兩個不同的方向彎曲，會產(chǎn)生很大的內(nèi)部壓力，從而導(dǎo)致聯(lián)軸器的過早損壞。盡管長的螺旋槽型聯(lián)軸器能在承受各種偏差情況下很容易地彎曲，但在扭力負載的情況下對聯(lián)軸器的剛性也有同樣的影響。扭力負載下過大的回轉(zhuǎn)間隙會影響聯(lián)軸器的精度并削弱其整體的性能。與傳統(tǒng)聯(lián)軸器最大的區(qū)別在于，其是在柱狀高強度鋁合金材料上切出螺旋狀的隙槽。其優(yōu)點是：一、安裝簡單，聯(lián)軸器與軸的結(jié)合采用夾緊方式，僅需緊固左右2個螺釘即可；二、沒有背隙，動力傳遞采用摩擦力；三、具備良好的撓性和高剛性；四、轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點。螺旋槽型彈性聯(lián)軸器是一種比較經(jīng)濟

3、的選擇，最適合用于低扭矩應(yīng)用中，尤其在聯(lián)接編碼器和其他低扭矩的儀器中。本文針對螺旋槽型聯(lián)軸器的受力情況，通過simulation模塊對三維模型進行網(wǎng)格劃分，并基于solidworks軟件的有限元分析模塊對其進行強度分析，并根據(jù)結(jié)果對螺旋槽型聯(lián)軸器易變形部分及應(yīng)力較大部分進行改進，優(yōu)化該聯(lián)軸器的性能。2. 聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)2.1整體結(jié)構(gòu)本文以arm050型螺旋槽型聯(lián)軸器為例進行分析，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.2主要參數(shù)最大扭矩為，最大容許安裝誤差：偏心、偏角5°、軸向位移，最高回轉(zhuǎn)速度。，。材質(zhì)為鋁合金7050。3. 有限元模型3.1 模型基本概述有限元方法（fem）是一種用于分析工

4、程設(shè)計的數(shù)字方法。fem由于其通用性和適合使用計算機來實現(xiàn)，因此已被公認為標準的分析方法。fem將模型劃分為許多稱作單元的簡單小塊形狀，從而有效地用許多需要同時解決的小問題來替代一個復(fù)雜問題。生成的網(wǎng)格的大?。ü?jié)和單元的數(shù)量）取決于模型的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸、單元大小、網(wǎng)格公差、網(wǎng)格控制及接觸規(guī)格。在設(shè)計分析的初期，近似結(jié)果足以滿足需要，因此可以指定較大的單元大小來提高解算速度。要想進行更精確的解算，可能必須使用較小的單元大小，但是分析需要更長的時間?，F(xiàn)在流行的建模軟件有pro/e、solidworks、ug等，而有限元分析則有ansys、hypermesh、以及solidworks軟件自帶的功能模

5、塊solidworkssimulation等。本文選用solidworkssimulation工具作為分析工具，因為建模、以及分析都在solidworks同一軟件平臺上，避免了多個應(yīng)用軟件導(dǎo)入時引起的模型要素丟失的麻煩，而且對于分析人員來講，同一平臺避免花費大量的時間用到學(xué)習(xí)不同軟件的操作環(huán)節(jié)。3.2 幾何模型在solidworks軟件環(huán)境下，通過拉伸凸臺、切除、掃描切除等指令對聯(lián)軸器進行建模，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。3.3 網(wǎng)格劃分使用實體單元對零件或裝配體進行網(wǎng)格化時，該軟件會生成以下其中一種類型的單元，具體取決于為算例激活的網(wǎng)格選項：草稿品質(zhì)網(wǎng)格和高品質(zhì)網(wǎng)格。草稿品質(zhì)網(wǎng)格。自動網(wǎng)格器會生成線性四面實體單元。高品質(zhì)網(wǎng)格。自動網(wǎng)格器會生成拋物線四面實體單元。線性四面單元由四個通過六條直邊線連接的邊角節(jié)來