6.1 本文總結(jié)
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中采用的聯(lián)軸器，大都具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的能力。但是聯(lián)軸器工作性能的好壞仍然與兩軸相對(duì)位移的大小密切相關(guān)。聯(lián)軸器的性能隨著兩軸相對(duì)位移的增大而惡化。聯(lián)軸器采用的橡膠材料具有非線性和大變形特性，在承受交變載荷以及不對(duì)中產(chǎn)生的附加載荷下容易產(chǎn)生疲勞破壞。因此對(duì)聯(lián)軸不對(duì)中工作狀態(tài)的研究非常必要，而且對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。
本文在第一章中，主要論述了課題的來(lái)源和國(guó)內(nèi)外不對(duì)中情況的研究現(xiàn)狀。準(zhǔn)確把握了各種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，從而提出了本文的研究路線：首先對(duì)聯(lián)軸器工作的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性以及受力的理論分析，然后在ANSYS中模擬真實(shí)的工作狀態(tài)，驗(yàn)證理論分析的正確性。
在第二章中，對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行了概述，重點(diǎn)介紹了聯(lián)軸器的特點(diǎn)，同時(shí)分別介紹了彈性聯(lián)軸器以及高彈性聯(lián)軸器。最后分析了聯(lián)軸器的分類(lèi)以及選用標(biāo)準(zhǔn)
第三章重點(diǎn)論述了彈性聯(lián)軸器的運(yùn)動(dòng)特性。從剛度和阻尼的計(jì)算結(jié)果中進(jìn)一步計(jì)算聯(lián)軸器在周期性載荷以及沖擊載荷下的動(dòng)力特性。最后分析了不對(duì)中時(shí)動(dòng)態(tài)特征以及響應(yīng)，從各種不對(duì)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析可以得出如下結(jié)論：
(1）激勵(lì)力幅與不對(duì)重量成正比，隨不對(duì)中量的增加，激勵(lì)力幅呈線性加大
(2）在不對(duì)中情況下，中間圓環(huán)的軸芯線相對(duì)于聯(lián)軸器的軸心線產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中，平行不對(duì)中的回轉(zhuǎn)輪廓為一圓柱體，偏角不對(duì)中時(shí)為一雙錐體，平行偏角不對(duì)中時(shí)為半雙錐體。回轉(zhuǎn)體的范圍由不對(duì)中量決定。
(3）聯(lián)軸器處于工作狀態(tài)時(shí)，無(wú)論是哪一種不對(duì)中形式，系統(tǒng)的響應(yīng)在轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速的一半時(shí)發(fā)生共振，振幅具有最大值。同時(shí)，相位角為
(4）系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速大于臨界轉(zhuǎn)速后，隨轉(zhuǎn)速的增加，其響應(yīng)振幅趨于穩(wěn)定，并不隨激勵(lì)力的迅速增加而增大。
第四章主要從力學(xué)的角度對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行各種不對(duì)中的分析。從聯(lián)軸器各種不對(duì)中的分析結(jié)果可以得出以下結(jié)論。
1.在軸向不對(duì)中時(shí)，由于軸向的偏移，橡膠圓環(huán)左端面受到附加的向左拉應(yīng)力，右端面則受到附加的向右的拉應(yīng)力，并且在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，拉應(yīng)力σax的大小和方向都不會(huì)隨著圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度改變而改變。這樣計(jì)算出聯(lián)軸器受到的最大應(yīng)力的大小始終不變，
最大應(yīng)力方向隨著旋轉(zhuǎn)角度變化。
2.徑向不對(duì)中的情況可知，可以知道聯(lián)軸器的單元體既有三向工作應(yīng)力狀態(tài)，又存在純剪切的工作狀態(tài)，其最大工作應(yīng)力大小和方向都隨著橡膠圓環(huán)的改變而改變。，在旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，綜合考慮四個(gè)不同位置時(shí)最大主應(yīng)力的大小，由于（τrot+τrad）>
>（τrot-τrad），所以可以知道最大的最大應(yīng)力為應(yīng)該是聯(lián)軸器360°位置時(shí)的最大主應(yīng)力，即σmax=+（τrot+τrad）最大主應(yīng)力平面方向與y軸成45°夾角。即360°位置為徑向不對(duì)中時(shí)的危險(xiǎn)點(diǎn)。
3.通過(guò)角向不對(duì)中的分析可以知道，具有角向不對(duì)中的聯(lián)軸器受力情況仍然屬于兩向應(yīng)力狀態(tài)，即只有拉扭結(jié)合與純剪切的情況發(fā)蟲(chóng)，沒(méi)有三向應(yīng)力狀態(tài)，比較四個(gè)位置的最大主應(yīng)力
>τrot>
，可以知道，在聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，最大主應(yīng)力在90°位置，。即90°位置為角向不對(duì)中時(shí)的危險(xiǎn)點(diǎn)。
4.由于實(shí)際工作中聯(lián)軸器兩軸之間不僅存在一定的徑向和軸向位移，而且存在一定的偏角。使得橡膠圓環(huán)附加的徑向拉應(yīng)力
，附加的剪應(yīng)力τrad，附加的角向應(yīng)力τrad，以及由橡膠圓環(huán)旋轉(zhuǎn)扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力τrot。所以綜合不對(duì)中的應(yīng)力情況應(yīng)該是、τrad、τrad與τrot的疊加。
通過(guò)四個(gè)位置的比較可以知道在綜合不對(duì)中時(shí)，最大危險(xiǎn)點(diǎn)在90°位置。即有
由此式可以知道各個(gè)附加載荷的分量都對(duì)最大應(yīng)力產(chǎn)生影響。
在第五章中，主要利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)各種不對(duì)中情況進(jìn)行了工作狀態(tài)的模擬。首先在ANSYS建立了聯(lián)軸器的模型，然后考慮到聯(lián)軸器的軸對(duì)稱(chēng)性和載荷的對(duì)稱(chēng)性，對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。在簡(jiǎn)化的模型中進(jìn)行了各種情況下的非線性經(jīng)理分析。從而進(jìn)一步驗(yàn)證了理論分析的正確性。
6.2 展望
本論文的研究工作表明，不對(duì)中對(duì)聯(lián)軸器的失效影響很大，尤其是角向不對(duì)甲和徑向不對(duì)中，嚴(yán)重加速了橡膠的疲勞，從而使聯(lián)軸器過(guò)早產(chǎn)生疲勞裂紋，最后使得聯(lián)軸器斷裂破壞。
但是在研究過(guò)程中，仍然存在一些不足之處，需要在后續(xù)工作中加以解決和重視。
第一，在靜力的模擬分析中，由于在ANSYS 中不能直接施加扭矩，只能換算成作用在節(jié)點(diǎn)上的集中力后進(jìn)行加載，所以點(diǎn)的數(shù)量選取可能對(duì)計(jì)算的結(jié)果有影響。
第二，在非線性的模擬分析中，由于多子步加載需要考慮精度和代價(jià)之間的平衡。提高子步數(shù)通常可以獲得較高的精度，但計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)。有時(shí)甚至?xí)斐捎?jì)算的結(jié)果不收斂，需要重新進(jìn)行子步的劃分，所以選擇合適子部與加載方式對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大的影響。
第三，由于實(shí)驗(yàn)條件有限，對(duì)聯(lián)軸器的疲勞分析只能進(jìn)行理論的研究和實(shí)驗(yàn)的模擬。下一步的工作應(yīng)該朝著利用相似法進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的方向。
因此，在今后的工作中，應(yīng)該注意并努力解決以上提到的一些不足，進(jìn)一步提高ANSYS 分析的數(shù)據(jù)的精確性和可靠度。同時(shí)應(yīng)該在條件允許的情況下，將聯(lián)軸器的實(shí)際工作狀態(tài)用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得具體的數(shù)據(jù)。為提高聯(lián)軸器的工作壽命而努力。
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