利用ANSYSworkbench對蛇形彈簧聯(lián)軸器進行應力分析

1、利用ANSYS workbench 對蛇形彈簧聯(lián)軸器進行應力分析*王影郭永存（安徽理工大學，淮南232001）Stress analysis of a serpentine spring coupling with ANSYS workbench softwareWANG Ying ，GUO Yong-cun（Anhui University of Science and Technology ，Huainan 232001，China ）文章編號：1001-3997（2011）01-0090-01【摘要】用PRE4.0軟件建立蛇形彈簧聯(lián)軸器3D 模型。利用ANSYS workbench11.

2、0有限元軟件對蛇形彈簧聯(lián)軸器進行應力分析，得出了該構(gòu)件的形變和應力分布云圖，為進一步改進蛇形彈簧聯(lián)軸器的受力情況和結(jié)構(gòu)設計提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：蛇形彈簧聯(lián)軸器；ANSYS workbench ；應力應變【Abstract 】3D model of the establishment of a serpentine spring coupling by PRE4.0software.The stress and strain of a curves of a serpentine spring coupling is analysised by the finite-element softw

3、are ANSYS workbench ，and the distribution of its stress and strain is obtained.The result can be used to im prove the force condition and the structure of the serpentine spring coupling.Key words ：Serpentine spring coupling ；ANSYS workbench ；Stress and strain中圖分類號：TH133文獻標識碼：A來稿日期：2010-03-07基金項目：安徽省

4、科技攻關(guān)項目（08010202136），安徽省高校自然科學研究重點項目（Kj2008A075），安徽省高校省級優(yōu)秀青年人才基金重點項目（2009SQRZ061ZD ）1概述JS 型蛇形彈簧聯(lián)軸器，是一種結(jié)構(gòu)先進的金屬彈性聯(lián)軸器，它靠蛇形彈簧片來傳遞扭矩。它具有一下優(yōu)點：減振性能好，使用壽命長；承受變動載荷范圍大，起動安全；傳動效率高，運行可靠；噪聲底，潤滑好；結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便；彈簧片與齒弧面是點接觸的，使聯(lián)軸器能獲得較大的撓性所以允許有較大的安裝偏差，能被安裝在同時有徑向，角向，軸向的偏差情況下正常工作。齒和蛇形彈簧是蛇形聯(lián)軸器的主要受力部件之一，它的受力情況比較復雜，設計和選型過程中缺乏精

5、確的強度計算方法，安全系數(shù)往往取得過大。利用有限元分析軟件ANSYSworkbench ，以JS3聯(lián)軸器YC32X50/YC32X50，ZB/TJ19023-90為例，對其進行分析，得出蛇形聯(lián)軸器構(gòu)件的應力和應變分布圖。通過應力應變圖，設計者就能很方便地找到應力危險區(qū)，為進一步改進蛇形聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設計、減小蛇形聯(lián)軸器的重量和減少設計余量提供了理論依據(jù)。2有限元模型的建立2.1 建立有限元模型及模型的導入圖1實體模型圖首先在PRE4.0中建立好蛇形聯(lián)軸器的三維實體模型，并完成裝配。如圖1所示。將實體模型導入ANSYSworkbench 的過程中，命令：File/ImportExternal Ge

6、ometry/Generate/Newsimulation 。在建立新的文件、輸入實體的組合體時，兩個實體之間自動生成接觸。如果需要修改，可以點擊相應的接觸對，在Details of contact 里面修改。2.2網(wǎng)格劃分，定義材料及單元模型網(wǎng)格數(shù)量的多少將影響計算結(jié)果的精度和計算規(guī)模大小。一般來講，網(wǎng)格數(shù)量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規(guī)模也會增加，而且網(wǎng)格數(shù)量增加到一定程度后對計算精度影響不大，所以網(wǎng)格數(shù)量有一定的合理性。本次分析利用10節(jié)點的四面體單元和20節(jié)點的六面體單元劃分實體，劃分網(wǎng)格后節(jié)點數(shù)為24772個，單元數(shù)為8588個，如圖2所示。半聯(lián)軸器由鍛鋼制成，該材料的彈性模

7、量E x =206GPa，泊松比=0.3，屈服極限s =350MPa，蛇形彈簧的材料是彈簧鋼，彈性模量E x =205GPa，泊松比=0.29，切變模量s =350MPa 。圖2網(wǎng)格劃分圖2.3施加載荷和約束根據(jù)聯(lián)軸器的實際受力情況，施加載荷。ANSYS workbench 有四種結(jié)構(gòu)載荷類型供選擇：（1）慣性載荷（重力、慣性力等）；（2）結(jié)構(gòu)載荷（作用在系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)上的力或者力矩）；（3）結(jié)構(gòu)支撐（即約束，用來防止部分范圍內(nèi)的移動）; （4）熱載荷。在本分析中，在蛇形聯(lián)軸器的兩端分別施加大小相同、方向相反的結(jié)構(gòu)載荷，其扭矩大小為10KN/m。Machinery Design Manufact

8、ure機械設計與制造第1期2011年1月902.4計算求解與結(jié)果分析Equivalent StressType:Equivalent（von-Mises ）Stress Unit ：Pa Time:12009-11-1920:174.771e8Max 2.2073e81.9316e81.6559e81.3801e81.1044e88.2864e75.529e72.7716e71.4228e5Min圖3蛇形彈簧聯(lián)軸器應力云圖0.00238Max 0.002120.001350.001590.001350.001040.000760.000570.00047.1146MinEquivalent S

9、tressType:Equivalent（von-Mises ）Stress Unit ：m/mTime:12009-11-1920:18圖4蛇形彈簧聯(lián)軸器應變云圖在設計樹中加入所要求解的結(jié)果，在本分析中是要求應變云圖（strain ）和應力云圖（stress ），點擊SOLVE 進行求解。如圖3、圖4所示，分別為半聯(lián)軸器的應力分布圖和應變分布圖。結(jié)果顯示最大等效應力出現(xiàn)在齒根處，其值為Smax=477.1MP。3結(jié)論通過上面的應力和應變圖可以清楚的看到：ANSYSworkbench11.0軟件可以比較精確地掌握零件各點的應力和應變情況，為受力零件的設計提供必要的依據(jù)；蛇形聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器有應

10、力集中作用，在齒跟處和鍵槽出都產(chǎn)生較大的應力，為延長版聯(lián)軸器的使用壽命，對危險部位進行一定的工藝處理是必要的。通過對實例的分析，驗證了有限元方法的準確性，也反映出蛇形聯(lián)軸器在設計中的不足。為蛇形聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)、提高它的性能提供了有利的依據(jù)和分析方法。參考文獻1阮忠唐. 聯(lián)軸器設計與選用. 北京：化學工業(yè)出版社，20052龔曙光.ANSYS 基礎應用及范例解析M . 北京：機械工業(yè)出版社，20033鐘建琳.Pre/Engineer典型機械設計. 北京：機械工業(yè)出版社，20024常德功，孟兆明，潘悅飛. 利用ANSYS 軟件對三叉桿滑塊式萬向聯(lián)軸器進行應力分析J . 機械科學與技術(shù)，2003（2）：2

11、2235Duan X ，Sheppard T.Shape Optimization using FEA Software ；a V-shapedanvil as Anexample J .Journal of Materials Processing Technology ，2002，66（3）:5768矢功率譜與支持向量數(shù)據(jù)描述相結(jié)合在故障診斷中的應用研究*李凌均孔維峰李朋勇李衛(wèi)鵬（鄭州大學振動工程研究所，鄭州450001）Vector power spectrum and SVDD applied to in machine fault diagnosisLI Ling-jun ，KONG

12、 Wei-feng ，LI Peng-yong ，LI Wei-peng（Research Institute of Vibration Engineering ，Zhengzhou University ，Zhengzhou 450001，China ）文章編號：1001-3997（2011）01-0091-03【摘要】與傳統(tǒng)功率譜相比, 矢功率譜融合了多通道的能量信息, 反映的信息更全面。為了解決智能監(jiān)測和故障診斷中故障樣本缺乏的問題，提出一種矢功率譜與支持向量數(shù)據(jù)描述（support vector data description ，SVDD ）相結(jié)合的單分類方法。將該方法應用于轉(zhuǎn)子試驗

13、臺模擬的故障診斷中，實驗結(jié)果表明，該方法是有效的。關(guān)鍵詞：矢功率譜；支持向量數(shù)據(jù)描述；單分類；故障診斷【Abstract 】Compared with the traditional power spectrum ，the vector power spectrum can fuse the pow er information from different channels ，and reflect more comprehensive information.In order to solve the problem of insufficient fault samples in int

14、elligent monitoring and fault diagnosis, a one-class classification method combined Vector Power Spectrum and support vector data description （SVDD ）is proposed. Applying this method to the simulated fault diagnosis of rotor tester ，the test result shows that this method is effective.Key words ：Vector power spectrum ；Support vector data description ；One-class classification ；Fault diagnosis中圖分類號：TH165.3，TP18文獻