聯(lián)軸器的有限元分析畢業(yè)論文

Word資料摘要本文首先扼要得為大家介紹了聯(lián)軸器的性能、功用、分類和有限元方法。接下來分別簡(jiǎn)要介紹凸緣聯(lián)軸器和十字軸式萬向聯(lián)軸器的優(yōu)缺點(diǎn)，接著完成開始有限元分析的前期準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好兩種聯(lián)軸器的二維圖形的尺寸，根據(jù)準(zhǔn)備好的尺寸圖開始在Proe中建立兩種聯(lián)軸器的三維建模。然后準(zhǔn)備用Ansys開始有限元分析，再把三維模型導(dǎo)入Ansys，施加載荷后著手開始有限元靜力分析，在過程中記錄下分析過程，截圖及分析步驟。最后求解分別獲得其應(yīng)力應(yīng)變分布情況，同時(shí)對(duì)兩種聯(lián)軸器開始了強(qiáng)度校核。結(jié)果證明凸緣聯(lián)軸器十字軸式萬向聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)是符合強(qiáng)度要求的聯(lián)軸器。至此，文章圓滿完成起初研究的目的。關(guān)鍵詞：聯(lián)軸器Pro/EANSYSABSTRACTFirstly,thisarticlebrieflydescribesthecouplingsperformance、function、classificationandthefiniteelementmethod.Next,thisarticlebrieflydescribetheflangecouplingsandcrossshaftuniversalcouplingsadvantagesanddisadvantagesrespectively,thenIstarttocompletethepreparationforthefiniteelementanalysis、thesizeofthecouplingoftwoready-dimensionalgraphics,andbegintobuildthree-dimensionalmodelingbasedonthecouplingoftwodimensionaldrawingpreparedinProe。ThenwearereadytostartusingAnsysfiniteelementanalysisandimportingthethree-dimensionalmodelintoAnsys.Westarttoappliedload,andthenembarkedonfiniteelementstaticanalysis.Inthisprocess,Weshouldrecordtheprocessunderanalysis,andthescreenshotsoftheanalysisstep.Finally,weobtainedthestressandstraindistributionofthemodelbysolving,meanwhile,wecheckedthestrengthofthetwocouplings.Theresultsshowthattheflangecouplingsandthecrossshaftuniversalcouplingsaredesignedtomeetthestrengthrequirementsofthecouplings.Thus,thearticlesuccessfullycompletetheinitialpurposeofthestudy.Keywords:Coupling;Pro/E;ANSYSWord資料目錄TOC\o"1-3"\h\u24136引言 113762第1章ANSYS軟件及其應(yīng)用 317391.1ANSYS界面、技術(shù)種類 3170391.2分析類型 3113511.3處理模塊 523218第2章凸緣聯(lián)軸器 79502.1凸緣聯(lián)軸器的簡(jiǎn)介 7181442.3凸緣聯(lián)軸器的三維模型建立 8295552.4對(duì)凸緣聯(lián)軸器的三維圖形開始有限元分析 11147062.4.1三維圖形導(dǎo)入ANSYS 11149752.4.3劃分網(wǎng)格 13234702.4.4施加載荷 14293892.4.5開始求解 15180082.4.6查看求解結(jié)果 169778第3章十字軸式萬向聯(lián)軸器 19183423.1十字萬向聯(lián)軸器的簡(jiǎn)介 19106923.2十字軸式萬向聯(lián)軸器的實(shí)體模型及二維尺寸圖形 2027483.3三維模型建立過程 20116603.4對(duì)十字軸式萬向聯(lián)軸器的三維圖形開始有限元分析 227433.4.1三維圖形導(dǎo)入ANSYS 22237173.4.2定義類型、材料等 23185433.4.3劃分網(wǎng)格 24181023.4.4定義邊界類型及施加載荷 25166083.4.5開始求解 2614283.4.6查看求解結(jié)果 2610062結(jié)束語 305712參考文獻(xiàn) 318615致謝 32Word資料引言1.1聯(lián)軸器性能、功用及分類它是一種常見的軸系零件在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，其基本功能是用于兩個(gè)連接（有時(shí)也用于鏈接和其他旋轉(zhuǎn)部分），并能傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器的可用的方面是很廣的，遍布眾多的領(lǐng)域，它的種類非常多多，數(shù)量極其大的基本的部件。相比于齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)和一系列的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)耦合具有著非常特殊的功能，不是其他機(jī)制可代替的。我們需要把一根軸上的扭矩/轉(zhuǎn)速用較大的軸與軸之間的夾角傳送到距離比較遠(yuǎn)，角度有可能隨時(shí)變化的另外一根軸的時(shí)候，一般只可能選擇聯(lián)軸器傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)這類傳送。聯(lián)軸器的種類是非常多的，而且它的使用范圍也隨時(shí)間慢慢變廣，并且一直不斷地被更新?lián)Q代。如果是按照傳遞轉(zhuǎn)矩來看的話，它可以分為大的和小的兩種；如果在與速度特性一致，可分為非恒定型，準(zhǔn)恒定型，速度型；在正常情況下，根據(jù)其沒有賠償能力的相對(duì)位移，可分為剛性、彈性聯(lián)軸器，兩種聯(lián)軸器。其中剛性聯(lián)軸器，有相對(duì)位移補(bǔ)償能力，和剛性聯(lián)軸器是由剛性部件，但也沒有阻尼，這種用在兩個(gè)聯(lián)軸器連接，極其嚴(yán)厲的對(duì)中、載荷平穩(wěn)的場(chǎng)合下；有阻尼彈性耦合能力，適用于兩個(gè)耦合的嚴(yán)謹(jǐn)在負(fù)載平衡的場(chǎng)合下；由于彈性耦合是一個(gè)靈活的，不僅可以彌補(bǔ)相對(duì)位移和阻尼功能，也可以同時(shí)為了防止傳動(dòng)軸系過載引起損壞的零件的安全裝置。1.2有限元方法利用有限元的方式來合理分析靜或動(dòng)態(tài)的物理體系便是可以叫做有限元分析。在這種方法中，一個(gè)物體或者系統(tǒng)可以分解為相互聯(lián)系，由簡(jiǎn)單的幾何模型，獨(dú)立點(diǎn)組成便可以。這個(gè)方法內(nèi)部的單獨(dú)點(diǎn)的數(shù)目是非常有限的，所以叫做有限元。從實(shí)際的物理模型里得到的方程式應(yīng)用于每點(diǎn)上，因此出現(xiàn)了一個(gè)方程組。該方程可用于求解線生成方法。但有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確度是不受限制的增加的。當(dāng)單元的數(shù)目達(dá)到一定的高度的時(shí)候，得到解決方案，將不會(huì)提高精度，所以只有計(jì)算時(shí)間是一直不斷提高的。FEA目前已被廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在作為每年創(chuàng)造多達(dá)幾十億美金的基礎(chǔ)。運(yùn)用有限元分析的尋常方法，可以得到非常繁瑣的應(yīng)力問題的數(shù)量解。這個(gè)方法非常重要，即使是這些類僅僅論述初學(xué)級(jí)別的材料力學(xué)之類的模塊，也應(yīng)概述它的重要特征。當(dāng)然，不論該法是多么的效果顯著，一旦當(dāng)我們用這個(gè)或者相關(guān)方法的時(shí)候，電腦得出的解的不足之處一定要緊記心頭，既解可能不定能夠表面各類材質(zhì)的性能，幾何特征之一系列的重點(diǎn)變化量是怎么作用于應(yīng)力。否則的話，輸進(jìn)去的式錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，輸出的結(jié)果就會(huì)相差很大，但是作為來分析的人是很難覺出來的。所以讓設(shè)計(jì)直覺變得敏捷是建立模型的非常重要的作用。用戶使用有限元程序，就該以這個(gè)目的來準(zhǔn)備方法，用最多的密封的解以及實(shí)驗(yàn)的分析過程補(bǔ)充計(jì)算機(jī)仿真。相比于現(xiàn)代微機(jī)里面的大量軟件包，有限元的程序不那么繁瑣。但是，即使這樣程序的繁瑣程度任然使得大多用戶沒有辦法有效率地開始程序編寫。所以可以買一些之前編程好的商用程序，而且價(jià)格合適，由微機(jī)至超級(jí)計(jì)算機(jī)都是可以使用的。但式那些有特殊需要的用戶們，不用對(duì)所需程序的編程望而生畏望而卻步，可以發(fā)現(xiàn)，從一些課本教材里方便的編程可用作起步。大多數(shù)的有限元軟件用FORTRAN處理文字，喜歡感覺更新程序用C語言編寫的，或其他實(shí)時(shí)更新程序的語言。第1章ANSYS軟件及其應(yīng)用1.1ANSYS界面、技術(shù)種類把流動(dòng)體、構(gòu)造、磁/聲場(chǎng)及耦合剖析融會(huì)在一個(gè)整體里面的超級(jí)有限元分析軟件便是ANSYS。該應(yīng)用型軟件是由世上最大的有限元分析軟件公司研發(fā)出來的，可以和多數(shù)CAD類型的軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)接，充沛實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的分享和互換，如ALGOR/CAD的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，作為一個(gè)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的先進(jìn)的CAE方法。所以它可以用在下列各領(lǐng)域：汽車，航空，航天，生物醫(yī)學(xué)，橋梁，建筑，電子，機(jī)械，等。圖1.1打開ANSYS圖1.2ANSYS初始界面該應(yīng)用軟件大概由三塊小部分組成：首先是前期處置部分，而后是剖析計(jì)算部分，最終是后期處置部分。前方的前期處置模塊便利地壯大了實(shí)際物體的立體建模和進(jìn)行網(wǎng)格劃分的步驟，是以我們就能夠非常容易地創(chuàng)建出需要開始剖析的有限元模型；隨后的剖析計(jì)算部分蘊(yùn)含構(gòu)造剖析、流動(dòng)體動(dòng)力剖析、磁場(chǎng)/聲場(chǎng)的剖析、壓電/多種物理場(chǎng)的耦合剖析，也可以仿制出各式各樣的不同物質(zhì)間的的交互的作用，具備極高的剖析和優(yōu)化剖析的實(shí)力；最后面的后處理模塊能夠把得出的結(jié)果圖用彩色的等值線表示、梯度表示、矢量表示、粒子流跡表示、立體切片表示、透明和半透明表示（這種表示方法可以看到物體的結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式表示出來，當(dāng)然，用圖表、曲線形式表示出計(jì)算結(jié)果也是可以的。該軟件方便了一百種還多的單元格類型，可以用它們來模仿出工程中的各種各樣的結(jié)構(gòu)和材料。軟件有許許多多不同的版本，可以把這些類型從個(gè)人計(jì)算機(jī)到大型計(jì)算機(jī)運(yùn)行多個(gè)設(shè)備。1.2分析類型（1）.結(jié)構(gòu)靜力分析用以解決外部載荷引發(fā)的位移、應(yīng)力和力帶來的影響。并且靜力分析是非常適合求慣性力和阻尼對(duì)于結(jié)構(gòu)所帶來的影響不是很明顯的問題。在ANSYS軟件程序靜態(tài)分析不僅可用于線性分析，非線性分析的是可以解決的，如塑性分析，大變形分析，分析，大應(yīng)變分析和接觸分析的擴(kuò)展。（2）.結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的功能的加載時(shí)間變化的方法解決。但是這個(gè)方法和靜力分析是不同的，動(dòng)力分析的過程需要考慮的是隨著時(shí)間而變化的力，它也可以解決阻尼和慣性帶來的影響。ANSYS工具能夠解決的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)的剖析的范例蘊(yùn)含：瞬間的動(dòng)力學(xué)剖析、模態(tài)的剖析、諧波反映的剖析和隨意震動(dòng)的反映剖析。（3）.結(jié)構(gòu)非線性分析改變結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件與外部負(fù)載和顯示不成比例。ANSYS程序蘊(yùn)含原料的不是線性的、幾何的不是線性和單位的不是線性三個(gè)類型。（4）.動(dòng)力學(xué)分析ANSYS應(yīng)用軟件也能夠用來剖析超級(jí)立體柔體活動(dòng)范例。運(yùn)動(dòng)積累起著重要的作用，可以使用此功能的繁瑣復(fù)雜結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征，從而確定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，應(yīng)變和變形。（5）.熱分析可用來解決熱傳遞中傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種類型。而且熱傳送的這三中范例都是能夠開始進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)和瞬時(shí)狀態(tài)、線性及不是線性分析的范例。同時(shí)，相變熱分析可以解決模擬材料的鳴鼓和融化過程的分析能力，并且還可以解決結(jié)構(gòu)應(yīng)力的仿真，熱結(jié)構(gòu)的耦合分析。（6）.電磁場(chǎng)分析大部分是用來解決電磁問題，如電感，電容，磁通密度，電場(chǎng)，磁場(chǎng)分析，應(yīng)力，電路和能量損失等問題。當(dāng)然，也可用在一些調(diào)節(jié)裝置、發(fā)電的機(jī)器、變換的機(jī)器、電解的漕池和沒有損失的檢測(cè)裝配等的一系列的的計(jì)劃和剖析規(guī)模。（7）.流體動(dòng)力學(xué)分析ANSYS應(yīng)用軟件的流動(dòng)立體的單位能夠用來剖析流動(dòng)立體的動(dòng)力學(xué)，此種的剖析范例不妨為瞬時(shí)狀態(tài)或穩(wěn)定狀態(tài)。得出的剖析后果便是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力和每個(gè)單位的流體速率。這些都能夠使用后面的處置功效，隨之發(fā)生壓力、流體速率和溫度大小的分布的圖示。此外，我們還可以使用的單位和熱流單位流體表面效應(yīng)模擬在管結(jié)構(gòu)的流。（8）.聲場(chǎng)分析聲學(xué)功能的程序，可以用來研究含流體介質(zhì)中聲波的傳播，或在液體中浸沒固體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能特性分析。所有此類功效能夠用以確定聲響、麥克風(fēng)的頻率反映，探討音樂藝術(shù)大廳的聲音場(chǎng)合強(qiáng)度的散布，或預(yù)測(cè)出水對(duì)波動(dòng)中的船體的阻尼的效應(yīng)。（9）.壓電分析這種能夠用來分析平面或立體的結(jié)構(gòu)對(duì)交換流、直接流或隨心跟著時(shí)段的變革的電流/機(jī)器載荷的響應(yīng)放映出的問題。也可分析交換熱器、諧振的機(jī)器、話筒之類的有關(guān)部件及別的電子設(shè)備的構(gòu)造動(dòng)作狀態(tài)的機(jī)能。四種類型可以開始進(jìn)行分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析、諧波響應(yīng)分析。1.3處理模塊（1）實(shí)體建模ANSYS應(yīng)用程序具有兩種創(chuàng)建實(shí)物立體模型的方法：一是從上部向下建立，二是從底部開始向上面建立。使用自上而下的方法時(shí)，實(shí)體建模作為用戶要開始的步驟，首先shiite定義一個(gè)模型的高級(jí)圖元，來確定其先進(jìn)的功能，隨后該應(yīng)用程序把會(huì)主動(dòng)開始界說與之有關(guān)系的面，線和關(guān)鍵的點(diǎn)等。所以我們就可以使用這些先進(jìn)的高級(jí)元定義直接構(gòu)造幾何模型。作為我們用戶，不論是利用從上面向下部的法子還是從底部向上面的法子來建立模型，都可以通過布爾運(yùn)算配合的數(shù)據(jù)，隨之就可以創(chuàng)建起一個(gè)我們想要的實(shí)體模子。而作為ANSYS程序則完整地方便了所需的布爾運(yùn)算。所以在開始建立繁瑣的實(shí)物立體的模型時(shí)，對(duì)線、面、體等基元的操作步驟能減少非常多的建模工作。此外，ANSYS程序也方便運(yùn)輸，延伸，旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)和一系列的模型元素的功能。另外，還有很多的附加的功能。（2）網(wǎng)格劃分該流程便利的了利用方便、較高的質(zhì)量的對(duì)一些CAD模子開始進(jìn)行劃分出來網(wǎng)格的功效。劃分網(wǎng)格是由四種方法，擴(kuò)展了網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格圖形，自由網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格自適應(yīng)組成。擴(kuò)展網(wǎng)格的方法是一個(gè)平面網(wǎng)格擴(kuò)展到立體的網(wǎng)格。對(duì)于圖像的網(wǎng)格劃分方法允許我們用戶把幾何模型分解為若干部分很簡(jiǎn)單，然后根據(jù)選擇的單元屬性和網(wǎng)格的控制權(quán)，最后生成的圖像網(wǎng)格。而于自由網(wǎng)格區(qū)分器來說，它的功能是非常大的，能夠?qū)Ψ爆嵞Ｗ訉?shí)行直截了當(dāng)?shù)膭澐?，這樣一來就免去我們用戶對(duì)各個(gè)局部各自進(jìn)行劃分，然后解決組裝零件生成網(wǎng)格不匹配的問題。對(duì)于主動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)格劃分的法子是指有了具備了臨界條件的實(shí)物立體的模子后，作為我們的用戶基本指示流程主動(dòng)地就能夠生成有限元網(wǎng)格，然后剖析、估量網(wǎng)格的離散誤差，繼而來重新界說網(wǎng)格巨細(xì)，再次，分析，估計(jì)誤差網(wǎng)格，直到誤差小于我們用戶定義的值或一個(gè)用戶定義的要求。（3）載荷類型有限元軟件，外部負(fù)載是不是在分析領(lǐng)域相同的特性是不一樣的，但大體上可分為六類：1）自由度約束（DOF）：對(duì)于已經(jīng)給定的自由度可用已知的量來表示。比如，于構(gòu)造剖析中的管制說的是指相對(duì)位移和與之對(duì)稱的邊界的條件，但熱力學(xué)剖析中一般講的是溫度和熱量通量的平行的邊界條件。2）力（FORCE）：講的是指集中載荷的節(jié)點(diǎn)或載荷的大小的邊界的實(shí)體模型。比如構(gòu)造剖析里面的力以及力矩的大小，在熱力剖析中的熱流體速度的大小，也可以是各種磁場(chǎng)剖析中的電流時(shí)段。3）表面負(fù)荷（SURFACELOAD）：是指分布載荷施加在一個(gè)平面。壓力分布，如結(jié)構(gòu)分析，有對(duì)流的熱力學(xué)分析和熱通量。4）立體載荷（BODYLOAD）：是指一個(gè)量或在一個(gè)堅(jiān)實(shí)的領(lǐng)域模型的負(fù)荷。例如，考慮重力，有熱產(chǎn)生率的熱分析。5）慣性載荷（INERTIALOADS）：指的是因?yàn)槲矬w的質(zhì)量產(chǎn)生的慣性而引起的載荷。例如講重力加速度引起的慣性力等引起的載荷。6）耦合場(chǎng)載荷（COUPIED-FIELDLOADS）：這是一個(gè)特殊的負(fù)載，需要分析的結(jié)果，其結(jié)果是作為負(fù)載的一個(gè)額外的分析。例如，磁場(chǎng)力分析是結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的解決。第2章凸緣聯(lián)軸器2.1凸緣聯(lián)軸器的簡(jiǎn)介（1）凸緣聯(lián)軸器的概述對(duì)凸緣聯(lián)軸器的話就是屬于剛性聯(lián)軸器的范疇之內(nèi)，經(jīng)過用兩個(gè)帶著法蘭的一半的聯(lián)軸器用通俗的平鍵各自與這兩個(gè)軸對(duì)接，繼而再使幾個(gè)螺栓將這兩個(gè)半聯(lián)軸器連在一起，用來傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。像此類聯(lián)軸器一般是結(jié)構(gòu)形式有兩種：第一就是通過鉸制孔用螺栓來完成兩根軸對(duì)于通過螺栓桿擔(dān)受擠壓力與剪切力而來傳遞轉(zhuǎn)矩；第二是通過一個(gè)半聯(lián)軸器上的凸肩去與另一個(gè)的凹槽相互配合從而取得對(duì)中。凸緣聯(lián)軸器的材料、優(yōu)缺點(diǎn)等一般耦合材料可以用灰鑄鐵或剛，如果是在重負(fù)荷或循環(huán)速度大于30米/秒時(shí)，應(yīng)該使用鑄鋼或鍛鋼。對(duì)于中性軸的要求是很高的，但是它的主要缺點(diǎn)是，當(dāng)兩個(gè)一致的位移的存在，會(huì)有部分的惡化引起的附加載荷和工作條件。（3）凸緣聯(lián)軸器的特點(diǎn)凸緣聯(lián)軸器的法蘭半聯(lián)軸器，使用兩個(gè)平鍵分別于兩個(gè)關(guān)鍵的耦合連接，完成兩個(gè)連接，傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)等。對(duì)于我們平常使用來說，凸緣聯(lián)軸器的構(gòu)造容易，制造簡(jiǎn)單，所以前期要花的成本分本相當(dāng)少，當(dāng)它發(fā)揮作用的時(shí)候卻非常好用，出現(xiàn)毛病的時(shí)候也容易修理，并且工作的時(shí)候能夠傳送較多的轉(zhuǎn)矩，確保精度的大小，經(jīng)常使用在安穩(wěn)載荷的時(shí)候，高速，高精度軸傳動(dòng)。法蘭式聯(lián)軸器是缺少縱向、軸向和角向賠償性的能力的，行使過程中若是沒法確保精度的大小，就會(huì)減低聯(lián)軸器的使用時(shí)間長(zhǎng)短、傳動(dòng)的精確度和傳動(dòng)的效率大小，并引起振動(dòng)和噪聲。2.2凸緣聯(lián)軸器模型圖2.1凸緣聯(lián)軸器的實(shí)體模型圖2.2凸緣聯(lián)軸器的二維尺寸圖半聯(lián)軸器的外環(huán)是四個(gè)12.2mm直徑小孔，半聯(lián)軸器外徑120mm，內(nèi)直徑32mm，采用32mm直徑軸。已知聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速為8500r/min，傳遞功率340kw。本章將會(huì)使用靜態(tài)有限元分析法計(jì)算耦合應(yīng)力分布不足。2.3凸緣聯(lián)軸器的三維模型建立首先，在三維圖形軟件ProE建立鉸孔凸緣聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器。圖2.3新建繪圖環(huán)境圖2.4設(shè)置草繪界面一在Proe中新建一個(gè)繪圖環(huán)境來放置圖形，然后根據(jù)需要來設(shè)置合適的草繪界面，便于作圖，根據(jù)所用的二維圖形的尺寸來開始開始圖形繪制。圖2.5拉伸一圖2.6設(shè)置草繪界面二開始實(shí)體拉伸一，如圖2.5，需要再設(shè)置一個(gè)草繪界面，如圖2.6，然后選取草繪的平面，如圖2.7所示，繪制完成后開始開始實(shí)體二的拉伸，輸入拉伸長(zhǎng)度，完成拉伸。圖2.7選擇將要進(jìn)行草繪的平面圖2.8開始進(jìn)行實(shí)體拉伸二圖2.9選取曲面、軸或點(diǎn)來放置孔圖2.10完成抽孔開始開始抽孔，首先選取合適的地方來放置所需的孔，輸入尺寸后，完成抽孔命令。圖2.11陣列命令各選項(xiàng)圖2.12陣列示意圖對(duì)所抽的孔開始陣列步驟，選取陣列各個(gè)命令，角度及個(gè)數(shù)，如圖2.11所示。并開始開始陣列，如圖2.12所示。圖2.13陣列完成圖3.14抽取中間軸開始抽取中間軸的孔，選項(xiàng)如圖2.11所示，然后開始開始抽取。圖2.15繪制鍵槽平面圖形圖2.16鍵槽拉伸示意圖圖2.17鍵槽拉伸完成最后開始鍵槽的拉伸，選擇草繪平面，先繪制完成后如圖2.16所示，然后開始拉伸，如圖2.17所示。圖2.18凸緣聯(lián)軸器半軸器完成并著色2.4對(duì)凸緣聯(lián)軸器的三維圖形開始有限元分析2.4.1三維圖形導(dǎo)入ANSYS把在PROE制圖軟件中已經(jīng)繪制完成的三維圖形，另存為IGES格式，然后來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入到ANSYS中的步驟。根據(jù)三維圖形軟件畫出來的半聯(lián)軸器，在分析的過程中，四個(gè)螺釘孔分析，半面與固定側(cè)施加一個(gè)力，表面上的槽。已知功率P為380kw，轉(zhuǎn)矩為460N/m，配合的軸的直徑為32mm。有限元分析的過程如下各圖所示。圖2.19導(dǎo)入ANSYS的命令菜單圖2.20選擇由PROE轉(zhuǎn)化成的IGES格式的文件圖2.21圖形順利導(dǎo)入ANSYS2.4.2定義類型、材料等設(shè)置分析類型為靜力分析，定義單元類型為Solid185（該單元用于構(gòu)造三維實(shí)體結(jié)構(gòu)。單元通過10個(gè)節(jié)點(diǎn)來定義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)沿著XYZ方向平移的自由度。單元具有塑性，蠕變，膨脹，應(yīng)力強(qiáng)化，大變形和大應(yīng)變能力）。從主菜單中選擇MainMenu:PreprocessorElementTypeAddEditDelete命令，打開ElementType對(duì)話框，單擊Add按鈕，如圖2.22所示。圖2.22定義單元類型命令菜單圖2.23定義單元類型為solid185打開LibraryofElementType對(duì)話框從中選擇Solid和Tet10Node185選項(xiàng)，如圖2.23所示，按OK按鈕，返回到上圖單元類型對(duì)話框，需要點(diǎn)擊Close按鈕，關(guān)閉單元類型對(duì)話框即可，從而結(jié)束當(dāng)前單元類型的添加架。下面開始著手定義材料的彈性模量、泊松比主菜單中選MainMenu:PreprocessorMaterialPropsMaterialModel命令，打開定義材料模型屬性（DefineMaterialModelBehavior)窗口，如圖2.24，依次單擊StructuralLinearElasticIsotropic,展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。將打開材料的彈性模量和泊松比的定義對(duì)話框，如圖2.25，分別在EX和PRXY文本框中輸入數(shù)值30e6和0.3后，點(diǎn)擊OK，退出定義材料模型屬性的窗口，至此完成材料模型屬性的定義。圖2.24定義材料屬性命令菜單圖2.25定義材料屬性彈性模量及泊松比2.4.3劃分網(wǎng)格從主菜單中選擇MainMenu:PreprocessorMeshingMeshTool命令，如圖2.26所示，打開網(wǎng)格工具（MeshTool)對(duì)話框，點(diǎn)擊Line域中的Set按鈕，打開圖2.27線選擇對(duì)話框，選擇定義單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)的線，選擇主軸孔底座的圓周，按OK，；在圖2.28控制劃分網(wǎng)對(duì)話框的No.ofelementdivisions文本框中輸入10，點(diǎn)擊OK；再選擇Mesh域中的Volumes，點(diǎn)擊Mesh,打開圖2.27選擇體對(duì)話框，選擇要?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)的體，點(diǎn)擊PickAll按鈕。ANSYS會(huì)根據(jù)進(jìn)行的線控制劃分體，得到劃分后的凸緣聯(lián)軸器如圖2.29所示，所以從圖上可以看出，對(duì)于那些比較容易出現(xiàn)應(yīng)力過于集中的位置，網(wǎng)格的劃分都是比較細(xì)致的，這樣才能夠保證分析的精確程度。::圖2.26網(wǎng)格劃分工具圖2.27線選擇對(duì)話框圖2.28控制線分網(wǎng)圖2.29網(wǎng)格劃分完成2.4.4施加載荷需要進(jìn)一步定義分析類型和施加載荷邊界條件及其載荷，然后對(duì)其進(jìn)行求解，所進(jìn)行的具體步驟如下：MainMenuPreprocessorLoadsAnalysisTypeNewAnalysis，在彈出的NewAnalysis對(duì)話框中選擇Static靜力學(xué)分析。MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnAreas選項(xiàng)對(duì)凸緣聯(lián)軸器施加邊界條件。圖2.30施加載荷圖2.31施加載荷大小從主菜單中選擇MainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementonAreas就像是圖2.30所表達(dá)出來的那樣，選擇圓的周和軸向，單擊“確定”,打開“應(yīng)用領(lǐng)域的壓力”對(duì)話框，在該命令下的文本框中間輸入1e6的壓力值，如圖2.31所示，單擊OK。圖2.32選取負(fù)荷對(duì)象圖圖2.33顯示負(fù)荷從應(yīng)用程序菜單中選擇工具菜單：繪圖的PlotAreas得到的結(jié)果如圖2.33所示顯示載荷。隨后立即單擊“保存”按鈕，來保留全部的數(shù)據(jù)。至此定義邊界條件施加負(fù)荷完成。2.4.5開始求解在主菜單里面找到一個(gè)“solution”按鈕，點(diǎn)擊它，然后進(jìn)去“Solve”按鈕，然后再就是“CurrentLS”命令，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)需要確定的對(duì)話框選項(xiàng)。圖2.34解決當(dāng)前載荷確認(rèn)步驟對(duì)話框圖2.35開始開始求解到完成圖2.36等值先顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)2.4.6查看求解結(jié)果從主菜單中選擇MainMenu:GeneralPostprocPlotResultContourPlotNodalSolu命令，打開等值先顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)（ContourNodalSolutionData)對(duì)話框，如圖2.36所示。選擇如圖所示的選項(xiàng)。分別按照此方法顯示多空連接機(jī)座在X/Y/Z/總的方向上的位移。如下圖2.37到2.40。圖2.37X軸向的位移圖圖2.38Y軸向的位移圖圖2.39Z軸方向的位移圖圖2.40綜合的位移圖按照上述查看變形的方法從主菜單選擇，如圖2.41所示，然后選擇Stress，分別選擇下圖所示選項(xiàng)，在X/Y/Z/總的等效應(yīng)力分布，如圖2.42到2.45所示。圖2.41選擇不同方向以查看應(yīng)力圖2.42X軸方向的應(yīng)力圖圖2.43Y軸方向的應(yīng)力圖圖2.44Z軸方向的應(yīng)力圖圖2.45vonMises等效應(yīng)力圖圖2.46播放菜單命令從主菜單中選擇UtilityMenu:PloCtrlAnimateDeformedResults。然后出來對(duì)話框以后，根據(jù)上面給出的提示就可以接下去操作，點(diǎn)擊“確定”按鈕，如圖2.46，開始播放動(dòng)畫，如果你想要停止播放動(dòng)畫，就選取圖2.47所示的Stop按鈕。圖2.47停止選項(xiàng)圖2.48動(dòng)畫效果圖

從以上面各圖我們可以，在轉(zhuǎn)矩為460牛頓每米時(shí)，半聯(lián)軸器的最大位0.008004mm，最大位移發(fā)生在鍵槽出；最大應(yīng)力位移也出現(xiàn)在鍵槽處，所以本章所得結(jié)論是與實(shí)際情況符合的。第3章十字軸式萬向聯(lián)軸器3.1十字萬向聯(lián)軸器的簡(jiǎn)介（1）十字軸式萬向聯(lián)軸器概述在萬向聯(lián)軸器在無數(shù)的存在形式中，十字軸萬向聯(lián)軸器是最常的一個(gè)應(yīng)用，和最廣泛使用的萬向聯(lián)軸器。而且十字軸式萬向聯(lián)軸器的構(gòu)造十分單一，并且制造起來十分簡(jiǎn)易，使用時(shí)的損失較小，傳送功率卻非常大，效用尤其高，且對(duì)于裝配精度要求反而比較小、就造成制造成本非常之低，使用起來非常方便，所以才被廣泛地應(yīng)用在各類行業(yè)中。雖然盡管近幾十年來，科研工作者已經(jīng)研發(fā)出來像球籠式、三銷式等各種非常之多的新型的萬向聯(lián)軸器，但是十字軸式萬向聯(lián)軸器仍然用于各個(gè)工程領(lǐng)域。所以在萬向聯(lián)軸器使用目前在這一階段，它仍然占著非常大的比重，是一種通用的非常重要的機(jī)器構(gòu)件。目前，萬向聯(lián)軸器的各種類型，大多與雙十字軸耦合為基礎(chǔ)，開發(fā)出來的。例如，說是凸塊式、三銷式萬向聯(lián)軸器的工作原理和雙十字軸聯(lián)軸器的工作原理是大致相同的，不同的是把中間的軸和十字軸的兩端轉(zhuǎn)化為凸塊。它們簡(jiǎn)單且可靠，可用允許的軸間角較大，但是缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率較低，易磨損，所以使用范圍比較小。（2）十字軸傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)十字軸萬向聯(lián)軸器是一種非常理想的傳動(dòng)聯(lián)軸器，廣泛應(yīng)用在眾多的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中。其具備以下長(zhǎng)處：l)傳送效能較高，可大大降低電力損耗；2)傳送的扭轉(zhuǎn)力矩較大；3)傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊是滑塊式的1/10～1/20。4)良好的潤(rùn)滑條件，節(jié)約投資和維護(hù)成本；5）使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)1~2年普遍使用；6)允許傾角大，兩個(gè)軸角可以達(dá)到35°～45°，低噪音的傳輸時(shí)間（30ｄＢ～40ｄＢ）；所傳遞的扭矩位數(shù)N.米為小，大到KN.M數(shù)以百計(jì)，其結(jié)構(gòu)由萬向傳動(dòng)鏈單聯(lián)，雙聯(lián)發(fā)展到多個(gè)連接。不同場(chǎng)合的驅(qū)動(dòng)軸，結(jié)構(gòu)類型和技術(shù)性能的要求也不同，準(zhǔn)確，傳動(dòng)軸的合理選擇和維護(hù)，確保機(jī)械穩(wěn)定性，運(yùn)行可靠，延長(zhǎng)其使用壽命是非常重要的。（3）十字軸式萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)其首要部件是主動(dòng)、被動(dòng)的叉字形狀的對(duì)接頭及十字軸、中心軸，其傳送動(dòng)力的中心的受力元件就是這個(gè)十字軸。這類聯(lián)軸器的容許行使的軸的傾斜角度可以到15°或以上，當(dāng)它是在雙節(jié)的情況下作用時(shí)，就能夠完成瞬間時(shí)刻相等角的速度的萬向不同方向的傳動(dòng)送，可以使得主從動(dòng)軸徑向位移補(bǔ)償和角位移補(bǔ)償?shù)男枰粷M足。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析，雙十字軸萬向聯(lián)軸器，為了不消除驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，防止角加速度，一般采用雙十字軸式萬向聯(lián)軸器。而且是該種聯(lián)軸器可能容許兩個(gè)像話聯(lián)接的構(gòu)件之間存在有較大的空間間隔和角度的位移，具備傳送扭矩大，滾動(dòng)極其變通、非常安穩(wěn)、效用非常大、可以使用的時(shí)間較長(zhǎng)、容許的軸折角較大、可以伸也可以縮、噪聲小以及潤(rùn)滑維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用在眾多行業(yè)。3.2十字軸式萬向聯(lián)軸器的實(shí)體模型及二維尺寸圖形圖3.1實(shí)體模型圖3.2二維圖形根據(jù)所要分析的十字軸式萬向聯(lián)軸器的實(shí)體模型來確定其二維圖形尺寸。圖3.3十字軸的二維圖形圖3.4新建繪圖環(huán)境注：1—十字軸；1—無內(nèi)圈圓柱滾子軸承；3——墊片3.3三維模型建立過程根據(jù)十字萬向聯(lián)軸器的二維圖形尺寸，在三維軟件PROE中繪制出十字萬向聯(lián)軸器的三維圖形，便于后續(xù)的有限元分析。首先新建一個(gè)繪圖環(huán)境，便于后續(xù)繪圖，如圖3.4所示。圖3.5設(shè)置草繪平面圖3.6拉伸實(shí)體一然后開始設(shè)置草繪平面，便于圖形拉伸，再開始著手拉伸第一個(gè)實(shí)體，如圖3.6所示。圖3.7：拉伸實(shí)體二圖3.8：繪制鏡像參照草繪平面第一個(gè)實(shí)體拉伸完成后，開始第二個(gè)實(shí)體的拉伸，然后開始鏡像到另一側(cè)，所以需要繪制鏡像平面，再開始鏡像命令，到鏡像完成。最后開始十字軸的繪制，然后再和聯(lián)軸器開始裝配，完成后并開始著色，如圖3.9所示。圖3.9完整的圖形和圖著色圖3.10選擇保存為IGES文件格式3.4對(duì)十字軸式萬向聯(lián)軸器的三維圖形開始有限元分析3.4.1三維圖形導(dǎo)入ANSYS把在PROE制圖軟件中已經(jīng)繪制完成的三維圖形，另存為IGES格式，然后來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入到ANSYS中的步驟。圖3.11確認(rèn)導(dǎo)入三維圖形圖3.12導(dǎo)入后的聯(lián)軸器的幾何模型選擇導(dǎo)入格式，如圖3.10所示。然后確認(rèn)導(dǎo)入圖形，如圖3.11所示。圖3.13中間橫軸的幾何模型圖3.14中間軸的幾何模型3.4.2定義類型、材料等首先需要定義工作文件名并設(shè)置分析類型為靜力分析，然后進(jìn)行必要的定義，包括定義單元類型和選項(xiàng)、定義實(shí)常數(shù)和材料屬性等。從主菜單中選擇MainMenu:PreprocessorElementTypeAddEditDelete命令，打開ElementType對(duì)話框圖3.15，單擊Add按鈕。圖3.15定義單元類型的命令菜單圖3.16定義單元類型打開LibraryofElementType對(duì)話框如圖3.16從中選擇Solid和Tet10Node185選項(xiàng)，按OK按鈕，點(diǎn)擊Close按鈕，關(guān)閉單元類型對(duì)話框即可，從而結(jié)束當(dāng)前單元類型的添加架。主菜單中選MainMenu:PreprocessorMaterialPropsMaterialModel命令，打開定義材料模型屬性（DefineMaterialModelBehaviour)窗口，如圖3.17，依次單擊StructuralLinearElasticIsotropic,展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。將打開1號(hào)材料的彈性模量和泊松比的定義對(duì)話框，分別在EX和PRXY文本框中輸入數(shù)值210GPa和0.3后，點(diǎn)擊OK,退出定義材料模型屬性的窗口，至此完成材料模型屬性的定義。圖3.17定義材料屬性3.4.3劃分網(wǎng)格然后開始對(duì)三維實(shí)體開始網(wǎng)格劃分選擇主菜單：主菜單——預(yù)處理網(wǎng)格劃分命令網(wǎng)格劃分工具命令，如圖3.18所示，打開網(wǎng)格劃分工具的對(duì)話框，點(diǎn)擊線選擇域中的“設(shè)置”按鈕，圖3.19線選擇對(duì)話框，選擇定義單元?jiǎng)澐謹(jǐn)?shù)線，按OK；在圖2.28控制劃分網(wǎng)對(duì)話框的文本框中輸入10，點(diǎn)擊“確定”按鈕；然后選擇體積網(wǎng)格域網(wǎng)，點(diǎn)擊，打開圖3.20選擇”對(duì)話框，選擇合適的號(hào)碼，然后點(diǎn)擊選擇按鈕，立即全部選中，然后Ansys就可以劃分出網(wǎng)格。圖3.18網(wǎng)格劃分命令圖3.19線選擇對(duì)話框圖3.20控制線分網(wǎng)圖3.21網(wǎng)格劃分完成圖3.22施加負(fù)荷3.4.4定義邊界類型及施加載荷MainMenuPreprocessorLoadsAnalysisTypeNewAnalysis，在彈出的NewAnalysis對(duì)話框中選擇Static靜力學(xué)分析。MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnAreas選項(xiàng)對(duì)聯(lián)軸器施加邊界條件，在聯(lián)軸器的一個(gè)十字軸上施加UX、UY、UZ方向的約束，如圖3.22所示。MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralForceMomentOnNode選項(xiàng)，在另一個(gè)十字軸側(cè)面施加扭矩1160.8N?m。圖3.23選取目標(biāo)的點(diǎn)的圖圖3.24對(duì)聯(lián)軸器施加載荷后的圖施加邊界條件和載荷情況如圖3.24所示。3.4.5開始求解MainMenu:SolutionSolveCurrentLS命令，打開一個(gè)需要確認(rèn)的對(duì)話框和狀態(tài)列表。圖3.25解決當(dāng)前載荷確認(rèn)不住對(duì)話框圖3.26選取每一個(gè)平面查看3.4.6查看求解結(jié)果MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotElementSolu觀察單元應(yīng)力云圖，如圖2.27至2.29所示。圖3.27XY面的剪切應(yīng)力圖3.28YZ面的剪切應(yīng)力圖3.29ZX平面剪切應(yīng)力圖3.30選取各方向的應(yīng)力從各個(gè)方向的應(yīng)力，查看結(jié)果如圖3.31至3.34所示。圖3.31X軸方向的應(yīng)力圖3.32Y軸方向的應(yīng)力圖3.33Z軸方向的應(yīng)力圖3.34總的