非線性蛇簧聯(lián)軸器沖擊響應(yīng)及改善研究.pdf

1、非線性蛇簧聯(lián)軸器是以蛇形蛇簧為彈性元件，相嵌于兩軸轂上的弧形轂齒之間來傳遞運動和動力的機械部件，具有傳遞扭矩范圍大、可補償安裝偏差、減少振動和噪音以及結(jié)構(gòu)簡單等特點，其廣泛應(yīng)用于高溫、高扭矩、多灰塵及多油污等多種惡劣工況條件下。自引進我國以來，雖然在蛇簧聯(lián)軸器的設(shè)計理論、振動特性、混沌系統(tǒng)以及蛇簧的斷裂力學(xué)分析、疲勞累計損傷模型等方面取得了一定的研究成果，但是缺乏對其沖擊力作用下的響應(yīng)及改善措施研究，而現(xiàn)有的工程應(yīng)用實際表明，其恰恰是造

2、成非線性蛇簧聯(lián)軸器失效的主要因素之一。因此，對非線性蛇簧聯(lián)軸器沖擊響應(yīng)及改善措施進行分析和研究在其理論研究和工程應(yīng)用等方面具有重要意義。
　　 本課題以纏繞式礦井提升機為應(yīng)用背景，對非線性蛇簧聯(lián)軸器沖擊載荷下的響應(yīng)及改善措施進行了深入研究，所做的工作主要包括兩個部分:一是運用有限元法，實現(xiàn)了非線性蛇簧聯(lián)軸器的ANSYS/LS-DYNA的沖擊數(shù)值仿真;二是以PVDF壓電薄膜為傳感器，建立了基于LabⅥEW的非線性蛇簧聯(lián)軸器沖擊測試

3、系統(tǒng)。主要的研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　 (1)系統(tǒng)歸納了沖擊問題的一般分析理論和求解方法，通過研究，采用基于有限元法的數(shù)值仿真與虛擬儀器的沖擊測試實驗對非線性蛇簧聯(lián)軸器的沖擊響應(yīng)進行求解。
　　 (2)分析了礦井提升機的工況，得到其典型的重物提升、提升制動、下降起動以及下降制動沖擊工況;探索出了礦井提升機非線性蛇簧聯(lián)軸器的一般選型方法，推導(dǎo)出主、從動軸轂的一般載荷計算公式，理論支撐了沖擊數(shù)值仿真和測試實驗的相關(guān)工作

4、。
　　 (3)研究了蛇簧聯(lián)軸器轂齒定形理論，成功對其幾何實體建模和網(wǎng)格劃分，實現(xiàn)了基于Hypermesh、ANSYS/LS-DYNA的沖擊數(shù)值仿真，獲得了蛇簧聯(lián)軸器整體及各組成部分沖擊力大小、沖擊振動、沖擊時間與沖擊轉(zhuǎn)速和負載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，并指出了沖擊應(yīng)力在蛇簧聯(lián)軸器上的集中區(qū)域;在此基礎(chǔ)上，結(jié)合沖擊改善相關(guān)理論，提出了蛇簧聯(lián)軸器沖擊改善的幾點建議。
　　 (4)設(shè)計出了基于虛擬儀器的非線性蛇簧聯(lián)軸器沖擊測試系統(tǒng)總體