在直升機(jī)傳動系統(tǒng)中,聯(lián)軸器是關(guān)鍵動部件之一,在工作過程中不僅要傳遞扭矩,而且要具有良好的軸向與角向補(bǔ)償能力。目前國內(nèi)聯(lián)軸器大多采用鋼制疊片型式,其主要缺點(diǎn)是重量較重,構(gòu)件的抗疲勞能力較低,很難滿足直升機(jī)快速發(fā)展的要求。隨著鈦合金在直升機(jī)產(chǎn)業(yè)的廣泛發(fā)展,一種新型鈦合金柔性聯(lián)軸節(jié)應(yīng)運(yùn)而生,它相對鋼制膜片大大提高了功重比。由于鈦合金聯(lián)軸節(jié)采用整體膜盤結(jié)構(gòu),其可靠性要求很高,本文以鈦合金聯(lián)軸節(jié)為研究對象,旨在探索其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與疲勞壽命分析方法。 本文在探索鈦合金柔性聯(lián)軸節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,應(yīng)用有限元方法對聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行強(qiáng)度分析,發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)的最大應(yīng)力位于型面的轉(zhuǎn)接圓角區(qū)域。針對該疲勞危險(xiǎn)點(diǎn),提出了基于有限元分析的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,建立了以聯(lián)軸節(jié)的最大當(dāng)量應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型,應(yīng)用NASTRAN分析軟件對圓型凸臺聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化分析,優(yōu)化后的聯(lián)軸節(jié)的最大當(dāng)量應(yīng)力下降約5.5%。優(yōu)化結(jié)果表明,該聯(lián)軸節(jié)由于結(jié)構(gòu)的局限性,優(yōu)化仍不能滿意地消除轉(zhuǎn)接圓角處應(yīng)力集中的現(xiàn)象,所以在結(jié)構(gòu)上對聯(lián)軸節(jié)的凸臺形狀進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),將圓型凸臺改為扇型凸臺,改進(jìn)后的聯(lián)軸節(jié)應(yīng)力水平下降明顯,比原結(jié)構(gòu)的最大當(dāng)量應(yīng)力下降12.5%。 本文還建立了聯(lián)軸節(jié)的疲勞壽命估算方法,即根據(jù)有限元方法分析所獲得的最大當(dāng)量應(yīng)力,采用雨流法對載荷進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù),根據(jù)有限元分析結(jié)果將載荷循環(huán)轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵部位的應(yīng)力循環(huán),利用遲滯回線將應(yīng)力譜轉(zhuǎn)換為應(yīng)變譜,利用應(yīng)變-壽命曲線計(jì)算損傷,并按Miner線性累積損傷原理計(jì)算了聯(lián)軸節(jié)的疲勞壽命。計(jì)算結(jié)果表明,聯(lián)軸節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)明顯提高了其疲勞壽命。 最后,對鈦合金柔性聯(lián)軸節(jié)改進(jìn)前后的兩種構(gòu)型分別進(jìn)行疲勞試驗(yàn)考核。試驗(yàn)后,疲勞裂紋均發(fā)生在型面的轉(zhuǎn)接圓角處,試驗(yàn)循環(huán)數(shù)與計(jì)算壽命的最大誤差為18%。試驗(yàn)結(jié)果表明:本文的優(yōu)化方法是有效的,經(jīng)優(yōu)化聯(lián)軸節(jié)壽命延長了約6倍;所采取疲勞壽命估算方法是較準(zhǔn)確的,預(yù)估到了裂紋出現(xiàn)的部位和時間。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH133.4
【部分圖文】：

片聯(lián)軸器一般的結(jié)構(gòu)形式和傳動原理如圖 1 所示。聯(lián)軸器通常由主、從動中間段，兩組膜片組，兩組連接螺栓組等組成。中間段兩端為法蘭盤，靠盤側(cè)的法蘭盤用從動螺栓組與膜片組連接，靠從動法蘭盤側(cè)的法蘭盤通過組與另一組膜片組連接。每組螺栓組由相互錯開的主動螺栓組和從動螺栓這種聯(lián)軸器的工作原理是主動法蘭盤通過主動螺栓組傳遞給膜片組，通過遞給從動螺栓組，然后傳遞給帶兩個法蘭盤的中間段，同樣通過主動螺栓、從動螺栓組再帶動從動法蘭盤。所以在結(jié)構(gòu)上主、從動螺栓要相間地和蘭盤相連接。膜片組由一組很薄的不銹鋼（一般約 0.2～0.3mm）疊合而成[兩端的膜片、螺栓組等結(jié)構(gòu)大同小異，有時膜片聯(lián)軸器可以只有一個膜片中間段。在直升機(jī)傳動系統(tǒng)中，中間段即為動力傳動軸或尾傳動軸的一部

膜片的形狀有圓環(huán)式、輪輻式、連桿式、多邊式、束腰式(見圖 2)。輪幅式和桿式是早期的形式，由于圓環(huán)式結(jié)構(gòu)簡單、制造方便而得到較為廣泛的應(yīng)用。但于柔性差、重量較重。在航空機(jī)械領(lǐng)域，目前常用的是束腰式，因?yàn)槭浇咏鼜?qiáng)度，柔性好，螺栓孔周圍應(yīng)力低，離心力小，去除多余質(zhì)量，提高轉(zhuǎn)速。在直較小的情況下具有高的扭轉(zhuǎn)剛度和撓度[12]。

圖 3 膜片幾何尺寸metrical dimensions of Diaphragm co性元件來傳遞扭矩的動力裝置收軸偏差、降低安裝要求、緩在不特定的工況條件下，它可全動力傳遞中。膜片聯(lián)軸器主要。最大傳遞扭矩可達(dá) 5X104Nm設(shè)備。能好�？捎糜谏先f轉(zhuǎn)/分的高精敏。螺栓聯(lián)接為鉸制孔，緊配合
【引證文獻(xiàn)】

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1 陳云;塔機(jī)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];西安建筑科技大學(xué);2012年

本文編號：2882850