基于ANSYS與FLUENT軟件的液粘調(diào)速離合器傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析.pdf

1、液體粘性傳動(dòng)裝置（Hydro Viscous Drive，簡稱HVD）是集機(jī)電液一體化技術(shù)的可控軟起動(dòng)裝置,是低速重載設(shè)備實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的理想設(shè)備。近年來，在礦業(yè)裝備、港口機(jī)械、物料輸送、流體機(jī)械等重型、大功率設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，取得了顯著的節(jié)能效果。液粘調(diào)速離合器輸入軸和輸出軸用于承擔(dān)傳遞扭矩，作為潤滑油與控制油輸送載體，其軸向與徑向均設(shè)計(jì)有油孔，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。由于應(yīng)力應(yīng)變多產(chǎn)生在受力較為集中的薄弱截面，容易導(dǎo)致機(jī)械零件疲勞破壞；另一方

2、面，密封溝槽的應(yīng)力應(yīng)變同樣較為集中，因此輸入輸出軸的結(jié)構(gòu)及其工藝設(shè)計(jì)優(yōu)劣對(duì)該軸的機(jī)械動(dòng)力學(xué)、密封性能具有重要的影響。
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論也得到廣泛的應(yīng)用?；谟邢拊碚搶?duì)重要零件關(guān)鍵部位的計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算與性能分析，近年來越來越受到科技界的重視，已經(jīng)逐漸發(fā)展成現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的一種趨勢(shì)。液體粘性調(diào)速裝置的輸入軸和輸出軸承受載荷狀況復(fù)雜，機(jī)械動(dòng)力與密封性能要求高，用有限元法對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行綜合分析，與傳統(tǒng)力學(xué)分析方

3、法比較，能夠從微觀上更加全面準(zhǔn)確把握軸的實(shí)際受力情況，對(duì)提高裝置的綜合性能，具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值與工程實(shí)踐指導(dǎo)意義。
　　本文以250-1500型液粘調(diào)速離合器為研究對(duì)象，在傳統(tǒng)理論力學(xué)的基礎(chǔ)上，建立輸入軸與輸出軸的力學(xué)模型，對(duì)其關(guān)鍵部分進(jìn)行彎矩和扭矩的強(qiáng)度校核，然后通過ANSYS軟件對(duì)軸進(jìn)行分析，進(jìn)一步論證了二者的最大彎矩、扭矩以及危險(xiǎn)截面。
　　選用三維造型軟件Pro/E建立傳動(dòng)軸的實(shí)體模型，通過與ANSYS軟件的數(shù)據(jù)接口

4、連接導(dǎo)入后將實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為有限元模型，選定模型的單元類型、材料屬性，然后對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，定義邊界條件后進(jìn)行求解。通過對(duì)軟件得出的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)輸入、輸出軸上的應(yīng)力及應(yīng)變以及兩軸上的危險(xiǎn)剖面及其危險(xiǎn)點(diǎn)有更加完整、更加詳細(xì)、更加準(zhǔn)確的把握，為進(jìn)一步對(duì)輸出軸密封性進(jìn)行數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)。
　　基于有限體積法，用FLUENT軟件對(duì)輸出軸上的密封薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了數(shù)值模擬和流體動(dòng)力學(xué)分析，得到了速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、密度場(chǎng)以及出口流量的分布規(guī)

5、律，并對(duì)可能引起泄漏量的參數(shù)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了控制壓力、密封間隙、密封腔深度等結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)變化可能對(duì)泄漏量與密封性能產(chǎn)生的影響，為輸出軸密封性能的優(yōu)化提供一定的理論指導(dǎo)依據(jù)。
　　本文以液體粘性調(diào)速離合器輸入軸、輸出軸為對(duì)象，進(jìn)行了傳統(tǒng)力學(xué)強(qiáng)度校核與關(guān)鍵截面分析。首次全面運(yùn)用傳統(tǒng)力學(xué)、有限元法和有限體積法分析理論對(duì)輸入軸和輸出軸進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、密封性能方面的研究，獲得諸多應(yīng)力、應(yīng)變、危險(xiǎn)截面以及密封流場(chǎng)的相關(guān)變化規(guī)律。為更加