基于ANSYS與FLUENT軟件的液粘調(diào)速離合器傳動軸結構設計分析.pdf

1、液體粘性傳動裝置（Hydro Viscous Drive，簡稱HVD）是集機電液一體化技術的可控軟起動裝置,是低速重載設備實現(xiàn)無級調(diào)速的理想設備。近年來，在礦業(yè)裝備、港口機械、物料輸送、流體機械等重型、大功率設備上得到廣泛應用，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，其軸向與徑向均設計有油孔，結構較為復雜。由于應力應變多產(chǎn)生在受力較為集中的薄弱截面，容易導致機械零件疲勞破壞；另一方

2、面，密封溝槽的應力應變同樣較為集中，因此輸入輸出軸的結構及其工藝設計優(yōu)劣對該軸的機械動力學、密封性能具有重要的影響。
　　隨著計算機技術的快速發(fā)展，現(xiàn)代機械設計理論也得到廣泛的應用?；谟邢拊碚搶χ匾慵P鍵部位的計算機輔助計算與性能分析，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)代設計方法的一種趨勢。液體粘性調(diào)速裝置的輸入軸和輸出軸承受載荷狀況復雜，機械動力與密封性能要求高，用有限元法對傳動軸進行綜合分析，與傳統(tǒng)力學分析方

3、法比較，能夠從微觀上更加全面準確把握軸的實際受力情況，對提高裝置的綜合性能，具有一定的學術價值與工程實踐指導意義。
　　本文以250-1500型液粘調(diào)速離合器為研究對象，在傳統(tǒng)理論力學的基礎上，建立輸入軸與輸出軸的力學模型，對其關鍵部分進行彎矩和扭矩的強度校核，然后通過ANSYS軟件對軸進行分析，進一步論證了二者的最大彎矩、扭矩以及危險截面。
　　選用三維造型軟件Pro/E建立傳動軸的實體模型，通過與ANSYS軟件的數(shù)據(jù)接口

4、連接導入后將實體模型轉(zhuǎn)換為有限元模型，選定模型的單元類型、材料屬性，然后對模型進行網(wǎng)格劃分，定義邊界條件后進行求解。通過對軟件得出的計算結果進行分析，對輸入、輸出軸上的應力及應變以及兩軸上的危險剖面及其危險點有更加完整、更加詳細、更加準確的把握，為進一步對輸出軸密封性進行數(shù)值模擬奠定基礎。
　　基于有限體積法，用FLUENT軟件對輸出軸上的密封薄弱環(huán)節(jié)進行了數(shù)值模擬和流體動力學分析，得到了速度場、壓力場、密度場以及出口流量的分布規(guī)

5、律，并對可能引起泄漏量的參數(shù)進行了分析，重點分析了控制壓力、密封間隙、密封腔深度等結構幾何參數(shù)變化可能對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依據(jù)。
　　本文以液體粘性調(diào)速離合器輸入軸、輸出軸為對象，進行了傳統(tǒng)力學強度校核與關鍵截面分析。首次全面運用傳統(tǒng)力學、有限元法和有限體積法分析理論對輸入軸和輸出軸進行總體結構強度、密封性能方面的研究，獲得諸多應力、應變、危險截面以及密封流場的相關變化規(guī)律。為更加