非線性蛇簧聯(lián)軸器沖擊響應及改善研究.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構簡單等特點，其廣泛應用于高溫、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)軸器的設計理論、振動特性、混沌系統(tǒng)以及蛇簧的斷裂力學分析、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及改善措施研究，而現(xiàn)有的工程應用實際表明，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)軸器沖擊響應及改善措施進行分析和研究在其理論研究和工程應用等方面具有重要意義。
　　 本課題以纏繞式礦井提升機為應用背景，對非線性蛇簧聯(lián)軸器沖擊載荷下的響應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)矩之間的關系，并指出了沖擊應力在蛇簧聯(lián)軸器上的集中區(qū)域;在此基礎上，結合沖擊改善相關理論，提出了蛇簧聯(lián)軸器沖擊改善的幾點建議。
　　 (4)設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