基于有限元法的减速机联轴器静力学与疲劳寿命分析方法技术

本发明专利技术涉及减速机联轴器仿真设计的技术领域，尤其是一种基于有限元法的减速机联轴器静力学与疲劳寿命分析方法，其分析步骤为：对减速机进行预处理；对联轴器进行线性静力学分析：通过分析得到单一工况下联轴器的Mises应力和变形量变化；所有工况下的Mises应力值，得到联轴器的计算结果。本发明专利技术根据联轴器进行静力学分析的结果，在后续的联轴器的设计中对其结构进行改变，使联轴器的力学性能满足使用要求，提高了联轴器的使用寿命，减少联轴器因静强度不足而发生轴头断裂的现象，提高了减速机生产的工作效率。生产的工作效率。生产的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
基于有限元法的减速机联轴器静力学与疲劳寿命分析方法


[0001]本专利技术涉及减速机联轴器仿真设计的
，尤其是基于有限元法的减速机联轴器静力学与疲劳寿命分析方法。

技术介绍

[0002]联轴器又称联轴节，用来将不同机构中的主动轴和从动轴牢固地联接起来，使二者共同旋转，并传递运动和扭矩的机械部件。在电机与减速机之间，安装联轴器目的是使电机和减速机连接起来，达到同步回转的目的。此外还可以在一定程度上避免被联接机件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。
[0003]然而目前减速机联轴器主要依靠人工选用并计算相关数据来对联轴器结构进行设计，导致减速机生产作业时，时常因联轴器静强度不足发生轴头断裂的现象，又或者联轴器在使用过程中承受交变载荷的作用，容易发生疲劳破坏，对作业生产的经济效益造成一定的影响。
[0004]中国专利公开了CN114155623A
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一种轧机联轴器疲劳寿命的在线计算方法，该方法解决现有技术中复杂模型疲劳损伤模型难以与在线轧制参数实时共融的技术问题，能够达到快速准确地对实时变化的轧制工况参数所对应的联轴器疲劳寿命实时在线准确评估的目的。但该方法是用来在线监测工作中的联轴器，评估现场的联轴器寿命，质量差的只是监测出来就可以了，坏了即要更换维修，无法提前评估，也就说明在节约生产成本方面没有明显帮助。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决上述
技术介绍
中的现有技术存在的问题，提供基于有限元法的减速机联轴器静力学与疲劳寿命分析方法。r/>[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于有限元法的减速机联轴器静力学分析方法，其分析步骤为：
[0007]对减速机进行预处理；
[0008]对联轴器进行线性静力学分析：
[0009]通过分析得到单一工况下联轴器的Mises应力和变形量变化；
[0010]通过有限元法计算、分析得到所有工况下的Mises应力值，得到联轴器的静力学计算结果。
[0011]本专利技术根据联轴器进行静力学分析的结果，在后续的联轴器的设计中对其结构进行改变，使联轴器的力学性能满足使用要求，提高了联轴器的使用寿命，减少联轴器因静强度不足而发生轴头断裂的现象，提高了减速机生产的工作效率。
[0012]进一步，对减速机进行的预处理包括对减速机中与联轴器无关的零件进行清理、对上述零件进行网格划分、赋材料参数、接触设定和施加载荷与约束。
[0013]本专利技术通过上述步骤对减速机中的零件进行处理、分析，使联轴器与减速机中的
其他零件的关系更加清楚，为后续的分析步骤做准备，从而在对联轴器分析时，会更加清楚、准确。
[0014]进一步，通过ABAQUS后处理模块中得到单一工况下联轴器的Mises应力和变形量变化。
[0015]本专利技术的单一工况是指联轴器转动时在某一瞬间停止时刻所受到的载荷，没有限定要求，因为本专利技术是对静力学进行的分析，所以研究的是单一工况。
[0016]进一步，通过对联轴器的齿轮连接部位进行径向力分析，以间隔45度对联轴器的加载方向变化模式进行加载，得到所有工况下的Mises应力值。
[0017]本专利技术得到所有工况下的Mises应力值，是为了对联轴器进行后续的疲劳寿命的分析而进行的，以保证对联轴器的疲劳寿命分析的结构更加准确。
[0018]进一步，联轴器的Mises应力小于联轴器材料许用应力。
[0019]本专利技术中的联轴器的Mises应力小于联轴器材料许用应力，即联轴器材料的许用应力可以满足减速机生产作业的使用要求。
[0020]一种基于有限元法的减速机联轴器疲劳寿命分析方法，其分析步骤为：
[0021]在疲劳分析工具中对联轴器进行疲劳寿命分析，导入联轴器所有工况下的静力学分析计算结果；
[0022]基于抗拉强度和弹性模量建立近似SN曲线；
[0023]计算得出联轴器寿命和损伤趋于无限次循环，得到联轴器疲劳寿命的计算结果。
[0024]本专利技术可以根据疲劳寿命分析的结果，在后续的联轴器的设计中对其结构进行改变，可以减少联轴器在使用过程中，由于承受交变载荷的作用，而容易发生疲劳破坏的现象，提高了减速机生产的工作效率。
[0025]进一步，导入联轴器所有工况下的静力学分析计算结果，以联轴器潜在风险区域为分析对象，基于抗拉强度、弹性模量建立近似SN曲线。
[0026]进一步，建立静态分析工况及预设的联轴器的表面粗糙度，以疲劳算法得出联轴器寿命和损伤趋于无限次循环。
[0027]本专利技术根据所有工况下的静力学分析计算结果，对联轴器的疲劳寿命进行分析，从而得到联轴器疲劳寿命，根据结果，在后续的联轴器的设计中对其结构进行改变，从而提高联轴器的质量和适用寿命。
[0028]本专利技术的有益效果是，提供了一种基于有限元法的减速机联轴器静力学与疲劳寿命分析方法，首先通过对减速机联轴器进行线性静力学分析，得到单一工况下联轴器的Mises应力和变形量变化，然后，径向力以间隔45度加载方向变化模式进行加载，通过有限元法计算得到所有工况下的Mises应力和变形量变化，有限元软件可以通过在三维坐标系的状态下添加不同工况下的载荷和约束，也就能够得出不同的结果，其主要目的是根据Mises应力是否小于联轴器材料许用应力，判定其力学性能是否满足使用要求；在fe
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safe疲劳分析工具中对联轴器进行疲劳寿命分析，导入所有工况下的静力学分析计算结果，以联轴器潜在风险区域为分析对象，基于抗拉强度、弹性模量建立近似SN曲线，建立八个静态分析工况以及设置好表面粗糙度，以多轴应力疲劳算法输出联轴器寿命和损伤。本专利技术可以提高联轴器的使用寿命，减少联轴器因静强度不足而发生轴头断裂的现象，并减少联轴器在使用过程中，由于承受交变载荷的作用，而容易发生疲劳破坏的现象，提高了减速机生
产的工作效率，对提升各种型号的减速机联轴器疲劳寿命有着积极意义。
[0029]本申请的分析方法可辅助机械设计人员设计，在生产联轴器之前，在联轴器三维设计阶段就进行仿真评估，仿真合格后，即在设计时就已经达到最优状态，按照仿真分析后设计出来的联轴器进行生产，就能生产出符合标准的联轴器，不需要进行在线监测，降低维修的成本，这样在源头设计的时候就能控制好联轴器的寿命，有助于节约生产成本。
附图说明
[0030]图1是减速机输入单元的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术的流程图；
[0032]图3为ABAQUS软件导入后的STP中性格式文件；
[0033]图4为几何清理后的分析模型；
[0034]图5为滚珠分块和划分网格后的轴承滚珠；
[0035]图6为联轴器、联接法兰四面体网格划分；
[0036]图7为轴承内外圈六面体网格划分；
[0037]图8为联轴器单元装配体部分接触设定；
[0038]图9为联接法兰约束；
[0039]图10为联轴器载荷施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元法的减速机联轴器静力学分析方法，其分析步骤为：对减速机进行预处理；对联轴器进行线性静力学分析：通过分析得到单一工况下联轴器的Mises应力和变形量变化；通过有限元法计算、分析得到所有工况下的Mises应力值，得到联轴器的计算结果。2.根据权利要求1所述的一种基于有限元法的减速机联轴器静力学分析方法，其特征是：对减速机进行的预处理包括对减速机中与联轴器无关的零件进行清理、对上述零件进行网格划分、赋材料参数、接触设定和施加载荷与约束。3.根据权利要求2所述的一种基于有限元法的减速机联轴器静力学分析方法，其特征是：通过ABAQUS后处理模块中得到单一工况下联轴器的Mises应力和变形量变化。4.根据权利要求1所述的一种基于有限元法的减速机联轴器静力学分析方法，其特征是：通过对联轴器的齿轮连接部位进行径向力分析，以间隔45度对联轴器的加载方向变化模式进行加载，得到所有工况下的Mises应力值。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇东，芮晓宇，崔青勇，万谆铭，
申请(专利权)人：江苏国茂减速机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：