鈦合金柔性聯(lián)軸節(jié)設(shè)計(jì)優(yōu)化與疲勞驗(yàn)證.pdf

1、在直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，聯(lián)軸器是關(guān)鍵動(dòng)部件之一，在工作過(guò)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(guó)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(duì)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(duì)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

2、。
　　 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(duì)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(duì)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(duì)圓型凸臺(tái)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

3、中的現(xiàn)象，所以在結(jié)構(gòu)上對(duì)聯(lián)軸節(jié)的凸臺(tái)形狀進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，將圓型凸臺(tái)改為扇型凸臺(tái)，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(duì)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