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液體黏性傳動裝置是集機(jī)電液一體化技術(shù)的可控軟起動裝置，是基于牛頓內(nèi)摩擦定律，利用液體的黏性即油膜剪切力來傳遞扭矩的液體黏性傳動離合器液體黏性調(diào)速離合器是低速重載設(shè)備實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速的理想裝置，近年來在物料輸送。鍋爐給水泵等設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，取得顯著的節(jié)能效果。被動軸作為的關(guān)鍵部件之一，與傳統(tǒng)的常規(guī)軸類零件相比，結(jié)構(gòu)、受力均比較復(fù)雜，因此對其進(jìn)行正確全面的受力有限元分析，是保證其零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的技術(shù)關(guān)鍵。
被動軸除了正常傳遞轉(zhuǎn)矩之外，還由于其上開設(shè)了多處徑向。軸向的油孔和鍵槽，以便于潤滑油的輸送和液壓油的加載，因此結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出一定程度的復(fù)雜性，圖所示為被動軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
施加邊界條件是有限元分析的重要環(huán)節(jié)，約束條件的準(zhǔn)確度直接影響到有限元分析結(jié)果可靠性。確定邊界條件的遵循原則是：施加足夠的位置約束，消除有限元模型的剛體位移，確定邊界條件應(yīng)盡可能簡單直觀，以減少計(jì)算機(jī)的存儲量和計(jì)算時(shí)間，建立的邊界條件必須符合實(shí)際。
1) 施加位移約束。本研究對被動軸采用靜力分析，認(rèn)為軸瞬間固定不動，由于是雙軸承約束，在軸承處施加全約束。扭矩轉(zhuǎn)化的集中力施加在選定的節(jié)點(diǎn)上。
2) 施加載荷約束。由圖所示的力學(xué)模型可以看出，被動軸F點(diǎn)承受集中載荷P，左端軸承部還受到集中載荷P和轉(zhuǎn)矩K的共同作用。
本研究在對被動軸進(jìn)行傳統(tǒng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用軟件對危險(xiǎn)截面進(jìn)行有限元分析，獲得如下結(jié)論：
1) 被動軸最大節(jié)點(diǎn)應(yīng)力和最大節(jié)點(diǎn)位移均集中在鍵槽處，基本滿足零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，不會因剪切造成疲勞破壞；變形量很小，同樣對零件的工作性能造不成太大影響，因此被動軸的設(shè)計(jì)是合理安全的。
2) 軸的徑向油孔周邊密封槽處有部分應(yīng)力集中，其應(yīng)力和應(yīng)變可能導(dǎo)致密封溝槽出現(xiàn)間隙，對密封性產(chǎn)生一定程度的影響，在實(shí)際的生產(chǎn)加工過程中，可以對該區(qū)域進(jìn)行特殊的熱處理，以改善被動軸性能。
3)分析與傳統(tǒng)的力學(xué)分析相比，對于薄弱。重要截面的分析，具有可靠性高。速度快，微觀特征效果顯著的優(yōu)勢。
本研究的分析研究方法為同類零件的設(shè)計(jì)及其工藝安排提供了借鑒。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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