金屬圓環形膜片聯軸器靜動態應力的計算：利用ANSYS有限元程序對金屬膜片聯軸器中圓環式膜片進行靜態和動態應力計算。通過實例求出膜片中靜態的3種應力組合總應力和角向彎曲動態應力。其結果不僅為膜片疲勞壽命的計算提供依據,且可定性地分析影響膜片疲勞強度因素。金屬膜片聯軸器主要由金屬膜片組、法蘭盤、兩端軸、中間軸和連接螺栓組成,是一種有廣泛發展前途新型的可取代齒式聯軸器和彈性聯軸器的兩軸撓性連接裝置。目前常用結構有圓環式、多邊式和束腰式。由于圓環式結構簡單、制造方便而深受較為廣泛的應用。引進的各種裝置、設備或引進技術制造的設備上均大量配用此種聯軸器。實踐表明,金屬膜片聯軸器失效在通常情況下均為膜片疲勞破環所致,因而許多眾多地區學者致力于膜片應力和壽命分析，從中研究影響因素。本次研究主要是在重載、高轉速、安裝有較大偏差工況下對給定的8孔聯軸器中的圓環膜片進行應力計算。從中尋求合理的膜片結構參數和允許的安裝誤差及較大承受載荷。離心慣性力產生的離心應力高轉速機械的離心慣性力在結構的應力計算中好重要,其離心慣性力可以按徑向單位體力f=(2πn/60)2ρr加載,方向沿徑向向外,公式中n為轉速,r為半徑,ρ為密度。固定中間螺栓孔的徑向位移、周向位移和軸向位移,周邊無其它載荷作用。(3)軸向安裝誤差引起的彎曲應力由于在軸線方向的安裝實際誤差,使膜片沿軸線方向發生彎曲變形。該位移加載在中間螺栓孔處的軸線方向,徑向位移和軸向位移固定。(4)角向安裝誤差引起的彎曲應力(周期性應力)由于在軸線角向的安裝實際誤差,使膜片沿軸線方向發生周期性彎曲變形,而且它是決定膜片疲勞壽命的主要因素。根據角向偏差計算所引起的中間螺栓孔一周在軸線方向的(沿徑向線性變化)位移,徑向位移和軸向位移固定。由于膜片實際工作時在螺栓孔周邊與法蘭相連而深受加固,因此采用剛性域處理,周邊小范圍內厚度加大。邊界條件和載荷按簡化的力學模型給出。ANSYS自動生成的有限元模型結點數為592,單元數為516,在螺栓孔附近應力梯度較大,所以節點較密、單元較小。而遠離螺栓孔的地方,應力變化較緩,所以節點較疏,單元較大。決定結構壽命的影響因素主要有動態應力幅和靜態平均應力2個方面,影響較大的為應力幅數值。應力幅是指動態應力角向位移引起的彎曲應力幅,平均應力是指3種靜態應力(薄膜應力、離心應力、軸向偏差應力)的組合應力,實際工作中轉速和轉矩的變化、安裝誤差的調整等均對實際壽命產生明顯影響。另外,膜片的制造缺 陷也必會影響其壽命。從受力的角度看,在不變的工況條件下盡可能減少安裝誤差,從而減少軸向和角向誤差,可優良減小靜、動態應力。從膜片結構上看可采用柔性好的結構,如目前用的較多的束腰式膜片結構,可減少彎曲應力,提高疲勞強度。