[发明专利]均匀接触应力液压联轴节及其优化方法

摘要

本发明涉及一种均匀接触应力液压联轴节及其优化方法，外套分别设有靠近油腔端部的卸荷槽和远离油腔端部的卸荷槽，优化后的外套靠近油腔端部的卸荷槽尺寸为：外套油腔厚度T=46.6mm，倒角深度h=18mm，倾斜角度α=11.5°，倒角半径R1=15mm，倒角半径R2=4mm；优化的外套远离油腔端部的卸荷槽尺寸为：开槽位置（圆弧圆心到轴系轴心线的距离）Location=386mm，倾斜角度β=26°，开槽深度h3=6mm，倒角半径R3=3mm。本发明通过非线性接触有限元分析方法和优化方法相结合的方式，对液压联轴节的外套进行优化设计，使得外套与内套接触边界处应力集中度大幅降低，同时能液压联轴节的设计传递轴系载荷能力不降低。

主权项

1.一种均匀接触应力液压联轴节的优化方法，该均匀接触应力液压联轴节具有一个外套，所述外套分别设有靠近油腔端部的卸荷槽和远离油腔端部的卸荷槽，所述卸荷槽具有使外套的接触应力最低，同时满足传力要求的几何尺寸，优化后的外套靠近油腔端部的卸荷槽尺寸为：外套厚度T＝46.6mm，倒角深度h＝18mm，倾斜角度α＝11.5°，倒角半径R1＝15mm，倒角半径R2＝4mm；优化后的外套远离油腔端部的卸荷槽尺寸为：开槽位置Location＝386mm，倾斜角度β＝26°，开槽深度h3＝6mm，倒角半径R3＝3mm，其特征在于：具体优化步骤为：(1)建立联轴节数学优化模型进油腔端部优化数学模型为：min pressmaxs.t.pressmin≥pressaverage20≤T≤6510≤h≤2510≤R1≤250≤R2≤150°≤α≤25°远离油腔端部的优化数学模型为：min pressmaxs.t.pressmin≥pressaverage20°≤β≤40°0≤h3≤200≤R3≤15380≤Location≤400式中：pressmax、pressmin、pressaverage分别为最大接触压力、最小接触压力和平均接触压力；(2)在计算和优化过程中，以接触端部的最大接触压力为目标，当端部的边界效应变小以后相邻的接触压力也会变小，从而达到优化外套与内套接触处的接触应力；(3)采用平面轴对称单元对联轴节进行分析和优化；(4)联轴节优化尺寸的灵敏度分析：a)倾斜角度α的灵敏度分析b)外套厚度T的灵敏度分析c)倒角深度h的灵敏度分析d)倒角半径R1的灵敏度分析e)倒角半径R2的灵敏度分析f)开槽位置Loc灵敏度分析g)倾斜角度β的灵敏度分析h)倒角半径R3的灵敏度分析i)开槽深度h3的灵敏度分析经过以上各参数的灵敏度分析，对参数进行取值，随后进行Ansys与Insight集成优化计算；(5)优化结果由油腔端部接触压力迭代曲线收敛得到在满足相应的约束条件下，达到最小的目标函数；并对优化后的尺寸进行圆整处理，得到圆整以后的优化模型和优化结果。