彈性聯(lián)軸器是軸系中經(jīng)常使用的動力傳動元件,用來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動特性,改變系統(tǒng)的固有頻率以減輕振動避開共振,補(bǔ)償一定的軸向、徑向和角向位移,廣泛應(yīng)用于船舶、礦山等具備較大干擾力矩的傳動軸系中。彈性聯(lián)軸器中的橡膠元件自身的熱傳導(dǎo)性能極低,動態(tài)轉(zhuǎn)矩下會產(chǎn)生大量的熱功耗,若生熱散熱不均衡,會影響產(chǎn)品性能,縮短產(chǎn)品壽命和影響軸系運(yùn)行的可靠性。因此研究高彈聯(lián)軸器溫度場具有重大現(xiàn)實(shí)意義。引入散熱孔可以改善高彈聯(lián)軸器散熱性能,同時(shí)節(jié)省材料降低生產(chǎn)成本,但去除材料會降低試件的扭轉(zhuǎn)剛度,變形量的增加又會導(dǎo)致生熱量上升,如何權(quán)衡此矛盾關(guān)系,使得產(chǎn)品達(dá)到輕量化效果的同時(shí)改善試件的散熱性能具有極富意義的工程價(jià)值。針對以上兩點(diǎn),本文主要進(jìn)行了下面的研究。材料測試為研究高彈聯(lián)軸器的力學(xué)性能和溫度場提供基礎(chǔ)信息。對橡膠材料進(jìn)行單軸拉伸、雙軸拉伸和平面拉伸實(shí)驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇較合適的超彈本構(gòu)模型。對橡膠材料進(jìn)行動態(tài)熱機(jī)械分析,擬合出損耗因子隨溫度變化的關(guān)系式,為粘彈損耗迭代提供數(shù)據(jù)依據(jù),揭示了高彈聯(lián)軸器動態(tài)載荷下的溫度上升機(jī)理。傳扭能力是聯(lián)軸器最重要的性能表征,基于超彈本構(gòu)模型進(jìn)行靜力學(xué)分析,得到高彈聯(lián)軸器的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度,并為溫度場計(jì)算中的內(nèi)熱源提供數(shù)據(jù)依據(jù)�；谡硰棻緲�(gòu)模型進(jìn)行溫度場分析,得到動態(tài)載荷作用下高彈聯(lián)軸器的三維穩(wěn)態(tài)溫度場和瞬態(tài)溫度場,進(jìn)一步分析得到不同工況下高彈聯(lián)軸器的許用擾動轉(zhuǎn)矩�；陟o態(tài)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度實(shí)驗(yàn),基于動態(tài)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行溫度場實(shí)驗(yàn)。對比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果的誤差,驗(yàn)證本文采用的基于有限元分析的數(shù)值仿真方法的可行性。在此基礎(chǔ)上研究了不同工況下的橡膠件溫升情況,研究發(fā)現(xiàn)考慮損耗因子溫度相關(guān)性的估算公式比將損耗因子視為定值的預(yù)測精度更高。橡膠件內(nèi)部最大溫升與表面最大溫升存在定量關(guān)系,通過表面溫度或運(yùn)行工況的測量可直接估算內(nèi)部溫升情況,以監(jiān)控聯(lián)軸器性能和旋轉(zhuǎn)軸系運(yùn)行的可靠性�；趏ptistruct拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果,設(shè)計(jì)出三種帶有散熱孔結(jié)構(gòu)的新型高彈聯(lián)軸器,對三種方案進(jìn)行了強(qiáng)度分析和溫度場分析確定最佳開孔方向。進(jìn)一步分析了開孔位置,孔徑大小和孔徑差值對聯(lián)軸器整體性能的影響,為新型聯(lián)軸器及其它橡膠類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U674.703
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 本文研究的背景及意義
    1.2 本課題研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
    1.3 本文的主要研究工作
第2章 高彈聯(lián)軸器橡膠材料參數(shù)的測試與表征
    2.1 概述
    2.2 橡膠材料超彈性本構(gòu)模型的確定
        2.2.1 橡膠材料的單軸拉伸試驗(yàn)
        2.2.2 橡膠材料的平面拉伸試驗(yàn)
        2.2.3 橡膠材料的雙軸拉伸試驗(yàn)
        2.2.4 本構(gòu)模型的確立
    2.3 橡膠材料動態(tài)粘彈性分析試驗(yàn)
        2.3.1 動態(tài)熱機(jī)械分析簡介
        2.3.2 動態(tài)熱機(jī)械分析實(shí)驗(yàn)
        2.3.3 測試結(jié)果與討論
    2.4 本章小結(jié)
第3章 高彈聯(lián)軸器的強(qiáng)度和溫度場有限元分析
    3.1 概述
    3.2 高彈聯(lián)軸器的強(qiáng)度分析
        3.2.1 軟件簡介
        3.2.2 實(shí)體簡化模型的建立
        3.2.3 有限元離散模型的建立
        3.2.4 靜力學(xué)分析結(jié)果討論
    3.3 橡膠材料溫度場分析理論
        3.3.1 傳熱機(jī)理
        3.3.2 導(dǎo)熱微分方程的推導(dǎo)
        3.3.3 熱邊界條件的表征與確定
        3.3.4 粘彈性材料的能耗
    3.4 高彈聯(lián)軸器的溫度場有限元分析
        3.4.1 熱分析前處理
        3.4.2 穩(wěn)態(tài)溫度場分析結(jié)果討論
        3.4.3 瞬態(tài)溫度場分析結(jié)果討論
        3.4.4 環(huán)境溫度的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 高彈聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛度和溫度場試驗(yàn)研究
    4.1 概述
    4.2 靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及方案擬定
        4.2.2 仿真與試驗(yàn)的對比分析
    4.3 全局溫度場試驗(yàn)
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及方案擬定
        4.3.2 仿真與試驗(yàn)的對比分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 高彈聯(lián)軸器的溫度估算方法
    5.1 概述
    5.2 橡膠件內(nèi)部溫度估算公式
        5.2.1 不考慮損耗因子溫度相關(guān)性的溫升公式
        5.2.2 考慮損耗因子溫度相關(guān)性的溫升公式
    5.3 橡膠件表面溫度估算公式
        5.3.1 不考慮損耗因子溫度相關(guān)性的溫升公式
        5.3.2 考慮損耗因子溫度相關(guān)性的溫升公式
    5.4 溫度估算公式的應(yīng)用
    5.5 本章小結(jié)
第6章 高彈聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化
    6.1 概述
    6.2 高彈聯(lián)軸器的拓?fù)鋬?yōu)化
        6.2.1 拓?fù)鋬?yōu)化理論
        6.2.2 優(yōu)化方案模型的建立
        6.2.3 開孔方向的確立
    6.3 孔徑參數(shù)對聯(lián)軸器性能的影響
        6.3.1 開孔位置的影響
        6.3.2 孔徑大小的影響
        6.3.3 孔徑差值的影響
        6.3.4 優(yōu)化后的實(shí)體模型
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和研究成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2834217