三叉桿滑塊式萬向聯軸器的疲勞壽命分析

不同尺寸的圓角倒角尺寸有著不同的壽命，改變聯軸器應力集中部位的圓角、倒角尺寸，可以避免不合理的壽命分布，提高聯軸器的疲勞壽命。三叉桿滑塊式萬向聯軸器是一種適用于輸入軸與輸出軸具有夾角時進行運動和動力傳遞的新型聯軸器。即使三叉桿滑塊式萬向聯軸器輸入轉矩是恒定的，各組成零件受到循環變載荷的作用，容易產生疲勞破壞。眾所周知疲勞破壞具有難以察覺的特征，比靜應力下的脆性斷裂危險性，因此對該聯軸器進行疲勞特性分析，對其疲勞壽命做出預估是非常需要的。三叉桿滑塊式萬向聯軸器疲勞研究的 個重要方面是通過試驗其疲勞性能，但疲勞試驗所需試件批量大，每個試件須經受數十萬次至數百萬次的加載循環，耗費試驗時間長，費用開支相當大。因此，試驗受到相對程度的限制，需要相當長的積累過程。隨著計算機軟硬件技術的不斷發展，有限元分析技術在機械零部件疲勞壽命的預測中已發展成為一種非常重要的分析工具。三叉桿滑塊式萬向聯軸器有限元模型的約束條件表現為系統各零部件間的聯接關系，它們屬于具有高度非線性行為特性的面、線接觸問題。為方便問題求解，將模型中所有非線性接觸問題轉換為具有線性關系的自由度耦合和固定約束。

具體做法為:①輸入軸與徑向軸承的接觸面上坐標相同節點的徑向位移耦合、軸向位移耦合，周向位移不耦合，從而接觸面間相對轉動，即輸入軸圍繞X軸轉動。②輸出軸與調心軸承內圈的接觸面上坐標相同節點的位移全部耦合，輸出軸相對調心軸承內圈作定位約束。③調心軸承內、外圈接觸面上坐標相同節點的徑向位移耦合、軸向位移耦合，周向位移不耦合。④滑塊與三叉槽在工作時只有 個側面接觸，故只需將該側接觸面上有坐標相同節點的周向位移、徑向位移耦合，軸向位移不耦合，從而滑塊與三叉槽在X軸相對移動。⑤滑塊對內球頭的約束處理為接觸面上所有節點徑向位移耦合、軸向位移耦合，周向位移不耦合，配合三叉桿沿自身軸線的軸向運動。⑥輸出軸三叉桿與內球頭接觸面上所有坐標相同節點的周向位移、軸向位移耦合，徑向位移不耦合，從而三叉桿沿自身軸線的軸向運動。三叉桿滑塊式萬向聯軸器中三叉桿和三叉槽通過滑塊和內球頭傳遞運動和動力，滑塊和內球頭之間形成球面副，滑塊和三叉槽之間為移動副，內球頭和三叉桿之間為圓柱副，當輸入軸與輸出軸相交成 定角度時，在輸入軸的驅動下，滑塊和內球頭組成的關節軸承 方面沿三叉槽移動，另 方面三叉桿沿三叉桿軸線運動，從而實現運動過程中的角度補償。

目前的疲勞有限元分析軟件中包含的較常用的分析方法有如下幾種:名義應力法、局部應力應變法、根據線彈性破壞力學進行裂紋擴展分析、焊接和點焊疲勞壽命分析、振動疲勞分析、多軸疲勞分析等。