膜片聯軸器動力學特性分析

針對旋轉試驗機的動力系統所使用的彈性膜片聯軸器，在考慮聯軸器不對中的情況，利用有限元軟件對膜片受力情況進行模擬分析，得出了平行不對中和交角不對中情況下膜片的接觸應力以及分布情況，利用有限元軟件和轉子動力學原理計算出聯軸器的固有頻率，并和制造商處的不對中量和轉速數據進行對比。在機械主軸的旋轉問題中，轉子的不對中是一個被各界關注和討論的問題，對于柔性聯軸器而言，彈性部件使不對中，但并不代表不對中產生的附加載荷和交變應力被，而是通過彈性元件的變形，將不對中產生的應力應變響應在聯軸器上.轉子的振動不僅會對系統部件產生損害，在某些對不平衡響應要求較高的設備來說，對實際運行后的結果和數據也會產生相當大的干擾和誤差，當不對中量過大或者負載形式比較復雜時，會對聯軸器和主軸甚至整個系統產生不可估計的影響.機器部件的疲勞失效和維護成本都隨著市場競爭的激烈而提高，防止聯軸器部件的失效或延長使用周期有著很高的經濟意義.

基于風力發電機組連接電機轉子軸和齒輪箱高速軸的膜片聯軸器，通過有限元法，對膜片的靜強度進行了分析，并進行了拓撲優化設計，了此工況下的膜片結構.對由于增加了隔振器而引起聯軸器不對中的海軍艦船動力裝置進行了研究，并通過對齒式聯軸器一轉子系統的分析和數值仿真得出剛性聯軸器要比柔性聯軸器容易發生失穩，而且兩者的失穩均發生在系統一階固有頻率付應轉速的2倍附近.基于經濟實用的原理，設法避免失穩和振動的產生不如分析實際使用過程中所產生的振動響應和失穩狀況，預測裝置的壽命來的經濟.由于制造和裝配的誤差，電機和轉子的不付中在實際情況下難以避免，對包含聯軸器不對中和轉子不平衡的系統進行了建模，不付中引起的反力、反力矩和偏心轉子的動力學方程，進而分析得出由此引起的系統徑向振動在系統2階臨界轉速時非常明顯.李明等則建立了一個多跨轉子系統試驗臺，通過不付中聯軸器一轉子一軸承系統的動力學試驗，得出系統響應中不工頻分量，還有隨著轉速提高而增大的倍頻分量，為Sekhar的理論給出了實驗依據，他還測量出了振動軸心的軌跡.

機械動力部分容易出現故障和疲勞損壞的部件就是聯軸器，而為了迎合復雜工況和降低其他配合工裝的制造成本，不對中現象又是不可避免的，與其提高軸系的加工精度和降低裝配誤差，不如在聯軸器性能上進行改進和校驗，彈性膜片聯軸器的關鍵部件—膜片不僅可以吸收兩軸不對中造成的應力影響，并且裝配簡單，維護周期長，利用有限元軟件對其在不對中時的應力進行模擬分析，并分析其可承受的轉速，對實際裝配和使用起指導作用.

聯軸器模態分析  聯軸器一轉子系統模型和簡化

一個通過步進電機直連的主軸系統，主軸的另一端連接有質量偏心的大直徑盤，步進電機通過金屬膜片聯軸器驅動主軸系統

實際的轉子是一個質量連續分布的彈性體，理論上將具有多的自由度，在考慮轉子動力學問題時可以將轉子系統沿旋轉軸線簡化為若干具有集總質量的圓盤，將轉子系統的質量和轉動慣量集總到若干結點，由轉子動力學原理得，這些結點一般選在軸的界面有突變處，軸系細節的結構對系統的固有頻率影響不大，因此可以對軸系不變計算的細節進行簡化.

通過對膜片聯軸器的整體仿真，在模型上施加實際工況轉化后的載荷，并對聯軸器不對中情況進行模擬，聯軸器的應力分布，變形情況和固有頻率，通過和已知數據對比驗證了模型的正確性和計算的準確性，再根據實際裝配情況下兩種不對中狀態的藕合得出理論允許的不對中分量百分比.