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1、分类号：_密级：_：_单位代码：_ 安徽工业大学硕士学位论文论文题目：基于有限元分析的十字轴式万向联轴器设计与研究学号： 20210095 作 者： 专 业 名 称： 机械制造及其自动化 2021年11月09日摘要十字轴式万向联轴器广泛应用于冶金轧制主辅设备、工程机械、船舶、机车等工业领域；该产品规格多，且常遇到非标设计的情况，研究一种快速方便的设计开发方法具有重要意义；本文采用Pro/E、Pro/MecHANica、ANSYS、AtuoCAD等现代设计方法，对该产品进行三维造型设计、有限元分析、装配及干预检验；不仅大大提高产品开发的效率和质量，而且也为后续开发出可视化操作界面系统打下了良好的
2、根底。首先，本文选取典型规格SWC-900十字轴式万向联轴器，进行三维造型设计、装配体零件之间干预检验及检验了装配过程路径的可行性；综合考虑影响十字轴式万向联轴器的因素，充分利用材料潜能的根底上，对SWC-900规格万向联轴器关键零件单体ANSYS有限元计算，经过反复修改模型再计算，使得关键零件具有足够的强度、刚度。其次，通过对SWC-900规格万向联轴器进行整体建模、边界条件确实定与施加、有限元网格的划分和建立接触对及静力学分析求解的全过程进行研究，实现了整体有限元分析；并与单体有限元分析结果进行比拟，验证了所得出的设计方法及原那么的正确性。最后，结合SWC十字轴式万向联轴器其系列化产品的根
3、本结构具有相似性、规格变化呈现一定规律等特点，以SWC-900规格十字轴式万向联轴器数字化样机为模型，提出了快速方便地开发SWC-1200规格十字轴式万向联轴器的方法和操作步骤。一种基于Pro/ENGINEER、Pro/MECHANICA及ANSYS等软件对SWC十字轴式万向联轴器系列化产品的开发方法；克服了传统设计方法设计工作量大、容易出错、且不利于反复修改计算再设计的缺点；能快速方便地用于数字化样机系列化设计，也可以快捷地对每个规格进行有限元分析和装配干预检验，设计出的十字轴式万向联轴器与同规格测绘产品相比，承载能力提高10%以上。关键词：万向联轴器；有限元分析；三维设计；系列化设计方法D
4、esign and Research of Cross-axle Universal Shaft Coupling Based on Finite Element AnalysisAbstractThe Cross-axle Universal Shaft Coupling is widely used, such as auxiliary equipment, metallurgical rolling, engineering machinery, ships, locomotives and other industrial fields.As the product specifica
5、tions, there are many non-standard design, so it is important to propose a method for quickly and easily design and development tools in this paper.Modern design methods to be applied， using softwares such as Pro/E、Pro/MecHANica、ANSYS、AtuoCAD.And The product not only improve the efficiency of produc
6、t development and quality of design by using three-dimensional (3-D) finite element analysis (FEA)，assembly and interference testing.The analysis of data is a good foundation for the subsequent development of visual interface system.Firstly,the SWC-900 Cross-axle Universal Shaft Coupling is selected
7、 in the paper,When designing the three-dimensional modeling is complete and all parts are assembled into a machine; checking the interference between the parts assembly, and testing the feasibility of the assembly process path.The key part is calculated by ANSYS software; modifing the model after re
8、peated re-calculated so that key parts have sufficient strength.Secondly,design of the most optimization.Finite Element Analysis on the Monolithice Structure of SWC- 900 specifications cross shaft universal coupling is made in the process of the division of finite element mesh, boundary conditions i
9、mposed and establishing contact pair,static analysis and solution.Lastly,According to the basic structure of its series of products with similar specifications and showing changes in certain laws,SWC-1200 Type Cross-axis universal joint prototype model is quickly and easily developed In accordance w
10、ith the SWC-900 prototype.Based on Pro / ENGINEER, Pro / MECHANICA and ANSYS software ，Cross shaft universal coupling SWC series products have been developed. New method overcome theshortcomings with the heavy workload，error-prone of traditional design, and calculation can not be modified once again
11、 re-engineering. the New method can quickly and easily prototype series for digital design, it also can quickly assemble the finite element analysis and interference detection for each specification of products, Moreover, compared with the same specifications of mapping products, the method design a
12、 universal coupling cross shaft carrying capacity increased by 10% or more.Key Words：Universal coupling,Finite element analysis,Complex three-dimensional modeling,Series design目录摘要1AbstractII第一章 绪论11.1 十字轴式万向联轴器的简介11.2 万向联轴器国内外研究概况11.3 十字轴式万向联轴器开展趋势41.4 本课题研究的内容、方法和意义5 研究内容和方法5 研究意义6第二章 十字轴式万向联轴器三维造
13、型设计及装配干预检测72.1 Pro/E三维软件在本文应用的主要特性72.2 十字轴式万向联轴器三维造型设计72.2.1 SWC-900规格十字轴式万向联轴器叉头三维设计72.2.2 SWC-900规格十字轴式万向联轴器十字轴三维设计92.3 SWC-900叉头、十字包有限元的模型创立112.3.1 SWC-900叉头有限元模型的创立112.3.2. SWC-900十字包有限元模型的创立122.4 十字轴式万向联轴器三维造型装配122.4.1 SWC-900十字轴式万向联轴器总装及检查干预132.4.2 SWC-900叉头与十字轴装配过程干预检测152.5 本章小结16第三章十字轴式万向联轴器
14、叉头的有限元分析173.1 ANSYS与Pro/E的接口技术的简述173.2 叉头有限元分析173.2.1 约束处理173.2.2 载荷处理183.2.3 建立分析193.2.4 网格划分203.2.5 有限元计算203.2.6 强度计算213.2.7 刚度计算223.3 本章小结23第四章 十字轴式万向联轴器整体有限元分析244.1 整体有限元分析的意义244.2 建立十字轴式万向联轴器有限元模型和网格划分244.2.1 建立十字轴式万向联轴器整体和十字包有限元模型244.2.2 网格划分254.3 约束与计算274.3.1 约束274.3.2 加载274.3.3 接触问题的处理284.4
15、十字轴式万向联轴器整体有限元分析294.4.1 整体分析SWC-900规格叉头有限元结果304.4.2 整体分析十字包有限元分析结果334.5 本章小结36第五章 十字轴式万向联轴器系列化设计385.1 十字轴式万向联轴器系列化设计的意义385.2 十字轴式万向联轴器系列化设计开发流程385.3 十字轴式万向联轴器新规格开发实例395.3.1 SWC-1200规格十字轴式万向联轴器叉头设计395.3.2 建立SWC-1200十字轴及十字轴包模型405.3.3 SWC-1200整体装配体干预415.3.4 SWC-1200叉头与十字轴装配过程干预检测415.3.5 SWC-1200叉头有限元计算分析425.3.6 SWC-1200规格万向联轴器叉头修改并确定模型435.3.7 创立SWC-1200十字轴式万向联轴器叉头工程图455.3 本章小结46第六章 结论和展望476.1 结论476
