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矩形花鍵主要應(yīng)用于機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、起重機(jī)械等行業(yè)中，是目前我國機(jī)械制造工業(yè)應(yīng)用最廣泛的花鍵。矩形花鍵主要用于齒輪箱、離合器、傳動(dòng)軸等機(jī)械傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)中傳遞動(dòng)力。花鍵聯(lián)接傳動(dòng)具有接觸面積大、承載能力高、定心性能和導(dǎo)向性能較好、鍵槽淺、應(yīng)力集中小、對(duì)軸和毅的強(qiáng)度削弱小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，常應(yīng)用于傳遞較大轉(zhuǎn)矩和定心精度要求高的靜聯(lián)接和動(dòng)聯(lián)接，因此，對(duì)矩形花鍵進(jìn)行有限元分析至關(guān)重要。
啟動(dòng)UGNX6.0，新建文件，名稱為DN100-10的文件，單位為mm；選擇應(yīng)用-[建模]，進(jìn)入U(xiǎn)G建模界面；選擇圓柱：直徑38mm，高度5mm；選擇[草圖]，繪制圖，拉伸；再建一直徑為50mm、高度為5mm的圓柱與圖模型求差。設(shè)置求解器為NX NASTRAN DESIGN。分析類型設(shè)置為結(jié)構(gòu)分析。結(jié)算方案類型為線性靜力學(xué)一單約束。
矩形花鍵的材料在材料庫中選擇金屬Steel，當(dāng)選擇Steel后，在UG中材料默認(rèn)屬性包括材料類型為各向同性，材料質(zhì)量密度為7.829x e3kg/mm-3，比熱為4.34 x10RmJ/k，楊氏模量為206940000MPa，泊松比為0.3。
設(shè)置此花鍵只受純轉(zhuǎn)矩載荷。載荷施加在花鍵小徑和大徑的齒面上。
施加約束為固定約束，在花鍵的外部整個(gè)圓面上施加在和大徑的齒面上。
施加約束為固定約束，在花鍵的外部整個(gè)圓面上施加。
施加載荷類型為扭矩，轉(zhuǎn)矩T=50 N.mm。
網(wǎng)格劃分目的是將結(jié)構(gòu)離散化成連續(xù)的3D四面體網(wǎng)格。UG6.0采用的是在實(shí)體上創(chuàng)建4節(jié)點(diǎn)或10節(jié)點(diǎn)的四面體單元網(wǎng)格，這里定義單元類型為4節(jié)點(diǎn)，單元大小為0.5 mm，劃分成單元數(shù)為167967，節(jié)點(diǎn)數(shù)為36060。
結(jié)算方案采取迭代結(jié)算法。整個(gè)模型分析可信度為97.337。應(yīng)力分布云圖，對(duì)于只受扭矩而無軸向力的花鍵，最大應(yīng)力發(fā)生在齒根處。(1)應(yīng)用UG軟件對(duì)矩形花鍵建模后，在同一軟件中(2)有限元分析表明，花鍵在只受扭矩而無軸向力時(shí)，花鍵應(yīng)力狀態(tài)水平較低，高應(yīng)力區(qū)主要集中在鍵槽的齒根部。(3)采用有限元分析方法與傳統(tǒng)方法相比，提高了分析精度，為進(jìn)一步改進(jìn)花鍵以及與其相配合零件的改進(jìn)和應(yīng)力分析提供了理論依據(jù)。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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