螺旋桨轴毂复合联接结构接触问题的非线性有限元分析及结构尺寸优化.pdfVIP

74 机械传动 2012笠 文章编号：1004—2539{2012)03—0074—04 螺旋桨轴毂复合联接结构接触问题的非线性有限元分析及结构尺寸优化 孙 骅 李文静 (广州大学 机 电工程学院， 广东 广州 510006) 摘要 针对航空工业产品使用的情况分析：要求其在保证承载的前提下，在设计中尽可能使其结构紧 凑或减重。利用ANSYS软件建立一种新型螺旋桨轴毂复合联接结构的有限元接触模型，并以其复合结构 中关键零件弹性环的半锥角及宽度为设计变量、弹性环的最大应力为状态变量，对弹性环的结构尺寸进行 优化分析，为设计一种能满足航空行业中使用要求的螺旋桨轴毂复合联接结构提供理论分析基础。 关键词 螺旋桨 轴毂联接 弹性环 接触分析 优化 NonlinearFiniteElementAnalysisandStructureSizeOptimization ofComposite Shaft——hubConnectionStructureContactProblem ofPropeller SunHua LiWenjing (SchoolofMechanicalnadElectricEngineering，GunagzhouUniversity，Gunagzhou510006，China) Abstract AccordingtothecharacteristicsofaeYoproduct，theindustryproductmustbeassimpleandlightas possibleunderthepremiseofensuringhteloadperformnace．ByusingthefiniteelementnaalysissoftwareANSYS，a nonlinearcontactmodelaboutanew typeofcompositeshaft—hubconnectionstructureofpropellerisestablished． Basedonthemodel，aoptimizationabouthteelasticring，partoftheshaft—hubconnectionsturcture，whichdefines thesemi—conenagleandhtewidthofhteelasticringas thedesignvaribales，htestressofhteelasticringas thestate varibaleiscarriedout．Theoptimizationresultsprovideatheoreticalbasisofdesingingacompositeshaft——hubconnee— tionsturcture whichmeetstherequirementofaero product． Keywords Propeller Shaft—hubconnection Elasticring Contactanalysis Optimization O 引言 结构尺寸。 1 轴毂复合结构 的非线性有 限元分析 螺旋桨轴毂联接结构作为飞机的主要传力传扭装 置，其整体结构的好坏直接影响飞机的飞行性能。传 1．1 三维模型的建立 统的螺旋桨轴毂联接主要采用渐开线花键联接方式， 由图1轴毂复合联接结构的二维视图可知，新型 但螺旋桨作为飞机、舰船尤其直升机的主要驱动装置， 的轴毂复合联接结构由外花键轴，内花键毂及弹性环 受力复杂，受冲击、振动大，可靠性要求高，单一的渐开 三部分组成。其 中弹性环的作用是帮助花键承担一部 线花键联接难 以满足螺旋桨轴毂联接的更高要求。为