论文总字数：12009字

摘 要

泵是输送流体或给流体以压力、能量等重要的机械设备之一。

本文以一台离心泵为研究对象，基于该离心泵的工作情况，设计了一台泵轴与电机主轴相连的联轴器。基于Pro/e软件建模方法对该泵电机主轴及联轴器进行了三维实体建模，模型包括主轴和联轴器组件。

本文以该泵主轴联轴器为研究对象，考虑到过盈面面接触的情况，各构件的接触与装配关系的影响，基于ABAQUS软件建立了该主轴联轴器装配的三维有限元模型，设计了装配过程的有限元分析流程，采用有限元方法研究了电机主轴与联轴器之间过盈配合的应力大小及其分布。

有限元分析结果表明在装配作用下联轴器与电机主轴相接触的地方的应力较大，最大应力发生在电机主轴与联轴器接触的外边界，与电机主轴断裂位置结果一致。

关键词：主轴 联轴器 有限元方法 接触压力

ABSTRACT

Pump is one of the important mechanical equipment for conveying fluid or giving fluid pressure, energy, etc.

This paper takes a centrifugal pump as the research object. Based on the working condition of the centrifugal pump, a coupling connecting the pump shaft and the motor spindle is designed.

Based on Pro/ E software modeling method, 3d solid modeling was carried out for the pump motor spindle and coupling, including spindle and coupling components.

Based on the pump shaft coupling as the research object, considering the interference of contact, and assembly for each component of the contact, the influence of the main shaft coupling was built based on ABAQUS software assembly 3 d finite element model of the design process of the assembly process of the finite element analysis, finite element method to study the motor of the interference fit between spindle and coupling stress size and distribution.

The finite element analysis results show that the maximum stress occurs at the outer boundary of the motor spindle contact with the motor spindle under the action of assembly, which is consistent with the fracture position of the motor spindle.

Keywords: spindle; coupling; finite element method; contact pressure

目 录

摘 要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2国内外及发展现状 1

1.3本文研究内容 2

第二章 凝结器水泵主轴联轴器设计及其几何模型建立 3

2.1引言 3

2.2凝结器水泵主轴联轴器设计 3

2.3主轴联轴器三维几何模型建立 4

2.4联轴器与电机轴的组装 8

2.5本章小结 9

第三章凝结器水泵主轴联轴器装配过程的有限元分析 10

3.1引言 10

3.2主轴联轴器有限元模型的建立 10

3.3 结果与分析 19

3.3.1 Mises应力结果与分析 19

3.3.2接触应力结果与分析 20

3.4 本章小结 21

第四章 结论及经济评价 22

4.1 结论 22

4.2 经济评价 22

4.2.1 投资估算 22

4.2.2 资金筹措 23

4.2.3 所需费用明细 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

本课题以联轴器为研究对象，某石化企业一台凝结器水泵^[1]，其水泵的主轴与电机轴通过联轴器连接。本课题以该台凝结器水泵为研究对象，对其主轴联轴器进行设计，并基于有限元方法对其进行分析。

其中，机器旋转部件安装在轴上与它一起旋转以传递运动、扭矩或弯矩的机械部件^[2]，每个部分可以有不同的直径。泵轴,插入中间的轴承或轮的中间齿轮中间的圆柱形物体(也有一小部分是方形的）。

近年来泵的优化设计主要的目的就是提高泵的效率^[3]，即使泵的各种损失达到最小。如何提高泵的使用效率，一直都是泵研究者的重要课题。联轴器是离心泵（机械通用）零部件的重要组成部分，本课题建立该联轴器的三维几何实体模型，并对其进行有限元建模及分析,以便后期给生产厂和用户带来满意的适用性^[4~8]。

1.2国内外及发展现状

目前顾勇,吴刚,闫哲对华电江苏能源有限公司句容发电厂前置泵膜片联轴器的疲劳失效故障进行分析，指出联轴器中心偏差是引起膜片联轴器失效的主要原因，提出了做好膜片联轴器冷态中心校验和调整工作以及加强巡检等措施，有效保证了机组的安全运行^[9]；重庆大学何玉林等研究者综合考虑联轴器膜片承受的各种载荷,建立膜片的有限元模型,进行静强度计算和屈曲分析,给出了计算结果并按照实际受载编制载荷谱,进行了疲劳寿命计算^[10]；航空发动机方面刘国平，方建敏分别通过有限元计算和试验方法分析了金属膜盘联轴器的轴向拉伸刚度、轴 向压缩刚度和轴向固有频率，对某型膜盘联轴器开展了在运转条件下的轴向振动测试，其结果表明了金属膜盘联轴器的轴向拉伸刚度和压缩刚度均呈现明显的非线性特性^[11]；大连理工大学刘恒山，董惠敏，王德伦，王西伟以一对直齿圆柱齿轮为研究对象， 建立了膜片的有限元模型，进行了静强度计算和屈曲分析^[12]。给出了计算结果，并根据实际载荷谱计算了疲劳寿命。不难看出，激烈的市场竞争已经迫使制造商采用自动化和信息化的制造技术，使用3d设计软件Pro/E及先进的CAD技术,我们可以在

最短的时间内设计和制造出最新最好的产品。ANSYS等数值模拟软件分析可以保证产品质量，提高生产效率。

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