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高弹性联轴器橡胶弹性元件轴向力仿真分析 奚曹良* 褚洪森 施君林 孔曼军 （中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海，200090 ） 摘要：本文采用 ABAQUS 仿真软件建立了某型高弹性联轴器橡胶弹性元件的仿真 模型，对其在工作状态时的轴向力和轴向位移进行了分析，仿真分析结果与经典 Rivlin 橡胶扭转理论计算的结果相比较具有很好的符合性。本论文采用的仿真分析 方法对高弹性联轴器轴向位移补偿装置的设计具有一定的指导意义。 关键词：高弹性联轴器；轴向力；轴向位移；仿真 the Simulation Analysis of Axial Force of the Highly Flexible Coupling’s Rubber Element XiCaoliang ChuHongsen ShiJunlin KongManjun （Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute, Shanghai 200090, China ） Abstract: In this paper ABAQUS simulation software is used to establish the simulation model of rubber element of a certain type of highly flexible coupling. The axial force and axial displacement are analyzed in its working condition. The result of simulation is in accord with calculation by “Rivlin” theory. The method of simulation used in this paper will be significative in the design of axial displacement compensation device for highly flexible couplings. Key words: highly flexible coupling; axial force; axial displacement; simulation 一、前言 高弹性橡胶联轴器是常用的动力传动元部件，主要用于 以柴油机为动力的传动轴系中，起到减小轴系扭转振动的危 害，补偿轴系的位移的作用。在实际应用中，如果对高弹性 联轴器的轴向位移补偿设计考虑不周，橡胶弹性元件扭转变 形产生的轴向力常常会造成传动轴系中承受推力轴承的磨 损。 本文以某型高弹性联轴器为例，其橡胶弹性元件为橡胶 与钢板通过硫化粘合在一起的三明治结构，结构图如图 1 所 示：左右分别为钢质直法兰和斜法兰，中间部分为橡胶。当 橡胶弹性元件承受转矩作用时，橡胶在轴向有伸长的趋势， 若左右法兰轴向位置被约束住，将会在在轴向产生很大的轴 向力。 图 1. 某型高弹性联轴器 ABAQUS 被广泛认为是功能最强的有限元分析软件之 橡胶弹性元件结构图 一，特别是在非线性分析、大变形领域，其技术和特点更是独树一帜，特别是能驾驭非常庞 大复杂的问题和模拟高度非线性问题，对于求解橡胶弹性扭转问题会大大提高求解的精确 度，其在橡胶模型的分析能力和可靠性等方面赢得广大用户的赞誉。本文以高弹性联轴器橡 胶弹性元件为例，讨论如何利用 ABAQUS 软件，正确完成橡胶元件的扭转分析，提取需要 的分析结果，指导我们进行高弹性联轴器轴向位移补偿装置的设计。 二、高弹性联轴器橡胶弹性元件仿真分析 1.有限元建模 仍以上述高弹性联轴器的橡胶弹性元件为例进行分析，橡胶外径为 1290mm，内径为 580mm，直法兰和斜法兰外径均为 1440mm，内径均为 560mm，法兰厚度均为 30mm，斜法 兰倾斜角为 13°46’；其有限元模型如图 2 所示.。在进行网格划分时，金属