滑块式万向接轴允许倾角可达8°，传递转矩为30-3000 kN.m，因此广泛应用于大转矩及较大倾角的轧钢机主传动中。根据扁头或叉头形状，可分为闭式、开式和带筋板式3种形式。当前，国内外大型轧钢机因接轴破断导致企业长时间停产事件屡见不鲜，所以对接轴的应力分析、强度校验等有普遍的现实和经济意义。万向接轴的应力分析与强度有限元分析常用的方法，有理论分析法、光弹试验模拟法和有限元法3种。理论分析法作了许多假设及简化，计算结果与试际相差较大，光弹试验模拟法程序复杂且试验成本较高。随着计算机技术的迅速发展，带动了数值分析技术特别是有限元分析技术的发展，其计算精度高，可以模拟多种工况，现在应用非常广泛。
       滑块式万向接轴由扁头、月牙形滑块、小方轴、叉头、青铜滑板等部件组成(如图所示)。叉头通过月牙形滑块传递转矩给扁头，然后由扁头传递给其他工作部件。扁头由35CrMn制造，弹性模量E=2.1Xe10MPa，泊松比0.28，屈服强度4.4Xe10Pa。对扁头进行建模，实体模型如图所示。由于扁头的结构及所受载荷均对称，因此采用其结构的一半进行分析。网格划分时，选择基于曲率的网格，最小单位大小设为9 mm，设定雅各宾式检查为4，共得到75531个节点，46392个单元，网格划分及约束加载如图所示。据H.M.曼叶洛维奇试验得出，开口式扁头受载面上单位压力分布如图所示，单位压力沿方向呈三角形分布，沿方向为曲面分布。单位压力计算公式M为传递的扭矩，单位kN·m，数值1392；a为接触表面沿y方向长度，单位mm，数值385；b为接触表面沿方向长度，单位mm，数值413。
       为了便于分析和计算，将曲面分布力进行简化，并以集中力进行分析计算。作用点为形心G点，即离边缘b/3和距离接触面中心线处，如图所示。当万向接轴传递的扭矩为M时，合力计算。本文仅做静态时扁头的应力分析，将上式求得的压力值施加在扁头接触表面上，采用限制位移的约束方法对扁头进行约束。对于受载面，在加载前一定要进行单元耦合刚化处理。有限元求解部分结果如图所示。扁头工作时关于轴线呈反旋转对称状态运转，受力情况也是呈如此对称分布。从有限元分析结果来看，扁头在额定扭矩作用下，应力从扁头端部至根部逐渐增加，到根部处达最大。最大应力的位置是其根部圆角处，说明该处存在应力集中。由图可见，产生的最大应力远小于扁头材料的屈服应力440 MPa，最小安全系数达到4.3，如图所示，这表明扁头的原始设计是比较合理的。扁头受载后产生弹性变形，由于非均匀分布力的作用产生弯曲、扭转的综合变形，其变形后扁头轮廓的位移变化见如图所示。由于传动系统在运动过程中存在扭矩振动，会产生扭振放大系数，使传动载荷加重，从图可见扁头还允许较大过载。
       根据经典公式计算扁头所受最大等效应力得到如表所示的结果。对比有限元分析结果，发现采用计算的误差较大，最大达到了5600(根据第四强度理论计算)，最小也有4600(根据文献提供的新公式)，这与文献所述基本吻合。对于开口式扁头，文献给出的新计算公式充分考虑了应力集中，更为精确地反映了真实应力水平。
       本文所建模型与分析，与同类型的扁头分析结果基本是吻合的，整体变形与应力分布规律也是基本一致的。由分析结果得出的危险区域与实际生产中扁头断裂的位置也是相同的，可见本文所建模型与分析是合理的。虽然理论计算与实际存在较大误差，但可将理论计算结果放大40%到60%来粗略估算扁头所受最大应力。此外采用有限元法分析时，一旦建立合理的有限元模型，可利用数值计算方法，模拟出不同载荷所产生的应力分布，可全方位地反映出扁头的受力状态，所得出的结果准确度较高，有一定的参考意义，可为进一步的整体结构优化打下基础，还可有效地减少试验成本。

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