脹套聯接是一種無鍵聯接，目前廣泛應用于工程機械、鍛造機械、冶金機械、礦山機械、各類機床及機械傳動中的聯接。與其他聯接相比，脹套聯接具有以下特點：在輪毅和軸上均不再加工鍵槽，可相對提高輪毅和軸的強度，減少應力集中源；可承受變載荷和沖擊載荷，耐疲勞強度高，且可承受一定的軸向力；對軸和孔的加工和配合精度要求不高，便于加工制造，互換性和可調性好；定心好，易于裝拆，使用維護方便；具有過載保護功能等。目前，帶式輸送機使用的大、中型傳動滾筒較多采用了脹套聯接方式。下面以常用的脹套為例，研究分析它與輪毅和軸聯接時的各組成部分結構強度、接觸應力及變形情況等，以便更好地設計和選用脹套。
      脹套的結構與聯接原理如圖所示，它由內、外彈性環以及螺釘等組成。使用時，通過沿圓周布置的螺釘將內、外彈性環拉緊時，在產生的軸向力作用下，兩環相互壓緊，其錐面迫使帶開口的外彈性環脹大、內彈性環縮小，從而使其與輪毅和軸緊密貼合，產生足夠的摩擦力，以傳遞轉矩、軸向力或兩者的組合。
      直接在ANSYS workbench中建立三維模型，脹套內外環、輪毅和軸均按實際尺寸建模，為簡化計算，除去倒角，將模型中軸變短，變為空心。對脹套聯接結構進行網格劃分。脹套外環的材料為40CrMo，其彈性模量E=2.06e11 Pa，泊松比，u=0.3，抗拉強度E=1080MPa，屈服強度σ=930MPa；脹套內環的材料為40Cr，其抗拉強度σ_t=980MPa，屈服強度σ_p=785MPa；輪毅和軸的材料為45號鋼，抗拉強度σ_t=600MPa，屈服強度σ_p=355 MPa。設置合適的接觸對是對裝配體進行有限元分析的關鍵。workbench中的接觸對有Bonded(綁定)、No Separation(不分離)、Frictionless(無摩擦)、Rough(粗糙)、Frictional(有摩擦)5種形式。脹套外環和螺釘之間是Bonded形式，接觸面法向不分離，但沿著接觸面可以有很小的滑動；脹套內環和螺釘以及脹套內環和外環之間是Frictional形式，兩接觸面可以通過接觸區域傳遞一定大小的剪應力。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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