復(fù)合鉆頭軸承應(yīng)力分析,復(fù)合,鉆頭,軸承,應(yīng)力,分析 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) （由指導(dǎo)教師填寫(xiě),于畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生） 題 目 復(fù)合鉆頭軸承應(yīng)力分析 院　系 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)年級(jí) 機(jī)械工程及其自動(dòng)化2011級(jí) 學(xué)　號(hào) 學(xué)生姓名 孫弘揚(yáng) 題 目 來(lái) 源 科研課題（√ ） 題 目 類(lèi) 型 設(shè) 計(jì) 工程實(shí)際（ ?。? 請(qǐng)直接在所屬項(xiàng)目括號(hào)內(nèi)打“√”（單選） 實(shí)驗(yàn)研究（　 ） 教師自擬（ ） 軟件開(kāi)發(fā)（　 ） 論 文 理論研究（　 ） 學(xué)生自擬（ ?。? 實(shí)驗(yàn)研究（　 ） 結(jié)合實(shí)際（ √ ） 設(shè)計(jì)（論文）選題目的及工作任務(wù) 采用ANSYS有限元分析軟件, 采用接觸問(wèn)題的有限元法, 對(duì)復(fù)合鉆頭牙輪殼體和軸承內(nèi)接觸受力做分析和研究。對(duì)軸承內(nèi)應(yīng)力的分布, 軸向載荷與徑向載荷的關(guān)系, 鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉆壓與接觸應(yīng)力和接觸面積的關(guān)系作論述, 得出軸頸上接觸應(yīng)力的分布規(guī)律曲線(xiàn)，優(yōu)化或者改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)，提出牙輪和軸承設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題。 目前資料收集情況（含指定參考資料） [1] 楊斌. 牙輪鉆頭浮動(dòng)套軸承接觸應(yīng)力分析研究[D]. 西南石油學(xué)院, 2005 . [2]喻開(kāi)安. 偏心單牙輪鉆頭軸承接觸應(yīng)力分析[J]. 石油礦場(chǎng)機(jī)械, 2008,(03) . [3] 鄧嶸,馬紅偉. 單牙輪鉆頭軸承接觸應(yīng)力分析[J]. 西南石油學(xué)院學(xué)報(bào), 2003,(06) . [4] 史炎. 25t軸重軸箱軸承接觸應(yīng)力分析[J]. 內(nèi)燃機(jī)車(chē), 2009,(08) [5] 周秦源. 基于Pro/E和ANSYS的齒輪接觸應(yīng)力的有限元分析[J]. 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2007,(04) [6] 董惠敏,姜立學(xué). 軸、孔接觸面荷載分布研究[J]. 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2010,(06) . 其余資料根據(jù)需要自主查閱 設(shè)計(jì)（論文）的進(jìn)程安排 序 號(hào) 設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容 起止日期 1 查閱資料、進(jìn)行閱讀和分析研究 3月1日-3月10日 2 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)題報(bào)告的撰寫(xiě)及準(zhǔn)備開(kāi)題答辯 3月11日-3月14日 3 鉆頭工作原理的研究；同時(shí)進(jìn)行外文資料的翻譯工作 3月15日-3月25日 4 鉆頭建模，接觸有限元分析 3月26日-5月20日 6 進(jìn)行論文修改，準(zhǔn)備參加畢業(yè)論文答辯 5月21日-6月10日 7 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱、審閱、答辯 6月11日-6月25日 設(shè)計(jì)（論文）的預(yù)期結(jié)果 學(xué)生充分了解鉆頭工作原理，通過(guò)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)檢索，英文文獻(xiàn)翻譯，計(jì)算機(jī)輔助分析及論文的撰寫(xiě)，掌握復(fù)合鉆頭軸承原理、結(jié)構(gòu)和失效形式及原因。綜合使用鉆頭過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)牙輪殼體和軸承內(nèi)應(yīng)力的分布, 軸向載荷與徑向載荷的關(guān)系, 鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉆壓與接觸應(yīng)力和接觸面積的關(guān)系作論述，得出軸頸上接觸應(yīng)力的分布規(guī)律曲線(xiàn)，提出牙輪和軸承設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題。通過(guò)收集整理資料以鍛煉學(xué)生的自學(xué)、查找資料的能力。完成畢業(yè)論文一份，鍛煉了學(xué)生獨(dú)立工作的能力，能很快適應(yīng)今后工作的需要。 下達(dá)任務(wù)日期：　 2015年 2月 10日 要求完成日期： 2015年 6月10日 指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）： 院系負(fù)責(zé)人審定（簽名）： 根據(jù)情況填寫(xiě)，你若沒(méi)要求可不寫(xiě) 設(shè)計(jì)課題名稱(chēng)： 復(fù)合鉆頭軸承應(yīng)力分析 圖紙交稿時(shí)間要求（詳細(xì)說(shuō)明，交什么圖紙，幾號(hào)交） 任務(wù)書(shū)里有寫(xiě)，每周必須給我東西檢查！以免做錯(cuò) 全套設(shè)計(jì)交稿時(shí)間要求 5月30號(hào) 其他特殊說(shuō)明： 填寫(xiě)完后，請(qǐng)把此表和其他設(shè)計(jì)要求相關(guān)文件放入自建文件夾（文件夾名：你的課題名）后，傳給我， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) （由指導(dǎo)教師填寫(xiě),于畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生） 題 目 復(fù)合鉆頭軸承應(yīng)力分析 院　系 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)年級(jí) 機(jī)械工程及其自動(dòng)化2011級(jí) 學(xué)　號(hào) 學(xué)生姓名 孫弘揚(yáng) 題 目 來(lái) 源 科研課題（√ ） 題 目 類(lèi) 型 設(shè) 計(jì) 工程實(shí)際（ ?。? 請(qǐng)直接在所屬項(xiàng)目括號(hào)內(nèi)打“√”（單選） 實(shí)驗(yàn)研究（　 ） 教師自擬（ ） 軟件開(kāi)發(fā)（　 ） 論 文 理論研究（　 ） 學(xué)生自擬（ 　） 實(shí)驗(yàn)研究（　 ） 結(jié)合實(shí)際（ √ ） 設(shè)計(jì)（論文）選題目的及工作任務(wù) 采用ANSYS有限元分析軟件, 采用接觸問(wèn)題的有限元法, 對(duì)復(fù)合鉆頭牙輪殼體和軸承內(nèi)接觸受力做分析和研究。對(duì)軸承內(nèi)應(yīng)力的分布, 軸向載荷與徑向載荷的關(guān)系, 鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉆壓與接觸應(yīng)力和接觸面積的關(guān)系作論述, 得出軸頸上接觸應(yīng)力的分布規(guī)律曲線(xiàn)，優(yōu)化或者改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)，提出牙輪和軸承設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題。 目前資料收集情況（含指定參考資料） [1] 楊斌. 牙輪鉆頭浮動(dòng)套軸承接觸應(yīng)力分析研究[D]. 西南石油學(xué)院, 2005 . [2]喻開(kāi)安. 偏心單牙輪鉆頭軸承接觸應(yīng)力分析[J]. 石油礦場(chǎng)機(jī)械, 2008,(03) . [3] 鄧嶸,馬紅偉. 單牙輪鉆頭軸承接觸應(yīng)力分析[J]. 西南石油學(xué)院學(xué)報(bào), 2003,(06) . [4] 史炎. 25t軸重軸箱軸承接觸應(yīng)力分析[J]. 內(nèi)燃機(jī)車(chē), 2009,(08) [5] 周秦源. 基于Pro/E和ANSYS的齒輪接觸應(yīng)力的有限元分析[J]. 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2007,(04) [6] 董惠敏,姜立學(xué). 軸、孔接觸面荷載分布研究[J]. 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2010,(06) . 其余資料根據(jù)需要自主查閱 設(shè)計(jì)（論文）的進(jìn)程安排 序 號(hào) 設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容 起止日期 1 查閱資料、進(jìn)行閱讀和分析研究 3月1日-3月10日 2 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)題報(bào)告的撰寫(xiě)及準(zhǔn)備開(kāi)題答辯 3月11日-3月14日 3 鉆頭工作原理的研究；同時(shí)進(jìn)行外文資料的翻譯工作 3月15日-3月25日 4 鉆頭建模，接觸有限元分析 3月26日-5月20日 6 進(jìn)行論文修改，準(zhǔn)備參加畢業(yè)論文答辯 5月21日-6月10日 7 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱、審閱、答辯 6月11日-6月25日 設(shè)計(jì)（論文）的預(yù)期結(jié)果 學(xué)生充分了解鉆頭工作原理，通過(guò)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)檢索，英文文獻(xiàn)翻譯，計(jì)算機(jī)輔助分析及論文的撰寫(xiě)，掌握復(fù)合鉆頭軸承原理、結(jié)構(gòu)和失效形式及原因。綜合使用鉆頭過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)牙輪殼體和軸承內(nèi)應(yīng)力的分布, 軸向載荷與徑向載荷的關(guān)系, 鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉆壓與接觸應(yīng)力和接觸面積的關(guān)系作論述，得出軸頸上接觸應(yīng)力的分布規(guī)律曲線(xiàn)，提出牙輪和軸承設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題。通過(guò)收集整理資料以鍛煉學(xué)生的自學(xué)、查找資料的能力。完成畢業(yè)論文一份，鍛煉了學(xué)生獨(dú)立工作的能力，能很快適應(yīng)今后工作的需要。 下達(dá)任務(wù)日期：　 2015年 2月 10日 要求完成日期： 2015年 6月10日 指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）： 院系負(fù)責(zé)人審定（簽名）： 分 類(lèi) 號(hào) 密 級(jí) 寧 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 復(fù)合鉆頭的設(shè)計(jì)和有限元分析 所在學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 11機(jī)自x班 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 2015 年 3 月 31 日 摘 要 復(fù)合鉆頭組由復(fù)合鉆頭體、復(fù)合鉆頭大頭蓋、復(fù)合鉆頭小頭襯套、復(fù)合鉆頭大頭軸瓦和復(fù)合鉆頭螺栓（或螺釘）等組成。復(fù)合鉆頭組承受活塞銷(xiāo)傳來(lái)的氣體作用力及其本身擺動(dòng)和活塞組往復(fù)慣性力的作用，這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此復(fù)合鉆頭受到壓縮、拉伸等交變載荷作用。復(fù)合鉆頭必須有足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度。疲勞強(qiáng)度不足，往往會(huì)造成復(fù)合鉆頭體或復(fù)合鉆頭螺栓斷裂，進(jìn)而產(chǎn)生整機(jī)破壞的重大事故。若剛度不足，則會(huì)造成桿體彎曲變形及復(fù)合鉆頭大頭的失圓變形，導(dǎo)致偏磨。 關(guān)鍵詞：復(fù)合鉆頭，強(qiáng)度 23 Abstract The link group comprises a connecting rod, the connecting rod cover, connecting rod bushing, connecting rod bearing and rod bolts (or screws). The connecting rod group under gas force piston pin came and its swing and piston reciprocating inertia forces, the magnitude and direction of these forces are cyclical changes. The connecting rod by compression, stretching and alternating load. The connecting rod must have enough fatigue strength and structural stiffness. The fatigue strength is insufficient, often caused by fracture of connecting rod or the connecting rod bolt, resulting in destruction of the major accident. If the lack of rigidity, it will cause deformation of round rod bending deformation and the connecting rod, piston, cylinder, cause partial grinding bearing and crank pin. Key Words: rice thresher threshing; improved design; 目 錄 摘 要 III Abstract IV 目 錄 V 第1章 緒論 1 第2章 復(fù)合鉆頭軸承結(jié)構(gòu)介紹 2 2.1 復(fù)合鉆頭工作原理 2 2.2復(fù)合鉆頭總體設(shè)計(jì) 3 2.2.1復(fù)合鉆頭的類(lèi)型定位 5 2.2.2 復(fù)合鉆頭的整機(jī)結(jié)構(gòu)及選擇 7 2.2.3 復(fù)合鉆頭復(fù)合鉆頭的工作流程 9 第3章 復(fù)合鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.1 復(fù)合鉆頭設(shè)計(jì) 13 3.2 復(fù)合鉆頭配件設(shè)計(jì) 14 第4章 有限元分析 16 4.1 有限元簡(jiǎn)介 16 4.1.1 有限元強(qiáng)度分析簡(jiǎn)介 16 4.1.2 非線(xiàn)性分析 16 4.2 前處理 17 4.3 網(wǎng)格劃分 19 4.4 邊界條件設(shè)定 21 4.5 強(qiáng)度分析 22 4.6 強(qiáng)度分析結(jié)論 25 結(jié)論 26 參考文獻(xiàn) 27 致 謝 28 第1章 緒論 復(fù)合鉆頭體由三部分構(gòu)成，與活塞銷(xiāo)連接的部分稱(chēng)復(fù)合鉆頭小頭；與曲軸連接的部分稱(chēng)復(fù)合鉆頭大頭，連接小頭與大頭的桿部稱(chēng)復(fù)合鉆頭桿身。 復(fù)合鉆頭小頭多為薄壁圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，為減少與活塞銷(xiāo)之間的磨損，在小頭孔內(nèi)壓入薄壁青銅襯套。在小頭和襯套上鉆孔或銑槽，以使飛濺的油沫進(jìn)入潤(rùn)滑襯套與活塞銷(xiāo)的配合表面。復(fù)合鉆頭桿身是一個(gè)長(zhǎng)桿件，在工作中受力也較大，為防止其彎曲變形，桿身必須要具有足夠的剛度。為此，車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合鉆頭桿身大都采用Ⅰ形斷面， Ⅰ形斷面可以在剛度與強(qiáng)度都足夠的情況下使質(zhì)量最小，高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)有采用H形斷面的。有的發(fā)動(dòng)機(jī)采用復(fù)合鉆頭小頭噴射機(jī)油冷卻活塞，須在桿身縱向鉆通孔。為避免應(yīng)力集中，復(fù)合鉆頭桿身與小頭、大頭連接處均采用大圓弧光滑過(guò)渡。 為降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，必須把各缸復(fù)合鉆頭的質(zhì)量差限制在最小范圍內(nèi)，在工廠裝配發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，一般都以克為計(jì)量單位按復(fù)合鉆頭的大、小頭質(zhì)量分組，同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)選用同一組復(fù)合鉆頭。 V型發(fā)動(dòng)機(jī)上，其左、右兩列的相應(yīng)氣缸共用一個(gè)曲柄銷(xiāo)，復(fù)合鉆頭有并列復(fù)合鉆頭、叉形復(fù)合鉆頭及主副復(fù)合鉆頭三種型式。 第2章 復(fù)合鉆頭軸承結(jié)構(gòu)介紹 2.1 復(fù)合鉆頭工作原理 復(fù)合鉆頭機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件有桿狀、塊狀、偏心輪、偏心軸和曲軸等型式。當(dāng)構(gòu)件上兩轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(xiàn)間距較大時(shí)，一般做成桿狀。 帶兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的雙副桿結(jié)構(gòu)： 帶三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的三副桿結(jié)構(gòu)： 桿狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件應(yīng)盡量做成直桿。有時(shí)為了避免構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)干涉，也可將桿狀構(gòu)件做成其他結(jié)構(gòu)。 帶三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的三副桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為靈活，與三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的相對(duì)位置和構(gòu)件加工工藝有關(guān)，下圖為8種典型結(jié)構(gòu)形式： 2.2復(fù)合鉆頭復(fù)合鉆頭總體設(shè)計(jì) 復(fù)合鉆頭集團(tuán)復(fù)合鉆頭身體，復(fù)合鉆頭大頭蓋骨，復(fù)合鉆頭小頭布什、復(fù)合鉆頭大腦袋襯套和桿螺栓（或螺栓）等。復(fù)合鉆頭組忍受活塞銷(xiāo)的天然氣的作用力本身隔活塞組往返慣性力的作用下，這些能力的大小和方向是周期性變化。所以鏈接壓縮，拉伸等變動(dòng)荷載作用。鏈接必須有足夠的疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛性。疲勞強(qiáng)度不足，往往復(fù)合鉆頭身體和桿螺栓斷裂，并且機(jī)械全部破壞的重大事故發(fā)生。如果剛性不足，桿身體彎曲變形與復(fù)合鉆頭大腦袋的失敗圓變形，活塞，汽缸，軸承和曲軸銷(xiāo)等偏磨。 2.2.1復(fù)合鉆頭的類(lèi)型定位 復(fù)合鉆頭小頭多為薄壁圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，為減少與活塞銷(xiāo)之間的磨損，在小頭孔內(nèi)壓入薄壁青銅襯套。在小頭和襯套上鉆孔或銑槽，以使飛濺的油沫進(jìn)入潤(rùn)滑襯套與活塞銷(xiāo)的配合表面。復(fù)合鉆頭桿身是一個(gè)長(zhǎng)桿件，在工作中受力也較大，為防止其彎曲變形，桿身必須要具有足夠的剛度。為此，車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合鉆頭桿身大都采用Ⅰ形斷面， Ⅰ形斷面可以在剛度與強(qiáng)度都足夠的情況下使質(zhì)量最小，高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)有采用H形斷面的。有的發(fā)動(dòng)機(jī)采用復(fù)合鉆頭小頭噴射機(jī)油冷卻活塞，須在桿身縱向鉆通孔。為避免應(yīng)力集中，復(fù)合鉆頭桿身與小頭、大頭連接處均采用大圓弧光滑過(guò)渡。 為降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，必須把各缸復(fù)合鉆頭的質(zhì)量差限制在最小范圍內(nèi)，在工廠裝配發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，一般都以克為計(jì)量單位按復(fù)合鉆頭的大、小頭質(zhì)量分組，同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)選用同一組復(fù)合鉆頭。 V型發(fā)動(dòng)機(jī)上，其左、右兩列的相應(yīng)氣缸共用一個(gè)曲柄銷(xiāo)，復(fù)合鉆頭有并列復(fù)合鉆頭、叉形復(fù)合鉆頭及主副復(fù)合鉆頭三種型式。 2.2.2 復(fù)合鉆頭的整機(jī)結(jié)構(gòu)及選擇 復(fù)合鉆頭組件由復(fù)合鉆頭軸，復(fù)合鉆頭蓋，小牙輪，大軸瓦，螺絲等組成，如上圖所示 2.2.3 復(fù)合鉆頭復(fù)合鉆頭的工作流程 鏈接的主要損傷的形式是疲勞斷裂和過(guò)剩變形。通常疲勞斷裂部位連接上的3個(gè)區(qū)域的高應(yīng)力。鏈接的工作條件鏈接的高強(qiáng)度和抗疲勞性能；另外要求很充分的鋼性和韌性。傳統(tǒng)的鏈接的加工過(guò)程中其材料通常45鋼，40 Cr和40 MnB等調(diào)質(zhì)鋼、硬度高，所以德國(guó)汽車(chē)企業(yè)的新型復(fù)合鉆頭材料，例如C 70 S6高碳微合金非調(diào)質(zhì)鋼，SPLITASCO系列鍛造鋼，F(xiàn)RACTIM鍛造鋼鍛鋼等S 53 CV - FS（以上都是德國(guó)din標(biāo)準(zhǔn)）。合金鋼非常高強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感的。所以，復(fù)合鉆頭外形，過(guò)度的公畝等必要嚴(yán)格要求，應(yīng)該注意的表面加工提高質(zhì)量疲勞強(qiáng)度，否則高強(qiáng)度合金鋼的應(yīng)用預(yù)期效果不能達(dá)到。 第3章 復(fù)合鉆頭設(shè)計(jì) 3.1 復(fù)合鉆頭原理 復(fù)合鉆頭體由三部分構(gòu)成，與活塞銷(xiāo)連接的部分稱(chēng)復(fù)合鉆頭小頭；與曲軸連接的部分稱(chēng)復(fù)合鉆頭大頭，連接小頭與大頭的桿部稱(chēng)復(fù)合鉆頭桿身。 復(fù)合鉆頭小頭多為薄壁圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，為減少與活塞銷(xiāo)之間的磨損，在小頭孔內(nèi)壓入薄壁青銅襯套。在小頭和襯套上鉆孔或銑槽，以使飛濺的油沫進(jìn)入潤(rùn)滑襯套與活塞銷(xiāo)的配合表面。復(fù)合鉆頭桿身是一個(gè)長(zhǎng)桿件，在工作中受力也較大，為防止其彎曲變形，桿身必須要具有足夠的剛度。為此，車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合鉆頭桿身大都采用Ⅰ形斷面， Ⅰ形斷面可以在剛度與強(qiáng)度都足夠的情況下使質(zhì)量最小，高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)有采用H形斷面的。有的發(fā)動(dòng)機(jī)采用復(fù)合鉆頭小頭噴射機(jī)油冷卻活塞，須在桿身縱向鉆通孔。為避免應(yīng)力集中，復(fù)合鉆頭桿身與小頭、大頭連接處均采用大圓弧光滑過(guò)渡。 為降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，必須把各缸復(fù)合鉆頭的質(zhì)量差限制在最小范圍內(nèi)，在工廠裝配發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，一般都以克為計(jì)量單位按復(fù)合鉆頭的大、小頭質(zhì)量分組，同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)選用同一組復(fù)合鉆頭。V型發(fā)動(dòng)機(jī)上，其左、右兩列的相應(yīng)氣缸共用一個(gè)曲柄銷(xiāo)，復(fù)合鉆頭有并列復(fù)合鉆頭、叉形復(fù)合鉆頭及主副復(fù)合鉆頭三種型式。 3.2 復(fù)合鉆頭配件設(shè)計(jì) 第4章 有限元分析 4.1 有限元簡(jiǎn)介 4.1.1 有限元強(qiáng)度分析簡(jiǎn)介 數(shù)學(xué)，有限要素法（FEM，F(xiàn)inite Element）是一種求解微分方程邊值問(wèn)題近似解的數(shù)值技術(shù)。解的時(shí)候全體的問(wèn)題區(qū)域分解，各地區(qū)簡(jiǎn)單的部分，這個(gè)簡(jiǎn)單的部分就和有限的。這是，變分法，誤差函數(shù)最小值生成穩(wěn)定解。類(lèi)比連接多級(jí)微小直線(xiàn)近似日元的思想，有限要素法在內(nèi)的所有可能的方法很多，這些方法稱(chēng)為有限元的小領(lǐng)域上的簡(jiǎn)單方程相連，其更大的地域，推定上的復(fù)雜的方程式。那是解域和許多被稱(chēng)為有限元的小的相互連接子區(qū)組成，每單元的假設(shè)一個(gè)合適的（比較簡(jiǎn)單的）近似解解，然后推導(dǎo)這個(gè)地區(qū)的總的條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），其結(jié)果問(wèn)題解。這是正確理解解，而是近似解，實(shí)際問(wèn)題是比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題。大部分的實(shí)際問(wèn)題，正確理解難以得到有限元，計(jì)算精度高，它不僅能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，有效的手段工程分析。 位移模式選擇 有限單元法，選擇節(jié)點(diǎn)移位作為基本的未知量被稱(chēng)為位移法；選擇節(jié)點(diǎn)力作為基本未知量稱(chēng)為力法；部分節(jié)點(diǎn)力和一部分的節(jié)點(diǎn)移位作為基本的未知量被稱(chēng)為混合法。位移法容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算自動(dòng)化，所以，有限單元法最寬的應(yīng)用范圍位移法。 位移法錄用的時(shí)候，物體或構(gòu)造物離散化后，單位總的物理量等的位移，應(yīng)變應(yīng)力等節(jié)點(diǎn)位的一部分表示。這個(gè)時(shí)候單位位移分布收割迫近原函數(shù)的近似函數(shù)說(shuō)明。通常，有限要素法我們位移坐標(biāo)變量的簡(jiǎn)單的函數(shù)。這個(gè)函數(shù)被稱(chēng)為位移模式和位移函數(shù)。 分析單元的力學(xué)的性質(zhì) 單元的材料的性質(zhì)不同，形狀，尺寸、節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，位置和意義等標(biāo)題，單元節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)移位的關(guān)系式，組合分析的關(guān)鍵的一步。這個(gè)時(shí)候應(yīng)用彈性力學(xué)的幾何學(xué)的方程式和物理的方程式建立力和位移方程式引導(dǎo)，從而單元?jiǎng)傂跃仃?，這是有限要素法的基本步驟之一。 4.1.2 非線(xiàn)性分析 非線(xiàn)性分析分析研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的一種現(xiàn)代方法，系統(tǒng)的辨別方法是工程的振動(dòng)的領(lǐng)域的應(yīng)用。非線(xiàn)性分析機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，每一個(gè)模式是特定的固有頻率，阻尼比非線(xiàn)性分析振型。這些非線(xiàn)性分析參數(shù)計(jì)算和考試從分析，取得的計(jì)算和考試分析過(guò)程被稱(chēng)為非線(xiàn)性分析分析。如果這個(gè)分析過(guò)程有限元計(jì)算方法取了，計(jì)算非線(xiàn)性分析分析稱(chēng)；如果考試通過(guò)采集系統(tǒng)輸入和輸出信號(hào)參數(shù)獲得識(shí)別非線(xiàn)性分析參數(shù)，稱(chēng)為考試非線(xiàn)性分析分析。通常，非線(xiàn)性分析分析，考試非線(xiàn)性分析分析。 振動(dòng)模式的彈性的結(jié)構(gòu)的固有的，全體的特性。非線(xiàn)性分析分析的方法，通過(guò)清醒的構(gòu)造物的容易被影響的頻率范圍內(nèi)的各主要模式的特性，那個(gè)對(duì)應(yīng)預(yù)言結(jié)構(gòu)內(nèi)外部或內(nèi)部各種：的作用下發(fā)生的實(shí)際的振動(dòng)響應(yīng)。所以，非線(xiàn)性分析分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)備故障診斷動(dòng)態(tài)的重要方法。 機(jī)械、建筑、航天飛機(jī)，船舶、汽車(chē)等實(shí)際的振動(dòng)模式各自不同。非線(xiàn)性分析分析提供了各類(lèi)振動(dòng)特性研究的有效途徑。首先，構(gòu)造物靜止?fàn)顟B(tài)人為加振，通過(guò)測(cè)定加振力和響應(yīng)雙通道快速傅立葉變換（FFT）的分析，任意兩點(diǎn)之間的機(jī)械導(dǎo)納函數(shù)（傳遞函數(shù)）。非線(xiàn)性分析分析理論考試導(dǎo)納函數(shù)擬合的曲線(xiàn)，認(rèn)識(shí)構(gòu)造物非線(xiàn)性分析參數(shù)，建立從而構(gòu)造物非線(xiàn)性分析模型。非線(xiàn)性分析疊加原理，已知的各種載荷時(shí)間過(guò)程的場(chǎng)合，預(yù)言結(jié)構(gòu)物的實(shí)際的振動(dòng)的反應(yīng)過(guò)程和反應(yīng)譜。 這十幾年，計(jì)算機(jī)技術(shù)FFT分析儀，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和振動(dòng)傳感器，驅(qū)動(dòng)程序等的技術(shù)的發(fā)展，得到考試非線(xiàn)性分析分析的迅速的發(fā)展的影響，機(jī)械、電氣、建筑、水利、航空、航天等眾多產(chǎn)業(yè)部門(mén)的重視。已經(jīng)多種等級(jí)，各種原理的非線(xiàn)性分析分析硬件和軟件登場(chǎng)。 4.2 前處理 打開(kāi)ansys軟件，界面如圖所示 點(diǎn)擊Geometry功能選項(xiàng)，將其拖入Project schematic界面，如上圖所示 在Analysis Systems中點(diǎn)擊Static Structural功能選項(xiàng)，將其拖入到Geometry旋向框上面，如圖所示，自動(dòng)生成分析選項(xiàng)界面。 導(dǎo)入模型以后，需要對(duì)模型賦予材質(zhì)。本結(jié)構(gòu)中，零部件材質(zhì)設(shè)定為結(jié)構(gòu)鋼 楊氏模量為2.1e13pa 泊松比為 0.3 如下圖所示，分別對(duì)每個(gè)零部件進(jìn)行材料設(shè)定 4.3 網(wǎng)格劃分 區(qū)分網(wǎng)格前，用戶(hù)首先需要對(duì)模型中將使用單位設(shè)定。單元的屬性主要是：?jiǎn)卧?lèi)型，實(shí)常數(shù)，材料常數(shù)。典型的實(shí)常數(shù)，厚度，截面，高度，梁的慣性等。材料的屬性包括：彈性模量、泊松分布，密度，熱膨脹系數(shù)等。 ANSYS為用戶(hù)提供了兩種網(wǎng)格分割類(lèi)型：自由與映射 所謂的“自由”的體現(xiàn)，不特定的標(biāo)準(zhǔn)，單元形狀無(wú)限制，生成機(jī)體不規(guī)律，基本上適用于所有的模型。自由網(wǎng)格生成的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)位置比較隨意，用戶(hù)無(wú)法控制。操作方法是打開(kāi)Mesh Tool工具欄的自由選擇。用單元形狀于是對(duì)面是身體依賴(lài)網(wǎng)格區(qū)分。對(duì)面的自由，只有網(wǎng)格是四角形的組合也盡量三角形單元組成，或兩者混合。身體有自由、網(wǎng)格單元限制四面體。 映射網(wǎng)格區(qū)分要求方面和身體的形狀，一定規(guī)則，且映射面網(wǎng)格只包括三角形的單位和四角形的單位，映射身體網(wǎng)格只包括六面體單元，這就是規(guī)則生成單元形狀形狀，適用規(guī)則的臉和身體。網(wǎng)格映射分，生成單元尺寸依靠，當(dāng)前DSIZE ESIZE，KESIZE，LESIZE和ASIZE設(shè)置。Smartsize不能用于映射網(wǎng)格區(qū)分。使用時(shí)硬時(shí)，不支持映射網(wǎng)格的區(qū)分。這方面是3或4條線(xiàn)圍起來(lái)，腋下相等的單元的分割數(shù)必須。如果這方面3條線(xiàn)圍成三條方面的單元的分割數(shù)等于是偶數(shù)，必須要。對(duì)邊格數(shù)的差別，平等，或網(wǎng)格邊數(shù)相等，另外的格數(shù)的差是偶數(shù)，網(wǎng)格區(qū)分映射。 如果一個(gè)方面比4條線(xiàn)圍成，那是直接采用映射網(wǎng)格被分為了，但是，總的線(xiàn)數(shù)量的減少4，其中的一些線(xiàn)配合（add）和連接（concatenated，一種區(qū)分網(wǎng)格時(shí)的操作）。 代替連接操作（concatenation），拾音器方面的3個(gè)或四角點(diǎn)面映射網(wǎng)格，分為它簡(jiǎn)化的方法的兩個(gè)分映射網(wǎng)格點(diǎn)之間的內(nèi)部連接線(xiàn)。 為了得到映射網(wǎng)格，必須在一旁指定相等的線(xiàn)的分割數(shù)（或定義線(xiàn)的分割數(shù)對(duì)應(yīng)的接力方式）。不需要所有的線(xiàn)指定分割數(shù)，只要采用映射網(wǎng)格，分程序線(xiàn)的分割數(shù)1根邊，一邊傳達(dá)傳達(dá)給所有的旁邊的網(wǎng)格方面）區(qū)分身體映射網(wǎng)格：為了一個(gè)人分割六面體單位，必須滿(mǎn)足?了塊形狀（六面體）、5面體和四方面的體形?對(duì)面和定義的單元的分割數(shù)必須等于 ?如果身體棱柱形和四面的尺寸，三角形方面的單元的分割數(shù)是偶數(shù)·相對(duì)緣區(qū)分的學(xué)分，必須等于 導(dǎo)入模型以后如上圖所示，打開(kāi)主界面,對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，點(diǎn)擊mesh功能旋向，右擊插入mesh方法，選擇sizing，即設(shè)定網(wǎng)格大小。設(shè)定整體網(wǎng)格大小為1mm。點(diǎn)擊mesh，軟件對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分結(jié)果如下圖所示： 可以看到最終網(wǎng)格劃分效果，以及網(wǎng)格數(shù)量，如下圖： 如圖所示，網(wǎng)格總數(shù)量為487658，節(jié)點(diǎn)數(shù)量為170523 網(wǎng)格質(zhì)量100 4.4 邊界條件設(shè)定 網(wǎng)格劃分完畢需要對(duì)整體裝置進(jìn)行邊界條件設(shè)定，如下圖所示，為模型固定條件，即模型中某些零部件進(jìn)行固定設(shè)定。 設(shè)定軸承外圈上與小棍接觸部分為固定。即fixed support 另外設(shè)定約束條件，即受力載荷或者位移載荷 設(shè)定與軸承外圈接觸的冷碾輥部分以及外部受力打小為500N 如上圖所示 4.5 強(qiáng)度分析 點(diǎn)solve，軟件對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算，最終計(jì)算結(jié)果如下圖 圖上分別為主應(yīng)力，位移，應(yīng)變值。 　4.6 強(qiáng)度分析結(jié)論 牙輪在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，?軸頸表面受到脹套的擠壓力和復(fù)合機(jī)械力的作用，將導(dǎo)致其永久性變形，直徑或縮減0.1mm~0.3mm。進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械脹緊配合力度達(dá)不到要求的縮緊力，牙輪與主軸之間出現(xiàn)配合間隙，引起了牙輪的磨損。 由此可知在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)： 1 減小軸與外殼的磨損. 2減小軸與外殼的摩擦使得軸轉(zhuǎn)動(dòng)更靈活 3起到固定軸的作用。 4在條件差的環(huán)境中使用。 5無(wú)油潤(rùn)滑的情況下使用 軸承拆下后擬繼承運(yùn)用時(shí)，應(yīng)選用恰當(dāng)?shù)难b配工具。裝配過(guò)盈配合的內(nèi)套圈，只能將拉力加在該套圈上，絕不許可通過(guò)滾動(dòng)體(外圈)傳遞裝配力，否則滾動(dòng)體和滾道都會(huì)被壓傷。軸承裝置時(shí)，必需在套圈端面的圓周上施加均等的壓力，將套圈壓入，不得用鎯頭等工具間接敲擊軸承端面，免得傷害軸承。在過(guò)盈量較小的狀況下，可在常溫下用套筒壓住軸承套圈端面，用鎯頭敲打套筒，通過(guò)套筒將套圈平衡地壓入。假如少量量裝置時(shí)，可采取液壓機(jī)。壓入時(shí)，應(yīng)保障外圈端面與外殼臺(tái)肩端面，內(nèi)圈端面與軸臺(tái)肩端面壓緊，當(dāng)過(guò)盈量較大時(shí)，可采取油浴加熱或感應(yīng)器加熱軸承方式來(lái)裝置，加熱溫度規(guī)模為80℃-100℃，最高不能超越120℃。同時(shí)，運(yùn)用螺母或其它恰當(dāng)?shù)姆绞骄o固軸承，以避免軸承冷卻后寬度方向壓縮而使套圈與軸肩之間發(fā)生間隙。 結(jié)論 一、總結(jié) 第一部分，文獻(xiàn)資料的搜集與整理。通過(guò)專(zhuān)利網(wǎng)、文獻(xiàn)庫(kù)和老師給的資料，了解了當(dāng)前主流的幾種機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架助推器類(lèi)型。然后根據(jù)文獻(xiàn)資料，綜合分析每種助推器的優(yōu)劣，綜合比較借鑒，初步確定采用撬棍杠桿式助推方式。 第二部分，確定局部和整體方案。進(jìn)一步分析撬棍式助推器的助推方式，及需要哪些相配合的機(jī)構(gòu)，將助推器分為執(zhí)行系統(tǒng)、系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三部分。然后先對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論受力分析，分析其位移量。借此計(jì)算出部分齒輪減速的比和需要的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，從而確定電機(jī)選型，至此部分和驅(qū)動(dòng)部分也同時(shí)確定下來(lái)。 第四部分，各部件具體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。根據(jù)前面三章的內(nèi)容，確定執(zhí)行系統(tǒng)、系統(tǒng)各部件的具體結(jié)構(gòu)尺寸，確定軸上零件的定位和裝配方式，最后選擇合適的軸承并對(duì)各部件進(jìn)行校核。 二、設(shè)計(jì)的不足之處 這次的設(shè)計(jì)還只是階段性的，助推器的結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，中間的系統(tǒng)也有很多不同的方案可以選擇，比如選擇齒輪代替鏈傳， 三、個(gè)人體會(huì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年期間最后一次正式的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了，可以說(shuō)是跨出大學(xué)校園的最后一步。需要考察自己大學(xué)期間學(xué)習(xí)的各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)技能和課程知識(shí)，并且要綜合運(yùn)用，對(duì)自己也是一次全面的提高。 因?yàn)榭佳械年P(guān)系，很多時(shí)間被占用了，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間比較緊，中間過(guò)程略顯倉(cāng)促。剛開(kāi)始做課題使并沒(méi)有什么頭緒，不知道從哪里下手。就像無(wú)頭的蒼蠅，這里做一些，那里做一些，其中受力分析就做了很多遍，事實(shí)證明這些都是無(wú)用功。后來(lái)跟指導(dǎo)老師溝通了很多次，確定下來(lái)步驟。先綜合分析助推器的總體結(jié)構(gòu)，分成幾部分，比如驅(qū)動(dòng)、、執(zhí)行部分，這樣就有了一個(gè)大的方向。 因此，我體會(huì)到初步設(shè)計(jì)必須確定每一部分的工作，由大到小，先分析結(jié)構(gòu)，再對(duì)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能綜合分析，不斷的修正、不斷的改進(jìn)，這樣才能做出完整的設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) 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