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（論文）任務(wù)書 （由指導(dǎo)教師填寫,于畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周下達(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 專業(yè)年級 機(jī)械工程及其自動化2011級 學(xué)　號 學(xué)生姓名 孫弘揚 題 目 來 源 科研課題（√ ） 題 目 類 型 設(shè) 計 工程實際（ ?。? 請直接在所屬項目括號內(nèi)打“√”（單選） 實驗研究（　 ） 教師自擬（ ） 軟件開發(fā)（　 ） 論 文 理論研究（　 ） 學(xué)生自擬（ 　） 實驗研究（　 ） 結(jié)合實際（ √ ） 設(shè)計（論文）選題目的及工作任務(wù) 采用ANSYS有限元分析軟件, 采用接觸問題的有限元法, 對復(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，優(yōu)化或者改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)，提出牙輪和軸承設(shè)計應(yīng)注意的問題。 目前資料收集情況（含指定參考資料） [1] 楊斌. 牙輪鉆頭浮動套軸承接觸應(yīng)力分析研究[D]. 西南石油學(xué)院, 2005 . [2]喻開安. 偏心單牙輪鉆頭軸承接觸應(yīng)力分析[J]. 石油礦場機(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, 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, 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]. 沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報, 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, 2010,(06) . 其余資料根據(jù)需要自主查閱 設(shè)計（論文）的進(jìn)程安排 序 號 設(shè)計（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)行開題報告的撰寫及準(zhǔn)備開題答辯 3月11日-3月14日 3 鉆頭工作原理的研究；同時進(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)計評閱、審閱、答辯 6月11日-6月25日 設(shè)計（論文）的預(yù)期結(jié)果 學(xué)生充分了解鉆頭工作原理，通過國內(nèi)外文獻(xiàn)檢索，英文文獻(xiàn)翻譯，計算機(jī)輔助分析及論文的撰寫，掌握復(fù)合鉆頭軸承原理、結(jié)構(gòu)和失效形式及原因。綜合使用鉆頭過程中發(fā)現(xiàn)的問題，對牙輪殼體和軸承內(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，提出牙輪和軸承設(shè)計應(yīng)注意的問題。通過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，你若沒要求可不寫 設(shè)計課題名稱： 復(fù)合鉆頭軸承應(yīng)力分析 圖紙交稿時間要求（詳細(xì)說明，交什么圖紙，幾號交） 任務(wù)書里有寫，每周必須給我東西檢查！以免做錯 全套設(shè)計交稿時間要求 5月30號 其他特殊說明： 填寫完后，請把此表和其他設(shè)計要求相關(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（論文）任務(wù)書 （由指導(dǎo)教師填寫,于畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周下達(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 專業(yè)年級 機(jī)械工程及其自動化2011級 學(xué)　號 學(xué)生姓名 孫弘揚 題 目 來 源 科研課題（√ ） 題 目 類 型 設(shè) 計 工程實際（ 　） 請直接在所屬項目括號內(nèi)打“√”（單選） 實驗研究（　 ） 教師自擬（ ） 軟件開發(fā)（　 ） 論 文 理論研究（　 ） 學(xué)生自擬（ ?。? 實驗研究（　 ） 結(jié)合實際（ √ ） 設(shè)計（論文）選題目的及工作任務(wù) 采用ANSYS有限元分析軟件, 采用接觸問題的有限元法, 對復(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，優(yōu)化或者改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)，提出牙輪和軸承設(shè)計應(yīng)注意的問題。 目前資料收集情況（含指定參考資料） [1] 楊斌. 牙輪鉆頭浮動套軸承接觸應(yīng)力分析研究[D]. 西南石油學(xué)院, 2005 . [2]喻開安. 偏心單牙輪鉆頭軸承接觸應(yīng)力分析[J]. 石油礦場機(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, 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, 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]. 沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報, 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, 2010,(06) . 其余資料根據(jù)需要自主查閱 設(shè)計（論文）的進(jìn)程安排 序 號 設(shè)計（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)行開題報告的撰寫及準(zhǔn)備開題答辯 3月11日-3月14日 3 鉆頭工作原理的研究；同時進(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)計評閱、審閱、答辯 6月11日-6月25日 設(shè)計（論文）的預(yù)期結(jié)果 學(xué)生充分了解鉆頭工作原理，通過國內(nèi)外文獻(xiàn)檢索，英文文獻(xiàn)翻譯，計算機(jī)輔助分析及論文的撰寫，掌握復(fù)合鉆頭軸承原理、結(jié)構(gòu)和失效形式及原因。綜合使用鉆頭過程中發(fā)現(xiàn)的問題，對牙輪殼體和軸承內(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，提出牙輪和軸承設(shè)計應(yīng)注意的問題。通過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 號 密 級 寧 畢業(yè)設(shè)計(論文) 復(fù)合鉆頭的設(shè)計和有限元分析 所在學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 11機(jī)自x班 姓 名 學(xué) 號 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傳來的氣體作用力及其本身擺動和活塞組往復(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度和結(jié)構(gòu)剛度。疲勞強度不足，往往會造成復(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 3 2.2.1復(fù)合鉆頭的類型定位 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 11 3.1 復(fù)合鉆頭設(shè)計 13 3.2 復(fù)合鉆頭配件設(shè)計 14 第4章 有限元分析 16 4.1 有限元簡介 16 4.1.1 有限元強度分析簡介 16 4.1.2 非線性分析 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 強度分析 22 4.6 強度分析結(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，與活塞銷連接的部分稱復(fù)合鉆頭小頭；與曲軸連接的部分稱復(fù)合鉆頭大頭，連接小頭與大頭的桿部稱復(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)入潤滑襯套與活塞銷的配合表面。復(fù)合鉆頭桿身是一個長桿件，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，車用發(fā)動機(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度都足夠的情況下使質(zhì)量最小，高強化發(fā)動機(jī)有采用H形斷面的。有的發(fā)動機(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渡。 為降低發(fā)動機(jī)的振動，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)動機(jī)時，一般都以克為計量單位按復(fù)合鉆頭的大、小頭質(zhì)量分組，同一臺發(fā)動機(jī)選用同一組復(fù)合鉆頭。 V型發(fā)動機(jī)上，其左、右兩列的相應(yīng)氣缸共用一個曲柄銷，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)動副軸線間距較大時，一般做成桿狀。 帶兩個轉(zhuǎn)動副的雙副桿結(jié)構(gòu)： 帶三個轉(zhuǎn)動副的三副桿結(jié)構(gòu)： 桿狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件應(yīng)盡量做成直桿。有時為了避免構(gòu)件之間的運動干涉，也可將桿狀構(gòu)件做成其他結(jié)構(gòu)。 帶三個轉(zhuǎn)動副的三副桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計較為靈活，與三個轉(zhuǎn)動副的相對位置和構(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 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，拉伸等變動荷載作用。鏈接必須有足夠的疲勞強度和結(jié)構(gòu)剛性。疲勞強度不足，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，軸承和曲軸銷等偏磨。 2.2.1復(fù)合鉆頭的類型定位 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)入潤滑襯套與活塞銷的配合表面。復(fù)合鉆頭桿身是一個長桿件，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，車用發(fā)動機(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度都足夠的情況下使質(zhì)量最小，高強化發(fā)動機(jī)有采用H形斷面的。有的發(fā)動機(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渡。 為降低發(fā)動機(jī)的振動，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)動機(jī)時，一般都以克為計量單位按復(fù)合鉆頭的大、小頭質(zhì)量分組，同一臺發(fā)動機(jī)選用同一組復(fù)合鉆頭。 V型發(fā)動機(jī)上，其左、右兩列的相應(yīng)氣缸共用一個曲柄銷，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剩變形。通常疲勞斷裂部位連接上的3個區(qū)域的高應(yīng)力。鏈接的工作條件鏈接的高強度和抗疲勞性能；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，所以德國汽車企業(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din標(biāo)準(zhǔn)）。合金鋼非常高強度，對應(yīng)力集中敏感的。所以，復(fù)合鉆頭外形，過度的公畝等必要嚴(yán)格要求，應(yīng)該注意的表面加工提高質(zhì)量疲勞強度，否則高強度合金鋼的應(yīng)用預(yù)期效果不能達(dá)到。 第3章 復(fù)合鉆頭設(shè)計 3.1 復(fù)合鉆頭原理 復(fù)合鉆頭體由三部分構(gòu)成，與活塞銷連接的部分稱復(fù)合鉆頭小頭；與曲軸連接的部分稱復(fù)合鉆頭大頭，連接小頭與大頭的桿部稱復(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)入潤滑襯套與活塞銷的配合表面。復(fù)合鉆頭桿身是一個長桿件，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，車用發(fā)動機(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度都足夠的情況下使質(zhì)量最小，高強化發(fā)動機(jī)有采用H形斷面的。有的發(fā)動機(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渡。 為降低發(fā)動機(jī)的振動，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)動機(jī)時，一般都以克為計量單位按復(fù)合鉆頭的大、小頭質(zhì)量分組，同一臺發(fā)動機(jī)選用同一組復(fù)合鉆頭。V型發(fā)動機(jī)上，其左、右兩列的相應(yīng)氣缸共用一個曲柄銷，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 第4章 有限元分析 4.1 有限元簡介 4.1.1 有限元強度分析簡介 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題近似解的數(shù)值技術(shù)。解的時候全體的問題區(qū)域分解，各地區(qū)簡單的部分，這個簡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。類比連接多級微小直線近似日元的思想，有限要素法在內(nèi)的所有可能的方法很多，這些方法稱為有限元的小領(lǐng)域上的簡單方程相連，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)一個合適的（比較簡單的）近似解解，然后推導(dǎo)這個地區(qū)的總的條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），其結(jié)果問題解。這是正確理解解，而是近似解，實際問題是比較簡單的問題。大部分的實際問題，正確理解難以得到有限元，計算精度高，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)點移位作為基本的未知量被稱為位移法；選擇節(jié)點力作為基本未知量稱為力法；部分節(jié)點力和一部分的節(jié)點移位作為基本的未知量被稱為混合法。位移法容易實現(xiàn)計算自動化，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)點位的一部分表示。這個時候單位位移分布收割迫近原函數(shù)的近似函數(shù)說明。通常，有限要素法我們位移坐標(biāo)變量的簡單的函數(shù)。這個函數(shù)被稱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)點的數(shù)量，位置和意義等標(biāo)題，單元節(jié)點力和節(jié)點移位的關(guān)系式，組合分析的關(guān)鍵的一步。這個時候應(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)，從而單元剛性矩陣，這是有限要素法的基本步驟之一。 4.1.2 非線性分析 非線性分析分析研究結(jié)構(gòu)動力特性的一種現(xiàn)代方法，系統(tǒng)的辨別方法是工程的振動的領(lǐng)域的應(yīng)用。非線性分析機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動特性，每一個模式是特定的固有頻率，阻尼比非線性分析振型。這些非線性分析參數(shù)計算和考試從分析，取得的計算和考試分析過程被稱為非線性分析分析。如果這個分析過程有限元計算方法取了，計算非線性分析分析稱；如果考試通過采集系統(tǒng)輸入和輸出信號參數(shù)獲得識別非線性分析參數(shù)，稱為考試非線性分析分析。通常，非線性分析分析，考試非線性分析分析。 振動模式的彈性的結(jié)構(gòu)的固有的，全體的特性。非線性分析分析的方法，通過清醒的構(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，那個對應(yīng)預(yù)言結(jié)構(gòu)內(nèi)外部或內(nèi)部各種：的作用下發(fā)生的實際的振動響應(yīng)。所以，非線性分析分析結(jié)構(gòu)設(shè)計及設(shè)備故障診斷動態(tài)的重要方法。 機(jī)械、建筑、航天飛機(jī)，船舶、汽車等實際的振動模式各自不同。非線性分析分析提供了各類振動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，通過測定加振力和響應(yīng)雙通道快速傅立葉變換（FFT）的分析，任意兩點之間的機(jī)械導(dǎo)納函數(shù)（傳遞函數(shù)）。非線性分析分析理論考試導(dǎo)納函數(shù)擬合的曲線，認(rèn)識構(gòu)造物非線性分析參數(shù)，建立從而構(gòu)造物非線性分析模型。非線性分析疊加原理，已知的各種載荷時間過程的場合，預(yù)言結(jié)構(gòu)物的實際的振動的反應(yīng)過程和反應(yīng)譜。 這十幾年，計算機(jī)技術(shù)FFT分析儀，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和振動傳感器，驅(qū)動程序等的技術(shù)的發(fā)展，得到考試非線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)部門的重視。已經(jīng)多種等級，各種原理的非線性分析分析硬件和軟件登場。 4.2 前處理 打開ansys軟件，界面如圖所示 點擊Geometry功能選項，將其拖入Project schematic界面，如上圖所示 在Analysis Systems中點擊Static Structural功能選項，將其拖入到Geometry旋向框上面，如圖所示，自動生成分析選項界面。 導(dǎo)入模型以后，需要對模型賦予材質(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，分別對每個零部件進(jìn)行材料設(shè)定 4.3 網(wǎng)格劃分 區(qū)分網(wǎng)格前，用戶首先需要對模型中將使用單位設(shè)定。單元的屬性主要是：單元類型，實常數(shù)，材料常數(shù)。典型的實常數(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為用戶提供了兩種網(wǎng)格分割類型：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)點位置比較隨意，用戶無法控制。操作方法是打開Mesh Tool工具欄的自由選擇。用單元形狀于是對面是身體依賴網(wǎng)格區(qū)分。對面的自由，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。使用時硬時，不支持映射網(wǎng)格的區(qū)分。這方面是3或4條線圍起來，腋下相等的單元的分割數(shù)必須。如果這方面3條線圍成三條方面的單元的分割數(shù)等于是偶數(shù)，必須要。對邊格數(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。 如果一個方面比4條線圍成，那是直接采用映射網(wǎng)格被分為了，但是，總的線數(shù)量的減少4，其中的一些線配合（add）和連接（concatenated，一種區(qū)分網(wǎng)格時的操作）。 代替連接操作（concatenation），拾音器方面的3個或四角點面映射網(wǎng)格，分為它簡化的方法的兩個分映射網(wǎng)格點之間的內(nèi)部連接線。 為了得到映射網(wǎng)格，必須在一旁指定相等的線的分割數(shù)（或定義線的分割數(shù)對應(yīng)的接力方式）。不需要所有的線指定分割數(shù)，只要采用映射網(wǎng)格，分程序線的分割數(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：為了一個人分割六面體單位，必須滿足?了塊形狀（六面體）、5面體和四方面的體形?對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，打開主界面,對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，點擊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。點擊mesh，軟件對模型進(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 強度分析 點solve，軟件對模型進(jìn)行計算，最終計算結(jié)果如下圖 圖上分別為主應(yīng)力，位移，應(yīng)變值。 　4.6 強度分析結(jié)論 牙輪在長期運行過程中，?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)計過程中需要注意以下幾點： 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無油潤滑的情況下使用 軸承拆下后擬繼承運用時，應(yīng)選用恰當(dāng)?shù)难b配工具。裝配過盈配合的內(nèi)套圈，只能將拉力加在該套圈上，絕不許可通過滾動體(外圈)傳遞裝配力，否則滾動體和滾道都會被壓傷。軸承裝置時，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，通過套筒將套圈平衡地壓入。假如少量量裝置時，可采取液壓機(jī)。壓入時，應(yīng)保障外圈端面與外殼臺肩端面，內(nèi)圈端面與軸臺肩端面壓緊，當(dāng)過盈量較大時，可采取油浴加熱或感應(yīng)器加熱軸承方式來裝置，加熱溫度規(guī)模為80℃-100℃，最高不能超越120℃。同時，運用螺母或其它恰當(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。通過專利網(wǎng)、文獻(xiàn)庫和老師給的資料，了解了當(dāng)前主流的幾種機(jī)車轉(zhuǎn)向架助推器類型。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)動系統(tǒng)三部分。然后先對執(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)動部分也同時確定下來。 第四部分，各部件具體機(jī)構(gòu)設(shè)計和校核。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各部件進(jìn)行校核。 二、設(shè)計的不足之處 這次的設(shè)計還只是階段性的，助推器的結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)行局部優(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、個人體會 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年期間最后一次正式的機(jī)構(gòu)設(shè)計了，可以說是跨出大學(xué)校園的最后一步。需要考察自己大學(xué)期間學(xué)習(xí)的各項專業(yè)技能和課程知識，并且要綜合運用，對自己也是一次全面的提高。 因為考研的關(guān)系，很多時間被占用了，所以畢業(yè)設(shè)計的時間比較緊，中間過程略顯倉促。剛開始做課題使并沒有什么頭緒，不知道從哪里下手。就像無頭的蒼蠅，這里做一些，那里做一些，其中受力分析就做了很多遍，事實證明這些都是無用功。后來跟指導(dǎo)老師溝通了很多次，確定下來步驟。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、、執(zhí)行部分，這樣就有了一個大的方向。 因此，我體會到初步設(shè)計必須確定每一部分的工作，由大到小，先分析結(jié)構(gòu)，再對結(jié)構(gòu)的運動和動力性能綜合分析，不斷的修正、不斷的改進(jìn)，這樣才能做出完整的設(shè)計。 參考文獻(xiàn) [1]楊穎萍，施俊俊，孫英彪.客車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊修工藝的探討[A].第十四屆全國機(jī)械設(shè)計年會論文集[C].中國機(jī)械工程學(xué)會，2008. 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