弧形多股螺旋弹簧的关键技术研究

发布时间：2017-03-31 21:14

  本文关键词：弧形多股螺旋弹簧的关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：弧形多股螺旋弹簧简称弧形多股簧,与直多股簧和单股弧形弹簧相比,具有许多独特的性能,如强度高、吸振减振能力强、抗冲击能力强,寿命和安全性高等优点,所以具有很大的应用价值和美好的应用前景。不同参数的弧形多股簧的性能具有很大的差别,但从现有文献看,国内外还没有相关方面的研究报道,所以本文建立了弧形多股簧的空间曲线数学模型,并对弧形多股簧进行了数值模拟研究。为研究弧形多股簧的特性、找出其钢丝之间的摩擦规律以及提高其使用寿命等方面奠定了基础。本文主要研究内容及结论如下:①根据多股簧的结构以及成型原理,推导出了弧形多股螺旋弹簧的空间几何曲线公式。②设置一定参数的三股弧形多股簧,利用已建立的空间几何曲线公式,绘制了弧形多股簧钢丝的空间曲线,将其导入Pro/E完成了三维实体模型,验证了空间曲线的正确性。为了更快捷有效地建立弧形多股簧的三维模型,完成了空间曲线数学模型的参数化建模。③参照弧形弹簧的刚度公式,运用离散化方法,推导了弧形多股簧的刚度公式。④建立了弧形多股簧力学模型,分析了弧形多股簧受力压缩变形过程中振动速度、位移等情况。⑤分析了弧形多股簧的几何非线性,材料非线性和状态非线性,采用非线性特性的有限元求解方法对三股的弧形多股簧进行了数值模拟,分析了其静力学特性,得出了弧形多股簧受力过程的变形情况、钢丝之间摩擦应力分布规律以及应变情况,通过模态分析得出了弧形多股簧固有振动频率及其相应振型,较好的反映了弧形多股簧的受力情况。
【关键词】：弧形多股簧 曲线公式 有限元法 数值模拟
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH135
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 弧形多股螺旋弹簧11-12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.3.1 多股簧的研究现状12-13
• 1.3.2 弧形弹簧的研究现状13-14
• 1.4 主要研究内容和研究方法14-16
• 2 弧形多股簧的数学模型与实体建模16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 弧形多股簧空间曲线数学模型16-20
• 2.2.1 曲线几何学基本概念16-17
• 2.2.2 钢丝中心线数学模型17-19
• 2.2.3 基于MATLAB的空间曲线模型的实现19-20
• 2.3 基于Pro/E的弧形多股簧实体模型20-22
• 2.3.1 基于空间曲线数学模型的参数化建模20
• 2.3.2 螺旋扫描法20-22
• 2.4 弧形多股簧的刚度公式推导22-25
• 2.4.1 弧形弹簧刚度公式推导方法22-23
• 2.4.2 弧形多股簧刚度公式的推导23-25
• 2.5 小结25-27
• 3 弧形多股簧受力分析模型27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 弧形多股簧受力分析及其假设27-28
• 3.3 弧形多股簧动态模型的建立28-34
• 3.3.1 弧形多股簧虚拟质量的确定28-29
• 3.3.2 弧形多股簧振动速度分析计算29-31
• 3.3.3 弧形多股簧振动位移分析计算31-34
• 3.4 小结34-35
• 4 弧形多股簧的非线性特性35-41
• 4.1 引言35
• 4.2 结构非线性概述及其分类35-36
• 4.2.1 结构非线性概述及发展35
• 4.2.2 结构非线性类型35-36
• 4.3 弧形多股簧非线性特性分析36-37
• 4.3.1 几何非线性特性36-37
• 4.3.2 材料非线性特性37
• 4.3.3 状态非线性特性37
• 4.4 结构非线性有限元求解37-40
• 4.4.1 非线性有限元法基本概念和理论37-38
• 4.4.2 非线性有限元求解方法38-40
• 4.5 小结40-41
• 5 弧形多股簧的有限元分析41-58
• 5.1 引言41
• 5.2 ANSYS Workbench有限元数值模拟软件简介41-43
• 5.2.1 ANSYS Workbench软件介绍41-42
• 5.2.2 ANSYS Workbench有限元分析一般过程42-43
• 5.3 弧形多股簧数值模拟简介及其简化43-44
• 5.3.1 弧形多股簧数值模拟简介43-44
• 5.3.2 弧形多股簧数值模拟解决方案44
• 5.4 弧形多股簧预应力静力分析44-53
• 5.4.1 弧形多股簧有限元模型的建立44-47
• 5.4.2 弧形多股簧静力分析约束边界条件及加载求解47
• 5.4.3 弧形多股簧有限元求解设置及结果分析47-53
• 5.5 弧形多股簧模态分析53-56
• 5.5.1 弧形多股簧模态分析必要性53-54
• 5.5.2 有限元模态分析分析原理54
• 5.5.3 弧形多股簧固有频率及振型54-56
• 5.6 小结56-58
• 6 结论及展望58-60
• 6.1 全文工作总结58
• 6.2 后续工作展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63

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本文编号：280117