多层圆筒过盈连接设计方法及试验研究

发布时间：2017-07-29 02:17

  本文关键词：多层圆筒过盈连接设计方法及试验研究

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【摘要】：过盈连接是利用零件间的过盈配合使其抱紧而在配合面形成径向压力的一种半永久性连接，能够传递轴向力或扭矩，具有结构简单、定心精度好、承载性能高等优点，，广泛应用于工业生产。过盈连接分为圆柱过盈连接和圆锥过盈连接。多层圆筒过盈连接采用圆柱过盈连接和圆锥过盈连接相结合的结构形式，将两者优点结合在一起，在工程实际中得到越来越多地应用。 本课题基于厚壁圆筒理论和平面应力应变状态的假设，以风电锁紧盘为研究对象，探讨了多层圆筒过盈配合中过盈量与各配合面接触压力之间的关系，推导了各配合面接触压力和过盈量的计算公式，并给出了风电锁紧盘的尺寸设计方法。应用有限元分析软件ABAQUS模拟了风电锁紧盘装配过程，并将所得结果与解析解进行了对比。通过风电锁紧盘静扭矩加载试验对所设计的风电锁紧盘的承载性能进行了验证。下面将本课题的主要内容简述如下： 首先，通过厚壁圆筒的变形计算公式，结合风电锁紧盘的变形协调方程建立了风电锁紧盘过盈量与各配合面接触压力之间的关系，得到了过盈量与各配合面接触压力的计算公式，基于第四强度理论推导了各组件的等效应力计算公式，结合尺寸驱动公式给出了风电锁紧盘的尺寸设计方法。此外，还给出了外环推进行程的计算公式。 其次，依据本文理论方法设计的风电锁紧盘尺寸，应用有限元分析软件ABAQUS建立了风电锁紧盘的二维轴对称模型并模拟了其装配过程，分析了风电锁紧盘装配后各配合面接触压力和各组件Mises应力的分布规律，并对比了有限元解和解析解，验证了理论设计方法的准确性。另外，还分析了加工偏差和装配间隙对风电锁紧盘的接触压力、Mises应力以及承载性能的影响。 最后，介绍了风电锁紧盘静扭矩加载试验台的工作原理、风电锁紧盘的装配步骤以及试验步骤。采用液压千斤顶依次递增加载的方式对设计的某型号风电锁紧盘进行加载试验，验证本文设计方法的可靠性。试验结果表明，通过本文理论方法所设计的风电锁紧盘的承载性能满足工作要求。
【关键词】：多层圆筒 过盈连接 风电锁紧盘 有限元 过盈量 承载性能
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH131.7
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 课题来源14
• 1.4 本课题研究的内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 过盈连接的理论基础16-28
• 2.1 厚壁圆筒的应力与变形16-19
• 2.1.1 圆筒受内、外压作用时的应力与变形16-17
• 2.1.2 圆筒受外压作用时的应力与变形17-18
• 2.1.3 圆筒受内压作用时的应力与变形18-19
• 2.2 厚壁圆筒的强度校核19-20
• 2.3 过盈连接概述20-23
• 2.3.1 过盈连接的工作原理及应用20
• 2.3.2 过盈连接的装配方式20-21
• 2.3.3 过盈连接性能的影响因素21-23
• 2.4 过盈量与接触压力的关系23-24
• 2.5 过盈连接的设计计算24-27
• 2.5.1 圆柱过盈连接24-26
• 2.5.2 圆锥过盈连接26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 多层圆筒过盈连接的设计与校核28-38
• 3.1 多层圆筒过盈连接介绍28
• 3.2 风电锁紧盘简介28-29
• 3.3 过盈量与各配合面接触压力关系29-30
• 3.4 设计计算30-31
• 3.5 校核计算31-33
• 3.6 螺栓拧紧力矩计算33
• 3.7 尺寸设计33-36
• 3.7.1 尺寸设计说明33-34
• 3.7.2 计算外环推进行程 L34
• 3.7.3 确定关键尺寸34-36
• 3.8 风电锁紧盘设计流程36-37
• 3.9 本章小结37-38
• 第四章 多层圆筒过盈连接的仿真分析38-60
• 4.1 有限元法简介38-39
• 4.1.1 有限元法基本思想38
• 4.1.2 有限元软件 ABAQUS 简介38-39
• 4.2 接触问题的有限元法介绍39-41
• 4.2.1 接触问题及特点39-40
• 4.2.2 ABAQUS 接触功能概述40
• 4.2.3 接触相互作用40
• 4.2.4 主面和从面40-41
• 4.3 风电锁紧盘过盈连接有限元数值分析41-44
• 4.3.1 研究对象及几何模型的建立41
• 4.3.2 材料属性及网格划分41-42
• 4.3.3 接触方式及摩擦系数的选取42-43
• 4.3.4 定义边界条件和载荷43-44
• 4.3.5 定义分析类型及求解44
• 4.4 有限元法和解析法计算结果的对比与分析44-53
• 4.4.1 接触压力44-46
• 4.4.2 承载扭矩46-47
• 4.4.3 Mises 应力47-53
• 4.5 加工偏差和装配间隙对性能的影响分析53-58
• 4.5.1 模型基本参数设置53-54
• 4.5.2 接触压力54-55
• 4.5.3 承载扭矩55-56
• 4.5.4 Mises 应力56-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第五章 风电锁紧盘静扭矩加载试验60-66
• 5.1 引言60
• 5.2 试验设备概述60-62
• 5.2.1 风电锁紧盘61
• 5.2.3 力矩扳手61-62
• 5.2.4 液压千斤顶及液压泵62
• 5.3 试验原理和方法62-63
• 5.4 试验测试的主要步骤63-64
• 5.4.1 风电锁紧盘装配步骤63
• 5.4.2 静扭矩加载试验步骤63-64
• 5.5 试验结果分析64
• 5.6 本章小结64-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果74-75

【参考文献】

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本文编号：587075