斜圈弹簧加速疲劳寿命试验装置的结构设计与仿真分析
发布时间：2021-10-28 12:45
近些年,随着斜圈弹簧在国内所应用领域的不断扩大,那么将会导致对于斜圈弹簧的性能要求越来越高。然而,目前国内的很多生产厂商所设计生产出来的斜圈弹簧产品普遍存在使用寿命短且容易发生疲劳失效,产生这一现象的主要原因在于,缺乏通过试验分析手段找到影响斜圈弹簧疲劳的因素。而目前国内还没有研制出能够专门用于斜圈弹簧加速疲劳试验的装置。针对以上问题,首先,在对机械零部件疲劳理论部分以及斜圈弹簧的结构特点、性能参数、疲劳寿命、应用场合进行了深入研究后,选取旋转密封应用中的斜圈弹簧作为试验对象,展开了对斜圈弹簧加速疲劳试验装置的结构设计工作。通过机械创新设计的思维方法,结合疲劳试验系统中常见的激振加载方式,对试验装置的功能原理进行构思,可将试验装置拆分为加载部分、偏心调节部分及驱动部分,分别对每一部分的结构设计方案进行分析对比,确定最合理的设计方案。同时,结合被测对象斜圈弹簧的各类参数,最终完成对加速疲劳试验装置的整体结构设计。其次,为了保证试验精度提高试验效率,选取试验装置中的主结构加载系统为研究对象,先通过动平衡理论知识,对主结构的动平衡数学模型进行分析,得到了不同工况下主结构平衡时所需的平衡块结构...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
斜圈弹簧的主要应用Fig.1-1Mainapplicationofcantedcoilspring对于斜圈弹簧而言，它也是机械设备密封组件中最为关键的零部件，其结构性能的好坏将直接影响机械设备的密封效果
西安理工大学工程硕士专业学位论文4输出控制，使疲劳试验装置在实验过程中的精度及效率得到提高，进一步改变了我国同发达国家在疲劳试验设备方面落后的局面。图1-3为国内试验设备生产厂商所设计的电液伺服动态疲劳疲劳试验装置以及电子疲劳试验机。图1-3国内生产厂商所设计疲劳试验装置Fig.1-3Fatiguetestdevicedesignedbydomesticmanufacturers1.3研究的目的及意义随着斜圈弹簧所应用领域的不断扩大，必然导致各领域之间对斜圈弹簧的性能要求不断增高，而疲劳特性及使用寿命作为性能要求中的重要指标，应该对其进行准确的评估，避免斜圈弹簧在正常的使用过程中发生疲劳现象，导致设备不能够稳定可靠的运转。通过理论计算或者软件分析所得到的斜圈弹簧疲劳特性，只是理想状态下的分析结果，然而在实际使用过程中，斜圈弹簧疲劳寿命可能会受到很多方面因素的影响，包括设备的装配误差或者是机械装置的振动等等。要想实现对斜圈弹簧的疲劳特性分析以及使用寿命的预测，只有通过试验的方法，才能够使分析结果变得更加准确合理[17]-[18]。国内虽然有很多种类的疲劳试验装置，其加载方式及作用原理多种多样，能够满足大部分零部件及材料试样的疲劳特性分析。但由于斜圈弹簧结构及受载变形的独特性，其外形为环形结构且在工作中主要承受径向载荷，通过不断的了解及咨询，没能够找到符合对斜圈弹簧进行疲劳加载的试验装置。所以要想通过试验方法对其进行疲劳性能的分析，首先应该根据斜圈弹簧的结构、受力及工况特点，设计开发出一个能够满足疲劳特性分析的试验设备。这就是文章所研究的目的，与论文题目斜圈弹簧加速疲劳试验装置的结构设计与仿真相对应。通过对疲劳试验装置的设计与分析，为以后装置的实体搭建、结构优化提供了一定的基矗使得通过试
西安理工大学工程硕士专业学位论文8应力变化性质。当r=-1时，此时的变应力称为对称循环变应力，平均应力0m，minmax，如图2-1a所示;当r=0时，此时的变应力称为脉动循环变应力，最小应力0min，ma，ama222max，如图2-1b所示；当r=1时，此时的应力称为静应力，最大应力与最小应力接近或相等，如图2-1c所示；当-1<r<1时，此时的变应力称为非对称循环变应力，如图2-1d所示。（a）（b）（c）（d）图2-1疲劳加载形式（加载/时间，轴向力/应变）Fig.2-1Fatigueloadingform(load/time,axialforce/strain)材料或零件的疲劳性能通常是通过试验在其标准试件上施加外部的交变应力（对称循环变应力或脉动循环变应力）测定。疲劳强度与变应力的循环特征r、载荷作用的循环次数N以及应力幅值a都有关系，零件或材料在同一最大应力水平下，应力幅a越小，应力循环特征r越大，则其疲劳强度越高。对于材料或零件的疲劳特性的描述，我们通常可以通过试验方法绘制出材料的疲劳强度-寿命曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械结构设计中的创新设计应用研究[J]. 戚文梁. 科技经济导刊. 2018(24)
[2]机械设备中滚动轴承的润滑分析[J]. 周金超. 甘肃冶金. 2013(02)
[3]斜圈弹簧的应用研究[J]. 张旭龙,陈毅,潘连玉阳,杨卫超. 河南科技. 2013(04)
[4]弹簧触头在隔离开关中的应用[J]. 夏立国. 黑龙江科技信息. 2010(30)
[5]疲劳试验研究进展[J]. 佟玲,张本华,杨玉芬. 实验室科学. 2006(02)
[6]机械零件随机疲劳载荷的统计分析方法[J]. 周家泽,管昌生. 襄樊职业技术学院学报. 2003(04)
[7]疲劳破坏机理的分析[J]. 赵淑兰. 宁夏工学院学报. 1995(03)
博士论文
[1]采油螺杆泵定子疲劳寿命预测及试验研究[D]. 祖海英.东北石油大学 2018
[2]螺杆泵定子力学特性及疲劳寿命研究[D]. 王明起.东北石油大学 2015
硕士论文
[1]斜圈弹簧作机械密封弹性元件的疲劳寿命分析[D]. 孙兴汉.西安理工大学 2016
[2]采煤机摇臂的动力响应及优化分析[D]. 陶静.中国矿业大学 2015
[3]一种高频微型疲劳试验机的设计及制造[D]. 许鹏.天津理工大学 2014
[4]疲劳裂纹扩展的健康监测技术研究[D]. 蔡建.南京航空航天大学 2008
[5]圆柱螺旋弹簧疲劳试验方法研究[D]. 傅华栋.机械科学研究总院 2007
[6]小型平板弯曲疲劳试验机的研制[D]. 曾德良.广西大学 2007
本文编号：3462824
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
斜圈弹簧的主要应用Fig.1-1Mainapplicationofcantedcoilspring对于斜圈弹簧而言，它也是机械设备密封组件中最为关键的零部件，其结构性能的好坏将直接影响机械设备的密封效果
西安理工大学工程硕士专业学位论文4输出控制，使疲劳试验装置在实验过程中的精度及效率得到提高，进一步改变了我国同发达国家在疲劳试验设备方面落后的局面。图1-3为国内试验设备生产厂商所设计的电液伺服动态疲劳疲劳试验装置以及电子疲劳试验机。图1-3国内生产厂商所设计疲劳试验装置Fig.1-3Fatiguetestdevicedesignedbydomesticmanufacturers1.3研究的目的及意义随着斜圈弹簧所应用领域的不断扩大，必然导致各领域之间对斜圈弹簧的性能要求不断增高，而疲劳特性及使用寿命作为性能要求中的重要指标，应该对其进行准确的评估，避免斜圈弹簧在正常的使用过程中发生疲劳现象，导致设备不能够稳定可靠的运转。通过理论计算或者软件分析所得到的斜圈弹簧疲劳特性，只是理想状态下的分析结果，然而在实际使用过程中，斜圈弹簧疲劳寿命可能会受到很多方面因素的影响，包括设备的装配误差或者是机械装置的振动等等。要想实现对斜圈弹簧的疲劳特性分析以及使用寿命的预测，只有通过试验的方法，才能够使分析结果变得更加准确合理[17]-[18]。国内虽然有很多种类的疲劳试验装置，其加载方式及作用原理多种多样，能够满足大部分零部件及材料试样的疲劳特性分析。但由于斜圈弹簧结构及受载变形的独特性，其外形为环形结构且在工作中主要承受径向载荷，通过不断的了解及咨询，没能够找到符合对斜圈弹簧进行疲劳加载的试验装置。所以要想通过试验方法对其进行疲劳性能的分析，首先应该根据斜圈弹簧的结构、受力及工况特点，设计开发出一个能够满足疲劳特性分析的试验设备。这就是文章所研究的目的，与论文题目斜圈弹簧加速疲劳试验装置的结构设计与仿真相对应。通过对疲劳试验装置的设计与分析，为以后装置的实体搭建、结构优化提供了一定的基矗使得通过试
西安理工大学工程硕士专业学位论文8应力变化性质。当r=-1时，此时的变应力称为对称循环变应力，平均应力0m，minmax，如图2-1a所示;当r=0时，此时的变应力称为脉动循环变应力，最小应力0min，ma，ama222max，如图2-1b所示；当r=1时，此时的应力称为静应力，最大应力与最小应力接近或相等，如图2-1c所示；当-1<r<1时，此时的变应力称为非对称循环变应力，如图2-1d所示。（a）（b）（c）（d）图2-1疲劳加载形式（加载/时间，轴向力/应变）Fig.2-1Fatigueloadingform(load/time,axialforce/strain)材料或零件的疲劳性能通常是通过试验在其标准试件上施加外部的交变应力（对称循环变应力或脉动循环变应力）测定。疲劳强度与变应力的循环特征r、载荷作用的循环次数N以及应力幅值a都有关系，零件或材料在同一最大应力水平下，应力幅a越小，应力循环特征r越大，则其疲劳强度越高。对于材料或零件的疲劳特性的描述，我们通常可以通过试验方法绘制出材料的疲劳强度-寿命曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]机械结构设计中的创新设计应用研究[J]. 戚文梁. 科技经济导刊. 2018(24)
[2]机械设备中滚动轴承的润滑分析[J]. 周金超. 甘肃冶金. 2013(02)
[3]斜圈弹簧的应用研究[J]. 张旭龙,陈毅,潘连玉阳,杨卫超. 河南科技. 2013(04)
[4]弹簧触头在隔离开关中的应用[J]. 夏立国. 黑龙江科技信息. 2010(30)
[5]疲劳试验研究进展[J]. 佟玲,张本华,杨玉芬. 实验室科学. 2006(02)
[6]机械零件随机疲劳载荷的统计分析方法[J]. 周家泽,管昌生. 襄樊职业技术学院学报. 2003(04)
[7]疲劳破坏机理的分析[J]. 赵淑兰. 宁夏工学院学报. 1995(03)
博士论文
[1]采油螺杆泵定子疲劳寿命预测及试验研究[D]. 祖海英.东北石油大学 2018
[2]螺杆泵定子力学特性及疲劳寿命研究[D]. 王明起.东北石油大学 2015
硕士论文
[1]斜圈弹簧作机械密封弹性元件的疲劳寿命分析[D]. 孙兴汉.西安理工大学 2016
[2]采煤机摇臂的动力响应及优化分析[D]. 陶静.中国矿业大学 2015
[3]一种高频微型疲劳试验机的设计及制造[D]. 许鹏.天津理工大学 2014
[4]疲劳裂纹扩展的健康监测技术研究[D]. 蔡建.南京航空航天大学 2008
[5]圆柱螺旋弹簧疲劳试验方法研究[D]. 傅华栋.机械科学研究总院 2007
[6]小型平板弯曲疲劳试验机的研制[D]. 曾德良.广西大学 2007
本文编号：3462824
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