双向牙嵌式离合器载荷换向机理及特性研究
这是一篇关于双向牙嵌式离合器,载荷换向,离合特性,运动学,强度分析的论文, 主要内容为针对起重机在工作时普遍存在的钢丝绳缠绕不均、排绳紊乱等问题,根据排绳器的工作要求和特点以及排绳装置强排方案的比较与分析,结合三峡电厂的现状,本文提出了一种采用机械式丝杆自动正反转强排方案,为该方案设计了一种双向牙嵌式离合器结构的自动换向装置,对整个换向器系统进行了深入的理论与仿真研究,具有重要的理论价值和实际工程意义。本文具体研究工作如下:(1)分析了双向牙嵌式离合器的换向机理,当在接合位置时,弹簧力越大,则需要的换向载荷越大。并对离合器进行结构设计,确定了换向器接合齿的主要参数和结构。(2)根据双向牙嵌式离合器的结构特点与运动过程分析,得出了在载荷一定的情况下影响离合可靠性的因素,得到了离合器防自脱的条件,以及影响因素;根据离合特性,得出齿面倾角的范围(18.94°<α<44.88°),得出了当弹簧力一定时,齿面倾角越大,滑套更容易分离,且一次性接合成功的概率越大。(3)分别建立齿面倾角为20°、25°、30°、35°、40°不同齿型的模型,在安全系数为2的前提下设定弹簧弹力为80N,进行运动仿真,得出不同倾角下滑套的角速度、轴向速度、换向载荷、接合齿接触力的图形。经过对比分析,发现当锥轮转速,弹簧弹力一定时,齿面倾角越大,离合器分离时,需要的换向载荷越小,且换向载荷的增长的加速度与齿面倾角无关。分离后的最大角速度与轴向速度越大,导致滑套在接合前有一个更快的自转动,使得接合瞬间齿的接触力越大;不过在离合器接合稳定以后,齿面倾角越小,齿面的接触力波动就越小,结合更可靠。验证了离合特性分析的正确性。(4)最后通过有限元分析,得到不同倾角模型的滑套与锥齿接触时的应力、应变云图。在本文工况下,20°模型接触时应力最大,最大应力为5.453MPa,集中在滑套与轴的结合处,当工作载荷及外界条件一定,随着齿倾角的增大,滑套与锥齿的接触应力越小。为确定换向器所能承受的极限换向载荷,对其进行强度分析,当其换向载荷为500NM时,滑套与传动轴接合处的最大应力将达到了238MPa,超过了材料屈服强度235MPa,所以相对于其他齿型的模型,工作时转矩不能超过500NM,否则装置工作不安全;由于20°模型的弹簧预紧力为80N,其换向载荷为35.847NM小于500NM,换向器工作是安全的。根据设定的弹簧力的增大以及工作的安全系数可以得出换向器所能牵引的最大承重635.5吨。
异形截面板弹簧的疲劳寿命分析
这是一篇关于板簧轮胎,弹性变形,强度分析,疲劳寿命的论文, 主要内容为随着汽车行业的快速发展,汽车安全越来越受到人们的重视,汽车爆胎是严重的安全隐患之一。目前,市场上多采用安全轮胎或免充气轮胎代替普通的斜交胎,但这两种轮胎也存在一定的问题。本文基于安全轮胎及免充气轮胎的基础上提出了一种新概念轮胎——板簧轮胎,以其中的异形截面板弹簧为研究对象,在对其进行静强度分析的基础上进一步预测疲劳寿命。在理论计算方面,异形截面板弹簧属于宽板弯曲的平面应变问题。在受载过程中,发生弹性变形,基于弹性变形的基本公式,推导出弹簧片的弯矩以及曲率半径公式;板料截面简化为工字梁结构,利用组合图形的特点求解出截面的形心坐标及惯性矩公式;在满足强度要求的基础上进一步得出结构寿命的估算公式。在有限元数值模拟方面,利用PATRAN有限元分析软件建立板弹簧的有限元模型,并对其进行静载荷分析,调用NASTRAN进行求解计算,得到结构的应力云图和最大应力节点区域。结合应力的结果文件,利用FATIGUE疲劳分析软件对危险区域进行疲劳寿命分析,此过程中新建并修正了材料的S-N曲线,设置材料信息和载荷信息后,最终得到结构的疲劳寿命云图。本文主要在材料力学、有限元计算和结构疲劳寿命理论等多门学科理论的基础上,并与有限元软件和专业疲劳寿命分析软件相结合,对异形截面板弹簧进行静力学有限元分析和疲劳寿命有限元分析。
大型船用独立C型LNG燃料罐结构设计及结构优化研究
这是一篇关于独立C型罐,设计方案,结构设计,强度分析的论文, 主要内容为独立C型LNG燃料储罐(简称C型罐)作为LNG运输船的核心设备,其结构强度与稳定性对LNG运输船舶尤为重要。我国对C型罐研究起步较晚,设计制造经验还不成熟。结合蓝科高新《船用独立C型LNG储罐技术研究》项目,分析对比国内外C型罐设计规范,进行C型罐设计开发,探讨C型罐设计方法、设计流程及方案,对LNG运输船发展有应用价值意义。结合企业开发项目设计任务要求,分析对比国内外C型罐设计规范,归纳整理LNG低温液体对设备选材、结构设计等方面的特殊要求,分析研究了LNG对独立C型罐的结构影响以及压力容器规则设计和分析设计的适用性,确定了独立C型罐的设计方法为“规则设计+分析设计”。国内外规范关于C型罐设计、制造、检验等方面要求各有不同。通过对各船级社、国内外压力容器设计规范对比分析,得到C型罐材料选型准则、设计载荷、设计参数选用准则、壳体厚度设计计算流程以及规范强度评估流程。结合C型罐设计实例,分析了规则计算和评估流程,对设计方案的可行性和结构设计的合理性完成验证。在船舶航行过程中,C型罐承受多种复杂动、静载荷,设备结构存在不同的应力应变响应,需衡量不同工况下C型罐的受力状况。比较各规范对C型罐不同工况的载荷处理方法、分析设计要求及设计过程规定,提出了一套有限元分析计算方案,其中涵盖了有限元模型方案、单元选择和网格划分、材料属性与边界条件设置、有限元分析工况组合及设计载荷加载方式等分析设计要求。结合企业C型罐设计开发实例,对五种典型工况下C型罐结构场进行数值模拟,使用IGC规范和JB 4732两种有限元分析结果评估方法对结构强度进行评定,以实现对规则设计初步方案中不合理结构的优化改进。C型罐内装载低温液体LNG,在罐体、支座和船体结构间存在较大的温度梯度和热应力。通过对C型罐进行温度场模拟计算,研究各结构温度分布,确定了低温区域的钢级选择。在静横倾、横摇、纵摇和碰撞四种典型工况下对C型罐开展热结构耦合分析计算,研究了热应力对C型罐结构强度的影响。结合了企业船用独立C型罐开发项目设计实例,通过分析研究,确定了C型罐设计计算方法和设计计算方案。对进行C型罐设计,实现该设备的系列化和标准化,提供了参考。
复杂车身骨架有限元模型快速构建及其在轻量化设计中的应用
这是一篇关于全承载车架,接头快速构建,点云配准,强度分析,模态分析,轻量化的论文, 主要内容为复杂车身骨架有限元模型的构建要求缩短周期并提高准确性,针对建模过程中焊接关系构建效率低和空气弹簧悬架边界条件难以模拟等问题,本文对型材接头焊接关系的快速构建和使用等效载荷法对空气弹簧悬架边界条件模拟等进行了研究,提出了基于点云配准的接头焊接关系快速构建方法,并应用于车架的轻量化设计。第一章综述了复杂车身骨架结构性能分析和轻量化设计的国内外研究现状,包括车身骨架型材接头的结构分析及焊接关系的构建研究、基于空气弹簧悬架承载性能的边界条件模拟研究和复杂车身骨架的轻量化设计等技术,讨论了上述技术目前存在的不足,介绍了本文的研究内容与组织结构。第二章提出了基于接头集合的型材焊接关系快速构建方法,针对各分总成中存在数量较多的同种焊接接头建立相应的接头集合。提出了基于点云配准和对应节点替代的接头焊接关系快速构建方法,实现了焊接关系的快速构建,解决了车身骨架中焊接关系构建效率低和相互之间存在差异的问题。第三章研究了基于等效载荷法的空气弹簧悬架边界条件设置。构建好焊接关系后需要设置边界条件,建立空气弹簧悬架的多体动力学模型,计算多工况下车架与空气弹簧悬架连接位置处的受力,将其作为等效载荷施加到有限元模型中,避免了空气弹簧悬架与骨架连接位置处的应力集中,使得车架的应力分布更加准确。第四章分析了车身骨架在多工况下的应力分布,对比了各个工况下的最大应力并结合开口形变确定了危险工况;计算了车身骨架的前六阶自由模态,分析了各阶模态的频率和振型,结合发动机振动激励和路面不平度激励分析了客车在行驶过程中的振动情况。第五章对客车车身骨架轻量化设计进行了研究。基于前面几章结构性能分析的结果,选取安全裕度较大的型材作为优化对象,基于对称性对这些型材尺寸进行相应的约束以便减小计算量,构建代理模型并使用遗传算法进行求解,最后将优化前后的方案进行对比以验证方案的可行性。第六章总结本文的研究成果,并对今后的研究工作进行了展望。
PVC手套批量摘取及自动堆叠设备设计与分析
这是一篇关于PVC手套,批量摘取,自动堆叠,运动分析,强度分析,PLC控制的论文, 主要内容为随着人民生活水平的提高,PVC手套用量增长明显。为了提高生产效率,PVC手套生产线的车速越来越高,为此本文设计开发一套适应高车速生产环境的批量摘取、自动点数、堆叠和运送设备,对提高生产率,增强产品的竟争力具有明显的应用价值。本文分析了目前国内外手套摘取设备所面临的问题,根据生产要求对PVC手套摘取设备进行了结构设计、运动与强度分析、控制系统设计。在功能需求分析的基础上,对设备进行了模块划分,确定总体设计方案。根据总体设计方案,完成了关键零部件的结构设计与分析,对通用零部件进行选型计算;运用SOLIDWORKS三维建模软件绘制了整机及关键零部件的三维模型。运用ADAMS软件对设备传动系统进行了运动分析,得到了关键运动部件的速度曲线图,对存在运动滞后问题进行了分析并进行结构优化,得到了运行可靠的传动机构。运用ANSYS软件对半辊轮变形量与手套挤压力进行了分析,采用MATLAB软件对其数学关系进行了拟合,根据拟合结果计算得到了顺利摘下手套所需的半辊轮变形量;运用ANSYS软件对辊芯进行了强度、刚度和疲劳分析,得到了轴芯的最小直径;对各传动轴进行了应力分析,分别从强度和疲劳寿命角度对传动轴直径进行了设计,得到了各轴直径的最小值。根据总体设计方案,对控制系统原理进行了分析,设计了设备控制流程;使用PLC作为控制器,对系统硬件和设备工作时序进行了分析,得到了各动作的脉冲时序图;根据设备控制流程以及工作时序,编写了控制程序,完成了设备电路和触摸屏人机交互系统设计。按照设计,制作了样机,并进行样机试运行。结果表明,设备设计合理,所开发的设备满足生产需求。
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