買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 分 類 號 密 級 寧 畢業(yè)設計 (論文 ) 復合鉆頭的設計和有限元分析 所在學院 機械與電氣工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 11 機自 x 班 姓 名 學 號 指導老師 2015 年 3 月 31 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要 復合鉆頭組由復合鉆頭體、復合鉆頭大頭蓋、復合鉆頭小頭襯套、復合鉆頭大頭軸瓦和復合鉆頭螺栓（或螺釘）等組成。復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。因此復合鉆頭受到壓縮、拉伸等交變載荷作用。復合鉆頭必須有足夠的疲勞強度和結構剛度。疲勞強度不足，往往會造成復合鉆頭體或復合鉆頭螺栓斷裂，進而產生整機破壞的重大事故。若剛度不足，則會造成桿體彎曲變形及復合鉆頭大頭的失圓變形，導致偏磨。 關鍵詞： 復合鉆頭，強度 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 he a or of by is by of or in of If of it of 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . . 錄 . 1 章 緒論 . 6 第 2 章 復合鉆頭軸承結構介紹 . 6 復合鉆頭 工作原理 . 6 合鉆頭 總 體設計 . 6 合鉆頭 的類型定位 . 5 合鉆頭 的整機結構及選擇 . 7 合鉆頭復合鉆頭 的工作流程 . 9 第 3 章 復合鉆頭 結構設計 . 11 復合鉆頭 設計 . 13 復合鉆頭 配件設計 . 19 第 4 章 有限元分析 . 110 有限元簡介 . 110 有限元強度分析簡介 . 110 非線性分析 . 111 前處理 . 1 錯誤 !未定義書簽。 網格劃分 . 19 邊界條件設定 . 21 強度分析 . 22 強度分析結論 . 25 結論 . 22 參考文獻 . 23 致 謝 . 24 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 第 1 章 緒論 復合鉆頭 體由三部分構成，與活塞銷連接的部分稱 復合鉆頭 小頭；與曲軸連接的部分稱 復合鉆頭 大頭，連接小頭與大頭的桿部稱 復合鉆頭 桿身。 復合鉆頭 小頭多為薄壁圓環(huán)形結構，為減少與活塞銷之間的磨損，在小頭孔內壓入薄壁青銅襯套。在小頭和襯套上鉆孔或銑槽 ，以使飛濺的油沫進入潤滑襯套與活塞銷的配合表面。 復合鉆頭 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)動機的 復合鉆頭 桿身大都采用 形斷面， 形斷面可以在剛度與強度都足夠的情況下使質量最小，高強化發(fā)動機有采用 的發(fā)動機采用 復合鉆頭 小頭噴射機油冷卻活塞，須在桿身縱向鉆通孔。為避免應力集中， 復合鉆頭 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)動機的振動，必須把各缸 復合鉆頭 的質量差限制在最小范圍內，在工廠裝配發(fā)動機時，一般都以克為計量單位按 復合 鉆頭 的大、小頭質量分組，同一臺發(fā)動機選用同一組 復合鉆頭 。 V 型發(fā)動機上，其左、右兩列的相應氣缸共用一個曲柄銷， 復合鉆頭 有并列 復合鉆頭 、叉形 復合鉆頭 及主副 復合鉆頭 三種型式。 第 2 章 復合鉆頭軸承結構介紹 復合鉆頭工作原理 復合鉆頭 機構中的構件有桿狀、塊狀、偏心輪、偏心軸和曲軸等型式。當構件上兩轉動副軸線間距較大時，一般做成桿狀。 帶兩個轉動副的雙副桿結構： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 帶三個轉動副的三副桿結構： 桿狀結構的構件應盡量做成直桿。有時為了避免構件之間的運動干涉，也可將桿狀構件做成其他結構。 帶三個轉動 副的三副桿的結構設計較為靈活，與三個轉動副的相對位置和構件加工工藝有關，下圖為 8 種典型結構形式： 合鉆頭復合鉆頭總體設計 復合鉆頭集團復合鉆頭身體，復合鉆頭大頭蓋骨，復合鉆頭小頭布什、復合鉆頭大腦袋襯套和桿螺栓（或螺栓）等。復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構剛性。疲勞強度不足，往往復合鉆頭身體和桿螺栓斷裂，并且機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。 合鉆頭的類型定位 復合鉆頭 小頭多為薄壁圓環(huán)形結構，為減少與活塞銷之間的磨損，在小頭孔內壓入薄壁青銅襯套。在小頭和襯套上鉆孔或銑槽，以使飛濺的油沫進入潤滑襯套與活塞銷的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 配合表面。 復合鉆頭 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)動機的 復合鉆頭 桿身大都采用 形斷面， 形斷面可以在剛度與強度都足夠的情況下使質量最小，高強化發(fā)動機有采用 的發(fā)動機采用 復合鉆頭 小頭噴射機油 冷卻活塞，須在桿身縱向鉆通孔。為避免應力集中， 復合鉆頭 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)動機的振動，必須把各缸 復合鉆頭 的質量差限制在最小范圍內，在工廠裝配發(fā)動機時，一般都以克為計量單位按 復合鉆頭 的大、小頭質量分組，同一臺發(fā)動機選用同一組 復合鉆頭 。 V 型發(fā)動機上，其左、右兩列的相應氣缸共用一個曲柄銷， 復合鉆頭 有并列 復合鉆頭 、叉形 復合鉆頭 及主副 復合鉆頭 三種型式。 合鉆頭的整機結構及選擇 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 復合鉆頭組件由復合鉆頭軸，復合鉆頭蓋，小牙輪，大軸瓦，螺絲等組成，如上圖所示 合鉆頭復合鉆頭的工作流程 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 40 調質鋼、硬度高，所以德國汽車企業(yè)的新型復合鉆頭材料，例如 C 70 碳微合金非調質鋼， 造鋼鍛鋼等 S 53 上都是德國 準）。合金鋼非常高強度，對應力集中敏感的。所以，復合鉆頭外形 ，過度的公畝等必要嚴格要求，應該注意的表面加工提高質量疲勞強度，否則高強度合金鋼的應用預期效果不能達到。 第 3 章 復合鉆頭設計 復合鉆頭原理 復合鉆頭 體由三部分構成，與活塞銷連接的部分稱 復合鉆頭 小頭；與曲軸連接的部分稱 復合鉆頭 大頭，連接小頭與大頭的桿部稱 復合鉆頭 桿身。 復合鉆頭 小頭多為薄壁圓環(huán)形結構，為減少與活塞銷之間的磨損，在小頭孔內壓入薄壁青銅襯套。在小頭和襯套上鉆孔或銑槽，以使飛濺的油沫進入潤滑襯套與活塞銷的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 配合表面。 復合鉆頭 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)動機的 復合鉆頭 桿身大都采用 形斷面， 形斷面可以在剛度與強度都足夠的情況下使質量最小，高強化發(fā)動機有采用 的發(fā)動機采用 復合鉆頭 小頭噴射機油冷卻活塞，須在桿身縱向鉆通孔。為避免應力集中， 復合鉆頭 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)動機的振動，必須把各缸 復合鉆頭 的質量差限制在最小范圍內，在工廠裝配發(fā)動機時，一般都以克為計量單位按 復合鉆頭 的大、小頭質量分組，同一臺發(fā)動機選用同一組 復合鉆頭 。 V 型發(fā)動機上，其左、右兩列的相應氣缸共用一個曲柄銷， 復合鉆頭 有并列 復合鉆頭 、叉形 復合鉆頭 及主副 復合鉆頭 三種型式。 復合鉆頭配件設計 第 4 章 有限元分析 有限元簡介 有限元強度分析簡介 數(shù)學，有限要素法（ 一種求解微分方程邊值問題近似解的數(shù)值技術。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，有限要素法在內的所有可能的方法很多，這些方法稱為有限元的小領域上的簡單方程相連，其更大的地域，推定上 的復雜的方程式。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，每單元的假設一個合適的（比較簡單的）近似解解，然后推導這個地區(qū)的總的條件（如結構的平衡條件），其結果問題解。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，它不僅能適應各種復雜形狀，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用范圍位移法。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 位移法錄用的時候，物體或構造物離散化后，單位總的物理量等的位移，應變應力等節(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)。 分析單元的力學的性質 單元的材料的性質不同，形狀，尺寸、節(jié)點的數(shù)量，位置和意義等標題，單元節(jié)點力和節(jié)點移位的關系式，組合分析的關鍵的一步。這個時候應用彈性力學的幾何學的方程式和物理的方程式建立力和位移方程式引導，從而單元剛性矩陣，這是有限要素 法的基本步驟之一。 非線性分析 非線性分析分析研究結構動力特性的一種現(xiàn)代方法，系統(tǒng)的辨別方法是工程的振動的領域的應用。非線性分析機械結構的固有振動特性，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構的固有的，全體的特性。非線性分析分析的方法，通過清醒的構造物的容易被影響的頻率范圍內的各主要模式的特性，那個對應預言結構內外部或內部各種：的作用下發(fā)生的實際的振動響應。所以，非線性分析分析結構設計及設備故障診斷動態(tài)的重要方法。 機械、建筑、航天飛機，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，構造物靜止狀態(tài)人為加振，通過測定加振力和響應雙通道快速傅立葉變換（ 分析，任意兩點之間的機械導納函數(shù)（傳遞函數(shù)）。非線性分析分析理論考試導納函數(shù) 擬合的曲線，認識構造物非線性分析參數(shù)，建立從而構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，預言結構物的實際的振動的反應過程和反應譜。 這十幾年，計算機技術 析儀，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和振動傳感器，驅動程序等的技術的發(fā)展，得到考試非線性分析分析的迅速的發(fā)展的影響，機械、電氣、建筑、水買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 利、航空、航天等眾多產業(yè)部門的重視。已經多種等級，各種原理的非線性分析分析硬件和軟件登場。 前處理 打開 件，界面如圖所示 點擊 能選項，將其拖入 面，如上圖買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 所示 在 點擊 能選項，將其拖入到 向框上面，如圖所示，自動生成分析選項界面。 導入模型以后，需要對模型賦予材質。本結構中，零部件材質設定為結構鋼 楊氏模量為 松比為 下圖所示，分別對每個零部件進行材料設定 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 網格劃分 區(qū)分網格前，用戶首先需要對模型中將使用單位設定。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。 用戶提供了兩種網格分割類型：自由與映射 所謂的“自由”的體現(xiàn)，不特定的標準，單元形狀無限制，生成機體不規(guī)律，基本上適用于所有的模型。自由網格生成的內部節(jié)點位置比較隨意，用戶無法控制。操作方法是打開 具欄的自由選擇。用單元形狀于是對面是身體依賴網格區(qū)分。對面的自由，只有網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、網格單元限制四面體。 映射網格區(qū)分要求方面和身體的形狀，一定規(guī)則，且映射面網格只包括 三角形的單位和四角形的單位，映射身體網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。網格映射分，生成單元尺寸依靠，當前 置。 用時硬時，不支持映射網格的區(qū)分。這方面是 3買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 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，或網格邊數(shù)相等，另外的格數(shù)的差是偶數(shù)，網格區(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（ 連接（ 種區(qū)分網格時的操作）。 代替連接操作（ 拾音器方面的 3 個或四角點面映射網格，分為它簡化的方法的兩個分映射網格點之間的內部連接線。 為了得到映射網格，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)，只要采用映射網格，分程序線的分割數(shù) 1 根邊，一邊傳達傳達給所有的旁邊的網格方面）區(qū)分身體映射網格：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)分的學分，必須等于 導入模型以后如上圖所示，打開主界面 ,對模型進行網格劃分，點擊能旋向，右擊插入 法，選擇 設定網格大小。設定整體網格大小為 1擊 件對模型進行網格劃分，劃分結果如下圖所示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 可以看到最終網格劃分效果，以及網格數(shù)量，如下圖： 如圖所示，網格總數(shù)量為 487658，節(jié)點數(shù)量為 170523 網格質量 100 邊界條件設定 網格劃分完畢需要對整體裝置進行邊界條件設定，如下圖所示，為模買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 型固定條件，即模型中某些零部件進行固定設定。 設定軸承外圈上與小棍接觸部分為固定。即 外設定約束條件，即受力載荷或者位移載荷 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 設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 強度分析 點 件對模型進行計算，最終計算結果如下圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 圖上分別為主應力，位移，應變值。 強度分析 結論 牙輪在長期運行過程中， 軸頸 表面受到脹套的擠壓力和復合機械力的作用，將導致其永久性變形，直徑或縮減 而導致機械脹緊配合力度達不到要求的縮緊力，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 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 軸承拆下后擬繼承運用時，應選用恰當?shù)难b配工具。裝配過盈配合的內套圈，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。 壓入時，應保障外圈端面與外殼臺肩端面，內圈端面與軸臺肩端面壓緊， 當過盈量較大時，可采取油浴加熱或感應器加熱軸承方式來裝置，加熱溫度規(guī)模為 80 ，最高不能超越 120 。同時，運用螺母或其它恰當?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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 結論 一、總結 第一部分，文獻資料的搜集與整理。通過專利網、文獻庫和老師給的資料，了解了當前主流的幾種機車轉向架助推器類型。然后根據(jù)文獻資料，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構，將助推器分為執(zhí)行系統(tǒng)、系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)三部分。然后先對執(zhí)行機構進行理論受力分析，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的轉矩，從而確定電機選型，至此部分和驅動部分也同時確定下來。 第四部分，各部件具體機構設計和校核。根據(jù)前面三章的內容，確定執(zhí)行系統(tǒng)、系統(tǒng)各部件的具體結構尺寸，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行校核。 二、設計的不足之處 這次的設計還只是階段性的，助推器的結構還 可以進行局部優(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)設計是大學四年期間最后一次正式的機構設計了，可以說是跨出大學校園的最后一步。需要考察自己大學期間學習的各項專業(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。 因為考研的關系，很多時間被占用了，所以畢業(yè)設計的時間比較緊，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