風(fēng)電鎖緊盤的算法優(yōu)化與分析研究

【摘要】：鎖緊盤屬于多級過盈連接，可以傳遞扭矩、軸向力或二者的復(fù)合載荷，通常分為單圓錐與雙圓錐鎖緊盤，多用于重型機(jī)械如風(fēng)電設(shè)備、交通運(yùn)輸、煤礦機(jī)械等領(lǐng)域。本文研究對象風(fēng)電鎖緊盤為單圓錐鎖緊盤，主要是將主軸和大行星架輸入軸套鎖緊，是風(fēng)電機(jī)組重要的連接組件。風(fēng)電鎖緊盤實(shí)際工況較為復(fù)雜，可能會造成失效，縮短使用壽命。 本課題在靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面提出了三種不同的計(jì)算方法，并綜合考慮風(fēng)電鎖緊盤惡劣的工作環(huán)境，以更加全面的算法建立理論模型，給出了考慮溫度與離心力作用下的風(fēng)電鎖緊盤計(jì)算方法，對理論算法更好轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用具有理論的指導(dǎo)意義。其主要研究內(nèi)容如下： 在靜態(tài)結(jié)構(gòu)理論計(jì)算方面，根據(jù)風(fēng)電鎖緊盤的結(jié)構(gòu)特征并結(jié)合厚壁圓筒理論，建立了過盈量與各配合面接觸壓力的關(guān)系，得出風(fēng)電鎖緊盤過盈量的計(jì)算方法；另外，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中過盈連接的基礎(chǔ)理論，可以計(jì)算各層圓筒表面位移量與消除裝配間隙所需的接觸壓力，得出風(fēng)電鎖緊盤配合面接觸壓力及過盈量的兩種算法。 在考慮溫度與離心力的優(yōu)化計(jì)算方面，根據(jù)厚壁圓筒理論、熱彈性力學(xué)與傳熱學(xué)理論，推導(dǎo)出了考慮溫度和離心力影響的受壓厚壁圓筒徑向位移計(jì)算方法。然后將此算法與靜態(tài)結(jié)構(gòu)理論算法方法相結(jié)合，得出了在考慮溫度場與離心力時(shí)，風(fēng)電鎖緊盤配合面接觸壓力和過盈量計(jì)算模型。 在有限元仿真分析方面，利用ABAQUS有限元分析軟件，首先通過建立二維軸對稱模型，確定邊界條件、約束和載荷，分別得到了風(fēng)電鎖緊盤的推進(jìn)行程對接觸壓力、過盈量與Von Mises應(yīng)力的影響規(guī)律。然后分別加載溫度場與離心力，得出接觸壓力、承載扭矩與Von Mises應(yīng)力的分布規(guī)律。最后，將模擬值與理論值對比分析，驗(yàn)證了本文所給算法的準(zhǔn)確性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電鎖緊盤 溫度 離心力 有限元 過盈連接
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 課題來源15
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 過盈連接概述17-29
• 2.1 過盈連接工作原理17
• 2.2 過盈連接的類型17-19
• 2.2.1 按接觸面的受力變形性質(zhì)17-18
• 2.2.2 按接觸面的形式18
• 2.2.3 按連接件的層次18-19
• 2.3 過盈連接的裝拆工藝19-24
• 2.3.1 縱向過盈連接19-20
• 2.3.2 橫向過盈連接20-24
• 2.4 過盈連接的設(shè)計(jì)計(jì)算24-28
• 2.4.1 圓柱過盈連接24-27
• 2.4.2 圓錐過盈連接27
• 2.4.3 配合過盈量的選擇27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 風(fēng)電鎖緊盤的理論計(jì)算29-37
• 3.1 設(shè)計(jì)計(jì)算29-34
• 3.1.1 位移邊界條件法30-32
• 3.1.2 消除位移法32-33
• 3.1.3 消除間隙法33-34
• 3.2 校核計(jì)算34-36
• 3.2.1 接觸壓力校核34-35
• 3.2.2 強(qiáng)度校核35-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第四章 風(fēng)電鎖緊盤的仿真分析37-49
• 4.1 有限元法簡介37-38
• 4.1.1 有限元基本思想37
• 4.1.2 ABAQUS 簡介37
• 4.1.3 接觸問題的有限元法37-38
• 4.2 模型的建立38-41
• 4.2.1 研究對象與幾何模型38
• 4.2.2 材料屬性與網(wǎng)格劃分38-40
• 4.2.3 接觸方式與摩擦系數(shù)40
• 4.2.4 邊界條件和載荷40
• 4.2.5 分析類型及求解的設(shè)置40-41
• 4.3 裝配過程分析41-43
• 4.3.1 推進(jìn)行程與接觸壓力的關(guān)系41
• 4.3.2 推進(jìn)行程與 Von Mies 應(yīng)力的關(guān)系41-42
• 4.3.3 推進(jìn)行程與過盈量的關(guān)系42-43
• 4.4 理論值與模擬值對比43-48
• 4.4.1 接觸壓力43-44
• 4.4.2 承載扭矩44-45
• 4.4.3 Von Mises 應(yīng)力45-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第五章 考慮溫度與離心力的風(fēng)電鎖緊盤計(jì)算與分析49-66
• 5.1 基礎(chǔ)理論的推導(dǎo)49-56
• 5.1.1 溫度產(chǎn)生的徑向位移計(jì)算49-53
• 5.1.2 離心力產(chǎn)生的徑向位移計(jì)算53-56
• 5.2 考慮溫度與離心力鎖緊盤的優(yōu)化算法56-58
• 5.3 理論值與模擬值對比58-65
• 5.3.1 考慮溫度的風(fēng)電鎖緊盤有限元分析58-63
• 5.3.2 考慮離心力風(fēng)電鎖緊盤有限元分析63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66
• 6.2 展望66-68
• 附錄68-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 致謝75-77
• 碩士期間發(fā)表論文及其他科研成果77-78

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