薄壁大螺纹装配过程力学分析与实验研究

发布时间：2017-04-06 15:03

  本文关键词：薄壁大螺纹装配过程力学分析与实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：螺纹联接操作性好、结构简单,是机械产品的主要联接方式,其中大尺寸螺纹联接普遍应用于石油化工、航空宇航以及军事工业等领域。工程上一类薄壁壳体产品即采用大螺纹联接方式,并通过包带夹持机构来进行装配。在装配时发现,包带夹紧力过小时,容易发生打滑现象；包带夹紧力过大,螺纹旋入困难甚至发生卡死,无法达到设定预紧力。包带夹紧力对装配效率和质量有很大影响。为此,本文以这类薄壁大螺纹为研究对象,通过理论分析、仿真计算和实验验证的方法,对装配过程中的夹紧力控制问题进行了深入研究。 理论分析了薄壁大螺纹各部件在装配时的受力关系,推导了包带临界摩擦扭矩近似计算公式；建立了螺纹装配过程的力学模型,分析了径向载荷对螺纹副摩擦力的影响规律,为数值模拟提供了理论基础。 建立了薄壁大螺纹联接结构的有限元模型,求解得到了包带夹紧力与包带临界摩擦力、螺纹副临界摩擦力的关系曲线,分析了合理的包带夹紧力取值范围。 对薄壁大螺纹的装配进行了实验研究,获得了不同包带夹紧力下的包带临界摩擦力和螺纹副临界摩擦力,并通过与仿真计算结果进行比较,使模型的正确性得到有效验证。 通过上述研究,对包带夹紧力和薄壁大螺纹力学特性之间的关系有了规律性认识,并获得了包带夹紧力合理的取值范围。研究结果对薄壁大螺纹零件装配工艺的优化以及装配工装的改进有一定的指导意义。
【关键词】：薄壁 大螺纹 径向载荷 有限元 临界摩擦力
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH131.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 研究背景与意义7
• 1.2 薄壁大螺纹装配过程及存在的问题7-9
• 1.2.1 装配过程简介7-8
• 1.2.2 装配过程存在的问题8-9
• 1.3 螺纹研究发展趋势和现状9-12
• 1.3.1 国外研究现状9-11
• 1.3.2 国内研究现状11
• 1.3.3 研究现状及存在问题11-12
• 1.4 论文研究内容和章节安排12-14
• 第二章 薄壁大螺纹装配过程力学分析14-25
• 2.1 包带受力分析14-16
• 2.2 螺纹零件受力分析16-23
• 2.2.1 非预紧阶段的受力分析16-17
• 2.2.2 预紧阶段的受力分析17-19
• 2.2.3 包带夹紧作用下的变形分析19-23
• 2.3 大螺纹预紧扭矩与包带夹紧力之间的合理关系23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 薄壁大螺纹装配过程的有限元分析25-44
• 3.1 接触非线性有限元分析理论25-27
• 3.1.1 接触有限元问题的控制方程25-26
• 3.1.2 摩擦接触本构关系26-27
• 3.2 有限元模型的建立27-32
• 3.2.1 简化几何模型27-28
• 3.2.2 单元类型选择及网格划分28-31
• 3.2.3 仿真参数设定31-32
• 3.3 计算结果分析32-41
• 3.3.1 包带-内螺纹计算结果分析32-38
• 3.3.2 螺纹副摩擦力计算结果分析38-41
• 3.4 合理包带夹紧力的确定41-43
• 3.4.1 包带夹紧力的可用范围41-42
• 3.4.2 包带摩擦系数对可用夹紧力的影响42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 薄壁大螺纹装配实验44-59
• 4.1 实验方案44-51
• 4.1.1 实验装置简介44-45
• 4.1.2 测量方案分析45-49
• 4.1.3 实验内容安排49-51
• 4.2 实验数据采集与处理51-55
• 4.2.1 内螺纹径向变形测量51-52
• 4.2.2 包带摩擦实验52-53
• 4.2.3 螺纹副摩擦实验53-55
• 4.3 实验结果分析55-58
• 4.3.1 内螺纹径向变形测量55
• 4.3.2 包带临界摩擦力实验55-56
• 4.3.3 螺纹副临界摩擦力实验56-57
• 4.3.4 包带夹紧力的选择57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 研究工作总结59
• 5.2 技术创新点59-60
• 5.3 研究展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利65
• 附录Ⅱ 攻读硕士学位期间参与的学术活动65

【共引文献】

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本文编号：289060