叶片机械过盈配合的接触分析

叶片机械中广泛采用过盈配合技术将叶轮、轴套和轴联成一体，这是典型的三维多体接触问题。文中以某柴油机涡轮增压器的压气机叶轮为例，采用有限元参数二次规划法，并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、轴套与轴的过盈接触问题，利用JIFEX程序，针对不同的过盈量、摩擦因数和转速进行研究，获得叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律，以为设计、制造参考。     

过盈配合的轴-轴套拆解仿真研究

拆解力的确定是过盈连接零部件顺利拆解的关键因素之一,也是拆解装置设计的重要依据。以轴-轴套典型过盈配合为例,开展有限元拆解仿真研究,采用静力分析和瞬态动力学分析相结合的方法,对配合面接触应力和静动摩擦力进行研究,揭示了拆解力在拆解过程中的变化规律及轴的拉压受力状态对拆解力的影响。考虑轴弯曲变形因素,探究配合面接触应力分布、拆解力及零件塑性变形随轴弯曲度变化的规律;通过对多组拆解仿真数据的回归分析,建立关于过盈量和轴弯曲度的拆解力二元非线性回归方程,以定量预测轴-轴套过盈配合的拆解力,为后续轴孔过盈配合的无损拆解及专用拆解装置的参数设计提供理论依据。     

一种安装滚针轴承的变速器轴套公差尺寸设计方法

变速器轴套通过过盈配合安装在变速器轴段上,轴套和轴段配合过盈量的大小,对轴套安装后的外径变形量和滚针轴承的径向间隙具有重要影响。本文设计了一种汽车变速器轴套外径公差尺寸的设计方法,首先将轴套和轴段简化为厚壁圆筒模型,然后根据轴套和轴段配合的过盈量,计算出轴套外径变形量,最后按照供应商推荐的滚针轴承尺寸数据和径向工作游隙,设计轴套外径的详细公差尺寸。本设计方法能保证滚针轴承的径向安装间隙在推荐值范围内,对提高变速器滚针轴承寿命和产品质量具有重要意义。     

过盈配合产生的接触压力和拔出力计算

在ANSYS有限元分析平台详细计算了工程中常见的轴与套过盈配合引起的接触压力和拔出力,通过参数综合,以CAE技术作为实验工具总结出过盈力与设计参数之间的关系方程,实际验证表明计算结果与真实值之间有较好一致性.     

过盈配合产生的接触压力和拔出力计算

在ANSYS有限元分析平台详细计算了工程中常见的轴与套过盈配合引起的接触压力和拔出力,通过参数综合,以CAE技术作为实验工具总结出过盈力与设计参数之间的关系方程,实际验证表明计算结果与真实值之间有较好的一致性。     

压气机叶轮-轴套-轴摩擦接触的有限元分析

以某柴油机涡轮增压器的压气机为例，基于多重子结构技术，建立了增压器压气机叶轮、轴套和轴的三维整体有摩擦弹性接触的计算模型，采用有限元参数二次规划法，对其进行有限元分析。针对不同的过盈量、摩擦因数、轴套壁厚和转速进行计算，获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的分布规律。分析表明，随着叶轮与轴套间过盈量的增大，轴套的外表面与内表面的接触应力是线性增大的，而且内表面的接触应力增加较为迅速，这对于确定合理过盈量和改进设计具有参考意义。     

增压器压气机三维弹塑性接触的研究

以某柴油机涡轮增压器的压气机为例,采用由参变量变分原理导出的有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、轴套与轴的三维弹塑性接触问题,针对不同的过盈量、转速和轴套壁厚进行了大量计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律。分析表明随着叶轮与轴套间过盈量的减小,轴套的外表面与内表面的接触应力是线性减小的,而且内表面的接触应力减小较为迅速。因而在采用压力组装法时应严格控制轴套与轴的过盈量,使得轴套和轴间有足够的压力保证叶轮、轴套和轴不会相互脱离,又满足结构强度的要求,并使其产生的不良影响减至最小。当转速一定时,叶轮与轴套接触点的法向相对位移与叶轮的质量分布存在着明显的联系。建议采用非均匀的初始过盈量,以保证不发生相对位移和接触应力的均匀性。这些对于确定合理过盈量,改进设计和提高压气机的寿命,具有实际参考意义。     

基于过盈配合的曲轴减振器接触特性分析

为深入分析圆锥过盈配合连接性能,以某柴油机曲轴减振器圆锥过盈配合连接为例,建立圆锥过盈配合理论模型,推导出圆锥过盈配合的结合直径表达式,得出圆锥过盈配合扭矩传递与接触压力计算公式。利用ANSYS软件模拟曲轴和主轮毂的过盈配合,针对不同过盈量、摩擦因数和转速,分析曲轴和主轮毂过盈配合接触面间接触压力分布情况。结果表明,过盈量和转速对接触压力影响明显。曲轴静止时,过盈量与接触压力呈线性关系,摩擦因数对接触压力分布影响较小。     

航空发动机主轴轴承内圈配合表面压力及影响因素研究

针对航空发动机主轴与轴承内圈发生相对转动,两者配合表面出现严重磨损的故障。首先用理论方法和有限元法分别计算了轴承内圈与主轴配合表面的接触压力,然后分析了轴向预紧载荷、工作温度、主轴转速三种因素对该接触压力的影响。发现:轴承内圈与主轴过盈配合安装时配合表面的接触压力分布不均匀,边缘处出现峰值,理论解略偏于安全;轴向预紧载荷对轴承内圈与轴配合表面的接触压力的分布和数值影响不大;工作温度和转速对轴承内圈与主轴配合表面的接触压力均有显著的影响,接触压力随着温度升高和转速增加而下降;如果不考虑轴系所受外载荷轴承内圈与主轴配合表面的接触压力可能会降低为0。该研究对于设计主轴轴承的装配过盈量具有一定的指导意义。     

过盈配合微动损伤的关键参数

微动损伤广泛存在于各类工程机械和结构之中,接触压力、滑移幅值以及摩擦剪切力是微动损伤的重要参数.过盈连接部件在旋转弯曲载荷下,易于在接触区域产生微动损伤,降低构件的使用寿命.以过盈微动疲劳试验中的试样为研究对象,在有限元软件ABAQUS中建立接触模型,充分考虑高应力梯度区和接触对网格划分的要求,同时在远离接触区域划分粗糙网格,减少计算机时.通过分布加载和改变相关参数的方法,分析套管长度、套管厚度、摩擦因数以及过盈量对接触压力、摩擦剪切力等影响规律.结果表明,轴套过盈配合承受弯曲载荷下,接触压力和摩擦剪切力沿轴向分布不均匀,随着各参数的变化而明显变化,摩擦因数、套管厚度和套管长度对接触边缘的应力奇异性有较大影响,摩擦因数显著地影响了滑移区域的大小.     

有限元接触分析解决过盈配合难题

为了节约铜材,在机械加工中,广泛地使用钢套与铜套过盈配合的组合件。但是,由于尺寸大小、壁的厚薄、过盈量的多少,都会对轴套之间的接触力有影响。虽然长期应用,但不易掌握它们之间的接触压力的大小,也不易了解它们之间的互相变形。如何解决这一工艺难题,在实际工作中,笔者作了一些有效的尝试,取得了较理想的效果,为今后制定工艺方案和有效控制轴套的过盈配合提供重要参考。     

辊道装配过盈配合有限元分析

以某辊道过盈装配为例,针对不同过盈量、摩擦系数以及不同载荷下的配合进行有限元分析,得到了辊子与轴之间的接触压力、等效应力及摩擦应力的分布情况,并与理论计算值进行对比,为辊子与轴之间选择合适的过盈量提供了依据。     

大型泵用齿轮箱输出轴过盈设计与数值分析

针对某核电站冷却水泵输出轴的过盈结构的设计计算,分别按"极限与过盈配合国标"标准公式和数值方法进行了计算与校核,得出了最大与最小过盈量的接触压力,对传递转矩的可靠性与材料的可靠性进行了评估,完成了过盈装配所需最小温度的计算,为水泵的安全可靠运行提供保障。     

CAXA实体设计讲座——第4讲 基于CAXA实体设计二次开发的智能装配设计的研究

在零部件的装配过程中，如果待装配件能在装配过程中自动改变尺寸以适应相应装配基件的尺寸，如把一个轴套装到轴上，若轴套的内径和轴的直径不同(暂不考虑间隙、过渡和过盈配合情况)，轴套在装配时能根据轴的直径尺寸而自动改变其内径尺寸以满足装配，且轴套的外径或壁厚也同时发生相应变化，这样必能大大提高装配设计的效率。本文通过使用CAXA实体设计建立可重用的参数化智能图素，     

压装工艺下链轨节过盈配合接触分析及优化

履带装置对工程机械性能和寿命至关重要。以履带核心部件——链轨节与轴套的过盈配合压装过程为分析对象,借助ANSYS有限元分析软件并利用单因素法进行了静力学仿真分析,计算出不同过盈量下配合面接触应力和塑性变形的数据,得到链轨节与轴套的过盈配合应力分布情况。结论显示,链轨节与轴套的过盈配合过盈量超过0.39 mm时链节发生塑性变形,而通过增大径向实体尺寸可减小链轨节薄弱处变形和应力数值,一定程度上可提高履带可靠性。研究结果和实施为一般的非对称包容件的过盈配合提供一种新的方法和数值参考。     

O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析

利用ANSYS建立了液压系统中液压缸用O形橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析计算了O形密封圈缸筒和轴套的间隙、密封轴套槽口倒角半径、O形密封圈的截面尺寸、橡胶材料参数、初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响。结果表明:O形密封圈缸筒和轴套的间隙对剪切应力的影响很大;轴套沟槽宽度、O形密封圈的截面尺寸和橡胶材料参数对密封面最大接触压力的影响很大;初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都很大;对于本文分析的结构,在其它条件不变的情况下密封轴套槽口倒角半径对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都不大;分析结果验证了长期使用的经验设计。     

一种新型分度轴精度分析

采用激光直写技术在凹球面上生成等宽等间距的网栅图形,需要保证四轴同心.其中,分度轴作为工件装卡、定心的关键轴系,必须达到微米级的回转精度.为了降低主轴及轴套的加工难度,又能达到轴系回转精度的要求,设计中把轴承的内外环与主轴和轴套分离开来,轴承内外环与钢球采用过盈配合,而主轴与轴承内环之间和轴套与轴承外环之间均采用过渡配合,通过轴端压盖紧固的方法,可以保证轴系的回转精度.     

加工偏差对风电锁紧盘性能的影响分析

针对加工偏差造成风电锁紧盘的实际过盈量与设计过盈量偏离,建立了加工偏差模型,并采用ABAQUS软件对各加工偏差模型的装配进行模拟,分析了加工偏差对应力、接触压力和承载转矩的影响。结果表明:加工偏差对风电锁紧盘的承载转矩影响较小,与设计尺寸承载转矩的相对误差小于5%;而加工偏差对应力和接触压力影响明显,尤其在内环和轴套的应力转折处,von Mises应力的最大值和最小值差值达到100 MPa;合理选择加工偏差能够改善各组件应力分布,提高风电锁紧盘的可靠性。     

汽车水泵轴连轴承与法兰合理过盈量设计

基于某汽车发动机水泵轴连轴承与法兰过盈配合结构的承载及强度要求,通过理论计算确定初始过盈量的取值范围,并考虑温度及转速的影响对过盈量进行了修正。此外采用有限元法对该过盈结构的变形、等效应力及接触压力进行了分析。研究表明:由于该轴连轴承与法兰的尺寸及转速都较小,故其离心力对过盈量的影响可以忽略不计;法兰接触区两端边缘处存在明显的应力集中现象,因此需考虑其对结构强度的影响进而对最大过盈量进行修正,最终过盈量的合理范围为0.013~0.023mm。     

过盈配合微动疲劳失效分析

利用套管试样研究轨道车辆轮轴在旋转弯曲载荷下过盈配合部位的疲劳损伤。通过改变套管试样的几何尺寸实现轴套配合参数的变化,研究过盈量和套管长度对过盈配合应力的影响。结果表明,减小过盈量或增大套管长度能降低过盈配合中微动对疲劳损伤的影响。