基于有限元的牙轮钻头镶齿过盈量研究

以常用81/2-in三牙轮钻头镶装Ф14mm牙齿为研究对象，分析牙齿与齿孔装配时的过盈量影响规律，过盈量范围选择0.040--0.100mm，运用有限元软件ABAQUS模拟计算不同过盈量时的齿孔受力和变形，通过相互对比选择合理的过盈量范围。分析结果表明：随着过盈量增大齿孔受力增加，过盈量理想的取值范围在0.070--0.080mm之间，该结果对三牙轮钻头设计制造具有重要的参考作用。     

基于Abaqus牙轮钻头新型镶装结构研究

牙轮钻头牙齿与齿孔的过盈配合结构,直接影响牙轮钻头的固齿能力和壳体结构强度,是影响布齿密度的关键因素。为了提高牙轮钻头的固齿能力,增强牙轮壳体结构强度,加大布齿密度,提出了一种变过盈量的牙轮钻头牙齿与齿孔的过盈配合镶装结构,在保证牙轮与齿孔原有结构不变的条件下,仅改变牙齿齿身部位的结构,即从齿底逐步增大牙齿直径。变过盈量的镶装结构能够提高牙轮钻头固齿能力15%～30%,牙轮结构强度提高10%～25%,以适应高密度布齿,提高钻头使用寿命和机械钻速。     

钢齿牙轮钻头滑动轴承接触应力分析与间隙优化

在石油钻探工程中牙轮钻头承担着极为重要的作用,其工作寿命与钻井性能对工程质量、效率和成本都有重大影响。轴承作为牙轮钻头最重要的结构,其表面接触应力分布及其不均匀是导致轴承结构失效的最主要原因,因此有必要对轴承接触应力分布和大小进行分析研究。利用Creo与Pro/E软件对牙轮钻头滑动轴承副结构进行了3D实体模型的搭建,利用ANSYS软件建立了牙轮钻头滑动轴承接触应力的有限元分析模型,并得出轴承接触应力分布图与接触应力峰值。通过上述途径方法成功对12种不同的间隙值对应的滑动轴承受力情况作出了计算分析,清晰地看到牙轮受力时滑动轴承表面应力的分布情况,通过峰值比较优选出了使寿命最长的孔轴间隙值。     

全局力平衡PDC钻头布齿优化设计

针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡,导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动,造成钻头早期失效的问题,基于已有PDC钻头切削力学知识,构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型,并提出模型求解方法。布齿设计实例结果表明,采用全局力平衡布齿设计方法得到的布齿结构可使PDC钻头在不同进尺条件下均能保持全局力平衡状态,尤其低进尺(小于1 mm)时的力平衡状态得到极大改善,提高了PDC钻头的钻井稳定性,对于改善钻头受力、提升钻头使用寿命、提高钻井质量与效率具有重要意义。     

三牙轮钻头 CAPP 系统

介绍了三牙轮钻头ＣＡＰＰ系统（ＪＺＣＡＰＰ）的体系结构、主要功能及工作原理。阐述了工艺图自动生成原理，基于特征的混合式工具清单设计方法和制造资源的开放式管理机制     

异形单牙轮钻头的传动比计算仿真模型研究

在牙轮钻头的几何关系以及动力学和运动学基础上,通过牙轮工作过程中的运动平衡和力矩平衡,建立牙齿与岩石的相互作用力以及牙轮扭矩、角速度、角加速度仿真模型。在仿真中将牙轮钻头连续转动过程离散化,通过对每个瞬时离散点的传动比的计算得到钻头的平均传动比。仿真模型中将牙轮钻头结构、岩石特性等参数综合考虑,使仿真模型更加贴切钻头实际钻进环境。仿真出来的平均传动比值对牙轮钻头设计、分析提供一定的参考依据。     

基于AutoCAD的三牙轮钻头CAD系统设计

阐述了采用内嵌于AutoCAD的VBA语言开发基于AutoCAD的三牙轮钻头计算机辅助设计系统的思想和实现,及在AutoCAD环境下开发三牙轮钻头CAD系统的一般方法。     

基于ALGORFEAS的钻头有限元模型

利用有限元软件ALGORFEAS构建出具有复杂截面几何特性的钻头三维有限元模型。与以往将钻头看作均匀等截面圆柱体而忽略了螺旋槽和头部锥面的钻头模型相比 ,该有限元模型更接近于钻头的真实形状 ,更有利于对钻削过程中钻头的动力学特性进行深入研究。     

面向并行工程的牙轮钻头设计

牙轮钻头是石油钻井中的重要工具,其结构及工作状况复杂.本文基于并行工程思想,建立了牙轮钻头并行开发流程和系统体系;以Pro/E软件作为设计平台,进行二次开发,开发出支持并行工程的牙轮钻头参数设计软件,可以大大提高设计质量,减少试制次数,缩短设计周期,提高一次设计成功的概率,从而极大地降低开发成本.     

齿根应力简化计算方法

直接从轮齿的实际形状出发,以相似理论为基础,通过边界元采样计算和三元回归分析,建立齿根应力计算的简化公式。并通过实例印证该公式的有效性,供实际参考。     

基于ANSYS干式钻头的优化设计及试验分析

以干式切削钻头为研究对象,改变类比、实验和仿制等传统的刀具设计方式。将参数化建模软件Solid-Works、有限元分析软件ANSYS和优化设计引入钻头设计,使得在满足产品综合加工性能的前提下,获得最佳的刀具几何参数。这样可以极大地缩短设计周期和设计成本,对提高企业刀具产品设计能力具有重要的现实意义。     

基于有限元分析的永磁吸附单元设计优化

为了同时满足爬壁机器人负载能力和运动灵活性的要求,设计了一种永磁吸附单元,并应用有限元分析法,建立了永磁吸附单元吸附力的计算模型,运用有限元分析软件分析了在不同参数下磁吸附力的变化,为永磁吸附单元的设计提供了依据.     

修形齿轮耐磨性和弯曲强度的研究

通过对修形齿形和渐开线齿形进行耐磨性和齿根弯曲应力的分析计算与实验研究,证明在耐磨性和弯曲强度方面修形齿形比渐开线齿形更优越。     

结构仿真高精度有限元网格划分方法

为了得到高精度计算结果的有限元网格,在有限元模型任一单元小片内将其误差分解为全局误差与局部误差两部分:局部误差是由于该单元小片内单元的残值所引起的,而全局误差是由单元小片外区域内单元的残值所导致。提出关键性区域的概念,并得出有限元求解模型中所有关键性区域的网格划分水平决定整个有限元模型的计算结果精度的论断。基于该结论建立高精度有限元网格划分方法流程。以连杆为实例,应用高精度有限元网格划分方法流程对连杆进行高精度网格划分。在压缩工况下,对其平面模型进行关键性区域的划分,并研究其误差特性,可知局部误差是连杆结构仿真误差的主导部分。划分疏密得当的高精度网格。应用实例证明了提出方法的可行性、实用性。     

圆形活齿行星传动中内齿圈应力的研究

首先介绍了圆形活齿行星传动的工作原理,其次对内齿圈与针齿之间的相互作用力进行了理论分析,通过对内齿圈与针齿的受力最大处进行有限元分析,校核了受力复杂的内齿圈的强度.     

大型轮式港口机械钢圈的加载方案分析和强度计算

为了确定港口机械钢圈的有限元分析模型,采用了其它小型钢圈进行相似载荷的有限元分析计算以及应力分布测试实验来进行参照.提出了几种不同的钢圈载荷分布规律,如余弦规律分布、均匀分布等,对不同载荷分布规律及其分布范围作了有限元分析计算,并与实际检测结果进行对比分析.最终确定采用120度范围的余弦规律载荷对港口机械钢圈进行有限元分析,建立了它的力学计算模型,并通过有限元分析法进行了计算,计算结果表明该方法是可行的,计算结果对指导钢圈产品设计具有重要的意义.     

基于有限元法的半轴强度和疲劳寿命计算

传统的根据经验公式校核半轴强度的方法存在计算时间长、计算精度低等缺点,利用有限元法可方便的在半轴三维建模、有限元网格划分的基础上进行半轴强度分析,同时可在强度分析的基础上进行半轴寿命的计算.通过建立半轴的三维模型,划分网格,在有限元的理论基础上对半轴进行强度校核,同时结合有限疲劳寿命设计理论进行疲劳寿命的计算,得出汽车半轴的应力和使用疲劳寿命.     

天线阵动态特性及其计算模型研究

针对卫星天线阵分别建立不同联接方式的计算模型、相同联接方式的不同计算模型,应用有限元方法分别计算其动态特性。通过计算结果对比分析,发现点耦合联接的整体结构模型相对于粘接方式联接的整体结构模型和粘接方式联接的对称简化整体结构模型计算结果更精确、更符合实际。     

截锥形齿坯渐开线四齿差行星减速器齿轮承载能力的计算

在截锥形齿坯渐开线少齿差行星减速器内啮合传动中,与直齿圆柱齿轮少齿差行星减速器相比,除了都存在齿廓变形使得多对齿同时啮合外,前者由于截锥形可以减小啮合角,便可以降低载荷、提高传动能力.而与此同时,截锥形却产生了齿面和棱线啮合的情况,从而导致应力集中,降低了传动能力.通过有限元对比计算表明,正负相抵并与后者相比,截锥形齿坯渐开线少齿差行星减速器降低了传动能力.