基于Workbench齿轮齿条石油钻机井架静力学分析

基于Workbench分析软件,借助Solid Works三维软件建立齿轮齿条钻机井架模型,计算得到了齿轮齿条钻机井架在各种工况下的变形及应力,为齿轮齿条钻机井架的设计提供了理论支撑。     

齿轮齿条钻机相似模型样机设计

针对中浅层油气井开采所用齿轮齿条钻机的结构特点和功能原理,综合运用Solid Works建模与ANSYS有限元分析方法,建立了齿轮齿条在不同危险啮合位置时的瞬时静态三维有限元接触模型,分析得到齿轮齿条在相应位置的应力分布情况。在钻机模型方案的基础上,通过相似理论方法,按照几何相似比为0.1,研制了一套齿轮齿条钻机模型试验台。针对正常工况及非正常工况,采用正交试验法开展了传动机构应力测量和振动测量试验研究。结果表明:不同工况下实验数据所体现的传动机构力学特性规律与理论仿真分析的结果相吻合,进一步验证了齿轮齿条钻机设计方案的可行性,并为后续的优化设计工作提供了有效依据。     

小型手动压力机的设计

设计刀杆手动压力机,针对机械装置工作条件,设计符合实际工作要求的压力机。首先提出了小型压力机总体设计方案,然后对压力机传动装置齿轮齿条的设计、轴的设计、箱体的设计及主要标准件的选用进行了具体设计。该手动压力机利用齿轮齿条工作原理,将手轮、轴、齿轮、齿条结合一起,手轮将人提供的力通过轴及齿轮传递到齿条上,使与齿轮啮合的齿条上下运动,从而实现对工件压制的功能。     

齿轮齿条钻机起升系统啮合特性分析

齿轮齿条钻机起升系统采用超静定结构设计,在下钻和起升过程中,由于载荷的不对称性影响齿轮齿条啮合运动的同步性,因此对不对称荷作用下的齿轮齿条啮合特性分析研究非常重要。以齿轮为研究对象,通过ABAQUS进行齿轮齿条啮合有限元分析的基础上,利用ADAMS和Solid Works联合仿真的方法,对不同类型载荷作用下的齿轮齿条啮合同步性进行了系统地研究,并进一步对各齿轮进行了强度校核。通过计算分析得出,不对称载荷偏向一边的齿轮受力明显大于另一侧,但仍在许可范围内,不过考虑到疲劳因素的影响,仍需增加齿轮强度。     

展成加工漸开綫型面用齿輪齿条的設計

齿轮齿条传动可以做为展成渐开线型面的装置。在此类工装设计中,正确地进行齿轮齿条传动设计,一定要注意齿条上各点压力角完全相同的特点,并注意其与齿轮传动的区别。由于齿条齿形各处上均有同样的压力角,从而不能利用移距变位齿轮来改变齿轮啮合的节圆尺寸。设有模数为m,压力角为α的直齿轮与其相同参数的齿条啮合,可以简单地得到啮合处齿轮节圆直径a_节=d_分=mz,此时节圆直径等于分度圆直径,与节圆相切的直线——节齿线为齿条的中线。若设计一齿轮齿条传动装置,借此展成基圆直径     

齿轮齿条式动力转向试验台的研究现状

介绍了国内外齿轮齿条式动力转向试验台的研究状况和试验台的结构形式;对比了各加载单元的功能要求和所选执行机构的性能特点;阐述了齿轮齿条式动力转向器试验台未来的发展方向。     

重载齿轮齿条齿形设计与齿根应力计算方法研究

重载齿轮齿条模数大,设计缺乏成熟的计算软件。文中从开式齿轮的断齿和磨损两大失效形式的角度,提出了齿轮齿条特殊齿形设计及齿轮齿条齿根应力的快捷计算方法,并将齿根应力快捷计算结果与有限元计算结果进行了对比,进一步证实了设计方法的可行性。     

基于键合图理论的轨道钳升降系统建模与仿真

斜直井齿轮齿条钻机作业时,管柱接箍需要以一定倾斜角度和不同位置进行精确对中,又能相对井架上下运动,传统的液压大钳和铁钻工等管柱上/卸扣装置都不适合于斜直井齿轮齿条钻机。针对这一技术难题,提出了可以沿着钻机井架轨道自由升降的轨道钳系统,设计了该轨道钳系统的升降装置及其液压控制系统。基于键合图理论建立了轨道钳升降系统的数学模型,推导出轨道钳升降系统的动态方程。基于20-sim仿真平台,对轨道钳升降系统进行了动态仿真,验证了所建立的键合图模型的合理性,并分析了系统动态特性产生的原因和影响,可为升降系统的研制和控制提供技术指导。     

液压缸用齿轮齿条疲劳破坏分析

本文以某起重机液压缸为例,采用理论分析与有限元结合的方法,对复杂工况下液压缸用齿轮齿条进行应力、疲劳寿命、安全系数及破坏因素分析,找出齿轮齿条失效的具体原因。从而为设计提供理论参考,并改进优化相应的设计参数,为设计作验证,提高齿轮齿条的安全性、可靠性,进而提高液压缸的使用寿命。     

一种非圆齿轮齿条机构的设计方法与分析

从传动比函数的角度出发,进行非圆齿轮齿条的设计,利用产形齿条是标准直齿条完成非圆渐开线直齿轮的齿廓设计,根据坐标变换完成齿条的齿廓设计。给定传动比函数,推导出相应的非圆柱直齿轮和齿条的节曲线方程;在MATLAB编程环境下进行齿廓的编制,进一步导入Pro/E中完成非圆齿轮齿条的三维模型建立,最后利用动力学仿真软件ADAMS完成非圆齿轮齿条的速度响应分析。所得到的齿条速度响应曲线基本与给定传动比函数的谐波曲线保持一致。     

齿条刃边测头在位测量大型齿轮齿形误差的基本原理及误差与变异分析

针对大型齿轮的特点,阐述了基于在位测量方法的齿条刃边测头测量大型齿轮齿形误差方案的基本原理,运用误差与变异规律分析了误差条件下工具齿条刃边与被测渐开线齿面的啮合过程,给出了基于齿条刃边测头的大型齿轮齿形误差在位量仪的精度设计的理论根据。     

大模数齿轮齿条弯曲疲劳强度的探讨

针对齿轮弯曲疲劳强度试验研究的现状,特别是大模数齿轮齿条的研究与应用状况;分析了国内外齿条弯曲疲劳强度试验研究的方法及国内研究存在的问题。在此基础上,给出了大模数齿条弯曲疲劳强度试验研究的思路,以便更好地应用于工程实际。     

汽车转向器齿轮齿条的建模与仿真研究

针对汽车转向器齿轮齿条的失效问题,建立了基于UG-ADAMS软件的齿轮齿条式转向器的虚拟样机模型,并进行干涉检测、运动学和动力学仿真。根据仿真结果中齿轮齿条所受的最大载荷,通过ANSYS软件分析齿轮齿条的齿根弯曲应力、齿面接触应力及疲劳寿命。仿真结果表明:基于CAD/CAE软件的分析与传统公式计算结果吻合,证实了建立的齿轮齿条式转向器虚拟样机的正确性,为汽车转向器的动态设计、优化设计和可靠性设计提供了参考,能有效提高产品设计效率。     

自升式海洋平台升降装置齿轮齿条结构优化分析

齿轮齿条升降装置的承载能力是关系自升式海洋平台安全性能的重要因素,对其进行改进从而提高齿轮齿条的承载能力具有重要的工程应用价值。针对齿轮齿条传动失效的主要原因,提出齿条边缘两侧倒圆角及对齿轮齿条变位两种改进方案,并通过有限元分析揭示不同倒角半径和变位系数对齿轮齿条承载能力的影响机制。研究结果表明:倒角后齿轮齿条的应力集中现象具有有明显降低,随着倒圆角半径的增加,齿条最大接触应力先降低后有一定程度的升高,齿轮最大接触应力逐渐增大。变位系数对齿轮的最大接触应力影响较大,对齿条影响较小。倒圆角半径在2 mm~6mm范围内、变位系数为0.5时,能最大限度改善齿轮齿条的接触应力和弯曲应力,提高齿轮齿条的承载能力。     

基于ANSYS Workbench的齿轮齿条动力转向器齿条刚度分析

在齿轮齿条动力转向器的工作过程中,齿条是承载的关键部件,齿条的刚度是齿条设计的重要参数。对转向器的齿条进行研究,利用有限元分析软件ANSYS Workbench模拟齿条刚度实验过程,得到齿条的刚度及应力分布情况,通过与刚度实验对比,验证了有限元模型的正确性。文中的研究对转向器齿条刚度的设计、性能改进及质量评定有重要的参考价值。     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

超大模数齿轮齿条承载能力影响因素研究

超大模数齿轮齿条的承载能力是影响升降系统安全性、可靠性的关键因素。针对某风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,分析影响齿轮齿条强度的主要参数。建立齿轮齿条啮合有限元分析模型,基于有限元法,研究齿轮的变位系数x、压力角α、齿顶高系数h*a、齿顶隙系数c*、齿根圆角半径系数ρ*f、模数m及齿条宽度b对齿轮与齿条接触强度及弯曲强度的影响规律。分析结果表明:每个参数对齿轮齿条承载能力都有较大程度的影响,但影响程度各不相同。     

自升式平台升降系统爬升齿轮设计

爬升齿轮作为自升式平台齿轮齿条式升降系统的重要零件,其结构设计的关键是齿轮参数选择和齿形设计。通常选用大模数、小齿数、大压力角和正变位系数等齿轮参数,而齿形设计则需考虑重合度和法向侧隙对爬升齿轮与桩腿齿条正常啮合运行的影响,以满足齿轮齿条连续运行的基本要求。齿形设计完成后采用3种方法对爬升齿轮齿部进行强度分析,并进行了比较说明,指出有限元法可作为大模数齿轮强度校核的有效方法。