双台阶钻柱螺纹联接弹塑性接触特性数值仿真

建立了双台阶钻柱螺纹接头有限元模型，采用弹塑性接触有限元混合法开发了钻柱螺纹接触特性分析程序，并对双台阶钻柱联接螺纹进行了应力应变分析，求得联接状态下由预紧力以及轴向力、内外压力、弯矩和扭矩所引起的螺纹联接部位的位移场和应力场，为评价其承载性能及密封性能提供了一种数值方法。     

大螺纹在线测试系统

一种大型螺纹自动检测的方法采用了新型螺纹测头,其中包括TESA电感传感器和测针,测针按螺纹牙型选择。测量方法基于螺纹综合测量原理,采用接触式测量方式。通过试验分析完成了螺纹作用中径数值的检测。通过频谱分析,对螺纹作用中径数值测试的动态误差进行了剔除并且得到了相关信息。检测方式的测量力远小于用常规的螺纹量规检测的测量力从而解决了接触应力引起薄壁管件测量误差的问题,试验表明这种新型螺纹测头能够提高测量精度,经过数据处理测头测量精度达到1 µm。     

三维螺纹测量机接触式测头的优化设计

为削弱接触式测头对高精度三维螺纹测量机精度的影响,设计了一种接触式测头结构尺寸优化方案,并提出了相应的标定方法。通过有限元仿真和正交试验优化测头结构参数,确定最优结构参数;利用坐标变换理论和最小二乘法原理建立测头标定模型并进行了标定试验;通过不同预压量下的螺纹塞规对比试验及螺纹环规、塞规对比试验对优化后的测头进行测试。结果表明：接触式测头测量螺纹塞规、环规参数标准偏差在1 μm左右,满足三维螺纹综合测量机接触式测头测量精度要求。该优化方案及标定方法为测头结构设计提供了重要的理论基础。     

Model of threaded joints with a uniform load distribution over the turns

The uniform distribution of contact forces over the turns of a thread with technological gaps is considered. The goal is to develop technologies that ensure rational load distribution over the turns of a thread.     

双球法测止端螺纹环规中径

本文分析了圆球法测量止端螺纹环规中径的接触状态,推导出判断球测头与螺纹牙侧是否产生非相切接触的判别式,并给出了误差计算公式。     

行星滚柱丝杠副主曲率计算与接触特性分析

根据丝杠、滚柱和螺母螺旋滚道曲面特点,建立了通用化的法截面内零件的轮廓方程和滚道螺旋曲面方程。通过将滚道截面的原点定义在对应零件的中心轴上,避免了现有模型中将滚道截面原点定义在螺纹牙轮廓中心而带来的繁琐坐标变换问题。其次,利用微分几何原理推导了丝杠-滚柱接触侧和螺母-滚柱接触侧在相应接触位置的主曲率,与传统的基于等效球法计算行星滚柱丝杠副主曲率进行了对比。利用赫兹接触理论求解了滚柱与滚道间的主曲率差、接触椭圆面积及最大接触应力,并讨论了行星滚柱丝杠副结构参数对接触特性的影响规律。结果表明:丝杠和螺母滚道在某一主平面内的主曲率不是零,使用等效球模型计算主曲率会带来较大误差;增大螺纹螺距使得滚柱两接触侧的主曲率差变大,但几乎不影响接触椭圆的面积和滚柱螺纹曲面两接触侧的最大接触应力;增大法向牙侧角会使两接触侧的主曲率差和接触面积同时减小,但过大的法向牙侧角会导致接触应力和摩擦力增大。     

由振动引起的螺栓连接预紧力松脱的数学模型

引入一种数学模型以研究螺纹连接在横向振动作用下引起的松脱.此横向振动激励会引起螺纹接触面间的滑动以及螺栓头与支撑表面之间的滑动.式中包括剪切力、支撑力以及螺纹摩擦阻力矩,它们均与振动速度相关,当所施加横向振动激励足够大时,螺纹连接会出现松脱现象.本文研究了螺栓预紧力、支撑力及螺纹摩擦系数、横向振动激励以及螺栓头下部弯矩...     

预紧力作用下塑料螺纹连接件的应力分析

基于大型有限元分析软件ANSYS,采用非线性的接触分析,对两种塑料螺纹连接件在预紧后的力学性能进行了分析研究.分析结果表明,改进后的螺纹连接件的应力明显降低,其应力分布均匀,建议将改进后的螺纹连接件结构应用于实际工程中.     

Finite element simulation of deformation processes of micro-components

The aim of this paper is to improve the understanding of deformation of micro medical needle and thread during assembly and then to develop an economical and flexible deformation method. Therefore, the swaging process is computationally simulated with the finite element method in this paper. A commercially available explicit nonlinear finite element analysis code, LS-Dyna, is used to model the 3-D deformation and contact problem. As the firmness of the assembly on the needle depends on the contact force and friction, the contact and the slide between the needle and thread are taken into account in the simulation. The general surface-to-surface contact algorithm (STS) is used to simulate the contact. The paper provides an insight into the deformation of the micro products.     

螺纹铣削切削力有限元分析及试验

为了研究螺纹铣削法加工钛合金螺纹时切削力随切削参数的变化规律,通过对材料本构关系、刀—屑接触及切屑分离准则进行分析,建立了能反映刀具自转、公转及轴向进给运动的三维螺纹铣削模型。利用该模型对每齿进给量和切削速度对切削力的影响进行分析,结果表明:切削力随每齿进给量的增大而增大,随切削速度增加而减小,且每齿进给量对切削力的影响较为显著。通过螺纹铣削试验对所建立的三维铣削模型进行验证,表明所建立模型的误差最大为14%,可满足实际加工需要。     

椭圆异形螺纹宏程序的编程方法

本文针对近几年中职学校技能大赛数控车技能竞赛项目出现的异形螺纹的情况，联系作者自身辅导学生训练的实际情况，利用典型实例分析对加工异形螺纹的编程方法进行简要阐述。     

精密外螺纹内旋铣的机理研究与刀具廓形设计

硬切削技术与旋风铣削工艺的结合使得螺纹的"一次过"成形得以实现,针对外螺纹内旋铣工艺中存在的过切现象,结合某型号丝杠的双圆弧滚道从几何学的角度利用坐标转换的方法对该工艺的加工机理进行解析,建立刀具廓形与螺纹滚道法向截形的转换关系。通过Matlab编程讨论螺纹滚道旋铣成形过程中刀具廓形和刀具前角的设计问题,以及刀尖旋转直径和刀具—工件转速比的选用对过切程度的影响。仿真结果表明直接利用螺纹滚道的法向截形设计刀具廓形必然会引起滚道的过切,同时接触条件法设计的刀具廓形也不能消除螺纹滚道断续旋铣引起的过切。在此基础上提出基于坐标转换的刀具廓形设计方法,并得出基于螺纹滚道成形精度和表面粗糙度的内旋铣工艺参数的选择依据和步骤。     

内螺纹图像识别技术研究

针对生产中内螺纹难以快速自动检测问题,提出了一种基于计算机视觉技术的内螺纹非接触式自动检测方法。采用数学形态学处理二值化后的内螺纹图像,消除了内螺纹小径圆弧边缘缺口、裂缝及破洞等缺陷;然后应用最小二乘圆拟合方法检测内螺纹小径圆弧,得到精确的小径半径尺寸,以内螺纹小径的半径尺寸差异为判别条件,开发自动检测系统,实现内螺纹的准确识别。实验结果表明,该系统检测精度高、正确率高、速度快,能满足内螺纹生产自动检测的要求。     

圆螺纹套管接头应力分布规律研究

根据弹塑性力学理论建立圆螺纹套管接头的计算模型，利用有限元分析和全尺寸实验相结合的方法，详细分析套管接头在使用工况(包括上扣、上扣后加拉伸载荷、上扣后加内压载荷等)下的应力分布规律，指出载荷在各个螺纹牙上分布的不均匀性是制约套管接头性能的主要原因，提出改进接头应力状态、减少应力集中的主要措施。研究结果提高了对套管接头应力水平的认识，对改进套管连接螺纹设计，提高套管接头的连接质量具有一定的参考价值。     

李飞1,2，张平1,2，苑玮琦1,2

关键词： 板式换热器波纹板;波纹深度;激光位移传感器;非接触式测量;矩;多线程     

基于磁-声结合的特殊螺纹油管密封检测方法研究*

针对特殊螺纹油管下井后仍存在密封失效的问题,提出采用金属磁记忆和超声相结合的检测技术应用于特殊螺纹油管密封性能的检测。搭建金属磁记忆检测系统,采集上扣前后接头的磁记忆信号,提取并分析特征参数磁记忆信号梯度值。结果表明:磁信号梯度值可以表征螺纹形貌;上扣后啮合螺纹应力分布不均,起始端磁信号梯度值大,应力集中程度高。搭建超声检测系统,采集上扣前后油管密封面回波信号,计算声强反射系数,并利用声强反射系数与接触应力的关系得到密封面接触应力分布。结果表明,上扣后密封面环形带上保持了较高的接触应力,具有一定密封能力。磁-声结合的检测方法实现了对接头螺纹连接部位应力集中情况和密封面接触应力分布的检测,进而可评估密封性能,为保障油管下井服役提供了更安全更有效的密封检测手段。     

螺栓螺纹三维接触有限元分析

在对螺栓螺纹的分析中,一般采用的方法是将螺栓简化为轴对称,建立轴对称有限元模型进行分析,即使是建立三维模型也是忽略了螺纹部分对整个有限元模型分析的影响。在一些特殊的分析情况下,这样会大大降低分析的精度。比如,在对螺栓螺纹防松机理方面的研究中,就必须考虑螺纹部分及其接触对整个分析过程的影响,而采用单一的有限元软件又很难完成。正是基于这一原因,根据UG、HyperMesh和ANSYS软件的特点,综合运用其长处可以完成螺栓螺纹从几何建模、网格划分、分析计算到结果处理的整个过程.实例表明,综合运用各种软件,有利于发挥每种软件的优点,大大提高有限元分析的效率。     

Three-dimensional finite element analysis of the mechanical properties of helical thread connection

Conventional analytical and numerical methods for the mechanical properties of helical threads are relied on many assumptions and approximations and thus hardly yield satisfied results. A parameterized 3D finite element model of bolted joints with real helical thread geometry is established and meshed with refined hexahedral elements. The Von Mises plasticity criterion, kinematic hardening rule of materials and interfacial contacts are employed to make it possible for the suggested model be able to approach real assembly conditions. Then, the mechanical properties of bolted joints with different thread pitches, thread numbers and modular ratios are investigated, including the contact pressure distribution at joint interfaces, the axial load distribution and stress concentration in screw threads during the loading and unloading process. Simulation results indicate that the load distribution in screw threads produced by the suggested model agrees well the results from CHEN’s photoelastic tests. In addition, an interesting phenomenon is found that tightening the bolt with a large preload first and then adjusting the clamping force by unloading can make the load distribution more uniform and reduce the maximum residual equivalent stress in thread roots by up to 40%. This research provides a simple and practical approach to constructing the 3D finite element model and predicting the mechanical properties of helical thread connection.     

落地车床螺纹加工装置设计

对传统落地车床尾座进行改造,将机床主轴的运动通过尾座顶尖传出,经过变速机构和挂轮机构,将运动传递到刀架,实现对螺纹加工内联系传动链的建立和传动比的调整。在解决多线螺纹加工上,利用了圆周单齿啮合离合器等机构,实现多线螺纹的圆周分线。该装置能很好地解决分体式落地车床螺纹加工困难的问题,运动传递准确,结构较为简单,实用价值大。     

精磨双凸面蜗杆的一对螺旋蜗杆传动的计算机设计、啮合的形成和仿真

作者们基于以下研究提出了精磨杆的螺旋蜗杆传动的计算机设计和分析方法。1．滚刀的理论螺线表面是用一维面生成的。2．蜗杆表面与滚刀螺线表面相比齿廓和轴向为凸面。3．蜗杆的双凸面可局部承受接触和获得给定范围的传动误差的预先设计的抛物线函数。蜗杆传动的计算机设计可以显示和避免蜗杆齿面形成奇异点和齿棱。模拟双凸面蜗杆和蜗轮齿面的啮合和接触来确定支接触轴线不对和传动误差的影响,开发和应用了数值的计算机程序。数值计算实例说明所提供的开发原理。