CAD在牙钻头设计中的应用

本文介绍电子计算机辅助设计技术，在石油钻井牙钻头设计中的应用。文中主要阐述了牙轮钻头设计全套软件的内容、软件原理、特点以及使用软件的基本方法。该套软件以牙轮钻头几何学、运动学为理论基础，合理利用ＡＵＴＯＣＡＤ绘图软件包功能，按照牙轮钻头设计及制图要求，采用ＦＯＲＴＲＡＮ７７语言设计编制程度并制成成套软件。该套软件能方便地用于牙轮钻头设计计算和绘制设备图样。该研究成果居国内领先地位     

三牙轮钻头的计算机仿真模型

本文将牙轮钻头上各牙齿置于易于描述的坐标系下，通过坐标变换方法，实现了各牙齿的空间位置变换。在钻头几何学和运动学的基础上，建立了随钻运动的牙轮钻头的计算机仿真模型。     

CAD在牙轮钻头设计中的应用

本文介绍电子计算机辅助设计技术，在石油钻井牙轮钻头设计中的应用。文中主要阐述了牙轮钻头设计全套软件的内容、软件原理，、特点以及使用软件的基本方法。该套软件以牙轮钻头几何学、运动学为理论基础，合理利用ＡＵＴＯＣＡＤ绘图软件包功能，按照牙轮钻头设计及制图要求，采用ＦＯＲＴＲＡＮ７７语言设计编制程序并制成成套软件。该套软件能方便地用于牙轮钻头设计计算和绘制设计图样。该研究成果居国内领先地位。     

精密数据采集系统的软件原理及在单牙轮钻头实验中的应用

本文介绍了PDC数据采集(/控制站)的软件原理和编程方法及在单牙轮钻头实验中的应用。其中包括:①在数据采集之前模拟示波器功能对各通道动态扫描检测的方法;②用软件实现程控放大倍数的自动选择及转换系数的确定方法;③同时采集多路开关信号的方法;④用软件实现定时采样和采样频率的改变;⑤利用AUTOCAD强大的图形处理显示控制功能对实验数据处理绘图;实验证明这些方法对于减少数据采集误差,提高实验可靠性,简化数据处理编程工作,放宽对硬件的要求都是行之有效的。     

预警—牙轮防脱落技术的发展方向

提高牙轮钻头防止牙轮脱落的能力，可以显减小牙轮脱落事故的发生率，因而对降低钻井成本以及提高钻头使用效率具有重要意义，综述了国内外牙轮锁紧技术的发展历史和现状，简要介绍了几种典型锁紧结构（钢球结构、卡簧结构、螺纹环结构以及R槽钢球憋卡预警结构等）的工作原理和技术特点。指出牙轮脱落的预警是牙轮防脱落技术的发展方向。分析了牙轮脱落预警的技术关键、难点以及已有预警的优缺点。提出了一种以扭矩显增加、钻速显降低为预警信号的新的牙轮脱落预警技术，并对该技术的预警机理以及研究情况作了简要的分析和阐述，试验证明，该技术能准确监测轴承的磨损状态，在磨损量达到警戒限值时能可靠地自行启动，发出预警信号。     

盘式单牙轮钻头破岩机理仿真研究

在适当的假设条件之下，建立了盘式单牙轮钻头破岩机理仿真模型，并在此基础上开发出盘式单牙轮钻头破岩机理仿真软件。通过将仿真模型的计算结果与西南石油学院钻头研究室部分台架实验结果进行对比，验证了该仿真模型的正确性。完成了不同钻井参数、不同钻头结构和不同岩石性能等条件下盘式单牙轮钻头破岩机理仿真分析，为盘式单牙轮钻头的设计提供了理论依据。     

影响单牙轮钻头切削效率的原因分析

通过对单牙轮钻头切削机理约分析，从牙齿的露高、布置方式、形状三个方面，对单牙轮钻头牙齿在井底覆盖情况以及井底切削的均匀性进行分析研究。提出了在单牙轮钻头切削结构设计时：牙齿的露高设计应大于井底岩柱的高度；优化牙齿在球形牙轮经度和纬度方向的相差；在牙轮布齿面上，不同的布齿区域，选择适应该区域牙齿运动特点的齿形。     

提高石油牙轮钻头转速的试验研究

本文介绍了提高牙轮钻头转速的试验研究。通过试验和实践证明。对牙轮钻头滑动轴承进行渗硼强化,并采用与之适应的润滑脂和密封圈以及合理的加工工艺,可使钻头转速由原来的60rad/min提高到120rad/min左右,大大提高了钻井效率,降低了钻井成本。     

用边界单元法分析井底流场

在设计和使用牙轮钻头或ＰＤＣ钻头时，要优选喷嘴的组配，必须了解不同喷嘴配置下井底流场水力分布情况，本文尝试把边界单元法用于分析井底流场水力分布，建立了描述井底浸流速度场的积分方程，给出了采用边界单元法求解井底速度场的数值方法过程，在算例中分析了多喷嘴钻头井底流场的速度分布问题，计算实践表明采用边界单元法可比较简单方便地计算分析多喷嘴井底流场水力分布问题，可用于优选钻头喷嘴组配。     

高速牙轮钻头轴承密封副设计与有限元分析

用于石油天然气勘探开发的牙轮钻头轴承润滑密封系统的寿命，在很大程度上决定了钻头的使用寿命。为了提高轴承密封的可靠性，根据其工作的摩擦学特性，通过有限元分析，对钻头轴承端面—径向组合密封的结构进行了分析研究，据此设计了新型密封副。理论与实践证明，采用该新型组合密封结构能适应高速牙轮钻头轴承密封的发展需要。     

基于功能模块变换的齿轮连杆导引机构综合

刚体导引运动综合是机构设计中的典型问题,为避免采用Burmester运动几何学理论为基础的传统综合方法出现机构的结构类型和功能特性方面的缺陷,探讨基于机构功能模块相似变换的广义综合理论,建立以功能特性为主线的导引机构综合方法。由于该广义综合方法以标准机构功能模块为最小设计单元,为扩展其结构类型,对能够产生复杂运动规律的齿轮连杆机构进行研究,以建立相应的基本尺寸型机构功能模块。首先,通过对齿轮连杆机构的构型分析研究传动功能与导引功能之间的转换映射,将传动机构转化为导引机构;其次,采用复数矢量法进行齿轮连杆机构运动学分析,建立包括构件相对尺寸、导引转角函数、导引点轨迹和运动几何标识的全拓扑信息机构功能模块;然后,分析机构的尺寸参数及齿轮传动比参数和导引功能特性的双向映射规律,得出合理调整预选功能模块尺寸参数的方法,以确保求解机构满足预期的功能特性要求。最后,以某粉料产品加工生产线中要求实现手抓短暂平移导引功能的机构设计为例,分析和求解运动任务的几何标识,并提取预选齿轮连杆机构功能模块的几何标识,给出几何标识之间的相似变换方法,得到满足工艺要求的求解机构实际尺寸和位置参数,对设计结果的验证表明了该广义综合方法的有效性和实用性。     

5-3型6-SPS并联机构位置分析的正逆解析解

应用基于序单开链的机构结构理论,分析计算出5-3型6-SPS并联机构的耦合度为0,直接通过依次求解各个基本运动链的位置求出了机构位置正解的解析表达式,无需复杂的数学推导;又通过求解位置反解及算例,验证了位置正解的准确性。该方法计算简易、几何意义明确,得到的位置正、逆解析式有利于实时控制及工作空间、误差分析等的理论求解与分析。     

渐开线零齿差内啮合齿轮副啮合过程动态仿真

针对零齿差内啮合传动副理论在应用方面的局限性以及设计中遇到的问题，利用渐开线零齿差内啮合齿轮传动机构的齿廓曲线方程和运动学模型，计算出其齿形参数和基本尺寸，勾勒零齿差齿轮副主从动轮的齿廓，运用计算机图形学的二维图形变换方法，采用可视化编程语言Visual Basic进行零齿差内啮合齿轮传动机构的动态仿真。     

A Kinematic Model and Identification of Geometric Parameters of Robots

0INTRODUCTIONConsiderableattentionhasbeenpaidintherecentyearstotheproblemofrobotaccuracy,whichdependsontheprecisionofmotioncontrolandtherepresentationaceuracyofmanipulator'sgeometricparameters.Inordertoupgradetheaccuracyofrobotwemayidentifyrobotgeometricparametersbyacalibrationprocessandusetheseparametersinthecontrolsystem.TherearealotofpapersdedicatedthecalibrationofrobotsandidentificationOftheirparamet.rs["'].IthasbeenshownthatsmallvariationsinkinematicparametersofthemodelscanpIDducesu…     

基于弧长法的平面连杆机构运动分析

将弧长法应用于平面连杆机构的运动解析,使得体系运动路径和形态稳定性跟踪可统一求解.基于有限元法,建立以驱动杆件伸长量为控制变量的连杆机构运动分析基本方程.提出弧长法求解体系运动路径的基本策略,并通过监测体系切线刚度矩阵最小特征值的变化来跟踪运动形态的稳定性.阐述了精确定位运动路径中奇异点的计算方法以及判别奇异点是否为运动分岔点的准则.进一步通过增加约束条件并修改控制方程,实现分岔路径的跟踪.将一采用“机构法”施工的柱面网壳简化为平面连杆机构,根据基于弧长法的机构运动分析方法分析了不同分段、不同吊索布置情况下机构的提升形态特点.计算结果表明：该弧长法计算策略能够有效实现平面连杆机构的施工路径模拟和临界状态的判别.     

空间RSSP传动机构的运动综合法

空间ＲＳＳＰ传动机构是用来实现主、从动加架杆若干组对应位移或函数关系的机构。本文采有和空间类复向量法，推导出空间ＲＳＳＰ传动机构运动综合的基本方程式，并讨论了这种机构综合的方法，列举了设计计算示例。同时，还导出了空间ＲＳＳＰ传动机构的曲柄存在条件，研究了具有急回运动的空间ＲＳＳＰ传动机构的运动综合法。     

少自由度变胞并联机构综合设计方法

为实现可重组并联机构的创新设计,提出基于基本支链构型的变胞并联机构设计方法.该方法从少自由度并联机构动平台所受的约束出发,运用螺旋理论中相逆螺旋的性质,构造约束螺旋为力或力偶的两类基本支链,并根据基本支链构型的特点构造变胞支链,实现并联机构的变胞设计.对构型相似的线矢力和力偶基本支链进行融合得到变胞支链,通过锁住不同运动副的方式实现变胞支链在两类基本支链之间转化,构造出动平台约束性质可变的变胞并联机构;根据基本支链约束螺旋的方向特点,通过改变运动副轴线方向的方式实现支链约束螺旋方向的改变,进而构造出动平台约束方向可变的变胞并联机构.用所提出的变胞并联机构设计方法,结合Bricard机构的单自由度运动特性,实现动平台为Bricard机构的变胞并联机构的构造.基于基本支链构型进行变胞并联机构构型设计,根据动平台的约束对变胞支链进行组合和变型,实现变胞并联机构的综合,为机构创新设计奠定基础.     

利用分形求约束问题的全局最优解

给出了几种基本几何图形的分形构造方法，并利用这种方法给出一种求解约束优化问题全局最优解的直接解决，算例表明，与一般的优化问题解法相比较，分形算法具有完全不依赖初始点、适用于任何以任意多边形或多面体为约束条件的非线性优化问题的优点。该方法充分利用了分形可以填满任意三角形、四面体等基本几何图形的这一特性。它可以很容易地推广到约束条件为平行四边形、平面上任意多边形以及三维以上空间中任意多面体或超多面体的优化问题上。     

轴向受力钢构件的弹塑性稳定及滞回性能分析的有限元方法

采用有限分割有限元、ＶｏｎＭｉｓｅｓ屈服准则和随动强化准则的方法轴向受力钢构件的几何,物理非线性的理论推导与程序编制。选取向向受力的钢构件进行单向和循环加载,算例表明,只要给出构件尺寸与钢材本构关系就可以得到轴向受力钢构件的弹塑失稳全过程曲线和弹塑性滞回归性曲线。该方法虽然计算工作量稍大,但比较直观准确。     

基于运动学方程的停车波模型

为描述连续交通流中的停车波现象,分析了停车波传播的运动学特性,基于运动学方程建立了停车波模型。研究表明,该模型与基本交通波模型推导的停车波模型一致。为验证该模型,设计了数据采集方案及参数标定方法。利用长春市的调查数据标定了模型,得到停车波波速理论值与实测值之间的相对误差为3.85%。结果表明,基于运动学方程的停车波模型可以描述连续交通流中的停车波现象,参数标定方法简单可行。