车削大螺距螺纹工艺可靠性评判方法

大螺距螺杆左右螺纹面加工误差沿轴向的分布对压力机滑块的定位与重复定位精度有重要影响,车削螺纹工艺应具有高可靠性。已有的利用误差最大值评判加工精度的方法,忽略了加工误差沿轴向的分布特性,无法揭示工艺的可靠性。为此,采用相同工艺方案,进行两次车削螺距16mm外螺纹试验,构建中径误差和左右螺纹面的大小径、牙型半角、螺距误差分布行为序列,采用灰色关联分析方法,利用加工误差分布行为序列的相似性评判大螺距外螺纹工艺可靠性,并进行实验验证。结果表明,采用该方法可有效识别和评判车削大螺距螺纹工艺可靠性。     

深水卡爪连接器防松机构研究及试验分析

针对深水卡爪连接器在工作时受到外界环境干扰造成的松动问题,本文设计了新型非螺纹防松机构。根据深水卡爪连接器密封结构特点,对防松机构受力特性进行分析,找出影响锁紧效率的主要因素,确定了卡爪连接器防松机构2个锁紧配合的角度。对卡爪连接器密封结构力学进行受力分析,得出卡爪连接器对拉力载荷的承载能力,计算出防松机构增益系数及防松力。通过运动性能试验,验证了防松压块及解锁压块与防松滑块之间的运动关系;通过等效受载试验,验证了防松机构在外载下具有良好的防松性能。研制的防松机构已经在我国南海水下320 m进行了示范应用,有重要的理论意义和推广价值。     

液压钳制器的螺栓力学分析

针对某款液压常闭型钳制器提供钳制力的螺栓,分析其受力情况与安全系数,验证了车去中段螺纹的螺栓直径为9mm的光杆部分能够承受钳制器所需要的巨大的钳制力,但是在重新设计时,应当将光杆部分的直径尽量取得大一些,保证螺杆不会被拉坏。同时验证了大径为12mm的螺栓,各螺距对螺纹强度影响不大,并给出了不同大径不同螺距的普通螺纹危险截面的切应力与弯曲应力的计算公式,为替换其他标准和选用合适的国标普通螺纹提供了理论依据。     

螺纹联接与传动的容差设计

依据质量工程学的损失函数理论,建立紧固螺纹配合间隙的质量损失函数,指导出内、外螺纹中径的工厂容差的计算公式;最终的制造公差和精度等级按此计算值来查表选定。分别考查内螺纹小径和外螺纹大径的用户极限、用户损失和工厂损失,给出用损失函计算和确定它们的工厂容差和公差的方法。本还导出传动螺纹中径容差和中径每年磨损量的容差计算公式。     

内螺纹机器视觉检测系统

利用CCD相机辅以高精度硬杆内窥镜采集内螺纹图像,利用摄像机标定和图像形态学中的腐蚀和膨胀算法做进一步的图像处理,最终抽取图像骨架,完成螺纹螺距的检测。     

车削大螺距外螺纹加工误差分布特性

采用轴向分层切削法车削大螺距外螺纹时,受机床主轴回转误差、刀具磨损和振动等因素的影响,螺纹面形成过程不稳定,其加工误差沿轴向分布具有多样性。利用误差最大值和最小值评判加工误差的方法,不能反映其分布水平和变化趋势。为此,依据螺纹面几何结构参数及其加工误差分析结果,进行两次车削螺纹试验,在左右螺纹面上选取多个特征点,利用其坐标值计算加工误差,构建中径误差和左右螺纹面大小径误差、牙型半角误差、螺距误差沿螺纹轴向分布行为序列,采用灰色关联分析方法,揭示和评价螺纹面加工误差沿轴向分布的特性。结果表明,采用上述方法可以定量评价螺纹面加工误差沿轴向分布的一致性。     

刀具振动与加工表面形貌分布特性的关联分析

为探究大螺距螺纹车削加工中刀具振动对加工表面形貌沿工件轴向分布特性的影响,进行螺距16 mm外螺纹的车削实验,获取刀具振动时域特征参数和加工表面形貌特征参数沿工件轴向分布的行为序列;采用灰色关联分析方法,研究刀具左刃、右刃切削大螺距螺纹时,沿切深方向、切削速度方向和轴向进给方向上刀具振动对螺纹面加工表面形貌分布特性的影响;对比两次不同切削方案的实验结果发现,刃口半径、后角和切削次序等参数直接影响刀具振动与加工表面形貌分布特性之间的关系,调整上述工艺参数可改变刀具振动对加工表面形貌的影响特性。     

胀塞式过盈普通螺栓联接

介绍了胀塞式普通螺栓联接，它具有结构紧凑，装拆方便，并可按不同过盈量及胀拉长度，来调整齿面正压力的大小和部位。胀塞式普通螺栓联接与普通螺栓联接进行对比分析后得出：胀塞式普通螺栓联接具有双面接触，压力大、摩擦力大的特点，它的摩擦力矩比普通螺栓联接大得多，因此，胀塞式普通螺栓联接，在变载荷作用下，具有更好的防松能力，是一种新型的防松装置。     

滚花式高强度自锁螺栓的设计与计算

滚花式自锁螺栓是一种新型的，高强度的可以自锁的螺纹联接零件，文中介绍了其结构特点和强度计算，滚花式高强度螺栓经过在进口、国产小汽车制动盘上应用，证实其性能可靠，具有很好的经济效益。     

几种螺纹防松新方法

螺纹防松在机械联接中具有重大意义,简介了几种对机械技术人员有启发性的螺纹联接防松新方法。     

螺栓法兰连接系统的热应力场

利用有限元软件ABAQUS建立了螺栓法兰连接系统的实体模型,采用热结构耦合分析方法,研究了法兰公称直径为100 mm的螺栓法兰系统的温度场及其应力场,以及在预紧力和温度梯度操作条件下螺栓等效应力、轴向应力、径向应力和切向应力的变化关系.结果表明,温度场对螺栓轴向两端的应力影响较大,当内壁温度为100 ℃时螺栓头靠近法兰一侧的等效应力增加了250 MPa,螺栓上靠近法兰一侧的螺纹的等效应力增加100 MPa,而温度场对螺栓远离法兰一侧的螺纹的应力影响很小,说明设计时应重点考虑热应力对靠近法兰一侧的螺纹与螺栓头的影响.     

高温法兰连接系统温度场的有限元分析

利用有限元软件ANSYS创建法兰连接系统的三维温度场模型,建立螺栓、法兰、垫片间的接触对.设置边界条件及对流传热系数,研究了500 ℃高温条件下炼化装置中法兰连接系统的温度场及热流,并分析了法兰、螺栓、螺纹、螺母、垫片、空气柱的温度分布规律及具体温度值.结果表明:法兰温度从内壁面到外壁面逐渐降低,靠近螺母端外侧温度最低为334.952 ℃;螺栓温度从两端到中间呈现为先增大后减小的规律,螺栓内外侧温差最大值在螺栓的两端;垫片温度沿周向变化很小,垫片温度沿径向由内到外呈线性减小;上、下两段空气柱的温度关于垫片中面对称分布,靠近垫片端内侧温度最高.     

直升机整流罩锁紧机构的运动学研究

整流罩是直升机机体的重要组成部分,整流罩的安装质量直接影响飞行安全,其锁紧机构成为整流罩装置的关键部件.文中按照舱门锁工作机理,提出了整流罩锁紧机构的设计方案.叙述了锁紧机构的摆动锁紧原理,建立了整流罩锁紧机构调整螺钉端头的运动轨迹方程,利用工程软件Pro/ENGINEER Wildfire3.0对整流罩锁紧机构进行三维实体零件造型和装配,装配结果表明无干涉现象.建立了锁紧机构的运动学方程,并进行了运动仿真分析,验证了整流罩锁紧机构的可靠性.     

氢气压缩机螺栓断裂原因分析

通过成分分析、硬度测试、金相检验、宏观检验和断口分析等方法,对氢气压缩机螺栓断裂原因进行了分析。结果表明,螺栓断口基本与螺栓轴线垂直,断口全部位于螺栓与螺母旋合部分的第一扣螺纹根部,断口平齐,具有明显高应力疲劳断裂特征。在螺栓联接中,由于螺纹存在加工误差,使旋合的各扣螺纹不是同时全部接触,也不是同时承受载荷,因此,螺栓与螺母旋合的第一扣受载荷作用最大,且螺纹根部应力集中系数大,这是螺栓在交变载荷作用下首先产生裂纹源的外因。金相检验发现,材料中含有较多的夹杂物,呈点状分布,螺栓的组织不是综合机械性能良好的正常调质组织,降低了螺栓塑性韧性,这是螺栓裂纹扩展直至最终断裂的内因。     

拧入缺陷对螺栓球节点受力性能影响

螺栓球节点在空间网格结构中应用广泛,然而由于其组成构件较多,在安装过程中容易出现高强螺栓拧入长度不足的初始缺陷.为研究该缺陷对螺栓球节点受力性能的影响,采用ANSYS软件建立了带有螺纹的螺栓球节点精细化模型,通过改变螺纹的啮合数来模拟高强螺栓的拧入长度,并利用已有试验数据对模拟方法的准确性进行了验证.在此基础上,对M20、M24、M27三种常用节点在不同拧入长度下的抗弯性能进行分析,结果表明螺栓球节点随着拧入长度的变化主要存在三种工作及破坏模式,高强螺栓拧入长度不足可严重降低节点刚度及其极限承载力.最后对上述三种节点在不同拧入长度下的抗拉性能进行模拟分析,得到了不同拧入长度下螺栓球节点抗拉承载力的退化规律及可能的破坏模式,给出了抗拉承载力降低比例与螺栓拧入长度的关系曲线,研究成果可为螺栓球节点的施工控制及相似结构的安全性能评估提供技术参考.     

Stability of coal pillar in gob-side entry driving under unstable overlying strata and its coupling support control technique

Considering the situation that it is difficult to control the stability of narrow coal pillar in gob-side entry driving under unstable overlying strata, the finite difference numerical simulation method was adopted to analyze the inner stress distribution and its evolution regularity, as well as the deformation characteristics of narrow coal pillar in gob-side entry driving, in the whole process from entry driving of last working face to the present working face mining. A new method of narrow coal pillar control based on the triune coupling support technique (TCST), which includes that high-strength prestressed thread steel bolt is used to strain the coal on the goaf side, and that short bolt to control the integrity of global displacement zone in coal pillar on the entry side, and that long grouting cable to fix anchor point to constrain the bed separation between global displacement zone and fixed zone, is thereby generated and applied to the field production. The result indicates that after entry excavating along the gob under unstable overlying strata, the supporting structure left on the gob side of narrow coal pillar is basically invalid to maintain the coal-pillar stability, and the large deformation of the pillar on the gob side is evident. Except for the significant dynamic pressure appearing in the coal mining of last working face and overlying strata stabilizing process, the stress variation inside the coal pillar in other stages are rather steady, however, the stress expansion is obvious and the coal pillar continues to deform. Once the gob-side entry driving is completed, a global displacement zone on the entry side appears in the shallow part of the pillar, whereas, a relatively steady fixed zone staying almost still in gob-side entry driving and present working face mining is found in the deep part of the pillar. The application of TCST can not only avoid the failure of pillar supporting structure, but exert the supporting capacity of the bolting structure left in the pillar of last sublevel entry, thus to jointly maintain the stability of coal pillar.     

螺纹结构精确有限元建模及有效性分析

在对螺纹部件进行有限元分析时，由于螺纹复杂的几何结构，螺纹部件的内外螺纹面往往难以啮合，常造成螺纹结构有限元建模困难、模型数值计算收敛性差等问题。本文基于螺纹垂直于其轴线的任意横截面几何形状相同的事实，选取国际标准化组织（ISO）制定的标准螺旋线公式，采用三维八节点单元，精确建立了螺纹连接件有限元模型。该模型不仅考虑了螺纹螺旋升角对模型的影响，且组成每个节距的单元层整齐排列，每层单元上的节点编号有序分布，内外螺纹面上的节点相互贴近。这些特质使得模型能够准确映射工程中螺纹连接结构的力学特性、优化模型数值计算收敛状况、便于对模型数值计算结果开展力学剖面分析。为验证本文螺纹连接结构有限元建模方案的有效性。首先从理论分析方面对螺纹连接结构中拧紧转角与预紧力的关系和螺纹连接结构中轴向力的分布进行了计算推导，并以M12标准螺栓为例计算出其轴向力分布。然后通过数值实验的方法先后验证了该螺纹连接结构拧紧转角和预紧力关系与理论分析结果的一致性、M12螺栓的轴向力分布与理论计算结果的一致性、螺纹齿根处应力集中系数状态与实验结果的一致性、应力分布和塑性应变分布与实际工程测量的一致性。该螺纹连接结构有限元模型生成的方案通过C++编程语言在Qt平台上借助OpenGL工具开发了一款“螺栓螺母有限元参数化建模软件”，软件可根据输入的螺纹直径、节距数量等参数快捷地查看和生成不同型号的螺栓螺母三维有限元模型，在工程分析和优化设计中，既避免了设计人员繁琐的重复劳动，又提高了设计精度和工作效率，能更好地满足实际工程需要。     

施必牢螺纹在重卡驱动桥壳上的应用研究

重卡驱动桥壳漏油的主要原因是联接处螺纹松动,通过使用施必牢螺纹紧固件来解决该失效问题,并利用桥壳疲劳试验机验证其防松效果.主要工作有施必牢螺纹、标准螺纹两种螺纹结构的力学比较和对施必牢螺纹组合试验验证.试验结果表明施必牢螺纹紧固件具有更好的防松效果.     

自锁螺钉数控加工的实现

以自锁螺钉的三维建模及数控加工为例，提出了使用UnigraphicsNX对自锁螺钉进行三维建模的方法，阐述了利用MasterCAM进行后置处理得到车削中心数控加工程序的方法。实例表明，综合各种CAD／CAM软件的特点，上述方法可以降低复杂零件的建模和后置处理难度，有利于数控加工的工程应用。