机械类毕业设计-复合钻头轴承应力分析、线材拉伸机.docx

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1、海群石油火源本科毕业设计（论文）任务书（由指导教师填写，于毕业设计（论文）开始前一周下达给学生）题目复合钻头轴承应力分析院系机电工程学院专业年级机械工程及其自动化2011级学号学生姓名孙弘扬题目来源科研课题3 ）题目类型设计工程实际（）请直接在所属项目括号内打“ J ”（单选）实验研究（）教师自拟（）软件开发（）论文理论研究（）学生自拟（）实验研究（）结合实际（ ）设计（论文）选题目的及工作任务采用ANSYS有限元分析软件，采用接触问题的有限元法，对复合钻头牙轮壳体和轴承内接触受力做分析和研究。对轴承内应力的分布，轴向载荷与径向载荷的关系，钻头结构参数、钻压与接触应力和接触面积的关系作论述，得

2、出轴颈上接触应力的分布规律曲线，优化或者改进轴承结构，提出牙轮和轴承设计应注意的问题。目前资料收集情况（含指定参考资料）1杨斌.牙轮钻头浮动套轴承接触应力分析研究D.西南石油学院，2005 .2喻开安.偏心单牙轮钻头轴承接触应力分析J石油矿场机械，2008,（03）.3邓峻，马红伟.单牙轮钻头轴承接触应力分析J西南石油学院学报,2003,（06）.4史炎.25t轴重轴箱轴承接触应力分析J.内燃机车,2009,（08）5周秦源.基于Pro/E和ANSYS的齿轮接触应力的有限元分析J.沈阳航空工业学院学报，2007,（04）6董惠敏，姜立学.轴、孔接触面荷载分布研究刀.大连理工大学学报，2010,

3、（06）.其余资料根据需要自主查阅设计（论文）的进程安排序号设计（论文）各阶段内容起止日期1查阅资料、进行阅读和分析研究3月1日3月10日2在此基础上进行开题报告的撰写及准备开题答辩3月11日3月14日3钻头工作原理的研究；同时进行外文资料的翻译工作3月15日3月25日4钻头建模，接触有限元分析3月26日5月20日6进行论文修改，准备参加毕业论文答辩5月21日6月10日7毕业设计评阅、审阅、答辩6月11日6月25日设计（论文）的预期结果学生充分了解钻头工作原理，通过国内外文献检索，英文文献翻译，计算机辅助分析及论文的撰写，掌握复合钻头轴承原理、结构和失效形式及原因。综合使用钻头过程中发现的问题

4、，对牙轮壳体和轴承内应力的分布，轴向载荷与径向载荷的关系，钻头结构参数、钻压与接触应力和接触面积的关系作论述，得出轴颈上接触应力的分布规律曲线，提出牙轮和轴承设计应注意的问题。通过收集整理资料以锻炼学生的自学、查找资料的能力。完成毕业论文一份，锻炼了学生独立工作的能力，能很快适应今后工作的需要。下达任务日期：2015年2月10 H 要求完成日期： 2015年6月10日指导教师（签名）：教研室主任（签名）：院系负责人审定（签名）：分类号密 级毕业设计（论文）复合钻头的设计和有限元分析所在学院 机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级 11机自X班姓 名 学 号 指导老师 2015年3

5、月31日#复合钻头组由复合钻头体、复合钻头大头盖、复合钻头小头衬套、复合钻头大头轴瓦和复合钻头螺栓（或螺钉）等组成。复合钻头组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此复合钻头受到压缩、拉伸等交变载荷作用。复合钻头必须有足够的疲劳强度和结构刚度。疲劳强度不足，往往会造成复合钻头体或复合钻头螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆体弯曲变形及复合钻头大头的失圆变形，导致偏磨。关键词：复合钻头，强度vAbstractThe link group comprises a connecting rod, the conn

6、ecting rod cover, connecting rodbushing, connecting rod bearing and rod bolts (or screws). The connecting rod group undergas force piston pin came and its swing and piston reciprocating inertia forces, the magnitudeand direction of these forces are cyclical changes. The connecting rod by compression

7、,stretching and alternating load. The connecting rod must have enough fatigue strength andstructural stiffness. The fatigue strength is insufficient, often caused by fracture of connectingrod or the connecting rod bolt, resulting in destruction of the major accident- If the lack ofrigidity, it will

8、cause deformation of round rod bending deformation and the connecting rod,piston, cylinder, cause partial grinding bearing and crank pin.Key Words： rice thresher threshing; improved design;摘要IVAbstractV目录VI第1章绪论8第2章复合钻头轴承结构介绍82.1 复合钻头工作原理82.2 复合钻头总体设计8221复合钻头的类型定位52.2.2 复合钻头的整机结构及选择72.2.3 复合钻头复合钻头的工

9、作流程9第3章复合钻头结构设计113.1 复合钻头设计133.2 复合钻头配件设计111第4章有限元分析1124.1 有限元简介1124.1.1 有限元强度分析简介1124.1.2 非线性分析1134.2 前处理184.3 网格划分194.4 边界条件设定214.5 强度分析224.6 强度分析结论25结论24参考文献25致谢26VII第1章绪论复合钻头体由三部分构成，与活塞销连接的部分称复合钻头小头；与曲轴连接的部分称复合钻头大头，连接小头与大头的杆部称复合钻头杆身。复合钻头小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铳槽，以使飞溅的油沫

10、进入润滑衬套与活塞销的配合表面。复合钻头杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的复合钻头杆身大都采用I形断面，I形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，高强化发动机有采用H形断面的。有的发动机采用复合钻头小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，复合钻头杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低发动机的振动，必须把各缸复合钻头的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按复合钻头的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组复合钻头。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，

11、复合钻头有并列复合钻头、叉形复合钻头及主副复合钻头三种型式。第2章复合钻头轴承结构介绍2.1 复合钻头工作原理夏合钻头机构中的构件有杆状、块状、偏心轮、偏心轴和曲轴等型式。当构件上两转动副轴线间距较大时，一般做成杆状。带两个转动副的双副杆结构：带三个转动副的三副杆结构：杆状结构的构件应尽量做成直杆。有时为了避免构件之间的运动干涉，也可将杆状构件做成其他结构。带三个转动副的三副杆的结构设计较为灵活，与三个转动副的相对位置和构件加工工艺有关，下图为8种典型结构形式：2.2 复合钻头复合钻头总体设计复合钻头集团复合钻头身体，复合钻头大头盖骨，复合钻头小头布什、复合钻头大脑袋衬套和杆螺栓（或螺栓）等。

12、复合钻头组忍受活塞销的天然气的作用力本身隔活塞组往返惯性力的作用下，这些能力的大小和方向是周期性变化。所以链接压缩，拉伸等变动荷载作用。链接必须有足够的疲劳强度和结构刚性。疲劳强度不足，往往复合钻头身体和杆螺栓断裂，并且机械全部破坏的重大事故发生。如果刚性不足，杆身体弯曲变形与复合钻头大脑袋的失败圆变形，活塞，汽缸，轴承和曲轴销等偏磨。2.2.1 复合钻头的类型定位复合钻头小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铳槽，以使飞溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。复合钻头杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要

13、具有足够的刚度。为此，车用发动机的复合钻头杆身大都采用I形断面，I形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小,高强化发动机有采用H形断面的。有的发动机采用复合钻头小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，复合钻头杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低发动机的振动，必须把各缸复合钻头的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按复合钻头的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组复合钻头。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，复合钻头有并列复合钻头、叉形复合钻头及主副复合钻头三种型式。2.2.2 复合钻头的整机结构及选择11复合钻

14、头组件由复合钻头轴，复合钻头盖，小牙轮，大轴瓦，螺丝等组成，如上图所示2.2.3 复合钻头复合钻头的工作流程链接的主要损伤的形式是疲劳断裂和过剩变形。通常疲劳断裂部位连接上的3个区域的高应力。链接的工作条件链接的高强度和抗疲劳性能；另外要求很充分的钢性和韧性。传统的链接的加工过程中其材料通常45钢，40 Cr和40 MnB等调质钢、硬度高，所以德国汽车企业的新型复合钻头材料，例如C 70 S6高碳微合金非调质钢，SPLITASC0系列锻造钢，FRACTIM锻造钢锻钢等S 53 CV - FS （以上都是德国din标准）。合金钢非常高强度，对应力集中敏感的。所以，复合钻头外形，过度的公亩等必要严

15、格要求，应该注意的表面加工提高质量疲劳强度，否则高强度合金钢的应用预期效果不能达到。第3章 复合钻头设计3.1 复合钻头原理复合钻头体由三部分构成，与活塞销连接的部分称复合钻头小头；与曲轴连接的部分称复合钻头大头，连接小头与大头的杆部称复合钻头杆身。复合钻头小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铳槽，以使飞溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。复合钻头杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的复合钻头杆身大都采用I形断面，I形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小,高强化发动