本文關(guān)鍵詞：機(jī)械零件熱變形機(jī)理及其仿真研究

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【摘要】：隨著機(jī)械裝備制造業(yè)對(duì)高精度需求的日益增長(zhǎng),熱影響逐漸成為制約精度提升的關(guān)鍵因素。對(duì)機(jī)械零件熱變形基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)的深入研究有利于最大程度地減小溫度的影響,具有重要的科研與工程應(yīng)用價(jià)值。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“機(jī)械復(fù)雜形體熱魯棒性基礎(chǔ)理論研究”(項(xiàng)目編號(hào)：51175142)和國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“功能形面結(jié)構(gòu)與性能的耦合建模與影響機(jī)理研究”(項(xiàng)目編號(hào)：51490660/51490661)的支持下,針對(duì)機(jī)械零件熱變形的機(jī)理和精確仿真進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,主要內(nèi)容包括：(1)從機(jī)理上論證了機(jī)械形體熱變形非相似性特征的客觀存在性。機(jī)械形體熱變形非相似性研究長(zhǎng)期局限于宏觀試驗(yàn)驗(yàn)證,而缺乏微觀層面的機(jī)理論證。論文采用分子靜力學(xué)理論與算法,對(duì)鋁材料正方體原子模型熱變形進(jìn)行演化計(jì)算,論證了穩(wěn)定均勻溫度場(chǎng)中機(jī)械形體熱變形非相似性特征的客觀存在性和形成機(jī)理,完善了機(jī)械形體熱變形理論基礎(chǔ)。(2)在宏觀機(jī)械形體熱變形仿真實(shí)現(xiàn)方面,課題組提出了基于“熱力轉(zhuǎn)換理論”的精確熱變形仿真方法。針對(duì)目前熱變形仿真算法和CAE分析軟件中普遍忽略熱變形非相似性屬性、無(wú)法真實(shí)仿真出機(jī)械形體實(shí)際熱變形規(guī)律的缺陷,論文提出“熱力轉(zhuǎn)換理論”,將零件熱變形問(wèn)題等效為力變形問(wèn)題,并充分考慮了材料屬性、溫度以及形體邊界約束對(duì)熱變形的影響；給出了基于“熱力轉(zhuǎn)換理論”的熱變形仿真方法；針對(duì)一組鋁制空心圓柱體機(jī)械零件進(jìn)行了熱變形仿真與測(cè)量實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了熱力轉(zhuǎn)換熱理論和仿真方法的合理性和有效性。(3)課題組提出了熱魯棒性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念并給予了工程應(yīng)用。充分考慮工況溫度和受力載荷對(duì)孔軸配合的影響,設(shè)計(jì)之初便對(duì)孔軸零件尺寸和公差進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償,以確保工況下機(jī)械設(shè)備達(dá)到設(shè)計(jì)精度和最佳工作性能,本文稱為最佳孔軸熱魯棒性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念。依據(jù)該理念,對(duì)石油開(kāi)采中的抽油泵柱塞和泵筒的尺寸公差進(jìn)行設(shè)計(jì),既能避免石油開(kāi)采工程現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)的卡泵現(xiàn)象,又能達(dá)到最優(yōu)工作效率。
【關(guān)鍵詞】：熱變形 非相似性特征 熱力轉(zhuǎn)換 熱魯棒性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH16;TH13
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-24
• 1.1 選題背景與研究意義17-18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與歷史概述18-22
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究概述19-20
• 1.2.2 機(jī)械熱變形誤差控制技術(shù)20-22
• 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.3.1 課題來(lái)源22
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容22-24
• 第二章 機(jī)械零件熱變形理論基礎(chǔ)24-33
• 2.1 熱傳導(dǎo)基本理論24-27
• 2.1.1 溫度場(chǎng)24
• 2.1.2 等溫線(面)與溫度梯度24-25
• 2.1.3 傅里葉導(dǎo)熱定律25-26
• 2.1.4 導(dǎo)熱微分方程26
• 2.1.5 單值性條件26-27
• 2.2 熱彈性力學(xué)理論27-29
• 2.2.1 彈性力學(xué)基本假設(shè)27
• 2.2.2 熱彈性力學(xué)基本方程27-28
• 2.2.3 軸對(duì)稱平面熱應(yīng)力問(wèn)題28-29
• 2.3 熱膨脹系數(shù)概述29-31
• 2.3.1 基本概念與定義29-30
• 2.3.2 線膨脹系數(shù)與體膨脹系數(shù)之間的關(guān)系30-31
• 2.4 有限元仿真分析理論31-32
• 2.4.1 有限元方法基本思想31
• 2.4.2 熱分析有限元分析31-32
• 2.4.3 結(jié)構(gòu)有限元分析32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 機(jī)械形體熱變形非相似性機(jī)理研究33-42
• 3.1 機(jī)械形體熱變形非相似性理論33-34
• 3.2 微觀分子數(shù)值模擬34-35
• 3.2.1 Morse勢(shì)能拓展至非絕對(duì)零度環(huán)境34-35
• 3.2.2 數(shù)值算法35
• 3.3 分子靜力學(xué)仿真結(jié)果與分析35-39
• 3.3.1 模型建立35-36
• 3.3.2 數(shù)據(jù)分析與處理36-39
• 3.4 宏觀方體熱變形實(shí)驗(yàn)39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 機(jī)械形體熱變形基于“熱力轉(zhuǎn)換理論”仿真方法研究42-49
• 4.1 熱變形仿真理論基礎(chǔ)分析42-43
• 4.2 熱力轉(zhuǎn)換理論43-45
• 4.2.1 熱變形非相似性特性分析43
• 4.2.2 熱力轉(zhuǎn)換機(jī)理分析43-45
• 4.3 鋁制空心圓柱體零件熱變形測(cè)量實(shí)驗(yàn)45-46
• 4.4 基于“熱力轉(zhuǎn)換理論”的有限元仿真方法46-47
• 4.5 熱變形測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比分析47-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第五章 軸類和孔型零件熱變形理論與實(shí)驗(yàn)研究49-57
• 5.1 軸類零件熱變形研究49-52
• 5.1.1 穩(wěn)態(tài)均勻溫度場(chǎng)中軸類零件熱變形理論研究49-50
• 5.1.2 穩(wěn)態(tài)均勻溫度場(chǎng)中軸類零件熱變形實(shí)驗(yàn)研究50-52
• 5.2 孔型零件熱變形研究52-56
• 5.2.1 穩(wěn)態(tài)均勻溫度場(chǎng)中孔型零件熱變形理論研究52-54
• 5.2.2 穩(wěn)態(tài)均勻溫度場(chǎng)中孔型零件熱變形實(shí)驗(yàn)研究54-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 最佳孔軸熱魯棒性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57-69
• 6.1 極限與配合概述57-60
• 6.1.1 基本概念57
• 6.1.2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)57-58
• 6.1.3 配合的分類58-59
• 6.1.4 配合制59-60
• 6.2 工況溫度對(duì)孔軸配合的影響研究60-61
• 6.3 工況受力載荷對(duì)孔軸配合的影響研究61-66
• 6.3.1 徑向載荷對(duì)孔軸配合間隙的影響61-65
• 6.3.2 軸向載荷對(duì)孔軸配合間隙的影響65-66
• 6.4 最佳熱魯棒性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66-67
• 6.4.1 基本設(shè)計(jì)理念66-67
• 6.4.2 工程應(yīng)用案例67
• 6.5 本章小結(jié)67-69
• 第七章 總結(jié)與展望69-71
• 7.1 總結(jié)69
• 7.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況75

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姜萍;孫淑華;王振華;白興紅;曲明貴;傅萬(wàn)堂;;一種含氮高鉻冷軋輥用鋼的熱變形行為研究[J];燕山大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

2 聶恒敬,費(fèi)業(yè)泰;精密機(jī)械零件形狀影響熱變形行為的研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;1992年04期

3 董海峰;蔡大勇;趙錚錚;王志勇;王玉輝;楊慶祥;廖波;;低碳鋼鐵素體區(qū)熱變形行為[J];金屬熱處理;2009年04期

4 趙新;許茜;荊天輔;;鐵素體基球鐵的熱變形行為[J];熱加工工藝;2010年11期

5 熊毅;蔡大勇;趙勝利;文九巴;張春玲;;低碳鋼的熱變形行為[J];熱加工工藝;2008年18期

6 霍連U，

本文編號(hào)：1014334