基于响应面法的牙轮钻头球面浮动套优化设计

为了提高牙轮钻头滑动轴承的寿命,消除球面浮动套的边缘应力集中现象,采用响应面法与有限元方法相结合对球面浮动套圆槽结构进行全面的优化。建立以浮动套外球面、内表面的接触线上中间应力σ_m与端部应力σ_e差值为目标函数,分别为σ_1、σ_2,以圆槽圆心到浮动套内表面的距离h、圆槽的半径r、圆槽圆心到浮动套端面的距离t为设计变量的优化数学模型。通过对模型的回归分析,求得圆槽的最优控制参数:r=0.53 mm、t=0.07 mm、h=1.10 mm。运用有限元仿真分析对最优结构参数进行可靠性验证,结果表明,优化后的球面浮动套内表面和外球面的接触应力分布较为均匀,降低了边缘应力的集中。

新型牙轮钻头球面浮动套轴承设计与分析

分析普通牙轮钻头浮动套轴承存在的缺陷,提出一种新型牙轮钻头球面浮动套轴承,并且利用ANSYS软件对其进行非线性接触有限元分析。结果表明,与普通浮动套轴承相比,新型牙轮钻头球面浮动套轴承通过修形设计和开槽等方式使接触应力分布更均匀,更容易形成动力润滑膜;在其表面沉积TiAlN复合涂层能有效提高浮动套的耐磨性。因此,该新型牙轮钻头球面浮动套轴承抗冲击能力、润滑能力和耐磨能力强,具有良好的实用价值。

牙轮钻头弹性球面浮动套轴承的设计与优化

针对现有牙轮钻头浮动套轴承存在的偏转问题和严重应力"边缘效应",设计了一种新型的弹性球面浮动套轴承.通过有限元方法对球面和平面浮动套的力学性能进行对比分析,并研究了矩形、椭圆形、圆形、三角形四种槽的中间修形对球面浮动套内外接触线上等效应力影响,优化了槽的尺寸.结果表明:球面浮动套的力学性能优于平面浮动套,但2种浮动套都存在严重的应力"边缘效应";通过中间修形有效改善了浮动套应力"边缘效应",其中圆形槽的效果最好且便于加工;当圆形槽半径R=0.6mm、圆心到内外表面的距离比a/b=19/21时,内外接触线上的最大等效应力之差减小到8.91 MPa,较优化前降低33.3%,减缓轴承局部过早发生疲劳失效.

牙轮钻头球面浮动套渗碳过程数值模拟

建立球面浮动套在渗碳过程中渗碳场有限元模型,分析了不同渗碳面条件下球面浮动套渗碳场变化规律和分布状态。模拟结果表明:以内外表面(D3、D5)为渗碳面的球面浮动套渗碳场比以内外表面及端面(D3、D4、D5、D6)为渗碳面的球面浮动套渗碳场分布合理。在整个渗碳过程中,球面浮动套内外表面含碳量先升高后降低,芯部含碳量一直升高。含碳量的分布规律满足球面浮动套内柔外刚的要求。

牙轮钻头球面浮动套高频淬火过程温度场数值模拟

建立球面浮动套在淬火冷却过程中温度场有限元模型,分析温度场变化规律和分布状态,温度场模拟结果表明:在整个淬火过程中,球面浮动套截面沿径向温差先增大后减小,冷却到5s时,温差最大为162℃;冷却到50s时,外表面率先发生马氏体转变;当冷却到150s时,球面浮动套芯部温度为281℃,几乎完成马氏体转变。模拟温度值与实测温度值进行比较,一致性较好,证明所建模型有效。

球面浮动式夹具的浮动及工件定位稳定性

本文通过对机加工圆形内孔工件常用的球面浮动式三爪夹紧具的受力分析,提出便于进行夹具设计的简化的力学模型,推导出该类夹其能够实现浮动夹紧和保证工件定位稳定的力学公式,以及进行夹具设计时的推荐公式。