论文摘要
液压螺栓是现代船舶轴系法兰用的一种新型联接件,尤其用在传递高强度、大扭矩的舰船轴系上。它克服了传统铰制螺栓的缺点,并满足了轴系对螺栓材料提出的高强度性能的要求,成为联接件的一种新的变革。开展此课题研究具有重要的应用价值和经济价值,并能为国内此领域的研究提供了借鉴和参考。本文在液压螺栓受力分析的基础上,从弹性力学的Lame公式出发,考虑液压螺栓、锥套和法兰的状态,建立了液压螺栓弹性力学模型;从理论上进行了液压螺栓和锥套结构形式的强度分析、液压螺栓受力分析以及最佳预紧力的研究,提供了一套准确可靠的液压螺栓设计公式,并且开发了一套简便实用的计算软件。在设计研究的基础上,对直径量为90mm液压螺栓进行了拉伸、装拆、剪切和材料性能试验,验证了理论设计的正确性,并为工程应用提供了借鉴。利用ANSYS软件,使用非线性接触分析法,针对液压螺栓的结构特点进行了平面和空间三维有限元的分析,验证了液压螺栓理论分析的正确性。对仿真数据进行比较分析后,为液压螺栓结构设计提出了改进意见。本文研究表明:在最佳预紧力时,液压螺栓抗剪传扭占总扭矩的95%左右,法兰面摩擦阻力传扭占总扭矩的5%左右;在弹性范围内,锥套和法兰孔间隙量最大可以取0.18%D(没有考虑表面粗糙度影响);首次实现了非线性有限元液压螺栓三维实体分析,为国内此领域研究提供了一种有效的分析方法;进行了液压螺栓性能试验研究,对工程实践具有一定的指导意义。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 舰船轴系高强度液压紧配螺栓研究的意义1.2 国内外轴系用高强度液压紧配螺栓的研究应用概况1.2.1 国外轴系用高强度液压紧配螺栓研究应用概况1.2.2 国内轴系用高强度液压紧配螺栓研究应用概况1.3 舰船轴系用高强度液压紧配螺栓的设计理念1.4 舰船轴系对选用联接螺栓的设计技术要求1.5 预紧力控制技术及其在液压螺栓中的应用1.6 非线性有限元分析在液压螺栓中的应用1.7 本文的主要工作内容第2章 舰船轴系用液压螺栓弹性理论分析和设计2.1 舰船轴系用液压紧配螺栓的特点2.1.1 液压紧配螺栓结构及其工作原理2.1.2 液压紧配螺栓的受力分析2.2 液压紧配螺栓理论分析与设计2.2.1 假设条件2.2.2 为形成过盈配合所需要的压紧力及安装行程2.3 液压紧配螺栓工作状态下的强度分析2.3.1 液压紧配螺栓强度分析2.3.2 中间锥套安装时和工作状态强度校核分析2.3.3 法兰毂强度校核分析2.4 液压紧配螺栓安装时强度校核2.4.1 湿式拆卸时2.4.2 安装时液压紧配螺栓的拉力2.4.3 液压紧配螺栓拉伸量的影响分析2.5 液压紧配螺栓和螺母螺纹受力分析2.5.1 螺纹旋合圈数 ZZ'>2.5.2 旋合螺纹部分的弹簧常数 KZ2.5.3 螺栓螺母螺纹根部剪应力2.5.4 螺栓螺母螺纹根部弯曲应力2.6 本章小结第3章 舰船轴系用液压螺栓预紧力分析及相关参数设计3.1 液压螺栓最佳预紧力的设计研究3.1.1 液压螺栓的预紧原理和受力分析3.1.2 液压紧配螺栓最佳预紧力值的推算3.1.3 液压紧配螺栓相关参数推导3.1.4 结论3.2 液压紧配螺栓过盈量的选定3.2.1 最小过盈量确定3.2.2 最大过盈量确定.3.2.3 极限过盈量的验算3.3 液压紧配螺栓设计范例—某船Φ90液压螺栓设计计算3.3.1 己知条件3.3.2 选用计算3.3.3 安装参数计算3.3.4 液压紧配螺栓强度分析3.3.5 油压拆卸时锥套内径处的强度校核3.3.6 液压紧配螺栓和螺母螺纹受力分析和强度校核3.4 液压螺栓计算器软件开发3.4.1 液压螺栓计算器软件开发的意义3.4.2 液压螺栓计算器的用户界面3.5 本章小结第4章 液压螺栓系统有限元分析4.1 概述4.2 主要接触分类和分析方法描述4.3 ANSYS软件的接触能力分析4.3.1 面—面的接触单元4.3.2 指定接触面和目标面4.3.3 选择接触算法4.3.4 决定接触刚度4.3.5 过盈配合在 ANSYS求解过程中的变化情况4.4 液压螺栓有限元分析4.4.1 液压螺栓平面有限元分析4.4.2 液压螺栓空间二维有限元分析4.4.3 液压螺栓空间三维有限元分析4.5 本章小结第5章 Φ90液压螺栓装拆试验及性能测试5.1 试验及测试目的5.2 试验台简介5.2.1 试验台简图5.2.2 试验台工作原理5.3 液压螺栓试验步骤5.3.1 液压螺栓材料的基本性能测试5.3.2 试验步骤5.3.3 液压螺栓拉伸试验5.3.4 液压螺栓装拆试验5.3.5 液压螺栓剪切试验5.3.6 试验结果分析5.4 本章小结第6章 结论6.1 结论6.2 本论文的新意6.3 展望参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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