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机械xs系列练习三解(轴系结构图改错).doc 7页
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机械xs系列练习三解(轴系结构图改错)
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机械设计基础系列练习三解（轴结构图改错）
1、CXN p119: 如图为一轴系结构图，试确定其中的结构错误，并画出正确结构图。
（1）对于锥面定位，必须压紧，所以应缩短轴段（可视为两处错误）；
（2）锥面定位的轴向和周向定位均为圆锥面，挡圈不可接触锥面轴上零件；
（3）套筒同时接触动、静面（去除套筒后，2、3错误同时去除）；
（4）轴承透盖与轴伸出段没有间隙，且图中缺少密封装置；
（5）应加调整垫片；
（6）轴承无法装人，轴上零件的定位不能两端都用轴肩（轴环）；
（7）轴承无法拆下，应降低轴肩；
（8）轴段应缩短以保证可靠定位（此处的套筒最好是阶梯形的，但可以不认为是错误）；
（9）键过长，不但安装困难而且会削弱轴的强度；
（10）滚动轴承方向装反，角接触轴承需成对安装；
（11）应加调整垫片；
（12）应制出凸台以减少加工面；
（13）应加螺钉固定（可用中心线简化表示）；
（14）此处不需密封。
2、CXN P186: 图示轴结构设计图中各箭头指处有错误，请指出各处存在的错误，提出相应的改进措施。15%
解：1处：轴承盖应制成与轴承孔相配合的圆筒抵牢左轴承外圈；
2处：轴环过高与左轴承外圈相碰，左轴承拆卸困难，环直径应低于左轴承内圈；
3处：键长超过轮毂应缩短；
4处：与齿轮孔相配轴头长应缩到孔内；
5处：轴承盖同时抵牢有轴承外圈和内圈，应做成筒状不与轴承内圈相接触；
6处：轴承盖孔和轴应有间隙并加以密封，且轴径应小于轴承内孔以便装拆；
7处：联轴器未靠紧轴肩定位；
8处：应设置键联接。
3、CXN p193: 按示例①所示，指出图中轴系结构的另外8个错误。
(注：轴承支承型式为两端固定，其润滑方式不考虑，倒角和圆角忽略不计)
示例①一轴承外圈无轴向固定。
右轴承外圈无轴向固定；
套筒作成阶梯形，低于轴承内圈的一端抵紧轴承；
轴头长应小于齿轮轮毂宽度；
键长应短于轴头长度；
轴肩高于左轴承内圈；
左轴承外圈无轴向固定；
套筒抵紧左轴承盖严重错误，应取消套筒，轴伸出处作小一段阶梯使左面齿轮轴肩定位；⑧ 键太长，应在左齿轮轮毂内；
箱体应有凸台减少与右轴承盖接触的加工面；
⑩ 轴上弹性挡圈无作用应取消。
4、CXN p100: 图示为一轴系结构图，请用引线引出其中的错误，说明错误内容，并给出改正
图中的主要错误用引线标于图，各错误内容相应为：
对于铸造箱体，为减小加工面应制出凸台；
应加调整垫片以调整轴承游隙和压紧力；
角接触球轴承应成对使用，且安装方向应相反；
滚动轴承的内、外圈为不同的零件，剖面线应该不同；
套筒太高，接触外圈，同时接触了动静面；
轮毂和轴头等长，由于加工误差的存在，套筒可能不能顶紧齿轮；
键槽难加工，应该用A形键；
轴肩高于内圈，无法拆轴承；
轴伸端与轴承盖之间应有间隙，且图中缺少密封；
(10) 轴伸端与安装轴承处的轴颈直径相同，轴承装配不便。
给出一种以改动最小为原则的轴系结构图:
5、jixiesheji xuexizhinan p119: 指出下面轴系结构的错误，简述错误原因并改正之。
该齿轮轴系存在以下几方面结构错误：
轴上零件的固定
联轴器轴向及周向均未固定；
齿轮周向未固定；
轴与轴端挡圈之间应留出1－2间隙；
转动件与静止件的关系
轴与轴承盖接触。
零件的结构工艺性
（5） 箱体端面的加工面积过大；
（6） 轴承盖应开退刀槽；
（7）轴承盖外端面的加工面积过大。
装拆与调整
（8）齿轮无法装拆；
（9）挡油环过高，轴承无法拆卸；
（10）缺少调整垫片，无法调整轴系间隙。
正确结构如图所示:
6、Jianghy p135: 指出图中的结构错误(在有错处画O编号，并分析错误原因)，并在轴心线下侧画出其正确结构图。
①固定轴肩端面与轴承盖的轴向间距太小。
②轴承盖与轴之间应有间隙。
③轴承内环和套筒装不上，也拆不下来。
④轴承安装方向不对。
⑤轴承外环内与壳体内壁间应有5-8mm间距。
⑥与轮毂相配的轴段长度应小于轮毂长。
⑦轴承内环拆不下来。
画出的正确结构图如图:
7、Jianghy p136: 指出图中的结构错误(在有错处画O编号)，并在另一侧画出其正确结构图。(齿轮油润滑，轴承脂润滑)
正确结构如图所示:
8、请说明或改正图示轴结构的错误。
轴承与端盖接触
套筒与轴承外圈相碰
套筒顶不住齿轮
联轴器未定位
无周向、轴向定位
轴承处轴径与密封处轴径应
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轴与滑动轴承
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&&&柴油机曲轴轴承润滑状态及动态强度计算研究
柴油机曲轴轴承润滑状态及动态强度计算研究
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value="曲轴是柴油机中最重要的零部件之一，它承受复杂、交变的冲击载荷，它的工作性能直接影响到柴油机的工作可靠性、经济性及整机寿命，对柴油机曲轴轴承润滑和动态强度研究具有着重要的意义。通过曲轴轴系的多体动力学分析，可以预测曲轴轴系的振动、润滑特性及动态强度等，为曲轴的优化设计奠定基础。　　
传统分析方法的简化难以满足实际的需要，本文运用有限元法和多体动力学仿真相结合的方法，对6L16/24柴油机曲轴轴系进行动力学仿真分析。首先建立了柴油机曲轴轴系多体动力学模型，进行曲轴的动力学仿真计算，通过曲轴扭转、转速波动等仿真结果，验证了多体动力学模型的正确性。然后进行曲轴轴承的润滑仿真计算，得到一个工作循环的轴承载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗和轴心轨迹等，据此可以判断轴承的润滑性能。仿真计算充分考虑了轴承座、轴瓦的弹性变形及轴颈、轴瓦表面粗糙度因素的影响，采用有限差分法与有限元法相结合对轴承的油膜压力、油膜厚度、弹性变形、表面粗糙度进行了耦合分析。同时，分别以轴承间隙、润滑油温度、润滑油供油压力等参数对柴油机曲轴轴承弹流润滑性能影响因素进行了详细研究，结果表明上述参数对轴承润滑性能均具有显著的影响作用，充分考虑这些影响因素有助于轴承的优化设计。　　
最后，提取EXCITE多体动力学仿真获得的动态载荷文件，由Nastran进行应力恢复，对曲轴进行应力应变分析，该方法避免了传统分析方法动态加载的复杂过程。计算表明，曲轴的最大应力在其许用应力范围内，且变形小，曲轴的刚度足够。不同时段最大应力均发生在主轴颈和连杆轴颈的过渡圆角处，因此过渡圆角处是结构设计和优化的重点。结合有限元法和非线性多体动力学软件EXCITE对曲轴轴系进行动态强度研究，考虑弯曲、扭转的耦合作用，求取曲轴在整个工作循环的动态应力，在此基础上进行了曲轴疲劳强度分析。通过与传统有限元计算结果比较，可知对轴承润滑及强度校核时不能忽略曲轴的柔性作用。基于动态应力的疲劳强度分析比常规疲劳强度分析更具说服力。"/>
曲轴是柴油机中最重要的零部件之一，它承受复杂、交变的冲击载荷，它的工作性能直接影响到柴油机的工作可靠性、经济性及整机寿命，对柴油机曲轴轴承润滑和动态强度研究具有着重要的意义。通过曲轴轴系的多体动力学分析，可以预测曲轴轴系的振动、润滑特性及动态强度等，为曲轴的优化设计奠定基础。　　
传统分析方法的简化难以满足实际的需要，本文运用有限元法和多体动力学仿真相结合的方法，对6L16/24柴油机曲轴轴系进行动力学仿真分析。首先建立了柴油机曲轴轴系多体动力学模型，进行曲轴的动力学仿真计算，通过曲轴扭转、转速波动等仿真结果，验证了多体动力学模型的正确性。然后进行曲轴轴承的润滑仿真计算，得到一个工作循环的轴承载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗和轴心轨迹等，据此可以判断轴承的润滑性能。仿真计算充分考虑了轴承座、轴瓦的弹性变形及轴颈、轴瓦表面粗糙度因素的影响，采用有限差分法与有限元法相结合对轴承的油膜压力、油膜厚度、弹性变形、表面粗糙度进行了耦合分析。同时，分别以轴承间隙、润滑油温度、润滑油供油压力等参数对柴油机曲轴轴承弹流润滑性能影响因素进行了详细研究，结果表明上述参数对轴承润滑性能均具有显著的影响作用，充分考虑这些影响因素有助于轴承的优化设计。　　
最后，提取EXCITE多体动力学仿真获得的动态载荷文件，由Nastran进行应力恢复，对曲轴进行应力应变分析，该方法避免了传统分析方法动态加载的复杂过程。计算表明，曲轴的最大应力在其许用应力范围内，且变形小，曲轴的刚度足够。不同时段最大应力均发生在主轴颈和连杆轴颈的过渡圆角处，因此过渡圆角处是结构设计和优化的重点。结合有限元法和非线性多体动力学软件EXCITE对曲轴轴系进行动态强度研究，考虑弯曲、扭转的耦合作用，求取曲轴在整个工作循环的动态应力，在此基础上进行了曲轴疲劳强度分析。通过与传统有限元计算结果比较，可知对轴承润滑及强度校核时不能忽略曲轴的柔性作用。基于动态应力的疲劳强度分析比常规疲劳强度分析更具说服力。
摘要： 曲轴是柴油机中最重要的零部件之一，它承受复杂、交变的冲击载荷，它的工作性能直接影响到柴油机的工作可靠性、经济性及整机寿命，对柴油机曲轴轴承润滑和动态强度研究具有着重要的意义。通过曲轴轴系的多体动力学分析，可以预测曲轴轴系的振动、润滑特性及动态强度等，为曲轴的优化设计奠定基础。　　
传统分析方法的简化难以满足实际的需要，本文运用有限元法和多体动力学仿...&&
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