基于热—结构耦合的液压动力转向器结构强度研究

摘要

本文采用有限单元法对某循环球式液压动力转向器进行了结构强度的研究。首先将转向器的几何模型离散化，并根据实际的加载和约束情况施加相应的边界条件，建立转向器的有限元模型，并将其导入到有限元软件中。对转向器在内部压力分别为10MPa、20MPa的工况下的强度和刚度进行计算。参照QC/T529-2000标准对转向器进行台架试验。通过将有限元的计算结果和试验结果进行对比，验证了转向器有限元模型的有效性。由于液压油长时间的流动会使转向器温度升高，所以对转向器进行热力耦合分析，重点考察了温度对转向器各零部件刚度的影响。结果显示温度对转向器各零部件的变形有一定影响，但不会影响到转向器的性能。通过有限元分析结果和台架试验结果对比分析，得出结论有限元分析方法在一定程度上对转向器的性能研究是可行的。在此基础上提出了先用有限元分析转向器的危险状态，再用试验进行分析，以找出出现问题的状态，最后用有限元法分析该状态以找到解决问题的途径这样的分析方法。该分析方法的优点在于可以分析转向器内部各零件的配合、变形及应力情况，这些都是在台架试验上看不出来的，因而能够缩短产品设计和分析的周期、降低设计成本、增加产品的可靠性等。

目录

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声明

第一章 绪 论

1.1 转向器的国内外应用及研究现状

1.2选题的意义

1.3本文研究的主要内容

第二章转阀式液压动力转向器的工作原理

2.1转向器的基本介绍

2.2转阀式液压动力转向器的结构特点

2.3转阀式液压助力转向器的工作原理

第三章转向器有限元模型的建立

3.1有限元的基本方法及其计算工具的选择

3.1.1有限元方法的基本理论

3.1.2接触分析的有限元法

3.1.3转向器刚度、强度分析软件平台的选择

3.2转向器有限元模型的建立

3.3有限元网格的划分

3.4单元类型介绍

3.5转向器总成材料的介绍

3.6载荷与边界条件的处理

3.7本章小结

第四章转向器的求解及分析结果

4.1转向器总成刚度分析

4.1.1 10MP工作状态分析

4.1.2 20MP工作状态分析

4.1.3螺杆轴支撑点的变形量分析

4.2转向器总成强度分析

4.2.1 10MPa工作状态分析

4.2.2 20MPa工作状态分析

4.3转向器的热—力耦合分析

4.3.1热—力耦合有限元理论的基本介绍

4.3.2工作压力10MPa且温度为105℃工况转向器变形情况

4.3.3工作压力20MPa且温度为105℃工况转向器变形情况

4.3.4计算工作压力和温度载荷共同作用下螺杆支撑点的变形量

4.4转阀处的多体运动分析

4.4.1载荷和边界条件

4.4.1结果分析

4.5本章小结

第五章转向器的静态试验研究

5.1试验研究的目的

5.2转阀式液压助力转向器的性能试验

5.2.1 试验对象

5.2.2试验设备和试验条件

5.2.2转阀式液压助力循环球式转向器的试验项目

5.3本章小结

第六章结论与展望

6.1转向器的计算结果和试验结果的对比分析

6.2 结论

6.3工作展望

参考文献

致 谢

作者在攻读硕士学位期间发表的论文