隨著精密加工、精密測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，納米技術(shù)的興起，熱變形誤差已成為這 些領(lǐng)域提高測(cè)量精度和加工精度的關(guān)鍵技術(shù)障礙。本文在綜合國(guó)內(nèi)外研究成果和本 單位熱變形研究成果的基礎(chǔ)上，在國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下，首次將熱傳 導(dǎo)理論、彈性理論和熱彈性理論系統(tǒng)、深入地引進(jìn)到研究之中，研究了零部件不同 狀態(tài)下（使用中，加工中）的非均勻溫度場(chǎng)理論模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)零部件的熱變 形、熱應(yīng)力做了系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，取得了一些成果，其中有些觀點(diǎn)是創(chuàng) 新的。 本文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新包括： 在綜合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有熱變形研究成果的基礎(chǔ)上，主要研究了非均勻溫度場(chǎng)中機(jī)械 零部件的熱變形，采用了與均勻溫度場(chǎng)的熱變形研究有本質(zhì)區(qū)別的新技術(shù)路線和新 的理論基礎(chǔ)。工作中的機(jī)械設(shè)備大多是處于非均勻、穩(wěn)定溫度場(chǎng)中的，因此研究非 均勻溫度場(chǎng)的熱變形更具有應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。其研究成果和我們已完成的均勻 溫度場(chǎng)中的熱變形成果前后呼應(yīng)、互相補(bǔ)充，既拓寬了熱變形的研究領(lǐng)域、又為機(jī) 械熱變形的進(jìn)一步研究構(gòu)筑了更加全面的、完整的理論基礎(chǔ)。 根據(jù)熱傳導(dǎo)理論，本文獨(dú)立完成機(jī)械零部件典型溫度場(chǎng)的理論建模、主軸三維 溫度場(chǎng)的理論推導(dǎo)，在確定溫度場(chǎng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用熱彈性理論完成了其熱應(yīng)力和熱 變形的理論計(jì)算和和部分試驗(yàn)分析，類似的結(jié)論或成果國(guó)、內(nèi)外未見報(bào)道。 本文選用兩種典型零部件（孔軸配合和滾動(dòng)軸承）為突破口，對(duì)機(jī)械零部件在穩(wěn) 定溫度場(chǎng)下的熱變形規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本文重點(diǎn)分析熱變形對(duì)孔、軸類配合 的影響，提出了通過修正公差設(shè)計(jì)補(bǔ)償熱變形誤差的理論方法和具體措施，為全面 提出熱公差配合理論奠定了良好的基礎(chǔ)；系統(tǒng)討論了滾動(dòng)軸承游隙變化和溫度變化 之間的關(guān)系，分析了裝配應(yīng)力及旋轉(zhuǎn)速度對(duì)游隙變化的影響，完成了軸承最佳工作 游隙的確定方法和計(jì)算理論；在確定軸承、主軸熱變形的基礎(chǔ)上，深入分析其熱變 形對(duì)軸系預(yù)緊的影響，該成果將熱變形這一對(duì)于預(yù)緊不利的因素轉(zhuǎn)化為對(duì)預(yù)緊有利 的因素，通過確定合適的初始預(yù)緊力，進(jìn)而保證了軸系在工作溫度中處于最佳的預(yù) 緊狀態(tài)，這對(duì)于高精度軸系的設(shè)計(jì)、制造和使用均具有理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 本文總結(jié)了影響機(jī)械零部件熱變形的各種主要因素，重點(diǎn)研究了殘余應(yīng)力對(duì)零 件熱變形的影響。眾所周知，殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致零部件發(fā)生殘余應(yīng)力變形，破壞精度。 本文分析了典型熱處理工藝、切削加工工藝對(duì)殘余應(yīng)力產(chǎn)生、分布、大小和性質(zhì)的 影響，提出了殘余應(yīng)力對(duì)零部件熱變形的影響機(jī)理，并進(jìn)行了有創(chuàng)新的理論分析。 本文選用不同的典型工藝加工了一批殘余應(yīng)力具有特定分布的零件，通過對(duì)試件熱 變形的測(cè)定，基本上驗(yàn)證了新觀點(diǎn)的正確性。 在理論研究的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合實(shí)際研究了三峽工程發(fā)電機(jī)組主軸在車削加工 11 合肥工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文 中的熱變形。切削熱所產(chǎn)生的溫度場(chǎng)是非均勻非穩(wěn)定的，它不僅是空間的函數(shù)，也 是時(shí)間的函數(shù)，同時(shí)熱源性質(zhì)也不同。本文在理論上運(yùn)用移動(dòng)熱源法、格林函數(shù)法 完成車削中孔、軸類零件的三維非均勻、非穩(wěn)定溫度場(chǎng)的理論建模，而且孔、軸的 理論分析采用了不同的計(jì)算理論和思路，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用熱彈性位移勢(shì)和勒夫位移 函數(shù)推導(dǎo)了車削狀況F零部件熱變形的理論公式，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證分析，該部分 成果即將進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，相同或相似的結(jié)論、成果國(guó)內(nèi)外未見報(bào)道。 針對(duì)非均勻、穩(wěn)定溫度場(chǎng)和非均勻、非穩(wěn)定溫度場(chǎng)中不同規(guī)律的熱變形研究， 本論文專門研制了兩套包含加溫、測(cè)溫、控溫、測(cè)熱變形的實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)熱傳導(dǎo) 性質(zhì)和方向的不同，兩套裝置分別采用“向心”加熱和“離心”加熱的方法來構(gòu)建 零部件的不同性質(zhì)的溫度場(chǎng)，在綜合各種熱變形測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，提出了測(cè)量零 部件熱變形的新方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本驗(yàn)證了理論分析的成果，更重要的是它為不斷 修正邊界條件，提供了依據(jù)，這一點(diǎn)在非均勻溫度場(chǎng)中研究熱變形是很重要的。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2001
【中圖分類】：TH161.4
【文章目錄】：
第一章 緒 論
    1.1 研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和存在的問題
    1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 熱變形的理論基礎(chǔ)
    2.1 傳統(tǒng)熱膨脹理論概述
    2.2 熱傳導(dǎo)理論基礎(chǔ)及分析
    2.3 熱彈性理論基礎(chǔ)
第三章 回轉(zhuǎn)類零件熱變形理論研究
    3.1 典型溫度場(chǎng)的理論分析
    3.2 主軸三維熱傳導(dǎo)問題的級(jí)數(shù)解
    3.3 圓筒類零件熱變形分析
    3.4 圓盤類零件熱變形分析
第四章 典型零部件熱變形理論分析
    4.1 公差配合概述
    4.2 軸套彈性變形分析
    4.3 裝配應(yīng)力和熱變形對(duì)間隙配合影響之分析
    4.4 熱變形對(duì)過盈配合的影響分析
    4.5 滾動(dòng)軸承概述
    4.6 軸承預(yù)緊原理和軸系熱特性分析
    4.7 滾動(dòng)軸承熱變形的理論分析
第五章 殘余應(yīng)力影響零件熱變形的理論分析
    5.1 殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)
    5.2 熱處理對(duì)殘余應(yīng)力形成及分布的影響
    5.3 切削加工對(duì)表層殘余內(nèi)應(yīng)力形成及分布的影響
    5.4 殘余應(yīng)力影響零件熱變形機(jī)理
    5.5 殘余應(yīng)力影響簡(jiǎn)單形體熱變形的理論分析
第六章 發(fā)電機(jī)組主軸熱變形規(guī)律的理論研究
    6.1 問題的提出
    6.2 切削熱中工件熱變形的研究現(xiàn)狀及特點(diǎn)
    6.3 切削加工中大軸溫度場(chǎng)的理論分析
    6.4 實(shí)心軸熱變形之理論分析
第七章 實(shí) 驗(yàn)
    7.1 軸套熱變形實(shí)驗(yàn)
    7.2 殘余應(yīng)力對(duì)熱變形影響實(shí)驗(yàn)
    7.3 大軸切削加工下的熱變形模擬實(shí)驗(yàn)分析
    7.4 發(fā)電機(jī)組止口實(shí)驗(yàn)結(jié)論
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 展 望
附 錄
主要參考文獻(xiàn)
讀博士期間發(fā)表的論文
致 謝

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫志禮;楊強(qiáng);高沛;閆明;;基于有限元法的機(jī)床導(dǎo)軌熱特性研究[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年07期

2 黃琪;張力;楊勇;申正均;嚴(yán)宏;;內(nèi)冷油腔活塞熱結(jié)構(gòu)分析及應(yīng)力—溫度散點(diǎn)圖評(píng)價(jià)[J];機(jī)械強(qiáng)度;2011年03期

3 孟玲霞;楊慶東;韓秋實(shí);鄭軍;;超精密車削中心整機(jī)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2011年07期

4 蘇海賦;曲杰;余為高;;通風(fēng)盤式制動(dòng)器熱抖動(dòng)現(xiàn)象仿真分析[J];機(jī)電工程技術(shù);2011年04期

5 楊建軍;吳沁;;中空滾珠絲杠副熱動(dòng)態(tài)特性分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2011年09期

6 曾松巖;段守坤;蔣祖齡;;鑄件溫度場(chǎng)溫度的微機(jī)數(shù)據(jù)采集、處理與繪圖系統(tǒng)[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;1992年01期

7 陳志遠(yuǎn);;箱梁溫度應(yīng)力研究[J];四川建材;2011年04期

8 張倩倩;田波;謝晉德;;北京地區(qū)水泥混凝土路面溫度場(chǎng)研究及氣象要素分析[J];公路;2011年07期

9 單齊云;高立堂;毛緒超;王強(qiáng);趙曉旭;;某工程大體積混凝土溫度場(chǎng)的試驗(yàn)研究[J];青島理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

10 周其華;古曉君;王澤明;高佳;;現(xiàn)澆混凝土肋梁屋面板溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)變分析[J];建筑技術(shù)開發(fā);2010年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡鵬浩;非均勻溫度場(chǎng)中機(jī)械零部件熱變形的理論及應(yīng)用研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2001年

2 譚懷亮;材料復(fù)合型鑄軋輥溫度場(chǎng)和熱變形的界面元方法及其仿真研究[D];中南大學(xué);2001年

3 李興東;板帶軋機(jī)工作輥溫度場(chǎng)和熱變形研究及其在熱帶鋼連軋中的應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2005年

4 張淑杰;空間可展桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與熱分析[D];浙江大學(xué);2001年

5 苗恩銘;精密零件熱膨脹及材料精確熱膨脹系數(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2004年

6 張敏;采后果蔬熱導(dǎo)率測(cè)試系統(tǒng)研究及其內(nèi)部傳熱溫度場(chǎng)模擬[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

7 邵曉鵬;紅外紋理生成方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2005年

8 錢作勤;內(nèi)燃機(jī)動(dòng)態(tài)熱負(fù)荷及其虛擬故障的仿真[D];武漢理工大學(xué);2002年

9 劉冬生;地源熱泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)及同軸套管換熱器傳熱模型研究[D];吉林大學(xué);2005年

10 王翠云;基于遙感和CFD技術(shù)的城市熱環(huán)境分析與模擬[D];蘭州大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 邢慧穎;空間充氣展開太陽電池陣的熱分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

2 閆勇;龜甲網(wǎng)在高溫下的變形模擬研究[D];大連理工大學(xué);2006年

3 張勇;溫度變化對(duì)機(jī)械零件配合精度影響的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2002年

4 毛信龍;PCB組件在再流焊過程中熱變形的建模與仿真[D];天津大學(xué);2005年

5 楊霄;光學(xué)玻璃在激光作用過程中的熱力效應(yīng)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2009年

6 朱珍;激光散斑干涉法測(cè)量機(jī)械零件熱變形的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

7 張紅鋼;Cu-Fe-P合金高溫?zé)嶙冃涡袨檠芯縖D];中南大學(xué);2004年

8 周鵬飛;極紫外光刻掩模熱變形及其對(duì)光刻性能的影響[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電工研究所）;2006年

9 劉永勝;多熱源合成碳化硅爐溫度場(chǎng)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];西安科技學(xué)院;2002年

10 劉慶才;火箭發(fā)射藥非穩(wěn)態(tài)傳熱及溫度場(chǎng)特性研究[D];南京理工大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2878906