钢丝绳结构CAD与力学研究-材料加工工程专业论文.docxVIP

华中科技大学硕士学位论文 摘 要 (钢丝绳类余属捻线产品出于具有高强度且柔软、易收纳的特点，在宇航、海洋、 医疗、精密测量以及予午线轮胎等领域得到广泛的应用。现有的钢丝绳结构设计、 强度分析工作是在实践或者经验的基础上进行的，难于满足社会的需要。加之钢丝 绳产品种类繁多、结构复杂，不同用途对钢丝绳性能的要求又多种多样，因此有必 要在科学计算的基础上，开发钢丝绳几何结构设计与强度分析集成CAD系统，为高 科技产业所需钢丝绳产品的结构设计丌发提供科学工具。十一 本文系统地研究钢丝绳的结构设计方法，对钢丝绳的空间结构进行分析。针对 点接触、西鲁式、瓦林吞式和填充式四种典型结构，根据几何截面的不同分别推导 绳和股的捻角、捻制钢丝直径等几何参数的计算公式，给出结构设计的计算方法。 应用微分几何学知识建立捻制钢丝的双螺旋模型，推导绳中螺旋钢丝中心轴线的空 间曲线方程。在此基础上计算分析捻距倍数和捻向组合对二次螺旋钢丝曲率的影响。 同时推导芯股和侧股接触角计算公式，分析比较不同捻向组合和捻距倍数情况下的 接触角大小，并以最小接触角为目标对绳和股的捻距倍数组合进行优化设计。 对载荷作用下简单直股钢丝绳和复杂截面钢丝绳中钢丝的受力情况进行分析， 并对钢丝截面危险点的采用第三强度理论进行计算。以点接触结构钢丝绳设计结果 为分析对象，给出在具体载荷下的应力分析和强度计算实例。同时，研究点接触结 构钢丝绳捻制方向组合及捻距倍数对强度的影响，计算结果表明右交互捻制钢丝绳 危险点处的应力明显高于左同向捻制钢丝绳。 在Windows 2000的平台上，利用Visual C++6．0采用面向对象思想开发了钢丝 绳几何结构设计与强度计算CAD系统，采用Manab引擎技术实现设计对象的三维 J 一—。。。。。。一 图形输出。(|立用此软件，有利于充分发挥材料和结构的潜力，为钢丝绳新产品开发 及几何结构最优化设计提供科学工具，达到缩短产品的开发周期，降低成本，提高 产品质量的目的。  华中科技大学硕士学位论文 Abstract Steel wire rope has been widely used in many fields，such as in astronavigation， transoceanic sailing，medical treatment，precision measurement and meridian tire etc．， because of its the softness，flexibleness and high strength．Currently,the structure design and strength calculation of wire rope is almost based on experience or test，which takes much time and vigor．On other hand，there are so many kinds of species with intricate structure，and the requirements for the performance of steel wire rope are very different according to special USe．So its necessary to develop CAD software for the structure design and strength calculation of wire rope on the base of scientific computation，which will supply a scientific tool for the reasonable structure design of steel wire rope in industry． In this paper,the geometrical and spatial structures of typical wire rope were studied systemically．In allusion to Point structure，Seale structure，Warrington structure and Filler structure，the calculation method of structure design Was given．The space curve equation of double helical wire was described based on the differential geometry．The influenc