【摘要】：凸輪軸作為船用柴油機(jī)中的關(guān)鍵零部件之一,其工作條件惡劣,運(yùn)動(dòng)速度高,受力情況復(fù)雜,凸輪軸惡劣的工作環(huán)境需要其有一定強(qiáng)度、韌性及一定的耐磨性,其性能的好壞直接影響柴油機(jī)的質(zhì)量和壽命。殘余應(yīng)力影響著裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展,因此局部殘余應(yīng)力過大很可能導(dǎo)致凸輪軸的報(bào)廢。表面感應(yīng)淬火和磨削工藝是船用柴油機(jī)凸輪軸制造中重要的加工工藝,直接影響凸輪表面殘余應(yīng)力分布狀態(tài)。為此,采用有限元分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合方法,以表面感應(yīng)淬火及磨削工藝為研究對象,分析不同工藝參數(shù)對凸輪表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,為提高凸輪軸加工完成表面質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。(1)對凸輪電磁感應(yīng)淬火過程中電磁場、溫度場進(jìn)行了理論分析,根據(jù)電磁學(xué)和傳熱學(xué)理論,建立了凸輪電磁感應(yīng)加熱中電磁—熱耦合的數(shù)學(xué)模型。凸輪淬火冷卻和磨削過程中的瞬態(tài)溫度場均通過工件與冷卻液的對流換熱,采用Prandtl—Reuss理論對相對應(yīng)的殘余應(yīng)力場進(jìn)行分析,建立凸輪感應(yīng)淬火和磨削過程的數(shù)學(xué)模型。(2)根據(jù)凸輪軸感應(yīng)加熱過程的特點(diǎn),建立凸輪軸仿形感應(yīng)加熱的有限元模型,通過電—磁—熱三場耦合的方法求解凸輪電磁感應(yīng)加熱過程的電磁場和溫度場,獲取加熱過程凸輪溫度場隨時(shí)間變化規(guī)律,為凸輪淬火冷卻過程的有限元分析提供必要的溫度場準(zhǔn)備。(3)以熱彈塑性理論為基礎(chǔ)建立凸輪軸感應(yīng)淬火的有限元模型并施加淬冷過程邊界條件,設(shè)計(jì)感應(yīng)加熱參數(shù)的正交實(shí)驗(yàn)表,考慮到奧氏體相變過程對其影響的情況下,施加感應(yīng)加熱所得到的溫度場,研究凸輪軸淬火后組織場及殘余應(yīng)力場的分布規(guī)律并采用X射線衍射法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。(4)根據(jù)凸輪軸磨削工藝特點(diǎn)建立凸輪軸磨削溫度場的有限元模型,運(yùn)用熱—力耦合的方法,分析磨削加工后凸輪輪廓表面殘余應(yīng)力的分布規(guī)律。設(shè)計(jì)感應(yīng)淬火和磨削工藝參數(shù)的正交實(shí)驗(yàn),基于感應(yīng)淬火應(yīng)力對磨削完成后的殘余應(yīng)力進(jìn)行研究,在滿足淬硬層厚度及表面硬度基礎(chǔ)上,基于低應(yīng)力目標(biāo)給出了當(dāng)前可行的工藝參數(shù),為解決凸輪輪廓表面裂紋或延遲裂紋問題提供參考。
【圖文】：

第 1 章 緒論背景及意義景是船舶航行的核心設(shè)備，，主要由主機(jī)、傳動(dòng)油機(jī)作為主機(jī)的重要核心部分之一，已成所以船用柴油機(jī)質(zhì)量是制約船舶良好發(fā)展舶主柴油機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，如圖 1.1 所工作條件惡劣，運(yùn)動(dòng)速度高，受力情況復(fù)及其耐磨性有一定的需求，其性能的好壞[2]。

對自身強(qiáng)度、韌性及其耐磨性有一定的需求，其性能的好壞直接影響著船用機(jī)的質(zhì)量和壽命[2]。圖 1.1 凸輪軸Fig 1.1 Camshaft凸輪軸工作時(shí)，凸輪輪廓面和滾輪之間具有很高的周期性接觸應(yīng)力和較快對滑動(dòng)速度，導(dǎo)致在機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生高溫，可能給會(huì)導(dǎo)致擦傷、點(diǎn)蝕、、邊緣龜裂及剝落等形式失效。因此，較高的表面質(zhì)量是凸輪軸在特殊工作下正常工作的良好保證。本課題是針對某廠凸輪軸的加工完成后，經(jīng)磁粉探現(xiàn)凸輪輪廓面產(chǎn)生的裂紋或延遲裂紋問題，如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U664.121;TG156.3;TG580.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2694868