發(fā)布時(shí)間：2020-04-11 17:46

【摘要】：現(xiàn)階段,在扭桿的滾壓加工過程中,滾壓深度、滾壓速度、進(jìn)給速度和滾壓圈數(shù)等工藝參數(shù)主要是靠操作者積累經(jīng)驗(yàn),對(duì)工人技術(shù)素質(zhì)及水平的要求較高,扭桿滾壓加工工藝參數(shù)的選取具有相當(dāng)大的不確定性,影響扭桿加工后的殘余應(yīng)力,從而影響扭桿的疲勞壽命。本文應(yīng)用有限元分析軟件,以某車型用扭桿作為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行滾壓工藝模擬,分析四種工藝參數(shù)(滾壓深度、滾壓速度、進(jìn)給速度、滾壓圈數(shù))對(duì)滾壓后扭桿殘余應(yīng)力的影響,并在施加不同殘余應(yīng)力下,分析扭桿疲勞壽命的變化趨勢,同時(shí)通過扭桿滾壓加工時(shí)的受力分析,提出在扭桿滾壓加工時(shí)的一些改進(jìn)方法。首先在ABAQUS中建立了滾壓仿真實(shí)體模型,根據(jù)實(shí)際滾壓加工工藝的特點(diǎn),對(duì)扭桿滾壓加工過程進(jìn)行必要的簡化;計(jì)算了材料的本構(gòu)方程;設(shè)置了扭桿有限單元類型;定義了材料的參數(shù);并對(duì)滾壓實(shí)體模型進(jìn)行了網(wǎng)格劃分,建立了滾壓有限元模型;同時(shí)根據(jù)扭桿在滾壓加工過程中的實(shí)際情況,對(duì)其定義了仿真邊界條件和接觸條件。其次建立了滾壓加工仿真的模擬方案,分析研究了四種工藝參數(shù)(滾壓深度、滾壓速度、進(jìn)給速度、滾壓圈數(shù))在滾壓后影響扭桿殘余應(yīng)力的規(guī)律。分析得出:在扭桿表層,殘余壓應(yīng)力值隨滾壓深度增加而增大;增大滾壓速度,扭桿表層殘余壓應(yīng)力值也逐漸增大,并且較低的滾壓速度有助于殘余應(yīng)力的分布均勻;增大進(jìn)給速度,扭桿表層殘余壓應(yīng)力值則減小,并且較低的進(jìn)給速度有助于殘余應(yīng)力的分布均勻;增加滾壓圈數(shù),扭桿表層的殘余壓應(yīng)力呈現(xiàn)先增大后減小最后持平的趨勢;這些規(guī)律為滾壓加工工藝參數(shù)選擇奠定了一定的基礎(chǔ),同時(shí)為后續(xù)殘余應(yīng)力與疲勞壽命關(guān)系研究奠定了基礎(chǔ)。然后建立了扭桿和扭轉(zhuǎn)臂實(shí)體模型,詳細(xì)介紹了模型的網(wǎng)格劃分以及邊界條件、載荷的施加,分析了扭桿的靜強(qiáng)度,得出扭桿的最大等效應(yīng)力為648.1MPa,扭桿的最大剪切應(yīng)力為300.1MPa,最大應(yīng)力位置出現(xiàn)在扭桿的過渡圓角處;得到了扭桿的等效應(yīng)力分布,為后續(xù)分析扭桿的疲勞壽命做準(zhǔn)備;分析得出了扭桿的最小疲勞壽命為1132400次,扭桿最小疲勞壽命發(fā)生在扭桿過渡圓角部位,這是由于扭桿過渡圓角部位是應(yīng)力集中區(qū),因此在設(shè)計(jì)圓角部位時(shí)應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和工藝的改進(jìn);通過施加不同的殘余應(yīng)力,研究了疲勞壽命隨著殘余應(yīng)力變化的趨勢,得出了殘余應(yīng)力與疲勞壽命的關(guān)系;殘余壓應(yīng)力會(huì)降低扭桿的疲勞壽命,殘余拉應(yīng)力則能夠增大扭桿的疲勞壽命;隨著殘余壓應(yīng)力的增大,疲勞壽命也隨之增大,在殘余壓應(yīng)力大于等于600MPa時(shí),扭桿疲勞壽命已經(jīng)大于10e7次;計(jì)算出了扭桿在不同滾壓參數(shù)下的殘余應(yīng)力對(duì)應(yīng)的疲勞壽命,通過對(duì)比不同參數(shù)下扭桿的殘余應(yīng)力及疲勞壽命,得出了最佳的滾壓工藝參數(shù)。最后通過扭桿滾壓加工時(shí)的受力分析,針對(duì)扭桿的剛性差對(duì)扭桿加工質(zhì)量的影響,提出在扭桿滾壓加工時(shí)的一些改進(jìn)方法,以獲得更好的加工質(zhì)量。
【圖文】：

1 緒論鐵路運(yùn)輸是五大現(xiàn)代化的交通運(yùn)輸方式之一，擁有非常特殊及貨物的運(yùn)輸都需要鐵路運(yùn)輸，因而發(fā)展鐵路運(yùn)輸是至關(guān)重路發(fā)展的新趨勢，其具有運(yùn)載能力大、速度快、能耗低以及為世界鐵路發(fā)展的新趨勢[1]。2004 年，我國從發(fā)達(dá)國家引進(jìn)路裝備技術(shù)；2008 年，我國第一條具有自主產(chǎn)權(quán)的京津高速80 公里的國產(chǎn)高速列車下線運(yùn)營，標(biāo)志著我國在鐵路領(lǐng)域已所示，扭桿是高鐵列車抗側(cè)滾裝置的關(guān)鍵零部件，高鐵列車息息相關(guān)。

圖 1.2 滾壓加工原理類型工藝可使用通用機(jī)床來完成，普通車床和數(shù)控車床經(jīng)過改工具主要是有兩部分構(gòu)成的，一是滾壓元件（滾壓體），，形狀將滾壓加工分為：滾柱滾壓、滾輪滾壓和滾珠滾壓。滾壓
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG306

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