本文關鍵詞：車用空壓機曲軸圓角滾壓強化與數(shù)值模擬

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【摘要】：車用活塞式空壓機作為主要的氣制動的氣壓發(fā)生裝置，其質(zhì)量直接決定著汽車制動的穩(wěn)定性。曲軸作為活塞式的關鍵零件之一，在空壓機的每一個工作行程中，都承受著由活塞、連桿組件傳遞到曲軸上的巨大的周期性變化的載荷，往復和旋轉(zhuǎn)運動引起的慣性力。這些交變載荷在曲軸的各個部位產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)等復雜的交變應力，致使曲軸極易發(fā)生疲勞破壞，尤其在主軸頸和連桿頸的過渡圓角處。研究表明，圓角滾壓技術(shù)是提高曲軸疲勞強度最有效的方法，它不僅可以降低曲軸表面粗糙度，，提高硬度，還可以縫合切削加工時留下的走刀痕跡等表面缺陷，減少應力集中，降低成本，提高生產(chǎn)效率。圓角滾壓用在鋼軸上效果不是很大，但用在球鐵曲軸上則可以大大提高曲軸的強度，球鐵曲軸成本是鋼曲軸的三分之一，因此從經(jīng)濟上和可靠性上考慮，進行圓角滾壓，用球鐵曲軸代替鋼曲軸是曲軸的主要發(fā)展趨勢。但圓角滾壓技術(shù)和滾壓的關鍵設備一直被國外把持著，因此研究曲軸的滾壓規(guī)律及滾壓設備的研制具有重要的實際意義。本文在汽車空壓機曲軸圓角滾壓工藝上做了如下研究： （1）首先從空壓機曲軸的受力及破壞情況入手，分析研究曲軸圓角滾壓工藝的滾壓機理和工藝過程。 （2）應用三維軟件(Pro/E)和虛擬樣機技術(shù)對東風泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的一款空壓機曲軸進行模型建立，并利用ADAMS平臺對其進行運動學分析，得出空壓機曲柄連桿機構(gòu)各部件的運動特性，以及曲軸軸頸和曲柄銷所受到的作用力，為后續(xù)的曲軸疲勞強度分析提供依據(jù)。 （3）應用DEFORM軟件對曲軸滾壓模型進行滾壓過程的數(shù)值模擬，研究在滾壓過程中危險部位的滾壓應力和殘余情況，以及滾壓參數(shù)（滾壓圈數(shù)，滾壓速度，滾輪半徑等）對殘余應力的影響。 （4）應用UG軟件（NX—NASTRAN）對曲軸模型進行疲勞強度分析，研究其在受載情況下軸頸部位的應力及位移變化情況。通過對比，發(fā)現(xiàn)曲軸圓角滾壓后，其軸頸部位的應力集中明顯降低。 可以預見車用空壓機我國會有很大的需求，能研究出高效滾壓工藝和滾壓設備會帶來很高的經(jīng)濟價值。本文所做的工作，能為整個滾壓工藝的優(yōu)化提供一定的理論基礎，并為滾壓設備的研究提供一定的參考。
【關鍵詞】：空壓機曲軸 圓角滾壓 機構(gòu)仿真 疲勞強度
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 概述9-10
• 1.2 曲軸滾壓強化技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容和意義13-15
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 論文的研究意義14-15
• 第二章 曲軸圓角滾壓強化工藝15-26
• 2.1 曲軸強化的幾種常用工藝15-16
• 2.2 曲軸圓角的滾壓強化機理16-25
• 2.2.1 空壓機曲軸的受力與破壞16-18
• 2.2.2 曲軸圓角滾壓強化機理18-21
• 2.2.3 常見的曲軸圓角滾壓強化類型21-23
• 2.2.4 曲軸圓角滾壓工藝參數(shù)對滾壓效果的影響23-24
• 2.2.5 影響滾壓變形的因素24
• 2.2.6 滾壓質(zhì)量的檢測24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于 DEFORM 的曲軸圓角滾壓工藝過程仿真26-43
• 3.1 DEFORM 介紹26-28
• 3.1.1 DEFORM-3D 的模塊結(jié)構(gòu)27-28
• 3.1.2 DEFORM 軟件的功能28
• 3.2 最佳殘余應力理論28-31
• 3.2.1 曲軸滾壓的殘余應力理論28-29
• 3.2.2 最佳殘余應力理論29-31
• 3.3 曲軸滾壓模擬建立及滾壓過程的模擬仿真31-37
• 3.3.1 曲軸滾壓模型的建立31-32
• 3.3.2 定義曲軸及滾輪的材料屬性32-33
• 3.3.3 劃分網(wǎng)格33-34
• 3.3.4 設置滾輪及夾緊機構(gòu)的自由度34-36
• 3.3.5 定義接觸關系36
• 3.3.6 設置模擬步數(shù)36-37
• 3.3.7 檢查生成數(shù)據(jù)庫文件37
• 3.3.8 模擬和后處理37
• 3.4 滾壓工藝參數(shù)對殘余應力的影響37-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 圓角滾壓強化空壓機曲軸工作性能分析43-65
• 4.1 概述43
• 4.2 虛擬樣機技術(shù)簡介43-44
• 4.3 空壓機零件模型的建立與機構(gòu)仿真44-49
• 4.3.1 空壓機機構(gòu)仿真模型的裝配過程45-46
• 4.3.2 空壓機在 Pro/E 中的機構(gòu)仿真過程46-49
• 4.4 空壓機曲軸系在虛擬樣機中的運動學分析49-57
• 4.4.1 空壓機曲柄連桿機構(gòu)運動學分析50
• 4.4.2 空壓機曲柄連桿機構(gòu)受力分析50-52
• 4.4.3 空壓機曲柄連桿機構(gòu)運動過程建立52-53
• 4.4.4 空壓機曲柄連桿機構(gòu)動力學分析53-57
• 4.5 基于 NX 的空壓機曲軸圓角滾壓強化后的疲勞強度分析57-64
• 4.5.1 NX 介紹57-59
• 4.5.2 曲軸有限元模型的建立59-60
• 4.5.3 定義材料屬性60
• 4.5.4 網(wǎng)格劃分60
• 4.5.5 載荷添加60-61
• 4.5.6 分析計算61-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 全文總結(jié)65
• 5.2 工作展望65-67
• 參考文獻67-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及參與的科研項目70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：708327