发动机连杆螺栓可靠性设计与拧紧技术研究

发布时间：2017-10-10 01:40

  本文关键词：发动机连杆螺栓可靠性设计与拧紧技术研究

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【摘要】：连杆螺栓作为发动机连杆组系统的重要组成部分,连杆螺栓主要作用是连接连杆大头盖、连杆大头轴瓦和连杆体,承受连杆组系统的所有受力,因此连杆螺栓受到的是拉伸、弯曲等交变载荷和横向振动载荷。由于连杆螺栓工作环境工况恶劣,容易出现断裂失效,若连杆螺栓失效,整个发动机将发生恶性破坏,致使发动机报废,甚至出现试验和整车使用人员的人身安全。因此保证连杆螺栓的可靠性,有利于保持整个发动机的稳定性和可靠性。本文考虑了连杆螺栓的拧紧与工作力学服役条件,通过分析连杆系统受力和连杆轴瓦受力状态,建立了以剩余预紧力系数和极限压强为连杆螺栓的可靠性设计准则,同时根据统计分析和验证试验确定了连杆螺栓设计准则的评价标准,通过有限元计算、疲劳试验和整机耐久试验验证,确定了连杆螺栓设计准则和评价标准的合理性。本文分析了连杆螺栓的常用拧紧方法,通过理论分析与对比试验验证,确定了扭矩转角塑性法为连杆螺栓的最优拧紧方法。本文利用理论力学理论分析了连杆螺栓回弹延伸率和连杆大头盖回弹延伸率的计算方法,并且总结出计算公式。利用连杆螺栓的力学模型分析,建立了扭矩转角塑性法拧紧工艺的计算准则。通过拧紧工艺对比试验确定了连杆螺栓扭矩转角塑性法拧紧工艺计算的合理性。本文介绍了连杆螺栓拧紧工艺试验设备情况,根据各设备的优缺点,选择了最优匹配设备。通过试验验证,本文确定了连杆加工时与连杆装配时拧紧工艺的一致性问题。通过连杆螺栓拧紧力学服役情况以及现有设备状态,建立了一套连杆螺栓拧紧工艺试验方法。本文以连杆螺栓的设计到验证为主线,全面验证了本文建立准则和方法的合理性。1)运用本文建立的准则逆向开发出了某机型发动机的连杆螺栓,运行文本建立的扭矩转角塑性法拧紧工艺的计算准则,确定了该连杆螺栓的计算拧紧工艺。2)运用本文建立的拧紧工艺试验准则,确定了该连杆螺栓的试验拧紧工艺。通过连杆螺栓拧紧工艺对比试验,连杆螺栓计算拧紧工艺与试验拧紧工艺相同,证明连杆螺栓拧紧工艺计算准则的合理性。3)通过应变测试试验,连杆大头孔变形较小,连杆大头孔圆度满足设计要求,证明连杆螺栓拧紧工艺制定的合理性。4)通过有限元计算,确定连杆螺栓和连杆的静强度、疲劳强度、轴瓦背压及切向力、连杆体和连杆盖分割面滑移均满足要求,证明连杆螺栓的设计可靠性。5)通过连杆疲劳试验,连杆螺栓未出现松脱、连杆螺栓周围无失效状态和连杆疲劳安全系数满足要求,证明连杆螺栓设计与拧紧均可靠。6)通过整机耐久试验,确定连杆螺栓并未松脱、连杆未失效、连杆轴瓦与连杆大头盖均未出现异常,即连杆螺栓的整机耐久试验通过考核,更为全面的验证了连杆螺栓设计与拧紧的可靠性。
【关键词】：发动机 连杆螺栓 剩余预紧力系数 拧紧技术 耐久试验
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 引言13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 螺栓理论研究现状14-15
• 1.2.2 连杆螺栓可靠性设计研究现状15-16
• 1.2.3 连杆螺栓拧紧技术研究现状16-18
• 1.3 本文主要研究内容18-21
• 第2章 连杆螺栓力学模型与设计准则建立21-33
• 2.1 连杆系统受力分析21-22
• 2.2 连杆轴瓦受力分析22-25
• 2.3 连杆螺栓力学模型25-27
• 2.4 连杆螺栓设计准则建立27-31
• 2.4.1 连杆螺栓结构可靠性设计27-28
• 2.4.2 连杆螺栓评价准则建立28-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 连杆螺栓拧紧计算准则的建立33-45
• 3.1 连杆螺栓拧紧方式介绍33-36
• 3.1.1 扭矩法33-34
• 3.1.2 扭矩转角法34-36
• 3.2 连杆螺栓拧紧方式对比验证试验36-39
• 3.2.1 试验设备与方案36-38
• 3.2.2 试验结果与分析38-39
• 3.2.3 试验结论39
• 3.3 连杆螺栓拧紧工艺计算准则建立39-43
• 3.3.1 连杆螺栓的回弹39-41
• 3.3.2 连杆大头盖的回弹41-42
• 3.3.3 连杆螺栓拧紧工艺计算准则建立42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 连杆螺栓拧紧工艺试验准则建立45-53
• 4.1 连杆螺栓拧紧工艺设备选择45-47
• 4.1.1 设备介绍45-47
• 4.1.2 设备选择47
• 4.2 连杆加工与装配对拧紧工艺的要求47-49
• 4.2.1 提出要求47
• 4.2.2 验证试验47-48
• 4.2.3 验证结论48-49
• 4.3 连杆螺栓拧紧工艺试验准则建立49-51
• 4.3.1 原则49
• 4.3.2 标定试验49
• 4.3.3 屈服参数确定49-50
• 4.3.4 摸索试验50
• 4.3.5 验证与测量50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 连杆螺栓可靠性设计与拧紧验证53-75
• 5.1 某机型发动机连杆螺栓可靠性设计53-54
• 5.1.1 概念设计53-54
• 5.1.2 详细设计54
• 5.2 拧紧工艺计算54-56
• 5.2.1 贴合扭矩计算54-55
• 5.2.2 转角计算55
• 5.2.3 拧紧工艺确定55-56
• 5.3 拧紧工艺验证56-60
• 5.3.1 拧紧工艺试验验证56-58
• 5.3.2 连杆大头孔应变测试58-60
• 5.4 有限元计算验证60-64
• 5.4.1 计算网络模型60
• 5.4.2 计算边界条件60-61
• 5.4.3 计算结果及分析61-63
• 5.4.4 计算结论63-64
• 5.5 连杆疲劳试验验证64-66
• 5.5.1 测试设备与项目64
• 5.5.2 测试结果与分析64-66
• 5.5.3 测试结论66
• 5.6 耐久试验验证66-73
• 5.6.1 发动机参数与设备67
• 5.6.2 试验方法与步骤67-70
• 5.6.3 试验结果与分析70-73
• 5.6.4 试验结论73
• 5.7 本章小结73-75
• 第6章 结论与展望75-79
• 6.1 结论75-77
• 6.2 工作展望77-79
• 参考文献79-83
• 作者简介及科研成果83-85
• 致谢85

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本文编号：1003651