空压机曲轴圆角滚压强化工艺与强度分析

发布时间：2017-09-07 02:20

  本文关键词：空压机曲轴圆角滚压强化工艺与强度分析

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【摘要】：空压机曲轴作为活塞式空压机的关键零件之一，它的各个部位产生的弯曲、扭转等复杂交变应力极易导致曲轴发生疲劳破坏，尤其是在主轴颈和连杆轴颈的过渡圆角部位。圆角滚压技术对研究空压机曲轴的滚压规律及滚压设备的研制具有重要的实际意义。本文在空压机曲轴圆角滚压强化工艺和疲劳强度方面做了如下工作。 （1）针对空压机曲轴的受力及疲劳破坏情况，分析曲轴圆角滚压残余应力机理和圆角沉割滚压强化工艺。选取圆角沉割滚压方法作为本论文中空压机曲轴圆角滚压强化过程的数值试验方式。 （2）通过滚压接触弧线上的变形与应力分布情况的分析，圆角滚压载荷的范围得到确定。通过DEFORM软件对曲轴滚压模型滚压过程的数值模拟，，得到滚压速度为30r/min、40r/min时曲轴圆角变形和残余应力数值波动较大；滚压速度为50r/min时滚压过程趋于稳定，残余应力结果较为准确。 （3）通过空压机曲轴连杆系的运动过程模拟，应用ADAMS软件分析曲轴连杆系各部件的运动特性以及曲柄销处所受到的动态作用力。针对曲轴在受载情况下主轴颈和连杆颈的过渡圆角处应力集中情况，通过曲柄销处动态作用力和圆角滚压后残余压应力的作用，应用NX—NASTRAN软件对曲轴模型进行强度分析。通过圆角滚压前后对比，曲轴圆角滚压后其轴颈圆角部位的应力集中现象得到明显减弱。滚压工艺的有效性得到验证，最佳滚压工艺参数的组合情况也得到确定。
【关键词】：曲轴圆角 残余应力 滚压强化 疲劳强度
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题提出及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.3 主要研究内容12-13
• 第2章 曲轴圆角滚压强化工艺与强化机理13-24
• 2.1 曲轴强化工艺13-15
• 2.2 空压机曲轴滚压强化15-19
• 2.2.1 空压机曲轴的疲劳破坏15-16
• 2.2.2 曲轴圆角滚压强化机理16-19
• 2.3 空压机曲轴圆角滚压的强化工艺及影响因素19-22
• 2.3.1 曲轴圆角沉割滚压工艺19-21
• 2.3.2 曲轴圆角滚压变形的影响因素21-22
• 2.3.3 曲轴圆角滚压工艺的影响因素22
• 2.4 本章小结22-24
• 第3章 空压机曲轴圆角滚压过程数值试验24-41
• 3.1 空压机曲轴圆角沉割滚压24-25
• 3.2 曲轴圆角滚压加工变形-应力关系分析25-30
• 3.2.1 滚压接触弧线上的变形与应力分布25-26
• 3.2.2 曲轴滚压载荷的确定26-29
• 3.2.3 残余应力理论29-30
• 3.3 曲轴圆角滚压过程参数设置30-32
• 3.3.1 曲轴及滚轮属性30-31
• 3.3.2 滚轮及夹紧机构设置31-32
• 3.4 曲轴圆角滚压残余应力分析32-40
• 3.4.1 正交实验设计32-34
• 3.4.2 曲轴滚压残余应力34-38
• 3.4.3 趋于稳定的曲轴滚压残余应力38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 空压机曲轴圆角滚压强度分析41-52
• 4.1 空压机曲轴连杆系曲柄销处受力分析41-46
• 4.1.1 曲轴连杆系力学分析41-42
• 4.1.2 曲轴连杆系运动过程42-43
• 4.1.3 曲柄销处受力分析43-46
• 4.2 曲轴有限元模型46
• 4.3 曲轴圆角滚压强化分析46-51
• 4.3.1 未滚压强化时曲轴应力应变分析47-48
• 4.3.2 滚压速度为 30r/min、40r/min 时滚压强化分析48-49
• 4.3.3 滚压速度为 50r/min 时滚压强化分析49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 结论与展望52-54
• 5.1 全文总结52-53
• 5.2 工作展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文59-60
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目60-61
• 详细摘要61-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 鲍珂;廖日东;左正兴;;考虑滚压强化作用的铸铁曲轴弯曲疲劳分析[J];兵工学报;2011年08期

2 徐中明;牟笑静;彭旭阳;;基于有限元法的发动机曲轴静强度分析[J];重庆大学学报;2008年09期

3 张田;夏伟;李风雷;周照耀;李元元;;高强度耐磨铝青铜材料的滚压性能研究[J];工具技术;2007年02期

本文编号：806843