汽车球铰的球碗蠕变性能及扭矩衰减规律研究

发布时间：2023-07-01 13:13

　　球铰是汽车的重要连接部件。球铰的一个重要性能指标是扭矩,但是球碗过盈量以及组装工艺的残余应力使得球铰的扭矩普遍偏大,因此需要进行热精整工艺以降低扭矩和保证产品扭矩参数的一致性。针对球铰热精整条件无法确定的问题,本文基于球碗蠕变效应并结合蠕变仿真对球铰在热精整过程中的扭矩衰减规律进行了研究,以确定热精整条件。本文的主要内容为:通过进行常温压缩蠕变试验和建立蠕变模型研究了球碗材料(聚甲醛)的常温蠕变效应。实测了不同应力下的应变-时间曲线,得到了聚甲醛常温压缩蠕变规律,使用蠕变模型拟合了不同应力下的试验数据,得到了蠕变模型参数和稳态蠕变速率。通过进行不同温度和应力下的聚甲醛高温压缩蠕变试验,实测了不同温度、应力下材料的应变-时间曲线,得到了聚甲醛高温蠕变规律;分析了不同蠕变模型对材料试验数据的拟合精度和适用性,确定了材料的蠕变模型,为后续的蠕变仿真提供蠕变模型。采用蠕变模型和CAE蠕变仿真相结合的方法模拟了球铰的热精整过程。建立了球铰的三维有限元网格模型和蠕变模型,进行了球铰的蠕变仿真,并分析了蠕变前后球碗接触应力分布云图和位移分布云图。建立了球铰扭矩模型,并计算得到了蠕变各时间段的球铰扭矩...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 球铰的应用与研究现状
        1.2.1 球铰在汽车中的应用
        1.2.2 球铰的研究现状
        1.2.3 热精整过程中球铰的扭矩衰减分析
    1.3 球碗材料POM的研究现状
        1.3.1 POM的应用
        1.3.2 POM的蠕变研究现状
    1.4 蠕变数值仿真研究现状
    1.5 研究内容
第二章 POM材料常温压缩蠕变试验
    2.1 试验准备
        2.1.1 试样的制备
        2.1.2 试验仪器
    2.2 压缩蠕变试验
    2.3 试验数据及分析
    2.4 蠕变分析
        2.4.1 常温蠕变模型
        2.4.2 模型参数拟合
        2.4.3 模型误差分析
        2.4.4 稳态蠕变速率分析
        2.4.5 通用Burgers模型
    2.5 本章小结
第三章 POM材料高温压缩蠕变试验
    3.1 试验准备
        3.1.1 试样的制备
        3.1.2 试验仪器
    3.2 高温压缩蠕变试验
        3.2.1 试验变量水平
        3.2.2 试验前处理
        3.2.3 试验步骤
        3.2.4 高温压缩蠕变试验结果
    3.3 POM材料压缩蠕变模型
        3.3.1 Andrade理论模型
        3.3.2 陈化理论模型
        3.3.3 HRZ理论模型
    3.4 蠕变模型的计算
        3.4.1 蠕变模型参数拟合
        3.4.2 模型分析
        3.4.3 模型误差分析
    3.5 本章小结
第四章 球铰热精整有限元仿真
    4.1 有限元仿真
        4.1.1 有限元仿真的应用
        4.1.2 蠕变仿真流程
        4.1.3 模型前处理
        4.1.4 蠕变模型的选择
        4.1.5 ABAQUS分析设置
        4.1.6 模型后处理
    4.2 仿真结果分析
        4.2.1 蠕变前后球碗接触应力分析
        4.2.2 球碗位移分布云图分析
        4.2.3 球碗接触应力分布函数
    4.3 球铰扭矩模型
        4.3.1 球碗表面受力分析
        4.3.2 扭矩模型参数
        4.3.3 球铰扭矩衰减曲线
    4.4 仿真结果验证
        4.4.1 球铰热精整试验
        4.4.2 试验结果分析
        4.4.3 扭矩衰减曲线对比
        4.4.4 扭矩衰减曲线优化
        4.4.5 考虑润滑脂的实际球铰扭矩衰减曲线
        4.4.6 考虑润滑脂的理论扭矩衰减曲线
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 参与的科研项目及获奖情况
    3 发明专利
学位论文数据集



本文编号：3836312