汽车风扇电机换向器入轴过盈配合的研究

发布时间：2017-09-30 04:08

  本文关键词：汽车风扇电机换向器入轴过盈配合的研究

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【摘要】：换向器是电机最重要的部件之一,换向器与电机轴的装配质量是保证扭矩传递和抵抗相对运动的重要因素。当前换向器与电机轴的装配主要采用压入法,电机制造商对换向器入轴装配力有着越来越严格的要求,如何严格控制入轴力大小成为换向器生产商的一个重要课题。在此背景下,本文以宁波胜克换向器有限公司生产的某型汽车风扇换向器为研究对象,采用有限元软件ABAQUS对换向器的入轴过程进行模拟计算,为合理选择装配过盈量和控制入轴力提供了新的方法。根据换向器自身的特点对换向器入轴配合模型进行了合理的简化,并基于经典的厚壁圆筒理论获得换向器入轴过盈配合配合面处的应力计算公式,分析了配合面接触应力及入轴力与过盈量之间的关系,为换向器入轴配合的有限元分析提供了理论依据。通过材料试验获得了换向器用模塑料、银铜、黄铜的力学性能参数。其中重点分析了模塑料材料的力学特性,指出了模塑料拉伸试验的不足,并通过分析其拉伸强度与弯曲强度的关系,利用两种不同厚度试样的弯曲试验间接获得了模塑料材料真实的拉伸强度。利用有限元软件ABAQUS建立了换向器入轴过盈配合的有限元模型,分析了配合后换向器各部件的应力状态。仿真结果表明,装配完成后模塑料配合面处是模型中最危险的部位,接触应力在内孔接触边缘部分急剧增加,存在接触边缘效应。利用相同方法分析了带衬套换向器入轴配合各部件的应力状态。分析对比了无衬套和黄铜衬套两种换向器在过盈量改变时各部件应力及最大入轴力随过盈量的变化关系。并以此为基础,根据要求的入轴力及材料强度得到了满足装配要求的过盈量的合理范围及轴孔配合公差。利用分析得到的配合公差进行实验验证,结果表明,试验品的入轴力均能很好地满足装配要求。
【关键词】：换向器 电机轴 过盈配合 有限元分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.138.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及课题来源10-15
• 1.1.1 换向器简介10
• 1.1.2 换向器制造存在的问题10-11
• 1.1.3 换向器研究开发现状11-13
• 1.1.4 换向器入轴配合问题简介13-14
• 1.1.5 课题来源及目的14-15
• 1.2 论文主要研究内容及意义15-18
• 第二章 入轴过盈配合的理论分析及力学计算18-22
• 2.1 轴孔过盈配合的概念及特点18
• 2.2 轴孔过盈配合的理论计算18-21
• 2.2.1 换向器入轴过盈配合模型的简化18-19
• 2.2.2 弹性变形状态下过盈配合的计算19-21
• 2.2.3 弹性变形状态下过盈配合模型的应力解及其特点21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 换向器材料力学性能试验22-38
• 3.1 换向器用模塑料的室温拉伸和弯曲试验22-32
• 3.1.1 模塑料的拉伸试验22-26
• 3.1.2 拉伸强度与弯曲强度的关系及弯曲强度的尺寸效应26-29
• 3.1.3 模塑料的弯曲试验29-32
• 3.1.4 拉伸强度的确定及验证32
• 3.2 换向器用黄铜的室温拉伸试验32-35
• 3.2.1 试验方案33-34
• 3.2.2 数据处理及结果34-35
• 3.3 换向器用银铜的室温拉伸试验35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 换向器入轴配合有限元仿真分析38-52
• 4.1 接触问题概述38-39
• 4.1.1 接触问题及其特点38
• 4.1.2 有限元法求解接触问题的主要方法38-39
• 4.2 有限元方法介绍39-40
• 4.3 换向器入轴配合有限元模型的建立40-45
• 4.3.1 几何模型的创建及简化40-41
• 4.3.2 网格划分41-42
• 4.3.3 定义材料属性42
• 4.3.4 定义网格属性42
• 4.3.5 模型的装配和定义分析步42
• 4.3.6 定义接触42-44
• 4.3.7 定义边界条件和载荷44-45
• 4.4 换向器入轴配合有限元模型的验证45-46
• 4.5 换向器入轴配合仿真结果分析46-48
• 4.5.1 模塑料的有限元仿真结果分析46-47
• 4.5.2 换向片的有限元仿真结果分析47-48
• 4.6 衬套对换向器入轴配合的影响48-50
• 4.6.1 带衬套换向器的研究背景48
• 4.6.2 带衬套换向器的结构48-49
• 4.6.3 带衬套换向器入轴配合仿真分析49-50
• 4.7 本章小结50-52
• 第五章 换向器入轴配合过盈量的优化及现场应用52-60
• 5.1 过盈量对模塑料内孔类换向器入轴过盈配合结果的影响52-53
• 5.2 过盈量对带衬套换向器入轴过盈配合结果的影响53-55
• 5.3 带衬套换向器与模塑料内孔换向器仿真结果对比55-56
• 5.4 换向器入轴配合过盈量的优化及现场应用56-59
• 5.4.1 过盈量及轴孔配合公差的确定57
• 5.4.2 过盈量优化结果的现场验证57-59
• 5.5 本章小结59-60
• 总结与展望60-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果65-66
• 致谢66-67
• Ⅳ-2答辩委员会对论文的评定意见67

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本文编号：946031