曲轴圆角滚压强化工艺中曲轴变形的研究

摘要

汽车发动机曲轴是汽车动力装置的核心零件之一，由于工作环境恶劣，其失效的主要形式是磨损和疲劳断裂。曲轴圆角滚压强化工艺是目前最为理想的强化工艺之一，它不仅能够显著提高曲轴的疲劳寿命，而且还可获得较好的表面加工质量，经滚压加工后的圆角不必精磨，就可以满足表面质量要求，从而有利于提高生产率和降低加工成本。因此曲轴圆角滚压工艺、设备及其相关技术的研究已成为当前发展汽车工业必不可少的关键技术之一。本文在曲轴圆角滚压工艺以及滚压变形方面作了如下研究： (1)本文在揭示曲轴圆角滚压的滚压机理的基础上，建立了曲轴圆角滚压强化的当量圆柱力学模型，推导了曲轴和滚压刀具结构参数、滚压刀具配置情况以及材料性能参数的极限滚压载荷的计算公式，推出了曲轴滚压强化的加载原则极限滚压载荷的确定方法。为曲轴圆角滚压工艺参数的合理确定提供了依据，有助于改善和避免单纯试验选参法所具有的局限性和盲目性。 (2)通过弹塑性力学的知识认真分析了曲轴圆角滚压变形情况后，运用有限元知识，并借助ANSYS软件对曲轴圆角滚压中的变形情况加以分析；将整个滚压过程加以简化，建立出合理的有限元分析模型，运用有限元中的弹塑性变形知识和接触类分析知识对该模型作了较全面的分析解算。 (3)对最终的结果加以分析，分析出曲轴的整体轴向变形、挠曲变形以及局部在每一圈滚压过程中的位移变形，为后续研究圆角滚压变形问题提供一定的理论数据。 由于曲轴在我国有很大的需求，能自行设计制造高效的滚压设备和校直设备会带来很高的经济价值；经本文研究后，能为整个滚压工艺的优化提供一定的理论基础，并为专家校直系统的研究提供一定的理论数据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2本课题国内外研究现状分析

1.3本论文研究的主要内容和意义

第2章曲轴圆角滚压强化工艺

2.1曲轴强化的几种常用工艺

2.2曲轴圆角滚压的强化机理

2.3曲轴圆角滚压强化工艺过程

2.4常见的曲轴圆角滚压类型

2.5曲轴圆角滚压工艺参数对疲劳强度的影响

2.6滚压变形的影响因素

2.7滚压质量检查

2.8本章小结

第3章曲轴滚压强化中加载情况的研究

3.1概述

3.2理论假设

3.3曲轴滚压强化中变形与应力分布

3.4空间应力等效

3.5接触半宽度b的计算与载荷——应力关系的提出

3.6滚压极限载荷范围的确定

3.7本章小结

第4章PRO/ENGINEER有限元分析介绍

4.1有限元分析综述

4.2 PRO/ENGINEER有限元分析概述

第5章曲轴滚压强化后残余变形的有限元分析

5.1概述

5.2有限元模型的建立

5.3设置曲轴的材料属性

5.4设置边界条件

5.5定义载荷

5.6划分网格

5.7静态分析

5.8结果分析

5.9本章小结

第6章曲轴滚压强化中圆角处变形的有限元分析与仿真

6.1概述

6.2有限元模型的建立

6.3设置曲轴的材料属性

6.4划分网格

6.5设置边界条件

6.6定义载荷

6.7瞬态分析结果

6.8分析的局限性

6.9本章小结

第7章总结与展望

7.1全文总结

7.2研究工作中的不足及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文