粉末冶金热锻连杆的有限元分析

摘要

随着我国汽车工业的高速发展，粉末冶金技术日益受到广泛关注。粉末冶金是一种少、无切削的制造工艺，具有节约原材料、节省工时、节约能源的特点，因此经济效益突出。常规的粉末冶金工艺为混料、压型、烧结、后处理（包括整形、锻造、热处理、机加工、浸油等）。汽车、摩托车零件是采用粉末冶金工艺批量生产最多的机械零部件产品，几乎占了粉末冶金产量的60～70％。 粉末锻造是将烧结的预成形坯，加热后在闭式模中锻造成零件的工艺，它将传统的粉末冶金和精密模锻结合起来，能有效地提高粉末冶金材料的密度和机械性能。常见的粉末锻造零件有连杆、齿轮等。本文以TB50摩托车连杆为例，叙述了粉末锻造的工艺过程，主要包括压型模的设计、预成形坯的成分设计、锻造模具的设计、热锻工艺等。 连杆作为发动机中传递动力的重要组件，它在工作过程中承受各种复杂的、周期性变化的拉、压应力及惯性力产生的交变载荷，对其进行应力、应变的分析通常采用有限元的方法。有限元方法是目前工程技术领域中常用的数值分析方法。 本文建立了连杆的三维实体模型，并进行了网格划分，由于摩托车连杆本身的特点，模型和网格对杆身进行了简化处理，而对连杆大、小头及过渡部分则进行了细化。分析和确定了连杆所受到的载荷和边界条件，用Abaqus软件对其进行了应力计算。计算结果表明：最大拉应力出现在连杆大头与杆身的凹槽圆角过渡处位置，最大压应力出现在连杆小头与杆身过渡位置，而且很直观地比较了20铬钼合金钢和粉末热锻两种材料连杆所受到的应力和安全系数大小。通过安全系数的计算，讨论了连杆危险部位的安全性，分析了安全系数的影响因素，诸如表面光洁度、渗碳处理、喷丸等。 粉末冶金热锻连杆有良好的工艺性能和机械性能，通过有限元计算和分析，进一步得出粉锻连杆能够代替钢锻连杆的结论。

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英文文摘

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第一章前言

1.1绪论

1.1.1粉末冶金的研究范围和应用领域

1.1.2连杆的制造

1.1.3连杆的强度分析

1.2粉末冶金锻造连杆的发展

1.2.1国外粉末冶金锻造连杆发展概况

1.2.2国内粉末锻造技术的发展

1.3课题的提出及其意义

1.3.1课题的提出

1.3.2连杆有限元分析的意义

第二章摩托车连杆的粉末热锻

2.1材质的选择

2.1.1原料粉末

2.1.2材质分析

2.2连杆的预成形坯

2.2.1压型模的设计

2.2.2预成形坯的烧结

2.3连杆的热锻

2.3.1锻造模具的设计

2.3.2热锻工艺

2.4热处理及加工

2.5性能检测

2.6小结

2.6.1工艺技术的关键问题

2.6.2断裂分析

2.6.3综合分析

第三章实体建模和网格划分

3.1实体建模

3.2网格划分

第四章有限元计算

4.1边界条件的确定

4.1.1主要参数

4.1.2连杆所受载荷及边界条件

4.1.3位移边界条件

4.2计算结果

4.2.1拉伸情况应力

4.2.2压缩情况应力

4.2.3安全系数

4.2.4大头孔变形

4.2.5影响疲劳安全系数的因素分析

4.3小结

第五章总结与展望

5.1主要结论

5.2展望

参考文献：

致 谢