基于ANSYS有限元连杆衬套微动特性分析

摘要

连杆衬套与连杆小头间以过盈配合联接，衬套与连杆小头材料不同，接触面在相同载荷作用下，发生的变形也不尽相同，接触面间发生相互极其微小的错动，是为微动，接触表面之间会有摩擦磨损，引起部件之间相互咬合、啮合，使衬套的裂纹更早、更快的出现，使用寿命减少。
　　文中基于弹性接触理论，利用ANSYS有限元分析软件对衬套和连杆小头间的接触过程进行分析研究。对连杆衬套与小头间的微动滑移和微动摩擦功等特性比较深入的探讨，经过对计算数据的分析归纳，得到以下结论:
　　(1)过盈量增加时衬套的最大等效应力值增大，衬套的接触压力和摩擦应力都有增大的趋势。
　　(2)在衬套与连杆小头的接触表面上划分了三条路径（路径距离衬套外边缘分别为2.5mm、15mm、22.5mm），在每条路径上分别均匀的选取了24个节点，对衬套在爆压时刻的轴向和周向微动位移（建立局部柱坐标系，以便分析）进行了分析研究。
　　(3)衬套与连杆小头接触面间的节点对的微动模式为变方向、变幅值的复合微动。衬套上下承压区附近的节点的微动滑移幅值都比较大，总体微动滑移幅值都是先减小后增大，且总的微动滑移幅值沿轴向方向从衬套外边缘处到内侧逐渐减小，最大微动滑移幅值出现在边缘处。衬套的微动摩擦功的最大值也出现在衬套外边缘。
　　(4)节点的微动滑移幅值、摩擦功在一个载荷周期当中，都是在爆压时刻最大。
　　(5)建立正交模拟试验，分析发现连杆衬套微动滑移幅值随过盈量的增大而减小，随摩擦因数的增大而减小;衬套的微动摩擦功随着过盈量的增大而增大，随摩擦因数的增大而增大。衬套和连杆小头接触面间摩擦因数对连杆衬套微动滑移、摩擦功的影响最为显著。

目录

声明

摘要

1．1．1 微动磨损的基本概念

1．1．2 微动磨损事例

1．1．3 连杆衬套微动

1．2 国内微动特性的研究现状

1．3 国外微动特性的研究现状

1．4 文中主要研究内容及研究思路

1．4．1 文中主要研究内容

1．4．2 文中技术路线

2．弹性接触理论及ANSYS接触分析理论

2．1 连杆衬套简介

2．2 经典Hertz弹性接触理论

2．3 接触问题分类

2．4 ANSYS接触分析理论

2．4．1 有限元方法简单介绍

2．4．2 接触单元

2．4．3 面-面接触分析的参数

2．5 本章小结

3．1 有限元模型的建立

3．1．1 模型划分网格及接触类型的定义

3．1．2 接触单元的定义

3．2 模型受力分析

3．2．1 气体压力

3．2．2 连杆机构的惯性力

3．3 有限元分析

3．3．1 只考虑装配预紧力的分析

3．3．2 考虑爆压载荷、惯性载的分析

3．4 本章小结

4．连杆衬套微动特性研究

4．1 爆压时刻连杆衬套的接触压力

4．2 爆压时刻连杆衬套的摩擦应力

4．3 爆压时刻连杆衬套的微动滑移

4．3．1 爆压时刻连杆衬套轴向微动幅值

4．3．2 爆压时刻连杆衬套周向微动幅值

4．4 爆压时刻连杆衬套的微动幅值

4．5 爆压时刻连杆衬套的摩擦功

4．6 连杆衬套微动特性的周期性变化

4．6．1 连杆衬套微动滑移的周期性变化

4．6．2 连杆衬套微动摩擦功的周期性变化

4．7 本章小结

5．连杆衬套微动特性正交模拟试验

5．1 正交试验简介

5．2 正交试验的设计

5．2．1 试验因素的选择

5．2．2 指标参数的选取

5．2．3 试验方案的确立

5．3 试验结果分析

5．3．1 试验结果极差分析

5．3．2 试验结果方差分析

5．4 本章小结

6．1 全文研究成果

6．2 研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢