收藏本站
收藏 | 论文排版

等距型面结构装配式凸轮轴液压胀接性能的研究

马建平  
【摘要】:随着社会的高速发展,人们对发动机性能的要求不断提高,特别是在凸轮轴结构轻量化、运转平稳性、连接强度、使用寿命和整体性能等方面提出了更高要求。传统的整体式凸轮轴因存在重量大、制造精度低、加工工序多、材料与能源消耗大和自动化水平低等缺点。因此,对凸轮轴的制造技术进行改进、优化和变革,以获取轻量化、低成本和高性能的凸轮轴,迫在眉睫。装配式凸轮轴采用新型组合式设计与制造模式,其构思新颖,在减轻重量、优化材料和降低成本等方面优势显著,已成为凸轮轴制造技术的发展方向。装配式凸轮轴主要由凸轮、芯轴和轴颈等零部件连接而成,根据零部件性能的不同分别加工制造。液压胀接技术作为装配式凸轮轴连接技术的一种,通过高压液体使芯轴发生弹塑性变形产生与凸轮内孔过盈配合继而实现有效连接。本文拟采用具有三叶等距型面结构的凸轮与空心芯轴进行液压胀接,开展装配式凸轮轴液压胀接过程的力学分析、揭示胀接配合面间的摩擦特性、研究连接强度及服役时失效形式,这将为实际生产液压胀接装配式凸轮轴提供一定的理论依据和指导意义。本课题采用理论分析、试验研究和数值仿真等相结合的方法,对液压胀接装配式凸轮轴的连接强度及胀接性能进行研究。本文的主要工作和创新成果如下:(1)对装配式凸轮轴的液压胀接过程进行了力学分析。根据芯轴的胀接特点及液压力的变化规律,将液压胀接过程分为芯轴的自由胀接阶段、芯轴的约束胀接阶段和芯轴的卸载回弹阶段,分析了各个胀接阶段芯轴与凸轮的应力变化,推导了极限胀接液压力的表达式,为后续开展液压胀接试验等奠定了基础;分析了凸轮与芯轴屈服强度及弹性模量的力学匹配,并建立了异种材料实现液压胀接的力学条件,即只有芯轴与凸轮弹性模量的比值大于芯轴应变硬化后的流动应力与凸轮屈服应力的比值,才能实现液压胀接;通过有限元仿真,讨论了不同配合面结构凸轮轴中的芯轴和凸轮的应力应变场及位移场的变化规律,获取了应力集中最强点及连接最薄弱点等相关信息,间接反映了装配式凸轮轴的连接强度及其液压胀接性能。(2)对装配式凸轮轴胀接配合面间的摩擦特性进行了分析。通过构建芯轴不同位置的表面形貌观测模型,对比了扭转承载前后芯轴表面形貌的变化情况;分析了芯轴表面粗糙度在扭转承载前后的分布及变化规律;揭示了芯轴表面粗糙度对摩擦力、接触压力和接触面积等接触形态的影响规律;建立了表面粗糙度与等距型面结构装配式凸轮轴连接强度的关系。研究表明,扭转承载后芯轴的表面粗糙度呈现降低的趋势。随着芯轴表面粗糙度增大,芯轴与凸轮间的摩擦力和接触压力增大,而接触面积在扭转的最后阶段减小,装配式凸轮轴的连接强度呈现增大趋势。(3)对液压胀接装配式凸轮轴的连接强度进行了分析及预测。分析了凸轮与芯轴间的接触状态(芯轴填充性、接触间隙、弹性回复量和残余接触压力),以间接反映装配式凸轮轴的连接强度;对比了三种芯轴(304不锈钢芯轴、TP2紫铜芯轴和6063铝制芯轴)和不同配合面结构(等距型面结构、圆形结构和对数螺旋线结构)装配式凸轮轴的连接强度,揭示了胀接工艺(液压力、加载路径和退火温度)对装配式凸轮轴连接强度的影响规律;针对现有技术的不足,提出了一种基于能量平衡的液压胀接装配式凸轮轴连接强度的预测方法。研究表明,三种芯轴材料凸轮轴的连接强度随着最大液压力的增大而增大,但连接强度的变化率呈现先增大后减小的变化趋势。等距型面结构凸轮轴连接强度和液压胀接性能最好。非脉动液压下凸轮轴的连接强度略低于脉动液压加载下凸轮轴的连接强度。随着芯轴的退火温度增大,凸轮轴的连接强度呈现下降趋势,但其连接强度的下降率逐渐减小。该预测方法可以高效、准确地预测不同配合面结构的液压胀接装配式凸轮轴的连接强度。(4)对液压胀接装配式凸轮轴服役时的失效形式进行了分析。提出了一种预测液压胀接装配式凸轮轴主要失效因素的BP神经网络方法,利用回归分析法分析了神经网络模型的训练结果与目标值的相关程度,研究表明,构建的BP神经网络模型的精度较好,所有结果的预测精度均达到91%以上,其中最高预测精度可达99.78%。根据显微观测试验及主要失效因素等,确定了液压胀接装配式凸轮轴失效的表现形式,主要包括磨损、划痕、损伤、孔洞、凹坑和扭曲变形等,对比了三种材料的凸轮轴中芯轴服役后的失效表现,利用失效树理论定性分析了装配式凸轮轴失效产生的原因,从宏观角度提出了减少和预防凸轮轴失效产生的措施。上述这些研究结果将为装配式凸轮轴液压胀接技术合理设计产品、制定装配工艺、胀接性能评估、连接强度分析及预测和失效形式探究与预防等奠定理论基础和提供一定的科学依据,具有重要意义及实际应用价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 张驰,杨慎华;装配式凸轮轴滚花连接机理及连接强度研究[J];塑性工程学报;2005年01期
2 王贤虎;;锅炉胀接和影响胀接质量的因素[J];锅炉制造;1997年03期
3 苑世剑;刘强;刘钢;;内压对钢质套环液力胀接强度影响的研究[J];塑性工程学报;2007年03期
4 陈景爱;李东涛;袁耀刚;于瑞轩;陇忠云;眭敏;;管壳式换热器机械胀接可靠性评价方法研究[J];日用电器;2022年01期
5 崔潇;;液压胀接技术的应用进展与发展趋势[J];中小企业管理与科技;2022年10期
6 顾峰刚;陆红星;陈凯;;关于一起热水锅炉胀接漏水的浅析及解决方案[J];计算机产品与流通;2019年11期
7 王立辉;李伟;;管子管板机械胀接工艺改进[J];压力容器;2019年10期
8 陈金荣;;胀接技术在超高压蒸汽锅炉上的应用[J];中国锅炉压力容器安全;1992年04期
9 彭云;;锅炉管胀接工艺的探讨[J];中国锅炉压力容器安全;1994年02期
10 程恩普;;胀接浅析[J];化工管理;2013年10期
11 杨会;;管子与管板胀接技术发展及应用[J];东方电气评论;2013年02期
12 杨玉欢;邱朝啟;;换热管与管板的机械胀接工艺[J];广东化工;2008年04期
13 徐建高;;换热器管板胀接槽的加工[J];现代制造工程;2005年12期
14 郭强,朱好林,穆延滨;炉管胀接技术的研究与应用[J];化工建设工程;2003年06期
15 贾风锁,和歧,王丽娜;对胀接规范的探讨[J];化工建设工程;2001年02期
16 施建平;换热器制造中满足胀管率的机械胀接试验研究[J];压力容器;2001年03期
17 李文军;管壳式换热器的胀接工艺[J];压力容器;2001年03期
18 赵福海,李振华;胀接弹性变性的简化计算[J];化工施工技术;2000年02期
19 王新荣,赵富龙;薄壁管与厚壁板的胀接方法分析[J];防爆电机;1998年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 王立昆;;浅析我公司核电换热器产品管子-管板胀接工艺[A];压力容器的创新设计——第九届全国压力容器设计学术会议暨第八届压力容器分会设计委员会委员会议论文集[C];2014年
2 郑连康;成建新;郑晋;;胀口温度与胀接质量[A];全国暖通空调制冷1994年学术年会资料集[C];1994年
3 颜惠庚;;换热器管子与管板的液压胀接技术[A];第五届全国压力容器学术会议论文集[C];2001年
4 郝俊文;马秋林;关凯书;潘红良;王志文;;钛管与钢质管板胀接试验研究[A];第六届全国压力容器学术会议压力容器先进技术精选集[C];2005年
5 涂国才;;缸盖凸轮轴孔的精加工精度分析及提高对策[A];2009中国汽车工程学会年会论文集[C];2009年
6 邵新芳;刘建;王光明;刘召诚;;磁弹法检测凸轮轴磨削烧伤——检测临界值的确定方法[A];战略性新兴产业与科技支撑——2012年山东省科协学术年会论文集[C];2012年
7 张憬;马文江;许凤光;龚春秀;李国栋;;不同温度下铝管-管板胀接的拉脱失效实验研究[A];北京力学会第21届学术年会暨北京振动工程学会第22届学术年会论文集[C];2015年
8 王红军;董婷;杨庆东;;基于资源约束的凸轮轴生产线用工策略仿真[A];北京机械工程学会2012年优秀论文评选论文集[C];2012年
9 荣兵;缪红燕;司伟;李庐峰;王清明;;凸轮轴信号失效分析[A];2014中国汽车工程学会年会论文集[C];2014年
10 周华;张峰昌;王艳芳;;凸轮轴强度及疲劳分析[A];第十四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2017年
11 宁忠培;马歆;冯云;陈一民;;换热器管子-管板接头柔性静压胀接的数值模拟方法[A];第七届四川省博士专家论坛论文集[C];2014年
12 唐鼎;李大永;彭颖红;;空调换热器胀接成形中管-翅接触状态研究[A];第一届中国(西安)采暖通风、制冷空调节能减排技术研讨会论文集[C];2009年
13 刘宝桐;崔振波;康伟;刘飞;郝波;;AFA3G骨架胀接返修方法的建立[A];中国核科学技术进展报告(第四卷)——中国核学会2015年学术年会论文集第5册(核材料分卷、辐射防护分卷)[C];2015年
14 张耀;滕勤;张晓松;李杰;;凸轮轴负载扭矩计算与虚拟止回控制策略研究[A];内燃机科技(高校篇)——中国内燃机学会第六届青年学术年会论文集[C];2015年
15 马睿;刘季敏;丁丽佳;;焊接对管头与管板间的胀接连接的影响的讨论[A];2011全国压力容器压力管道技术发展与使用暨新技术新产品交流会论文集[C];2011年
16 陶庆虎;于教育;鲍军亮;陈强;;浅谈凸轮轴磨削柔性化工艺[A];第十四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2017年
17 孔江波;;6D凸轮轴凸轮型线的拟合与优化[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
18 沈保罗;李莉;岳昌林;阳强;高致文;付子学;沈祥普;;消除CA498铸铁凸轮轴缩陷的方法[A];2008中国铸造活动周论文集[C];2008年
19 余顺;陈庭;李志明;;凸轮数控磨削加工的通用数学模型研究[A];2005年十二省区市机械工程学会学术年会论文集(湖北专集)[C];2005年
20 许建坤;刘刚;郭瑞芳;;湿法磁粉探伤在内燃机车柴油机凸轮轴探伤中的应用[A];中国铁道学会材料工艺委员会第五届无损检测学组磁粉、渗透、涡流及射线无损检测学术交流会论文集[C];2018年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 马建平;等距型面结构装配式凸轮轴液压胀接性能的研究[D];桂林电子科技大学;2021年
2 乔健;装配式凸轮轴连接技术研究及数控装配机研制[D];吉林大学;2008年
3 刘小平;可变凸轮轴配气相位机构的测试及分析[D];天津大学;2008年
4 王云开;无凸轮轴配气机构开发及在可控自燃发动机上的应用研究[D];吉林大学;2011年
5 杨寿智;凸轮轴高速磨削加工质量影响因素分析及关键技术研究[D];湖南大学;2016年
6 庄晔;轮胎动摩擦特性研究及其对车辆操纵稳定性的影响[D];吉林大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 宋林;装配式凸轮轴装配界面接触面积检测方法的研究[D];桂林电子科技大学;2022年
2 韩丽丽;装配式凸轮轴内高压胀接技术及数值仿真研究[D];吉林大学;2005年
3 陆军;核电蒸汽发生器管子管板液压胀接技术研究[D];上海交通大学;2015年
4 盛青志;换热管与管板胀接工艺参数对胀接质量的影响研究[D];河南科技大学;2019年
5 刁兵兵;机油冷却器清洁高效胀接技术的研究与开发[D];扬州大学;2017年
6 蒋祥荣;级间管—翅换热器的机械胀接模拟与实验研究[D];上海交通大学;2015年
7 刘君;装配式凸轮轴脉动液压连接强度的研究[D];桂林电子科技大学;2020年
8 马浩;管壳式换热器管端液压胀接实验研究及有限元数值分析[D];北京化工大学;2015年
9 林金峰;钛换热管胀接研究[D];华东理工大学;2011年
10 许紫洋;核电站辅助系统换热器液压胀接过程模拟与接头性能分析[D];华东理工大学;2015年
11 段红卫;换热器液压胀接接头强度的研究[D];北京化工大学;2004年
12 张聪华;换热器换热管与管板胀接应力分析[D];西安建筑科技大学;2018年
13 韩高伟;装配式凸轮轴连接工艺的研究[D];吉林大学;2016年
14 田君丽;换热器液压胀接密封机理的研究[D];北京化工大学;2003年
15 马朋升;装配式凸轮轴芯轴自动上料系统的设计及仿真[D];吉林大学;2009年
16 李贤章;空调换热器液压胀接质量的分析研究[D];桂林电子科技大学;2021年
17 王浩;过热器流动传热模拟与胀接接头流固耦合研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
18 薛奎;大型装配式凸轮轴数控装配机床的设计与仿真[D];吉林大学;2012年
19 翟君;300MW核电机组蒸汽发生器管子—管板胀接技术研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
20 杨帅;核电站辅助系统换热器管子管板胀接工艺研究[D];华东理工大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前12条
1 本报记者 程晖;做好凸轮轴,为汽车产业安上节能阀门[N];中国经济导报;2010年
2 本报记者 司建楠;西源凸轮轴:求质不求速[N];中国工业报;2010年
3 本报记者 赵三明;圣龙与印度PCL合资 打造高精凸轮轴毛坯[N];中国工业报;2013年
4 记者 张蕊 通讯员 赵萍萍;中轴集团凸轮轴产销全国第一[N];焦作日报;2010年
5 武胜记者站 李鸿波 文伟 见习记者 倪阔;打造一流凸轮轴生产基地[N];广安日报;2010年
6 记者 詹长松;德汇凸轮轴厂积极开拓海外市场[N];焦作日报;2009年
7 赵新虎;冷激铸铁凸轮轴批量装车并替代进口[N];科技日报;2006年
8 本报记者 陆洲;禾嘉股份获通用汽车3.5亿凸轮轴订单[N];中国证券报;2009年
9 本报记者  时玉田;改变的是身份不变的是地位[N];莱芜日报;2006年
10 夏广凯 本报记者 陈绍鹏;享受劳动快乐 品尝创造伟大[N];上饶日报;2010年
11 本报记者 李方;发动机解读[N];中国消费者报;2003年
12 本报记者 张梦然;2016,创新技术驶上快车道[N];科技日报;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978