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曲轴参数化有限元分析系统与滚压关键参数设计理论研究

刘荣昌  
【摘要】:本论文针对曲轴的强度分析和曲轴的滚压强化等问题进行了较为广泛而深入的研究,研制开发了参数化三维曲轴有限元分析系统,较为全面地建立了曲轴滚压关键参数设计理论。 以提高曲轴有限元分析的效率、精度和可靠性为目标,借鉴以往针对具体型号曲轴有限元分忻的经验,对曲轴有限元模型的规范化进行了研究,开发了能够对结构尺寸、材料性能和载荷进行参数化处理的通用曲轴有限元分析系统。 在对圆弧接触线回转体摩擦传动运动学研究的基础上,建立了曲轴圆角滚压强化运动与结构参数优化设计的数学模型,对曲轴圆角滚乐强化运动与结构参数进行了优化设计,提出了一种提高圆弧接触线回转体摩擦传动传动效率的方法;建立了曲轴圆角滚压强化的当量圆柱力学模型,推导了计及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乐载荷的计算公式,提出了曲轴滚乐强化的加载原则和极限滚压载荷的确定方法。 提出了物理意义清晰、推导过程简便的多项式插值的加权平均法,并用该方法推导了平面三角形单元和四边形等参元的形函数,对接触问题的数值计算方法进行了评述,编制了三维弹性接触有限元分析程序。 通过对静载荷接触问题中材料力学状态的研究,分析了滚乐加工中表层加工硬化现象产生的原因,对局部应力问题“表层”、“亚表层”和“深层”的


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