车用空压机曲轴圆角滚压强化与数值模拟
车用活塞式空压机作为主要的气制动的气压发生装置，其质量直接决定着汽车制动的稳定性。曲轴作为活塞式的关键零件之一，在空压机的每一个工作行程中，都承受着由活塞、连杆组件传递到曲轴上的巨大的周期性变化的载荷，往复和旋转运动引起的惯性力。这些交变载荷在曲轴的各个部位产生弯曲、扭转等复杂的交变应力，致使曲轴极易发生疲劳破坏，尤其在主轴颈和连杆颈的过渡圆角处。研究表明，圆角滚压技术是提高曲轴疲劳强度最有效的方法，它不仅可以降低曲轴表面粗糙度，提高硬度，还可以缝合切削加工时留下的走刀痕迹等表面缺陷，减少应力集中，降低成本，提高生产效率。圆角滚压用在钢轴上效果不是很大，但用在球铁曲轴上则可以大大提高曲轴的强度，球铁曲轴成本是钢曲轴的三分之一，因此从经济上和可靠性上考虑，进行圆角滚压，用球铁曲轴代替钢曲轴是曲轴的主要发展趋势。但圆角滚压技术和滚压的关键设备一直被国外把持着，因此研究曲轴的滚压规律及滚压设备的研制具有重要的实际意义。本文在汽车空压机曲轴圆角滚压工艺上做了如下研究: (1)首先从空压机曲轴的受力及破坏情况入手，分析研究曲轴圆角滚压工艺的滚压机理和工艺过程。 (2)应用三维软件(Pro/E)和虚拟样机技术对东风泵业有限公司生产的一款空压机曲轴进行模型建立，并利用ADAMS平台对其进行运动学分析，得出空压机曲柄连杆机构各部件的运动特性，以及曲轴轴颈和曲柄销所受到的作用力，为后续的曲轴疲劳强度分析提供依据。 (3)应用DEFORM软件对曲轴滚压模型进行滚压过程的数值模拟，研究在滚压过程中危险部位的滚压应力和残余情况，以及滚压参数（滚压圈数，滚压速度，滚轮半径等）对残余应力的影响。 (4)应用UG软件(NX—NASTRAN)对曲轴模型进行疲劳强度分析，研究其在受载情况下轴颈部位的应力及位移变化情况。通过对比，发现曲轴圆角滚压后，其轴颈部位的应力集中明显降低。 可以预见车用空压机我国会有很大的需求，能研究出高效滚压工艺和滚压设备会带来很高的经济价值。本文所做的工作，能为整个滚压工艺的优化提供一定的理论基础，并为滚压设备的研究提供一定的参考。
车用空压机;曲轴;滚压工艺;数值模拟
武汉科技大学
硕士
机械制造及其自动化
王贤琳
2013
中文
U463.522
69
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）