車用空壓機曲軸圓角滾壓強化與數(shù)值模擬.pdf

1、車用活塞式空壓機作為主要的氣制動的氣壓發(fā)生裝置，其質量直接決定著汽車制動的穩(wěn)定性。曲軸作為活塞式的關鍵零件之一，在空壓機的每一個工作行程中，都承受著由活塞、連桿組件傳遞到曲軸上的巨大的周期性變化的載荷，往復和旋轉運動引起的慣性力。這些交變載荷在曲軸的各個部位產生彎曲、扭轉等復雜的交變應力，致使曲軸極易發(fā)生疲勞破壞，尤其在主軸頸和連桿頸的過渡圓角處。研究表明，圓角滾壓技術是提高曲軸疲勞強度最有效的方法，它不僅可以降低曲軸表面粗糙度，提高硬

2、度，還可以縫合切削加工時留下的走刀痕跡等表面缺陷，減少應力集中，降低成本，提高生產效率。圓角滾壓用在鋼軸上效果不是很大，但用在球鐵曲軸上則可以大大提高曲軸的強度，球鐵曲軸成本是鋼曲軸的三分之一，因此從經濟上和可靠性上考慮，進行圓角滾壓，用球鐵曲軸代替鋼曲軸是曲軸的主要發(fā)展趨勢。但圓角滾壓技術和滾壓的關鍵設備一直被國外把持著，因此研究曲軸的滾壓規(guī)律及滾壓設備的研制具有重要的實際意義。本文在汽車空壓機曲軸圓角滾壓工藝上做了如下研究:

3、　　(1)首先從空壓機曲軸的受力及破壞情況入手，分析研究曲軸圓角滾壓工藝的滾壓機理和工藝過程。
　　(2)應用三維軟件(Pro/E)和虛擬樣機技術對東風泵業(yè)有限公司生產的一款空壓機曲軸進行模型建立，并利用ADAMS平臺對其進行運動學分析，得出空壓機曲柄連桿機構各部件的運動特性，以及曲軸軸頸和曲柄銷所受到的作用力，為后續(xù)的曲軸疲勞強度分析提供依據(jù)。
　　(3)應用DEFORM軟件對曲軸滾壓模型進行滾壓過程的數(shù)值模擬，研究在滾壓

4、過程中危險部位的滾壓應力和殘余情況，以及滾壓參數(shù)（滾壓圈數(shù)，滾壓速度，滾輪半徑等）對殘余應力的影響。
　　(4)應用UG軟件(NX—NASTRAN)對曲軸模型進行疲勞強度分析，研究其在受載情況下軸頸部位的應力及位移變化情況。通過對比，發(fā)現(xiàn)曲軸圓角滾壓后，其軸頸部位的應力集中明顯降低。
　　可以預見車用空壓機我國會有很大的需求，能研究出高效滾壓工藝和滾壓設備會帶來很高的經濟價值。本文所做的工作，能為整個滾壓工藝的優(yōu)化提供一定的