基于接觸分析的柴油機(jī)滾輪和滾輪銷的外型優(yōu)化研究.pdf

1、高壓油泵是柴油機(jī)的關(guān)鍵部件，其中滾輪、滾輪銷等零件的結(jié)構(gòu)、加工工藝、裝配工藝等若設(shè)計(jì)不當(dāng)，工作過(guò)程中在高壓作用下會(huì)使?jié)L輪與滾輪銷之間的接觸應(yīng)力分布不均，甚至出現(xiàn)局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致滾輪或滾輪銷發(fā)生局部嚴(yán)重磨（破）損，直接影響高壓油泵的工作性能及使用壽命。本文結(jié)合對(duì)某型號(hào)柴油機(jī)高壓油泵滾輪與滾輪銷之間的接觸應(yīng)力分析，期望通過(guò)對(duì)滾輪孔面和滾輪銷外圓面的修型處理來(lái)改善其接觸狀態(tài)，以便消除或減小應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高其工作性能及使用壽命。研究工作

2、具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文建立了柴油機(jī)噴油泵中的滾輪與滾輪銷接觸副的實(shí)體模型，用有限元分析軟件ANSYS，得到了滾輪與滾輪銷的接觸狀態(tài)，及其應(yīng)力應(yīng)變分布情況。通過(guò)滾輪孔與滾輪銷外圓表面的凸度修型處理，進(jìn)一步討論了凸度量對(duì)滾輪與滾輪銷接觸應(yīng)力應(yīng)變分布的影響規(guī)律。此外，分析了滾輪銷材料及其熱處理方式對(duì)滾輪銷性能的影響，獲得了不同材料滾輪銷的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。
　　分析結(jié)果表明，滾輪與滾輪銷若采用標(biāo)準(zhǔn)孔與銷軸接觸，工作過(guò)

3、程中在高壓作用下滾輪與滾輪銷之間的接觸應(yīng)力分布嚴(yán)重不均，兩端處的最大接觸應(yīng)力約達(dá)220 MPa，是中間的接觸應(yīng)力大約3.2倍，這點(diǎn)與滾輪和滾輪銷的磨（破）損痕跡相一致，證明導(dǎo)致滾輪和滾輪銷磨（破）損的主要原因是工作過(guò)程中接觸應(yīng)力分布不均。滾輪內(nèi)孔磨損位置在兩端，滾輪銷外圓磨損痕跡出現(xiàn)在與滾輪相對(duì)應(yīng)位置；將有限元分析的結(jié)果與第二章He rtz理論的解析解做了比較，接觸應(yīng)力的誤差為5.5％，驗(yàn)證了三維接觸模型的網(wǎng)格劃分、接觸算法及邊界條件的

4、正確性和收斂性；選用滾輪內(nèi)孔內(nèi)凸，或者滾輪銷外圓外凸的時(shí)候可以有效的減小應(yīng)力集中的現(xiàn)象，并且應(yīng)力分布較之前均勻，修型效果明顯，提高了滾輪、滾輪銷的承載能力和使用壽命。通過(guò)對(duì)不同載荷情況下滾輪的接觸應(yīng)力進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，為在不同載荷下選擇合適的凸量度提供了依據(jù)。
　　此外，控制材料的碳化物形態(tài)及分布，采用合理的淬火工藝和表面處理，對(duì)于穩(wěn)定滾輪銷的基體組織具有重要的作用。相比較而言，滾輪銷用 Cr12材料制造可獲得比17CrNiMo6材料