中空组合式凸轮轴滚花连接强度研究

凸轮与轴体的连接强度是评价中空组合式凸轮轴的重要技术指标.本文介绍了中空组合式凸轮轴的技术优势和滚花连接的特点,通过有限元数值模拟并结合试验对滚花装配压装力和连接强度的影响因素进行了分析.结果表明,材料、过盈量、滚花连接区长度、滚花齿形和齿间距都是影响滚花压装力和连接强度的主要因素;凸轮与轴体材料的优化匹配、滚花齿形的合理选取以及装配过盈量和连接区长度的增大,都可提高滚花连接中空组合式凸轮轴的连接强度.     

分子泵动叶轮和芯轴的装配力计算

针对涡轮分子泵动叶轮和芯轴过盈装配问题,采用压力装配方法进行装配并对过程进行力学分析,建立了芯轴压装力和压入位移之间的函数关系,并利用ANSYS WORKBENCH软件,对装配过程压装力进行了仿真分析和实验验证。理论计算的结果、仿真分析以及实验验证的结果吻合良好。结果表明,压装力和压入位移之间的关系为成正比的线性关系,压装对动叶轮的叶片性能影响很小。装配力的分析对指导动叶轮装配具有一定的参考意义。     

自动控制数字化过盈偶件精密装配技术研究

目的 开展自动控制数字化的压装技术研究,以改善手工装配过盈偶件周期长、装配质量参差不齐等问题.方法 通过制定电机键槽宽度测量方法,获取合适的过盈量范围;随后设计狭小空间平键压装工装,计算不同材质的压装力,仿真分析压装力的范围.结果 过盈偶件过盈量为0.004～0.007 mm,合理压装力的范围为1～2.5 kN.结论 通过量化过盈偶件的压装力,能够有效分析产品的传递扭矩或定位基准,为产品的关键工序提供了理论基础.     

钛铝涡轮轴与K418合金轴套过盈配合内应力分析

通过有限元ABAQUS软件对钛铝涡轮轴与K418合金轴套的过盈配合进行了详细研究,分别从过盈量、连接件几何结构和装配长度等因素入手,分析了压装过程中应力的变化情况,指出应力最大的位置,从理论上提出降低应力和提高寿命的措施。比较钛铝涡轮轴与K418合金轴套不同过盈量下及不同接触长度下过盈配合装配的应力分布结果,表明过盈量是影响装配应力的主要因素,得出较合理的过盈量应在0.15 mm左右,装配接触长度对装配应力也有一定影响。通过不同过渡圆角的模拟计算发现过渡圆角的大小对应力的影响较大,与压装过程中出现的应力峰值有直接的关系。所以在设计时可以采取在合适的范围内增大过渡圆角或添加去应力槽的方式减小应力集中现象,从而降低装配过程中出现的应力峰值,减少对涡轮轴材料的损伤。     

分子泵叶轮装配过盈量设计与应力分析

动叶轮作为分子泵的关键部件,与芯轴过盈装配,要求在高速状态下仍保持一定的过盈量.本文计算了动叶轮在高速转动时的径向变形、过盈装配时的初始应力状态和转动时应力状态,根据径向变形量的差异和应力优化了装配过盈量,既保证了动叶轮转子强度又使过盈联接可靠.     

轮毂轴承单元过盈量理论设计及试验研究

针对第3代轿车轮毂轴承单元过盈量的设计,提出了一种考虑铆接装配影响的过盈量理论设计方法。首先,基于弹性力学和平面应力假设推导了轮毂轴承单元内圈与内法兰轴配合的过盈量理论计算式;然后,采用有限元软件建立了轮毂轴承单元过盈装配、铆接装配及铆接卸载回弹过程仿真模型,并通过数值模拟分析获取了其过盈配合面的压力分布及其轴向预紧力;接着,基于推导的理论公式计算得到因铆接装配而增大的过盈量,并对理论计算值进行修正;最后,通过轮毂轴承单元内圈拔出力测量试验和耐久试验来验证所提出的过盈量理论设计方法的正确性及可靠性。结果显示：利用理论公式计算得到的因铆接装配而增大的过盈量为0.020 mm,与其试验值0.017 mm很接近;过盈量在上、下极限附近的轮毂轴承单元均未出现内圈松动或内圈破裂现象。研究表明考虑铆接装配影响的轮毂轴承单元过盈量理论设计方法是可靠的,能够满足生产实践的要求。     

圆锥面过盈联接

利用油压装拆的圆锥面过盈联接．近年来已有较大的发展，特别是在大功率液力传动装置中的联接件，已被广泛采用．本文主要论述圆锥面过盈联接的计算、联接面的合理结构及联接的装折等，为圆锥面过盈联接的计算和设计提供理论依据。     

起动机轴承座修复衬套过盈联接的可靠性分析

为论证某型飞机起动机轴承座修复方法的可行性和修复衬套过盈联接结构参数的合理性,对修复衬套过盈联接的可靠性进行研究.将导致修复衬套松动和轴承座
胀裂的因素作为随机变量,建立修复衬套过盈联接的可靠度模型.基于ANSYS对修复衬套过盈联接进行了有限元计算,并对有限元计算结果进行了实验验证.根据修复衬套过盈联接的可靠度模型和有限元计算结果,计算得出修复衬套过盈联接的可靠度.计算结果和实际应用情况表明,修复衬套过盈联接结构参数设计合理,修复方法可行、有效,且具有高可靠性.     

装配式中空凸轮轴凸轮材料及装配技术研究

研究了装配式中空凸轮轴的两个关键技术:凸轮材料和连接技术.本试验凸轮材料采用铁基粉末冶金材料,并对其工作表面进行宽带激光表面淬火处理.研究结果表明,经激光处理后,材料的耐磨性得到了明显的提高.凸轮与芯轴的连接采用滚花连接技术,对不同齿距的滚花式凸轮轴静连接强度及疲劳强度进行了实验研究.研究结果表明,制成的凸轮轴在静扭时的破坏扭矩约是凸轮轴实际工作扭矩的20～30倍,疲劳破坏方面亦符合工作要求.     

组合式冷轧支承辊热装等效应力研究

为准确计算辊套和辊芯热装等效应力,首次给出了考虑辊套和辊芯尺寸、材料物理性能参数及过盈量影响的辊套和辊芯热装径向应力计算公式,在此基础上得到了不同辊套厚度及过盈量条件下热装等效应力计算公式.为了验证该理论模型,用ANSYS软件对组合式支承辊热装过程进行了数值模拟,分析了不同辊套厚度、辊套和辊芯过盈量对结合面等效应力的影响.研究结果表明:相同过盈量及辊套厚度条件下,热装过程中周向应力约为径向应力的2倍;相同辊套厚度时,过盈量每增加0.1 mm,热装等效应力增大超过20 MPa;相同过盈量时,辊套厚度每增大100 mm,热装等效应力增大约20 MPa.     

基于响应面法的5052铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数研究

目的 建立搅拌摩擦焊接工艺参数与焊接接头抗拉强度之间关系的响应曲面模型,并依此模型研究焊接工艺参数变化对接头抗拉强度所产生的影响,得到最佳工艺参数,提高焊接接头强度。方法 以5052-H112铝合金为研究对象,基于响应面法优化设计试验方法,以转速、焊接速度、轴肩压入深度为因素,焊接接头的抗拉强度为响应值设计试验,建立对应的响应函数与回归模型,对模型进行方差分析,根据模型得到最佳工艺参数值,并与试验结果作比较。结果 成功建立了响应模型,在分析模型和试验验证后发现,在选定的工艺参数范围内,当转速为737 r/min、焊接速度为60 mm/min、轴肩压入深度为0.3 mm时,接头抗拉强度达到最优值227 MPa。结论 通过响应面分析得到,转速和焊接速度对抗拉强度的影响最大,且两者交互作用显著,在给定范围内随着转速和焊接速度的提高,抗拉强度增大至峰值后下降,轴肩压入深度单独对接头抗拉强度的影响较小,其与转速交互影响显著。通过响应曲面法优化后的焊接工艺参数明显提高了5052-H112铝合金搅拌摩擦焊焊接头抗拉强度。     

6061铝合金搅拌摩擦焊工艺窗口的研究

目的提高6061铝合金搅拌摩擦焊接头的质量,确定合适的工艺参数范围。方法设计3种不同的搅拌头进行焊接,分析接头拉伸强度与组织性能,并根据试验结果建立工艺窗口,选择合适的轴肩尺寸及工艺参数范围。结果随着轴肩尺寸减小,焊缝宽度、金属流动性、热力影响区面积均减小,在较大的焊接速度及较小的搅拌头转速下,焊缝底部出现缺陷;采用轴肩直径小的搅拌头进行焊接,在一定焊接参数范围内,焊接接头的拉伸强度得到提高;随着轴肩直径减小,焊核区晶粒组织细化,材料变形程度减小;由建立的工艺窗口可知,当轴肩尺为9 mm时,可选择的参数范围最大。结论焊接时采用小尺寸轴肩,可以在搅拌头行走速度更低、转速更大的情况下,仍然可以保持合理产热量,使接头性能得到提高。     

基于接头界面分析的钢/铝传动轴磁脉冲焊接工艺优化

目的 研究磁脉冲焊接工艺参数对钢/铝传动轴焊接接头界面波形特征的影响规律,并优化设计焊接工艺参数.方法 采用光滑粒子动力学模拟方法分析接头界面波形,并以界面波形特征为目标,研究磁脉冲焊接时的工艺参数(扩口角度、放电电压、设备电容)对焊接接头界面的影响程度,并利用灰色关联度方法分析得出综合最佳工艺参数设置组合.结果 随着...     

多拐曲轴镦挤成形过程轴向流动模拟分析与试验验证

目的 解决多拐曲轴镦挤复合成形过程中,轴向流动导致尺寸精度低的问题。方法 从坯料加热、成形过程、成形后冷却等全流程模拟出发,以建立镦挤成形装置运动学、成形过程热力学、曲轴材料本构模型、几何模型等为基础,建立有限元模型,分析产生轴向偏差的原因。结果 有限元模拟分析表明,坯料体积、飞边厚度是镦挤成形过程产生轴向流动的关键性因素,可以通过优化台阶轴毛坯几何形状,控制轴向异常流动。结论 试验表明,多拐曲轴的轴向流动得到有效控制,单拐轴向长度偏差控制在±1 mm,成品率提高至90%以上。     

基于数值模拟的管材平面弯曲成形几何加工精度规律

目的 建立高精度的有限元仿真模型可以有效地指导实际加工生产,在减少实验成本及结构件制造开发周期的同时提高成形效率。提高数值模拟中金属管材平面弯曲成形的几何加工精度,同时探究关键工艺参数对几何精度的影响规律,确定最佳工艺参数组合。方法 以管材平面弯曲成形构件为研究对象,建立了基于自由弯曲技术的管材弯曲成形有限元仿真模型,并通过实际加工实验验证了仿真精度,随后针对仿真模型的几何误差进行了参数补偿。将使用较高精度的仿真模型模拟得到的数据作为数据来源,研究关键工艺参数对仿真成形几何精度的影响机制,采用熵值法确定最佳工艺参数组合。结果 通过实际成形实验对比分析,在不同成形条件下,有限元仿真结果与实际加工结果高度吻合,两者之间的加工误差不超过2%,针对规格为32 mm 2 mm的20号碳钢管材,当轴向推进速度为5 mm/s,管材与弯曲模间隙值为0.25 mm时加工精度最高。结论 优化改进后的有限元仿真模型具有较高的几何成形精度,可有效指导实际成形工艺参数的优化工作。     

印刷机飞达动态特性实验研究

针对高速飞达工作时因动态特性差造成的输纸不稳问题,研制了飞达动态特性实验平台,并进行了实验研究。 利用实验平台对飞达凸轮分配轴进行了扭矩动态测试和振动测试,用 4 个压电加速度传感器分别测试了飞达机架、分纸吸嘴、递纸吸嘴、压脚的加速度。 研究表明:印刷机飞达主轴扭矩呈现周期性波动,且随着速度增加扭矩变化幅值增加;当速度由 10 000 张 / h 增加到 15 000 张 / h 时,加速度峰值增加 3 倍,飞达振动加剧;应优化凸轮曲线及封闭弹簧布局,降低飞达主轴扭矩波动,提高输纸稳定性。     

初始内压对内高压成形阶梯轴影响的实验研究

为了探索工艺参数对内高压成形工艺的影响,实验研究了阶梯轴内高压成形中初始内压参数的作用,给出了初始内压的计算公式,完成了不同初始内压情况下的工艺实验,并对起皱、折叠等缺陷的产生原因进行了分析.研究结果表明:内高压成形过程中管坯是在轴向压应力和环向拉应力的共同作用下发生变形;初始内压的选取可参照公式(1)进行估算;对于本文的三台阶阶梯轴,初始内压以30 MPa为合理,当该值低于20 MPa时将发生折叠失稳,而高于40 MPa时将引起成形件的破裂.     

基于电子凸轮飞剪的枕式包装机控制系统设计

目的 为了丰富枕式包装机的包装种类,提高其包装精度和包装效率,对现有机器中电子凸轮飞剪算法进行改进。方法 根据枕式包装机的工艺流程,建立电子凸轮飞剪的数学模型,设计五次多项式运动控制算法,实现送料轴、送膜轴、切刀轴的协调同步运行,然后进行控制系统的设计。结果 通过测试结果可以看出,随着包装速度的增加和包装长度的减少,包装的合格率会有所降低,但五次多项式规划设计的电子凸轮曲线具有良好的连续性和柔性,避免了刚性冲击和机械振动,在包装允许的误差±1 mm的范围内,包装合格率始终为100%,有效提高了控制精度。结论 设计的电子凸轮曲线完全满足生产工艺要求,实际测试证实了基于电子凸轮飞剪的控制系统的可靠性与稳定性,也证实了运动控制算法的优越性。     

像面扫描系统负载非平衡特性分析

为便于像面扫描控制系统的设计和机械配重,对系统负载的非平衡特性进行研究.首先从凸轮设计入手,简要介绍了相机的工作模式,指出在相机位角扩大监视模式下,凸轮及从动件的重力将会在凸轮扫描平面上产生重力分量.对像面扫描系统负载非平衡特性进行了理论分析.基于电机的数学模型,提出通过电机开环响应曲线测定负载力矩的方法,并分析了测量误差产生的原因.理论分析表明:在相机位角为0°时,凸轮从动件的惯性力造成电机负载力矩不平衡,电机转速越高,负载力矩越大;在相机位角非零时,凸轮及从动件重力在凸轮旋转平面的分量对负载力矩产生影响,且相机位角越大,电机负载力矩越大.像面扫描系统负载非平衡特性的研究将为后续控制系统设计及机械配重提供理论依据.