基于包辛格效应的变形拨叉超声振动矫正分析

针对当前拨叉加工变形大多采用人工矫正的现状,提出了采用锤头的超声振动运动对拨叉加工变形进行矫正。首先,分析了人工矫形的特点,将其矫形过程等效为非连续接触的冲击矫正,并建立了相应的矫正模型;然后,结合超声振动矫正循环拉压的特点,将其矫形过程等效为具有超声振动的连续接触拉压矫正,并利用具有包辛格效应的混合强化模型,建立了拨叉加工变形超声振动矫正模型;最后,分别利用LS-DYNA和ANSYS对人工矫形模型和超声振动矫正模型进行比较分析。结果表明,超声振动矫正可以较大程度地降低拨叉的残余应力,验证了振动矫形方法的可行性。     

变速箱拨叉轴断裂失效分析

我公司新开发的某重型卡车变速箱,样箱在进行台架试验时,公里数达到1400 km时发生挂档失效。经拆箱检查发现拨叉轴发生断裂。将断裂零件拆解后,对材质进行化学成分、金相组织、表面和心部硬度分析和检测,对断裂部位进行显微镜观察和扫描电镜观察,最后对拨叉轴断裂部位的受力情况进行有限元分析并与该位置的验算抗疲劳强度进行对比,对断裂拨叉轴进行了失效分析。分析结果表明:拨叉轴断裂形式为低应力拉-压疲劳断裂,造成这一情况的主要原因为零件局部表面组织不符设计要求,另外零件结构设计的不合理也产生了较大的应力集中。最后针对这一问题给出了一些改进的建议和措施。     

变速箱拨叉轴圆弧槽铣夹具的设计及制造

根据变速箱拨叉轴上圆弧槽相对位置准确、系列拨叉轴可以在一套夹具上装夹、多个零件同时加工的要求,设计了一种分体式气动铣床夹具。该夹具采用定位块限位拨叉轴端面、燕尾面支承拨叉轴外圆的定位方式,对工件外圆多点气动夹紧;通过两级增力机构,增大夹紧力;柔性传动力矩,消除了交变铣削力作用产生的振动。依据计算的切削力选择了气缸规格。最终实现了工件在夹具中成组布置,提高了生产效率,保证了加工质量。     

拨叉加工弹塑性变形矫正技术研究与分析

针对拨叉在加工过程中所产生的弹塑性变形问题,提出利用动头的超声振动运动对拨叉的加工弹塑性变形进行矫正。首先,利用弹塑性理论对拨叉的变形机理进行分析,并通过有限元仿真得出了拨叉的弹塑性变形规律曲线。然后,采用二分法计算拨叉变形矫正参数,并获得了拨叉弹塑性变形矫正的规律性曲线,建立了拨叉变形矫正的数学模型;提出了超声振动矫形的方法,并对超声振动系统进行了设计,利用ANSYS Workbench对超声振动系统进行模态仿真分析,得出系统最佳工作频率为20 kHz。最后,对振动矫形系统的矫形效果进行了分析,验证了振动矫形方法的可行性与合理性。     

航空发动机用齿轮泵齿轮轴疲劳断裂分析与优化设计

针对航空发动机用齿轮泵齿轮轴瞬时断裂的现象,对其关键运动副进行材料金相组织、结构受力和应力分析,将理论分析与试验相结合,明确了齿轮轴的瞬时断裂现象主要表现为疲劳断裂,明晰了齿轮轴疲劳断裂的影响因子,并以此优化了齿轮轴安装孔关键尺寸和机加工工艺。结果表明：优化后的齿轮轴安装孔附近的应力明显减小,能够有效提升齿轮轴在交变载荷下的抗疲劳特性。     

耐热双头螺柱断裂分析

耐热双头螺柱在柴油机台架进行耐久试验时发生断裂。通过对断裂螺柱进行宏观检查、断口扫描、金相检测、化学成分分析、硬度检测，并进行模拟装配试验，确定螺柱断裂性质。结果表明:螺柱的断裂性质为高周低应力疲劳断裂；螺柱本身在运行过程中受力较小，但螺纹牙底存在的折叠缺陷加剧了牙底的应力集中，成为疲劳裂纹的起源，并在交变载荷作用下不断扩展，导致最终失稳断裂。     

某传动拨叉开裂失效分析及结构优化

采用扫描电镜、金相显微镜等方法对某传动拨叉断口形貌、金相组织及成分进行了检测。通过有限元方法模拟了该零件在使用中的应力,并进行了结构优化。结果表明,断裂是由于零件工作时受间断冲击力引起的,过大的力在其凸台的根部产生裂纹源而发生过载断裂。增加零件凸台根部倒角和凸台宽度可大幅降低在运行过程中的应力值。     

热镀锌机组淬水槽转向辊轴断裂机理及改进措施

针对连续热镀锌机组淬水槽转向辊支撑轴传动侧轴头异常断裂问题，在对断裂部位进行受力分析的基础上，采用金属成分检测、扫描电子显微镜、金相显微镜分析了转向辊支撑轴断口处的元素含量、微观组织结构、宏观断裂形貌，明确了转向辊支撑轴的断裂机理。结果表明：淬水槽转向辊支撑轴发生断裂的位置受力为18.10 MPa,而其许用应力[σ]不小于520 MPa,因此其断裂不是由于强度不足导致；Cr、Ni合金元素含量低于设计标准、堆焊热效应降低了母材晶粒等级与力学性能、使用过程中循环应力降低了抗疲劳强度是转向辊支撑轴断裂的主要原因。通过增加转向辊支撑轴成分上线检测措施、优化堆焊修复工艺参数以及增设耐磨轴套，改善了堆焊热效应导致的母材晶粒粗大，抑制了转向辊支撑轴摩擦磨损导致的裂纹源的产生。将上述改进技术应用于生产实践，转向辊支撑轴使用周期从1 a延长至3 a,同时有效提高了淬水槽转向辊的维护便捷性。     

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针对某汽车厂家用轮胎螺栓在使用过程中发生断裂的问题,使用金相显微镜、洛氏硬度计、原子荧光光谱仪、碳硫仪等仪器进行分析。结果表明:轮胎螺栓断裂是由于受力不均,局部存在应力集中,致使杆部受挤压产生变形和磨损,诱发了疲劳裂纹的萌生。在交变应力的继续作用下,疲劳裂纹进一步扩展,最终导致疲劳断裂。     

汽车离合器拨叉断裂失效分析

某公司生产的材料牌号为ZG310-570汽车离合器拨叉发生早期断裂.采用肉眼宏观观察、化学分析、光学显微镜观察、电子显微镜观察和能谱分析等手段对断裂拨叉进行了失效分析.结果表明.裂纹主要是由夹渣类的铸造缺陷引起的,而铸造后的快速冷却,拨叉粗校时的锤击或铆夹子时铆接工艺不当也可能萌生表层裂纹,电泳涂漆工序可使裂纹加宽加重.     

喷丸强化的基本原理与调控正/切断裂模式的疲劳断裂抗力机制图

20世纪90年代前,汽车上使用的各种圆柱螺旋弹簧(以下称弹簧)承受较低的扭转疲劳载荷,在交变正应力作用下,绝大多数发生的是宏观正断型疲劳断裂,其形貌呈45°斜断口。因为喷丸强化弹簧表层引入的残余应力与外施交变正应力间存在交互作用,所以都利用喷丸强化工艺中的"应力强化机制"提高其疲劳断裂抗力。但21世纪伊始,随着轿车结构的迅速发展,设计者迫切要求弹簧承受的扭转疲劳载荷水平与日俱增,由此导致喷丸强化的弹簧除正断型的疲劳断裂外,时而出现纵向或横向切断型的疲劳断裂,由此引发疲劳断裂抗力发生显著下降,以往很少出现这种难以理解的现象。目前从事喷丸强化工艺技术的弹簧制造行业很少有文献关注这类问题。文中通过逻辑思维对弹簧的受力分析得出的诠释发现:在切断模式下,喷丸引入的残余应力与外施交变切应力之间不存在交互作用,表明"应力强化机制"在改善切断型疲劳断裂抗力中的强化作用已经基本消失。根据作者提出的喷丸强化工艺原理,喷丸同步引入弹簧表层的是由残余应力与循环弹塑性变形改性的组织结构组成的一对"孪生",通过分析作者发现,"孪生"中改性的显微组织结构形成的"组织结构强化机制"取代"应力强化机制"起到了改善切断型疲劳断裂抗力的作用。研究结果还表明,优化的喷丸强化工艺必须同时具备"组织结构强化机制"和"应力强化机制",才能够起到改善正断型和切断型疲劳断裂抗力的作用。     

发动机防喘引接管断裂分析

飞机发动机在空中飞行时发生喘振现象,地面检查发现发动机防喘引接管断裂,该现象发生数次。通过宏微观观察、能谱分析、金相检查及显微硬度检测,对引接管的断裂性质和原因进行分析。结果表明:引接管断裂性质为应力腐蚀开裂,随后在交变应力下发生疲劳扩展,最终导致断裂。综合分析引接管的断裂情况,从引接管材质、应力状态和使用环境等方面寻找原因,并提出相应的改进建议。     

初轧机电机轴承座倾翻力矩

初轧机上下轧辊是通过万向接轴分别由两台电机单独驱动。上万向接轴通过中间传动轴一端与电机联接,另一端与万向接轴联接,由轴承座支撑。下万向接轴直接与电机轴联接,由电机轴承座支撑。由于传动轴轴承座及电机轴承座在设计时没有很好地考虑倾翻力矩的影响。因此,当万向接轴扁头或叉头中心一侧断裂时,便会产生很大的倾翻力矩,以致使地脚螺丝断裂或轴承座上盖裂开,造成传动轴或电机轴弯曲的严重事故。近年来,鞍钢、武钢都出现过这类事故。据对某厂1150初轧机实测结果知,平均轧制力矩为800kN·m,最大轧制力矩为1200～1600kN·m,若出现扭振时,尖峰力矩可达2000kN·m。轧制力矩T和相对应的地脚螺丝受力F、扁头与水平夹角θ列表如下:     

专利

本实用新型涉及一种基于C型轨安装的可调式十字型重型限位开关，包括壳体。壳体内部置有撞块，撞块内部中心处安装有转轴，转轴一端伸出所述壳体的外部，转轴上安装有撞尺，撞尺在受力情况下能够旋转一定的角度，撞尺位于所述壳体的外部，转轴通过齿轮啮合于所述撞块上，撞块连接有复位弹簧。     

钢制拉伸器螺母开裂失效分析

拉伸器在使用过程中螺母突然断裂。通过宏微观观察、扫描电子显微镜及能谱分析、金相观察及显微硬度检测。从材质、热处理工艺、应力状态和使用环境等方面综合分析了螺母的断裂情况、断裂性质和原因,并判定了断裂机理。结果表明:螺母断裂性质为韧性断裂,随后在交变应力下发生疲劳扩展,最终导致失效。夹杂物过多是造成失效的主要原因。     

汽车发动机悬置断裂原因分析

作为汽车发动机舱中的重要零件之一,发动机悬置起着连接发动机与车身、支撑发动机重量和隔离发动机振动的作用。某车型汽车发动机悬置在装配拧紧过程中发生断裂事故。为分析断裂原因,对断裂悬置的外观、机械性能、金相组织、断口形貌和化学成分等进行了检测,并分析了其受力情况。导致悬置断裂失效的原因是:装配拧紧过程中螺栓拧紧顺序异常,导致悬臂与发动机支承面没有完全贴合,使得悬臂受到附加弯矩超过其强度导致断裂。根据铝铸件材料的特点,提出了保证悬臂螺栓的拧紧顺序,避免了因安装面不平行导致悬臂受力异常引发断裂。     

平衡方式对万向联轴器强度影响的有限元分析

为了减少中厚板粗轧机主传动系统中的十字轴式万向联轴器在使用过程中出现的变形和断裂,通过用两种不同的平衡方式对万向联轴器和万向接轴进行整体有限元分析,包括对接轴进行挠度变形分析和对模型整体进行静力学强度分析,确定了接轴的挠度变形和联轴器的应力分布状况,发现改变平衡方式可以减小万向接轴的挠度变形,从而减小接轴对联轴器的拉力和对十字轴的冲击,改善了联轴器的受力情况.叉头上存在明显的应力集中,通过对叉头进行结构改进,改善了叉头的应力集中,提高了叉头的结构强度.     

平衡方式对万向联轴器强度影响的有限元分析

为了减少中厚板粗轧机主传动系统中的十字轴式万向联轴器在使用过程中出现的变形和断裂,通过用两种不同的平衡方式对万向联轴器和万向接轴进行整体有限元分析,包括对接轴进行挠度变形分析和对模型整体进行静力学强度分析,确定了接轴的挠度变形和联轴器的应力分布状况,发现改变平衡方式可以减小万向接轴的挠度变形,从而减小接轴对联轴器的拉力和对十字轴的冲击,改善了联轴器的受力情况。叉头上存在明显的应力集中,通过对叉头进行结构改进,改善了叉头的应力集中,提高了叉头的结构强度。     

汽车拨叉裂纹原因分析

采用化学成分分析、硬度检测、金相检测等方法,分析了拨叉裂纹产生的原因.结果表明,拨叉存在缩孔、枝晶间夹渣、偏析,而淬火冷却不足、高频淬火层不均匀、脱碳层、较高的硬度及应力是导致裂纹的原因.     

加力外圈总管断裂故障分析

针对发动机加力外圈总管在使用过程中出现多起进油弯管四通座附近裂纹和断裂故障，通过对故障件宏观检查、金相分析、断口观察等理化分析，对材料、焊接质量、断裂特征等做出评估，结合加力外圈总管安装结构特点、发动机加力燃烧室工作特性，进行加力外圈总管断裂分析。结果表明:加力外圈总管安装结构刚性过强，交变温度应力是导致加力外圈总管断裂的主要原因；通过降低加力外圈总管最大应力部位的刚性，可使工作中的交变热应力有效降低。