滚花连接的中空凸轮轴装配过程影响因素分析

介绍了中空装配式凸轮轴的滚花连接机理,采用有限元数值模拟分析了滚花连接压装力的影响因素,并进行了凸轮和轴体的压装试验。结果表明,凸轮和轴体材料的匹配、滚花连接区长度、过盈量、滚花齿形及齿间距都是影响装配压装力的主要因素;在凸轮与轴体材料一定的条件下,选用合理的滚花齿形、增大装配过盈量和连接区长度均可提高连接强度。滚花连接压装试验显示,数值模拟预测结果合理、准确、可靠,可为装配机的设计和装配式凸轮轴的生产提供依据。     

中空装配式凸轮轴滚花连接数值模拟分析

介绍了中空装配式凸轮轴的技术优势以及滚花连接的连接机理,采用数值模拟的方法分析了影响滚花连接压装力和连接强度的各种因素,并进行了滚花连接压装试验。试验结果表明:材料、过盈量、滚花连接区长度、滚花齿形及齿间距都是影响滚花连接压装力和静扭强度的主要因素,并且凸轮和轴体材料的优化匹配、滚花齿形的合理选取以及增加装配过盈量和增大连接区长度都可提高连接强度。     

过盈量及滚花方式对装配式凸轮轴压装失效的影响

基于有限元仿真方法,研究了过盈量及滚花方式对装配式凸轮轴滚花连接塑性变形及相对滑动等压装失效问题的影响.结果 表明:增加连接过盈量能够获得更大的压装力和摩擦剪应力,使连接件配合面越不容易发生相对滑动;另外,过盈量的增加也将导致凸轮轮廓面径向位移数值变大且梯度变化更不均匀,轮廓面过渡区域附近的应力集中明显.为保证配合面不发生打滑,当轴体相对凸轮片较硬时,宜选用轴向滚花连接;反之,则采用横向滚花连接.横向滚花压装试验测得的压装力数据验证了1/36等分压装模型和完整压装模型的合理性.     

装配式凸轮轴三点式轴向滚花过程

结合有限元分析及滚花试验,研究了三点轴向滚花过程中轴体表面应力、应变分布规律,滚齿形成过程,以及滚花刀参数对刀具负荷、装配过盈量、装配压装力及静扭强度的影响。结果表明:三点滚花工艺成齿饱满,轴表面金属流动充分且未超过材料破坏应力;滚花刀齿高和齿顶角是决定刀具负荷、装配过盈量、压装力及装配件静扭强度的重要因素;滚花数值模拟与试验结果基本吻合,可以为滚花装配工艺参数的制定提供可靠依据。     

凸轮轴横向滚花连接的压装扭转数值模拟分析

阐述了滚花装配式凸轮轴横向滚花连接原理,进行了横向滚花压装、扭转实验,分析了扭转强度的影响因素,并通过数值模拟加以研究。结果表明,过盈量是影响扭转强度的最显著因素。     

球体扩径连接装配式凸轮轴装配过程分析

介绍了装配式凸轮轴钢球扩径连接的连接机理,采用数值模拟方法对钢球扩胀过程中凸轮与空心轴体的等效应力、残余接触压力的分布进行了研究。分析了装配后轴体壁厚的减薄量和凸轮内表面的径向变形情况。结果表明:扩径过程中最大等效应力出现在轴体内表面,且经扩径后凸轮与轴体的最大残余应力出现在临界连接处,相应凸轮该位置的径向位移最大,而轴体与凸轮的扩胀部位对应的径向位移最小,壁厚减薄量却最大。经球体扩径连接试验显示,数值模拟预测结果合理、准确、可靠,可为装配机的设计和装配式凸轮轴的生产提供依据。     

横向滚花装配凸轮轴连接强度理论分析与实验研究

横向滚花凸轮轴各部件的加工工艺参数是影响凸轮轴装配性能的关键要素.为了推导横向滚花连接静扭矩计算公式及与之相关的材料和加工参数,对横向滚花装配凸轮与轴管连接状态和失效形式进行分析.以某汽车发动机凸轮轴为例,根据推导公式和生产经验确定各参数并建立模型,利用ABAQUS软件对凸轮轴装配过程和静态破坏扭矩进行仿真分析;在相同参数下实现凸轮轴的加工与装配,利用扭矩实验平台对装配完成的凸轮轴进行静态扭矩破坏实验.在相同的参数下,理论计算、仿真分析和破坏实验的破坏扭矩分别为406.8,485.96,446.9 N·m,3组数值相差不大.因此,可以采用理论计算结合仿真模拟的方式,确定最优工艺参数组合,并通过实验验证进行新产品设计,从而减少设计工作量和设计成本,缩短产品研发周期.     

装配式凸轮轴多道次扩径联接工艺

阐述了装配式凸轮轴多道次球体扩径联接原理,对多道次扩径联接过程进行了数值模拟研究,对比分析了单、双、三道次扩径的联接区压配力、轴管变形、加载力和联接极限扭矩,并进行了凸轮轴多道次扩径联接静力扭转试验。结果显示,与单道次扩径联接相比,在预期扩径量相同的前提下,多道次扩径工艺可显著提高凸轮与轴管的压配力和联接强度,改善扩径加载条件,降低球体负荷,其中双、三道次扩径联接的凸轮轴静力扭矩可提高12%以上,是一种工艺简单、联接可靠的装配式凸轮轴机械联接新工艺。     

轴与齿轮过盈配合参数对齿形的影响研究

为研究轴-齿轮过盈装配对齿形的影响,以拉美公式和渐开线方程为基础,结合有限元方法建立轴-齿轮过盈装配后齿形变形量的计算模型。同时,基于MATLAB编写相应的计算程序,并研究了摩擦系数、过盈量等参数对齿轮齿形径向位移的影响。研究结果表明:齿轮的径向变形量随摩擦系数和过盈量的增加而增大,随着齿轮齿数的增加而减小。     

管件过盈装配仿真与实验研究

针对弯管自动过盈装配质量和可靠性,采用ANSYS对弯管的过盈装配过程进行仿真研究,与经验计算公式进行对比,并进行实验验证.结果表明:经验计算公式仅考虑线弹性变形,与实验结果相差较大,仿真结果与实验结果较接近.进一步仿真研究表明,管件连接处倒角影响装配平稳性,装配过程中,初始压入力与过盈量以及材料屈服极限成正比,随着压入量的增加,压入力与过盈量及屈服极限成反比,且在相同过盈量下,管件壁厚与压入力成正比.     

座椅调角器轴部过盈量选配分析

建立了座椅调角器凸轮和凸轮轴的有限元模型.依据调角器的工作原理,运用非对称矩阵对凸轮和凸轮轴不同过盈量进行仿真接触分析,得到接触应力随过盈量的增大而增大.利用过盈联结的基本理论,进行理论计算,得其理论过盈量为0.031 mm.根据仿真结果和理论计算确定凸轮和凸轮轴的最佳过盈量为0.04 mm,可作为过盈联结设计的简便方法.     

轴向载荷下空心轴的过盈连接力学特性

用有限元建立空心轴和轴套的过盈连接模型,分析其在轴向拉、压载荷下的力学特性,并对轴向拉伸载荷下,过盈量、空心度、轴向载荷量和轴套厚度对过盈连接力学特性的影响规律进行研究。结果表明,在轴向载荷作用下,接触应力和轴套的等效应力仍存在边缘效应;空心轴在拉伸载荷下的最大等效应力出现在内圆柱面。承受轴向拉伸载荷时,接触应力和轴套的等效应力随着过盈量和轴套厚度的增大而增大,随着空心度和载荷量的增大而减小;空心轴的等效应力随着各参数的增大而增大。     

Mechanism of rock burst caused by fracture of key strata during irregular working face mining and its prevention methods

To study the occurrence mechanism of rock burst during mining the irregular working face, the study took irregular panel 7447 near fault tectonic as an engineering background. The spatial fracture characteristic of overlying strata was analyzed by Winkler elastic foundation beam theory. Furthermore, the influence law of panel width to suspended width and limit breaking span of key strata were also analyzed by thin plate theory. Through micro-seismic monitoring, theoretical analysis, numerical simulation and working resistance of support of field measurement, this study investigated the fracture characteristic of overlying strata and mechanism of rock burst in irregular working face. The results show that the fracture characteristic of overlying strata shows a spatial trapezoid structure, with the main roof being as an undersurface. The fracture form changes from vertical “O-X” type to transverse “O-X” type with the increase of trapezoidal height. From the narrow mining face to the wide mining face, the suspended width of key strata is greater than its limit breaking width, and a strong dynamic load is produced by the fracture of key strata. The numerical simulation and micro-seismic monitoring results show that the initial fracture position of key strata is close to tailgate 7447. Also there is a high static load caused by fault tectonic. The dynamic and static combined load induce rock burst. Accordingly, a cooperative control technology was proposed, which can weaken dynamic load by hard roof directional hydraulic fracture and enhance surrounding rock by supporting system.     

卸压法治理井壁结构破裂的模拟试验研究

结合深厚表土中井壁破裂治理的实际工程,在数值模拟计算和现场实测成果的结果的基础上,通过物理模拟试验对“卸压法”治理井壁破裂的机理进行了研究。分析了井壁二次破裂的过程、位置和形态,以及卸压槽和卸压特性,得到了卸压法治理井壁破裂的力学机理,为卸压法防治井壁破裂提供了理论依据和工程参数。     

多层过盈联接的设计方法

为提高多层过盈联接件的使用性能和工作可靠性,基于传统设计方法提出了一种新的设计方法.以锁紧盘为研究对象,按照由里往外的次序采用厚壁圆筒理论与Lame方程对主轴与轴套接触面进行计算,采用轴套校核方法对轴套与内环接触面进行计算以及采用内环受力分析对内、外环接触面进行计算.与传统设计方法相比,提出的方法全面考虑各设计参数的影响,计算所得结果与实际模拟的结果规律相符,误差小且精度较高.最后通过实验验证了锁紧盘能够传递实际运转过程中承受的载荷,满足设计给定的工况要求.     

基于人工神经网络的凸轮轴铸造过程数值模拟优化研究

在实测铸铁凸轮轴铸造温度场的基础上，研究了人工神经网络技术在铸造数值模拟优化中的应用。首先采用三维有限元方法模拟了凸轮轴充型凝固过程的温度分布。在温度场实测方案中，设计了7个热电偶测温点。通过实测数据与模拟数据的比较，确定有限元模拟的最大相对误差为4．54％，CPU时间为3200s。人工神经网络采用了基于自适应学习率一动量项的误差反向传播梯度下降算法，并以温度场实测数据及有限元模拟数据为样本，进行了充型凝固数值模拟的优化。神经网络优化处理后模拟的最大相对误差为1．98％，CPU时间为670s，从而在模拟精度和效率上均优于传统有限元法。在铸造过程模拟中引入神经网络优化具有良好的可行性。