了得網工業技術_強力旋壓連杆襯套分析與試驗

編輯推薦

《強力旋壓連杆襯套分析與試驗》可作為機械設計及理論專業師生的參考書，也可供從事柴油機連杆襯套設計的相關丁程技術人員參考。9787030427021

內容簡介

連杆襯套是柴油機的主要滑動軸承之一，《強力旋壓連杆襯套分析與試驗》彙集了作者近年來從事柴油機連杆襯套的研究成果。《強力旋壓連杆襯套分析與試驗》針對大功率、高密度柴油機連杆襯套，闡述了連杆襯套強力旋壓加T技術的具體實施；應用數值仿真手段研究了旋壓成形過程巾材料流動規律、旋壓力變化規律；基於BP神經網絡和遺傳算法的T藝參數優化方法，對連杆襯套旋壓T藝參數進行了優化設計；分析了相關參數對襯套孔徑變形、接觸強度、微動特性的影響；結合平均流量模型和接觸理論，探討了考慮擠壓效應的平均流量模型的求解方法，分析了表面粗糙度、半徑間隙對襯套潤滑特性的影響規律；研制了模擬連杆襯套實際T況的擺動摩擦副摩擦磨損模擬試驗臺，並對強力旋壓連杆襯套進行了摩擦磨損模擬試驗。

前言
第1章緒論
1.1 引言
1.2 研究進展
1.2.1 強力旋壓成形技術的研究現狀
1.2.2 數值模擬在旋壓成形中的應用
1.2.3 人工神經網絡在工藝參數優化中的應用
1.2.4 遺傳算法在塑性成形中的應用
1.2.5 襯套潤滑性能的研究現狀
1.2.6 國內外滑動軸承磨損試驗研究現狀
1.3 本書的意義和內容
1.3.1 研究意義
1.3.2 研究內容
參考文獻前言

第1章緒論

1.1 引言

1.2 研究進展

    1.2.1 強力旋壓成形技術的研究現狀

    1.2.2 數值模擬在旋壓成形中的應用

    1.2.3 人工神經網絡在工藝參數優化中的應用

    1.2.4 遺傳算法在塑性成形中的應用

    1.2.5 襯套潤滑性能的研究現狀

    1.2.6 國內外滑動軸承磨損試驗研究現狀

1.3 本書的意義和內容

    1.3.1 研究意義

    1.3.2 研究內容

    參考文獻

第2章柴油機連杆襯套材料及加工工藝

2.1 引言

2.2 連杆襯套材料及加工工藝

    2.2.1 連杆襯套材料概述

    2.2.2 襯套加工工藝

2.3 強力旋壓加工技術

    2.3.1 工藝分類

    2.3.2 強力旋壓機理

    2.3.3 強力旋壓工藝

    2.3.4 旋壓件質量控制

    2.3.5 缺陷的種類與控制

2.4 連杆襯套強力旋壓加工技術實施

2.5 小結

參考文獻

第3章連杆襯套旋壓成形數值仿真

3.1 引言

3.2 連杆襯套強力旋壓成形數值模擬

    3.2.1 襯套樣件設計及仿真參數的確定

    3.2.2 連杆襯套旋壓成建模

3.3 數值模擬結果與分析

    3.3.1 旋壓力的分布狀況

    3.3.2 應力應變的分布狀況

    3.3.3 材料的流動

    3.3.4 材料的堆積分析

3.4 無錯距強力旋壓成形過程影響因素分析

    3.4.1 旋輪工作角的影響

    3.4.2 旋輪圓角半徑的影響

    3.4.3 臺階旋輪與雙錐面旋輪的對比分析

    3.4.4 旋輪進給速度的影響

    3.4.5 主軸轉速的影響

    3.4.6 旋輪與芯模間隙的影響

    3.4.7 坯料溫度的影響

    3.4.8 減薄率的影響

3.5 錯距強力旋壓成形過程影響因素分析

    3.5.1 旋輪有無錯距比較

    3.5.2 錯距旋壓旋輪結構參數的確定

    3.5.3 旋輪軸向間距的影響

    3.5.4 旋輪徑向間距的影響

3.6 小結

參考文獻

第4章基於BP神經網絡和遺傳算法的強力旋壓襯套工藝參數優化

4.1 引言

4.2 強力旋壓連杆襯套虛擬正交試驗

    4.2.1 強力旋壓成形質量參數和工藝參數

    4.2.2 工藝參數對強力旋壓成形質量的影響

    4.2.3 強力旋壓連杆襯套虛擬正交試驗設計

    4.2.4 試驗結果與分析

4.3 強力旋壓工藝參數BP神經網絡建模

    4.3.1 強力旋壓連杆襯套神經網絡建模

    4.3.2 網絡訓練樣本數據的確定

    4.3.3 網絡模型的訓練和精度的檢驗

4.4 基於遺傳算法的強力旋壓工藝參數優化

    4.4.1 強力旋壓工藝參數優化模型

    4.4.2 工藝參數的遺傳優化

4.5 小結

參考文獻

第5章連杆襯套孔徑壓縮配合收縮量分析

5.1 引言

5.2 簡化連杆襯套彈性理論分析

    5.2.1 圓筒緊配合彈性理論概述

    5.2.2 壓配狀態下的襯套應力應變分析

    5.2.3 工作狀態下的襯套變形分析

5.3 連杆小頭一襯套一活塞銷三體接觸強度分析

    5.3.1 連杆小頭一襯套過盈配合強度的影響因素分析

    5.3.2 怠速工況強度分析

    5.3.3 比壓與襯套等效應力

    5.3.4 不同襯套的接觸特性分析

    5.3.5 油槽對襯套應力應變的仿真分析

5.4 連杆襯套的熱結構耦合分析

    5.4.1 熱應力模型的建立

    5.4.2 兩種材質連杆襯套隨溫度變化的應力應變分析

5.5 小結

參考文獻

第6章連杆襯套過盈配合微動特性分析

6.1 引言

6.2 連杆襯套過盈配分析

    6.2.1 連杆襯建模

    6.2.2 邊界條件的處理

    6.2.3 連杆和襯計算結果

6.3 爆壓時刻襯套的微動特性

    6.3.1 爆壓時刻襯套的接觸壓力和摩擦應力規律

    6.3.2 滑移距離的提取

    6.3.3 爆壓時刻襯套的微動幅值規律

6.4 不同連杆擺角下襯套的微動特性

    6.4.1 連杆擺角對襯套接觸壓力和摩擦應力的影響

    6.4.2 連杆擺角對襯套微動幅值的影響

    6.4.3 連杆擺角對襯套摩擦功的影響

6.5 不同過盈量下襯套的微動特性

    6.s.1 過盈量對襯套接觸壓力和摩擦應力的影響

    6.5.2 過盈量對襯套微動幅值的影響

    6.5.3 過盈量對襯套摩擦功的影響

6.6 不同摩擦繫數下襯套的微動特性

    6.6.1 摩擦繫數對襯套接觸壓力和摩擦應力的影響

    6.6.2 摩擦繫數對襯套微動幅值的影響

    6.6.3 摩擦繫數對襯套摩擦功的影響

6.7 小結

參考文獻

第7章表面粗糙度對襯套潤滑特性的影響

7.1 引言

7.2 平均流量模接觸理論

    7.2.1 平均流量模型

    7.2.2 邊界條件及初始條件

    7.2.3 流量因子的計算

    7.2.4 承載模型

    7.2.5 載荷方程

7.3 平均流量模型數值計算方法及結果分析

    7.3.1 有限差分法求解平均流量模型

    7.3.2 方程求解過程及流程

    7.3.3 壓力分布

    7.3.4 油道寬度對油膜壓力的影響

    7.3.5 不同時刻的小油膜厚度

7.4 連杆襯套潤滑特性分析

    7.4.1 承載特性

    7.4.2 潤滑過程中的摩擦力

7.5 表面粗糙度對潤滑特性的影響

    7.5.1 表面粗糙度對承載的影響

    7.5.2 表面粗糙度對膜厚比的影響

    7.5.3 表面粗糙摩擦力的影響

7.6 半徑間隙對襯套潤滑性能的影響

7.7 小結

參考文獻

第8章強力旋壓連杆襯套摩擦磨損模擬試驗

8.1 引言

8.2 連杆襯套摩擦磨損模擬試驗臺研制

    8.2.1 試驗裝置的設計原則

    8.2.2 試驗臺研制

8.3 連杆襯套摩擦特性試驗

    8.3.1 試驗方案

    8.3.2 實測數據頻譜分析

    8.3.3 不同載荷下摩擦繫數隨加載頻率的變化

    8.3.4 不同配合間隙下摩擦繫數隨加載頻率的變化

    8.3.5 不同寬度下摩擦繫數隨加載頻率的變化

8.4 連杆襯套磨損試驗及磨損因素影響分析

    8.4.1 試驗方案

    8.4.2 磨損因素影響分析

8.5 不同材料對摩擦磨損特性影響的試驗研究

    8.5.1 試驗方案

    8.5.2 試驗結果分析

8.6 小結

參考文獻

在線試讀

第1章緒論
1.1 引言
內燃機是國民經濟中T業、農業、交通、國防等各個領域應用廣泛的動力裝置。滑動軸承作為現代化、高速、體積更緊湊的內燃機（包括柴油機、汽油機）的關鍵部件，已成為發動機提高功率、減少燃油消耗、提高運行可靠性的制約因素之一。因此，內燃機滑動軸承設計、制造技術越來越受到各方面的重視。
內燃機滑動軸承主要包括曲軸主軸承、連杆大頭軸承、連杆小頭軸承（襯套）、止推軸承以及凸輪軸軸承。作為內燃機摩擦副的主要軸承，連杆軸承承受著很高的非穩定載荷，即動載荷，屬於典型的動載滑動軸承。由於內燃機軸承的位置結構受到嚴格的限制，且T作條件惡劣，所以內燃機軸承在結構和設計方面有許多特殊性。隨著內燃機軸承潤滑理及設計計算方法的深入研究，尤其是電子計算機技術的發展和普及，近代內燃機軸承的設計計算方法更完善、更可靠、更繫統。正確的設計、有效的分析是內燃機軸承高承載力、長壽命的基礎和保證‘1]。
由於內燃機T作過程的周期循環間歇性，以及曲柄連杆機構的不平衡慣性載荷的作用，內燃機軸承具有以下特點‘2]。
1)軸承承受的載荷大小、方向瞬時變化
四衝程內燃機，曲柄轉720。為一循環周期；二衝程柴油機，曲柄轉360。力-T作循環。因此，相應的內燃機軸承的載荷也是周期變化的動載荷。載荷變化周期隨內燃機T作循環而異。交變動載荷導致軸承T作表面材料產生交變應力，是軸承疲勞失效的主要原因。
2)軸承表面速度變化大
軸頸在周向旋轉運動的同時，瞬時伴有徑向擠壓運動。即軸頸摩擦副運轉過程中，其相對運動存在瞬時有效角速度為零的時刻，此時刻旋轉油膜壓力為零，軸承表面油膜厚度極小，可能發生軸頸表面與軸瓦T作表面之間的瞬時接觸，導致二體磨損或三體磨損現像。
3)軸承T作溫度較高
內燃機軸承受燃燒室高溫影響，加之軸承內部產生的摩擦熱，導致軸承表面丁作溫度較高，其溫度可達100～170℃。較高的T作溫度引起潤滑油黏度的降低及軸承合金材料機械性能的下降和劣化，嚴重時可能導致產生黏著磨損現像。
4)潤滑油的污染變質第1章緒論

1.1 引言

內燃機是國民經濟中T業、農業、交通、國防等各個領域應用廣泛的動力裝置。滑動軸承作為現代化、高速、體積更緊湊的內燃機（包括柴油機、汽油機）的關鍵部件，已成為發動機提高功率、減少燃油消耗、提高運行可靠性的制約因素之一。因此，內燃機滑動軸承設計、制造技術越來越受到各方面的重視。

內燃機滑動軸承主要包括曲軸主軸承、連杆大頭軸承、連杆小頭軸承（襯套）、止推軸承以及凸輪軸軸承。作為內燃機摩擦副的主要軸承，連杆軸承承受著很高的非穩定載荷，即動載荷，屬於典型的動載滑動軸承。由於內燃機軸承的位置結構受到嚴格的限制，且T作條件惡劣，所以內燃機軸承在結構和設計方面有許多特殊性。隨著內燃機軸承潤滑理及設計計算方法的深入研究，尤其是電子計算機技術的發展和普及，近代內燃機軸承的設計計算方法更完善、更可靠、更繫統。正確的設計、有效的分析是內燃機軸承高承載力、長壽命的基礎和保證‘1]。

由於內燃機T作過程的周期循環間歇性，以及曲柄連杆機構的不平衡慣性載荷的作用，內燃機軸承具有以下特點‘2]。

1)軸承承受的載荷大小、方向瞬時變化

四衝程內燃機，曲柄轉720。為一循環周期；二衝程柴油機，曲柄轉360。力-T作循環。因此，相應的內燃機軸承的載荷也是周期變化的動載荷。載荷變化周期隨內燃機T作循環而異。交變動載荷導致軸承T作表面材料產生交變應力，是軸承疲勞失效的主要原因。

2)軸承表面速度變化大

軸頸在周向旋轉運動的同時，瞬時伴有徑向擠壓運動。即軸頸摩擦副運轉過程中，其相對運動存在瞬時有效角速度為零的時刻，此時刻旋轉油膜壓力為零，軸承表面油膜厚度極小，可能發生軸頸表面與軸瓦T作表面之間的瞬時接觸，導致二體磨損或三體磨損現像。

3)軸承T作溫度較高

內燃機軸承受燃燒室高溫影響，加之軸承內部產生的摩擦熱，導致軸承表面丁作溫度較高，其溫度可達100～170℃。較高的T作溫度引起潤滑油黏度的降低及軸承合金材料機械性能的下降和劣化，嚴重時可能導致產生黏著磨損現像。

4)潤滑油的污染變質

發動機燃燒產物及冷卻水繫統的影響，有時會導致潤滑繫統中混入水分或雜質，或者添加劑分解損耗，造成潤滑油稀釋、老化、污染變質，進而引起軸承油膜厚度的變化及軸承T作表面的腐蝕磨損。

5)軸承的變形復雜，難以計算和測量

內燃機運轉T作過程中，曲軸、連杆及軸承座本身結構以及熱應力的影響，或者制造裝配的誤差，這些都會導致軸和軸承座的變形，引起載荷的集中，產生偏磨現像。對於多缸柴油機，軸承副的變形和軸承載荷的精確計算都極為困難。

6)潤滑油黏度除了隨溫度變化，還隨壓力變化

未來車輛動力繫統進一步向著大功率、輕量化、高緊湊的方向發展，在提高輸出功率的同時，要求進一步縮小體積、減輕重量，以提高單位體積功率。大功率、高密度柴油機在高轉速、高爆壓和緊湊性等設計指標條件下，其內部的高速運動機件將在極高的氣壓載荷和慣性載荷的邊界條件下T作，對軸承強度提出了更高的要求。不同於一般滑動軸承，摩擦副活塞銷一襯套具有相對擺動運動的特點，同時活塞銷一襯套摩擦副采用飛濺潤滑方式，潤滑條件較為惡劣，導致襯套表面的摩擦磨損進一步惡化。因此，研制大載荷、高強度、低磨耗、耐磨損、長壽命的新型連杆襯套，是目前急需解決的亙要課題。3]。

1.2研究進展

1.2.1 強力旋壓成形技術的研究現狀

為了制作更精良的產品，在普通旋壓的基礎上，強力旋壓T藝逐漸發展而成‘4]。它早用在加T器nn、容器等民用T業領域，m現在第二次世界大戰前後的瑞典、德國等歐洲國家口]。20世紀50年代強力旋壓技術開始進入應用階段，國外一些大公司開始使用該技術，主要有波音、格魯門、通用電氣、福特等。經過大量的生產經驗積累，各個公司已經開始了T藝參數的繫統研究，並根據實際生產經驗總結出一些公式對旋壓力進行計算。到了60、70年代，強力旋壓技術進入大發展階段，強力旋壓設備逐漸完善定型。在美國、德國、蘇聯、日本、意大利、英國、瑞士等一些技術先進的國家，已經研制出各種不同類型的旋壓機兩百餘種，並且多數已經繫列化生產。從80年代開始，在自動旋壓機的基礎上，逐漸發展了數控旋壓機，這大大提高了旋壓加。T的質量。隨著旋壓技術的發展，旋壓制品的精度也隨著不斷提高，其產品尺寸精度不遜於切削加。T。

我國強力旋壓技術研究從20世紀60年代開始，當時這項技術主要用於加T航空和特殊金屬制品，至今也有了較快發展。在70年代，無論火箭導彈和航天技術等國防T業領域還是民用T業領域都開始廣泛應用強力旋壓技術，因為它具有其他加TT藝所不具備的優異性。國外的旋壓設備和技術被引進國內，通過國內研究人員的不斷消化、吸收、創新，研制出各種新的產品。當時國內的數控錄返旋壓機已達到了與國外相當的水平。北京有色金屬研究總院於1977年創議召開旋壓會議，出版了大量與旋壓技術相關的文集，至今共有十一屆旋壓技術交流大會文集出版，集中反映了全國旋壓技術的科研成果。在旋壓設備的研究方面，我國的研制水平取得了很大的發展，正在縮短與國外先進國家的差距凹J]。

在變形理論研究方面，國外的許多學者都進行了研究。例如，卡爾巴克賽格路( Kalpakcioglu)和阿維佐(Avitzur)為了擺脫T藝參數設計時嘗試法的盲目性，揭示旋壓過程中材料的變形機理，曾分別對這一問題做了一些模型和解析。在國外研究筒形件旋壓力的各種文獻中8-10]，葉山益次郎在文獻[13]中提出的算法結果較好。文獻[16]通過對變形機理所作出的初步研究分析，建立了一些概念，說明了強力旋壓的實際現像；並提出了旋壓力的計算方法，與其他的方法相比，不合理的假定較少，精度較高。國內研究方面，文獻[17]通過財錐形件強力旋壓力的測試、分析和模型試驗得出的結果與實際測量的結果是基本一致的。文獻[18]用光彈貼片法對強力旋壓成形件中殘餘應力在壁厚方向的分布進行測定與分析，並對殘餘應力的成形機理進行理論研究。文獻[19]分析了各個加TT藝參數，指出正確選用旋壓T藝參數，並與合理的熱處理方法相結合，可以加T出理想的大尺寸高精度的產品。文獻[20]對強力旋壓T藝特點進行了分析，並以此為基礎建立起了數據庫管理繫統，為合理地進行T藝參數、T裝參數的選擇提供了理論依據，有效地避免了生產中的盲目性，提高了生產效率。

1.2.數值模擬在旋壓成形中的應用

數值模擬技術可以在產品生產之前對產品進行研究分析，為生產過程中可能遇到的一些問題與相關參數的選擇提供理論的指導，可以有效避免生產中的偶然性，大大提高生產的效率，縮短研發新產品的周期。因此數值模擬技術被廣泛地應用於各種金屬塑性成形技術中21，22一。

20世紀90年代，隨著計算機的發展方法的普及，越來越多的學者用數值模擬的方法對強力旋壓成形過程進行分析，試圖找到強力旋壓過程中應力場、應變場分布，分析強力旋壓過程的成形機理，解釋強力旋壓的變形規律23-20]，文獻[26l～[28]在考慮旋輪的運動軌跡和旋輪的一些重要尺寸以及毛坯的運動，對筒形件反旋加T進行了數值模擬，研究發現旋輪作用區周向兩側存在兩個產生切向收縮變形的區域，當兩側區域的收縮變形大於旋輪作用區的切向伸長量時，就產生了縮徑；反之，則產生了擴徑。文獻[2的數值模擬技術用於強力旋壓T藝的輔助設計，以提高強力旋壓產品研制水平。文獻[30]采法對強力旋壓成形過程進行分析，得到了強力旋壓成形過程中塑性不穩定流動情況。文獻[31]在剛塑的基礎上對筒形件強力旋壓的平面變形力學模型進行數值模擬，獲得了正旋T藝和反旋T藝的塑性流動速度場，以及應變和應變速率的分布。文獻[32]對三輪強力旋壓的成形過程進行模擬，建立了筒形件強力旋壓的力學模型；運用大變形彈塑程序ADZNA進行分析，得到了強力旋壓成形過程應力與應變場的分布規律。文獻[33]對大直徑薄壁筒形件錯距旋壓進行研究，得到了T藝參數對成形質量的影響，並對T藝參數進行優化計算，用優化的T藝參數進行試制的結果表明優化結果較好。文獻[34]經過數值模擬得到了T藝參數對成形件內徑尺寸精度的影響規律。文獻[35]通模擬得到了筒形件壁厚方向上的殘餘應力，並討論了T藝參數對殘餘應力的分布的影響。

1.2.3 人工神經網絡在工藝參數優化中的應用

質量控制、精密加T、T藝優化等一繫列問題在塑性加T領域中不可回避，人們對塑性產品不斷增長的需求和加T過程提出了越來越多的要求，因此研究塑性成形制品質量的影響因素就顯得很有必要。塑性成形T藝復雜、影響因素眾多且T藝參教與成形質量之間沒有顯式形式，神經網絡技術正是解決這些問題的一種行之有效的途徑。因為它擁有非線性特征、信息分布性以及較強的聯想能力036-38]。

加拿大Chun等建立了多網絡模型‘39]，以鋁合金熱加T過程的T藝參數為輸入，以材料性能指標為輸出，實現了對材料性能的預測。文獻[40]將人T神經網絡技術應用到熱軋中，對流動應力進行預測。國內也有很多學者將人T神網絡應用到塑性加T領域。文獻[41]將神經網絡技術應用於模具制造技術中，現了對T況的檢測、預報和控制。文獻[42]針對筒形件強力旋壓問題，用神經網絡方法，實現前處理的參數預選，在減少T作量的同時減少了模擬誤差文獻[43]以筒形件強力旋壓成形的材料參數、T藝參數為輸入，以旋壓力值為輸出，基於BP神經網絡技術建立兩者之間的映射關繫，並用粒子群優化的方法實現了對筒形件強力旋壓T藝參數的優化。

1.2.4遺傳算法在塑性成形中的應用

遺傳算法作為一種隨機化搜索方法，源於白然選擇和遺傳變異等生物進化機制，可以有效地解決復雜的適應性繫統模擬和優化問題。從產生至今不斷擴展應用領域，對於不同領域、不同學科的問題，它都可以作為一種通用酌求解算法來使用。

在塑性成形領域，許多特殊的優化問題用傳統的優化方法不能夠有效解決，

……

商品搜索

商品分类

【醫學】

【各大出版社】