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装配式凸轮轴连接技术研究及数控装配机研制

作　者: 乔健
导　师: 寇淑清
学　校: 吉林大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 装配式凸轮轴球体扩径连接机械滚花过盈连接数值模拟装配载荷连接强度数控装配机
分类号: TK406
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

装配式凸轮轴采用新型组合式设计与制造模式,具有重量轻、加工成本低、材料利用合理等优点,对减轻发动机重量、降低制造成本、提高发动机性能有重要意义,已成为凸轮轴制造技术的发展方向。针对装配式凸轮轴球体扩径连接和滚花过盈连接技术进行了数值分析和实验研究,确定最佳工艺参数,从而为基于球体扩径连接和滚花连接的装配式凸轮轴设计与装配设备的研制提供基础数据和有益的参考;进而研究开发装配式凸轮轴数控装配机床。论文主要研究内容如下:提出装配式凸轮轴球体扩径连接技术,通过对球体扩径连接原理进行分析,探索了凸轮和轴体的材料性能参数对扩径连接的影响,并对球体扩径连接过程进行了数值模拟。基于有限元数值模拟和球体扩径连接实验,对影响扩径连接装配载荷和连接强度的各种工艺参数进行分析和较优选择,为扩径连接装配式凸轮轴的生产以及装配设备的设计提供依据。针对装配式凸轮轴新型滚花过盈连接技术,采用数值模拟对滚花过盈装配过程和静力扭转强度进行了系统分析,结合压装、静力扭转和疲劳强度试验,给出了材料、过盈量、连接区长度、滚花齿形及齿厚等参数对压装力和连接强度的影响规律。进行了滚花装配式凸轮轴数控装配机床的研制及改进。在自行研制的数控装配机上对V348进/排气凸轮轴进行了自动化装配工艺试验研究,并完成检测及小批量试制,为装配式凸轮轴的产业化生产奠定了基础。

全文目录

提要  5-10
第一章绪论  10-27
  1.1 引言  10-11
  1.2 凸轮轴制造技术现状及发展概况  11-19
    1.2.1 传统一体式凸轮轴  12-13
    1.2.2 装配式凸轮轴  13-16
    1.2.3 装配式凸轮轴关键技术  16-17
    1.2.4 国外装配式凸轮轴研究进展及生产技术现状  17-18
    1.2.5 国内装配式凸轮轴研究及生产技术现状  18-19
  1.3 装配式凸轮轴关键连接技术及发展趋势  19-24
    1.3.1 常用连接方法概述  19-20
    1.3.2 装配式凸轮轴的主要连接方法  20-23
    1.3.3 装配式凸轮轴常用连接方法分析比较  23-24
  1.4 选题依据和意义  24-25
  1.5 本文主要研究内容  25-27
第二章装配式凸轮轴连接原理  27-35
  2.1 球体扩径连接原理  27-28
  2.2 滚花过盈连接原理  28-29
  2.3 球体扩径连接对连接部件材质要求分析  29-33
    2.3.1 凸轮与轴体弹性模量相同  29-31
    2.3.2 轴体弹性模量大于凸轮弹性模量  31-32
    2.3.3 轴体弹性模量小于凸轮弹性模量  32-33
  2.4 本章小结  33-35
第三章球体扩径数值模拟及工艺参数分析  35-54
  3.1 有限元模型建立及关键技术处理  35-39
    3.1.1 模型建立  35-37
    3.1.2 材料模型  37
    3.1.3 边界条件处理  37-39
  3.2 球体扩径连接过程分析  39-44
    3.2.1 等效应力分析  39-41
    3.2.2 轴体和凸轮接触压力分析  41-43
    3.2.3 轴体变形分析  43-44
  3.3 球体扩径连接影响因素分析  44-52
    3.3.1 凸轮和轴体材料组合的影响  44-47
    3.3.2 轴体壁厚的影响  47-48
    3.3.3 球体过盈量的影响  48-49
    3.3.4 凸轮与轴体的初始间隙的影响  49-51
    3.3.5 凸轮宽度的影响  51-52
  3.4 本章小结  52-54
第四章滚花过盈装配工艺参数分析  54-70
  4.1 模型建立及技术问题处理  54-57
    4.1.1 模型建立  54-55
    4.1.2 网格划分  55-56
    4.1.3 边界约束条件  56-57
    4.1.4 边界接触摩擦  57
  4.2 装配过程及影响因素分析  57-61
    4.2.1 材料的影响  58-59
    4.2.2 滚花连接区长度的影响  59
    4.2.3 过盈量的影响  59-60
    4.2.4 滚花齿形的影响  60
    4.2.5 齿间距的影响  60-61
    4.2.6 其它影响因素  61
  4.3 滚花连接静扭模拟分析  61-64
    4.3.1 边界约束条件确定  61-62
    4.3.2 静扭分析  62-64
  4.4 静扭强度影响因素分析  64-67
    4.4.1 材料的影响  64
    4.4.2 滚花连接区长度影响  64-65
    4.4.3 装配过盈量的影响  65
    4.4.4 齿形的影响  65-66
    4.4.5 齿间距的影响  66
    4.4.6 轴体直径的影响  66-67
  4.5 滚花过盈连接工艺参数优化  67-69
  4.6 本章小节  69-70
第五章凸轮轴连接实验研究及工艺参数确定  70-84
  5.1 球体扩径连接实验研究  70-76
    5.1.1 扩径连接实验  70-72
    5.1.2 静扭强度实验  72-74
    5.1.3 实验结果与有限元模拟结果比较  74-75
    5.1.4 主要工艺参数确定  75-76
  5.2 滚花过盈连接实验研究  76-83
    5.2.1 装配实验  76-78
    5.2.2 静扭强度实验  78-79
    5.2.3 疲劳强度实验  79-81
    5.2.4 实验结果与模拟结果比较  81-83
    5.2.5 主要工艺参数确定  83
  5.3 本章小结  83-84
第六章装配式凸轮轴数控装配机研制及改进  84-101
  6.1 装配机总体设计  84-85
  6.2 凸轮轴装配流程制订  85-87
  6.3 机械系统设计  87-93
    6.3.1 对机械系统基本要求  87-88
    6.3.2 机械系统的组成  88-89
    6.3.3 装配机结构设计  89-93
  6.4 液压系统设计  93-95
  6.5 数控系统设计  95-97
    6.5.1 数控系统型号选择  95-96
    6.5.2 数控系统配置  96
    6.5.3 数控装配机控制方式初步确定  96-97
  6.6 数控装配机的制造  97-98
  6.7 装配机结构改进—悬臂式装配机  98-100
    6.7.1 机架结构选择  98
    6.7.2 传动系统的改进与完善  98-100
  6.8 本章小结  100-101
第七章凸轮轴自动化装配工艺试验研究  101-112
  7.1 V348 进/排气凸轮轴装配流程  101-102
  7.2 滚花过盈连接参数确定  102-106
    7.2.1 实验材料及尺寸  102
    7.2.2 装配实验与静扭强度实验  102-105
    7.2.3 实验结果及参数选取  105-106
  7.3 凸轮轴自动化装配及检测  106-110
  7.4 本章小结  110-112
第八章结论与展望  112-114
参考文献  114-123
攻博期间发表的学术论文及其他成果  123-124
摘要  124-127
ABSTRACT  127-131

装配式凸轮轴连接技术研究及数控装配机研制

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