基于接觸分析的柴油機滾輪和滾輪銷的外型優(yōu)化研究.pdf

1、高壓油泵是柴油機的關鍵部件，其中滾輪、滾輪銷等零件的結構、加工工藝、裝配工藝等若設計不當，工作過程中在高壓作用下會使?jié)L輪與滾輪銷之間的接觸應力分布不均，甚至出現(xiàn)局部應力集中現(xiàn)象，導致滾輪或滾輪銷發(fā)生局部嚴重磨（破）損，直接影響高壓油泵的工作性能及使用壽命。本文結合對某型號柴油機高壓油泵滾輪與滾輪銷之間的接觸應力分析，期望通過對滾輪孔面和滾輪銷外圓面的修型處理來改善其接觸狀態(tài)，以便消除或減小應力集中現(xiàn)象，提高其工作性能及使用壽命。研究工作

2、具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　本文建立了柴油機噴油泵中的滾輪與滾輪銷接觸副的實體模型，用有限元分析軟件ANSYS，得到了滾輪與滾輪銷的接觸狀態(tài)，及其應力應變分布情況。通過滾輪孔與滾輪銷外圓表面的凸度修型處理，進一步討論了凸度量對滾輪與滾輪銷接觸應力應變分布的影響規(guī)律。此外，分析了滾輪銷材料及其熱處理方式對滾輪銷性能的影響，獲得了不同材料滾輪銷的應力應變分布情況。
　　分析結果表明，滾輪與滾輪銷若采用標準孔與銷軸接觸，工作過

3、程中在高壓作用下滾輪與滾輪銷之間的接觸應力分布嚴重不均，兩端處的最大接觸應力約達220 MPa，是中間的接觸應力大約3.2倍，這點與滾輪和滾輪銷的磨（破）損痕跡相一致，證明導致滾輪和滾輪銷磨（破）損的主要原因是工作過程中接觸應力分布不均。滾輪內孔磨損位置在兩端，滾輪銷外圓磨損痕跡出現(xiàn)在與滾輪相對應位置；將有限元分析的結果與第二章He rtz理論的解析解做了比較，接觸應力的誤差為5.5％，驗證了三維接觸模型的網(wǎng)格劃分、接觸算法及邊界條件的

4、正確性和收斂性；選用滾輪內孔內凸，或者滾輪銷外圓外凸的時候可以有效的減小應力集中的現(xiàn)象，并且應力分布較之前均勻，修型效果明顯，提高了滾輪、滾輪銷的承載能力和使用壽命。通過對不同載荷情況下滾輪的接觸應力進行分析統(tǒng)計，為在不同載荷下選擇合適的凸量度提供了依據(jù)。
　　此外，控制材料的碳化物形態(tài)及分布，采用合理的淬火工藝和表面處理，對于穩(wěn)定滾輪銷的基體組織具有重要的作用。相比較而言，滾輪銷用 Cr12材料制造可獲得比17CrNiMo6材料