头部支撑面角对连杆螺栓与大头盖接触应力的影响

国标六角法兰面螺栓对螺栓支撑面角度范围提出设计指导,但没有具体指出最佳角度,且其对螺栓预紧力及支撑面应力的影响尚无明确结论。通过建立发动机连杆螺栓的精细拧紧有限元仿真模型,并利用Yamamoto解析法验证了连杆螺栓有限元模型的准确性。研究了螺栓头部支撑面角对拧紧载荷下连杆螺栓预紧力和应力分布的影响,同时通过计算疲劳安全系数对螺栓头部支撑面的结构可靠性进行综合评估。结果表明:螺栓头部支撑面角取0.5°为最佳;提出了带有U型沉割槽的连杆螺栓结构模型,优化后的螺栓结构在螺栓头部与螺杆结合处的平均应力下降16.2%,平均疲劳安全系数提高19.6%。

基于响应面法的连杆模锻成形载荷影响因素研究

目的解决42CrMo连杆预锻成形过程中因成形载荷较大导致的模具损坏风险较大和使用寿命低的问题。方法构建连杆预锻成形的仿真模型,分析不同坯料温度、模具温度、模锻速度、摩擦因数对成形载荷的影响规律,基于Box–Behnken试验设计与响应面法对连杆预锻的成形载荷进行研究,并结合多岛遗传算法进行优化。结果在多因素交互下,各工艺参数按对成形载荷显著性影响由大到小的顺序依次为:坯料温度、摩擦因数、模锻速度、模具温度。当坯料温度为1190℃、模具温度为350.7℃、模锻速度为532.5 mm/s、摩擦因数为0.1时,成形载荷为3226.6 kN,相比原工艺的成形载荷降低了50.74%。模锻试验后成形效果较好,说明了优化工艺参数的合理性。结论优化后的工艺参数可使成形载荷明显降低,该研究可为连杆实际模锻成形的生产提供有效指导。

轴瓦表面波纹度对柴油机连杆大头轴承润滑特性的影响

柴油机连杆大头轴瓦表面在加工过程中存在波纹度,表面波纹度严重影响轴承接触表面的润滑性能。针对这一问题,建立考虑表面波纹度的连杆组弹性流体动力学模型,分析不同波纹度幅值、阶次和数量对连杆大头轴承润滑特性影响规律。结果表明:随着波纹度幅值、阶次和数量的增加,最小油膜厚度总体先增大后减小,总摩擦功耗先减小后增大,表明合理分布的表面波纹度对轴承性能有积极影响,可提升轴承的润滑性能;基于Box-Behnken试验设计与响应面法对柴油机连杆大头轴承润滑特性进行研究,以轴瓦表面波纹度的幅值、阶次和数量为优化变量,以最小油膜厚度和总摩擦功耗为优化目标进行响应面分析,并结合带精英策略的非支配排序遗传算法进行优化。结果表明:不同轴瓦表面波纹度对连杆大头轴承润滑特性影响差异较大;相较轴瓦光滑表面,优化后最小油膜厚度增加了11%;总摩擦功耗降低了14%。

悬链线型线轴瓦对连杆大头轴承润滑特性的影响

针对柴油机连杆大头轴承润滑不良和摩擦磨损的问题,结合轴承型线的设计理论,建立了悬链型线的数学表达式。运用AVL POWER UNIT搭建连杆柔性多体动力学模型,研究了连杆大头轴承的悬链线型线对其润滑特性的影响。结果表明:当连杆大头轴承采用悬链线型线轴瓦时,随着型线径向变化量的逐步增加,峰值油膜压力先减小后增大,最小油膜厚度先增大后减小,总摩擦功耗先减小后增大。当采用径向变化量为方案4(变化量6μm)的悬链线型线轴瓦时,最小油膜厚度增加了0.22μm,峰值油膜压力减少了10.92 MPa,总摩擦功耗减少了0.28 kW,有利于减小轴承的摩擦磨损功耗和改善连杆大头轴承的总体润滑性能。通过曲线拟合分析得到了最小油膜厚度、峰值油膜压力和总摩擦功耗这3个评价参数的函数关系,为连杆大头轴承润滑特性的优化设计提供参考依据。

连杆模锻工艺参数优化

为提高连杆锻件的成形质量和材料利用率、增加模具使用寿命,根据连杆锻件的外形尺寸对坯料结构进行修正,基于响应面法研究不同工艺参数的交互作用对预锻成形载荷、终锻件损伤值、终锻模具磨损深度的影响,并结合Multi-Island遗传算法进行多目标优化。结果表明:坯料结构修正后,锻件成形质量良好,坯料体积为65354.1 mm^(3),材料利用率提高了23.5%。通过方差分析可知,各工艺参数对预锻成形载荷的影响程度依次为:坯料温度>摩擦因数>上模速度>模具温度;对终锻件损伤值的影响程度依次为:摩擦因数>坯料温度>上模速度>模具温度;对终锻模具磨损深度的影响程度依次为:坯料温度>摩擦因数>模具温度>上模速度。修正后的成形载荷为3210 kN,降低了51.7%;锻件损伤值为0.547,降低了12.3%;模具磨损深度为0.0389μm,降低了22.4%,优化效果显著,可为模锻成形工艺参数优化及连杆实际生产提供参考。

基于正交实验的TC4钛合金连杆锻造工艺参数影响研究

为了实现连杆热锻过程的绿色设计,针对TC4钛合金连杆的热锻过程的单位体积能耗,采用有限元软件Deform-3D构建连杆的有限元模型,运用正交实验方案探究了锻坯初始温度、锻造速度、压扁量、摩擦因数4个工艺参数对单位体积能耗的影响。通过极差分析得到了各因素对单位体积能耗的影响程度:摩擦因数对单位体积能耗的影响程度最大,其次为锻坯初始温度和锻造速度,压扁量对单位体积能耗的影响最小;确定了优选方案工艺参数组合为:锻坯初始温度为1010℃、锻造速度为550 mm·s^(-1)、摩擦因数为0.1、压扁量为10 mm。在优选后的工艺参数条件下进行了连杆样品锻造,单位体积能耗由原来的418.54 J·mm^(-3)下降至288.17 J·mm^(-3),降幅达31.15%。TC4钛合金连杆热锻样品的金属填充正常,无锻造缺陷,实现了绿色制造。