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横向滚花装配式凸轮轴关键技术研究
| 论文题名： | 横向滚花装配式凸轮轴关键技术研究 |
| 关键词： | 装配式凸轮轴;横向滚花;连接强度;数值模拟 |
| 摘要： | 装配式凸轮轴突破了传统凸轮轴整体设计和加工的模式，采用各部件分体加工然后进行装配的方法，具有材料匹配灵活、产品性能好、生产效率高、便于实现柔性化和自动化生产等优势，已成为凸轮轴制造产业发展的新方向。分体部件连接是装配式凸轮轴的关键技术，对于横向滚花凸轮轴，国内研究多集中于各参数对连接强度的影响，连接强度理论计算的研究相对较少，工艺参数的确定主要依靠实验，存在盲目性大、设计周期长、设计成本高等问题。 本文通过对横向滚花凸轮轴连接失效前后两种状态进行切割与观察，对连接状态和失效过程进行分析，建立了力学等效模型，将静态扭矩理论计算分解为花键连接扭矩计算和过盈连接扭矩计算。根据花键连接和过盈连接强度计算公式，结合横向滚花连接实际情况引入了修正系数K1和K2，推导出横向滚花连接能够承受最大静扭矩的理论计算公式，确定了各参数与静扭矩连接强度之间的关系。以某汽车发动机凸轮轴为例，通过分析横向滚花凸轮轴的结构特点，简化了横向滚花凸轮轴的模型，运用ABAQUS软件对装配和扭转破坏过程进行模拟仿真，分析了主要参数与压装力和静扭矩强度的关系，验证了连接强度理论计算公式中各参数与静扭矩的关系。本文最后，根据理论计算和模拟仿真确定一组最优加工参数，并完成了凸轮轴的加工与装配。通过设计固定凸轮与轴管的专用夹具，利用扭矩实验平台对凸轮轴进行了静态扭矩破坏实验，实验结果与仿真和理论计算结果进行了对比分析，并对实验中出现的较大扭矩偏差进行了分析。 研究结果表明：可以采用理论计算和仿真模拟相结合确定最优工艺参数组合，并通过实验验证的方法对产品进行优化与设计，从而减少设计工作量和设计成本，缩短产品研发周期。 |
| 作者： | 焦豪奇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘俊利;关洪涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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