滾輪與滾輪銷接觸應力分析及結構優(yōu)化.pdf

1、在工程學和力學領域，接觸問題一直是人們廣泛關注并迫切需要攻克的難點問題之一，由于接觸受到材料變形、載荷以及接觸區(qū)域變化等因素的影響，使得接觸問題具有復雜的非線性。通常采用數(shù)學解析法和數(shù)值法來求解接觸問題，數(shù)學解析法求解非線性問題時難以獲得精確解，常規(guī)數(shù)值法因為需要多次迭代，占用較多資源并且耗時長。而有限元法通過建立幾何模型并加載邊界條件，用簡單問題代替復雜問題求解，使問題得到簡化，因此廣泛應用于接觸問題的求解中。
　　本論文的研究

2、對象是柴油機噴油泵凸輪機構，由于滾輪和滾輪銷在工作過程中相互接觸，使得滾輪銷上產(chǎn)生了應力分布不均勻現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會導致滾輪和滾輪銷產(chǎn)生早期疲勞磨損，嚴重影響到噴油泵凸輪機構的工作性能和使用壽命。本論文以這個問題為研究背景，對滾輪和滾輪銷進行三維實體建模，并將其導入ANSYS中進行分析計算。分析結果顯示，滾輪銷上在與滾輪接觸的線性區(qū)域兩端出現(xiàn)了明顯的應力集中現(xiàn)象，容易導致滾輪和滾輪銷磨損。
　　為了減小滾輪與滾輪銷的磨損現(xiàn)象，本論文

3、通過三種方式對滾輪和滾輪銷的結構進行優(yōu)化，即單獨對滾輪銷外圓進行優(yōu)化、單獨對滾輪內(nèi)孔進行優(yōu)化以及同時對滾輪內(nèi)孔和滾輪銷外圓進行優(yōu)化，然后對優(yōu)化后的模型依次進行分析計算。由分析結果可知，通過這種方式可以有效緩解滾輪銷邊緣效應，改善滾輪銷上應力分布不均勻的狀況。通過分析不同載荷條件下滾輪和滾輪銷修型凸度量大小可知，載荷越大，凸度量也越大。
　　最后，研究了滾輪銷材料Crl2鋼的幾種不同熱處理方式以及在不同熱處理方式下滾輪銷的工作性能，