曲軸滾壓關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)理論與數(shù)值模擬
定 價(jià)：38 元
- 作者：劉榮昌 ，等 著
- 出版時(shí)間：2010/2/1
- ISBN：9787118067095
- 出 版 社：國(guó)防工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi)：TH133.5
- 頁(yè)碼：292
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開(kāi)本：大32開(kāi)
《曲軸滾壓關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)理論與數(shù)值模擬》為國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“曲軸滾壓關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)理論研究”的主要研究成果。作者圍繞曲軸的強(qiáng)度分析和滾壓強(qiáng)化問(wèn)題進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，提出了曲軸滾壓刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和載荷參數(shù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與方法；對(duì)曲軸滾壓強(qiáng)化的表面硬化層的深度和殘余應(yīng)力進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，探討滾壓工藝參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力與變形層分布及數(shù)值上的影響；在對(duì)曲軸有限元，模型規(guī)范化研究的基礎(chǔ)上，提出了通用化的分析模塊劃分方法、模型參數(shù)化方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法；通過(guò)顯式-隱式求解手段將滾壓強(qiáng)化和強(qiáng)度分析模型有機(jī)地融合在一起，形成統(tǒng)一的分析模型，研究考慮滾壓強(qiáng)化效應(yīng)的曲軸有限元建模與分析方法，對(duì)曲軸滾壓后的殘余變形進(jìn)行了分析計(jì)算�！肚S滾壓關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)理論與數(shù)值模擬》內(nèi)容在一定程度上解決了工程上滾壓工藝參數(shù)和刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇無(wú)據(jù)可依的問(wèn)題，為科學(xué)評(píng)價(jià)滾壓強(qiáng)化效果提供了方法和依據(jù)。
《曲軸滾壓關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)理論與數(shù)值模擬》建立的圓弧接觸線回轉(zhuǎn)體摩擦傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型不僅為曲軸園角滾壓運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)提供了一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，也為該類(lèi)傳動(dòng)提供了一種減小滑動(dòng)、提高傳動(dòng)效率的新方法。作者將應(yīng)力狀態(tài)和軟性系數(shù)等概念引入了接觸問(wèn)題，對(duì)加工硬化現(xiàn)象中的表層、亞表層和深層給出了公式化的量化描述。書(shū)中提出的多項(xiàng)式插值的加權(quán)平均法推導(dǎo)過(guò)程簡(jiǎn)單、思路清晰，具有明確的物理意義并簡(jiǎn)化了三角形單元和四邊形等參元的形函數(shù)推導(dǎo)過(guò)程。
《曲軸滾壓關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)理論與數(shù)值模擬》可供企業(yè)中從事曲軸強(qiáng)度和強(qiáng)化研究與實(shí)踐的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員參考使用，亦可供機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車(chē)與動(dòng)力機(jī)械工程、應(yīng)用力學(xué)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的科研人員、工程技術(shù)人員和碩士、博士研究生參考。
曲軸作為內(nèi)燃機(jī)中最重要的部件之一，其結(jié)構(gòu)參數(shù)以及加工工藝水平不僅影響著整機(jī)的尺寸和重量，而且在很大程度上影響著內(nèi)燃機(jī)的可靠性與壽命。近年來(lái)隨著對(duì)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、可靠性要求的不斷提高，曲軸的工作條件愈加苛刻，曲軸的強(qiáng)度問(wèn)題變得更加重要。為了使曲軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)更加科學(xué)，在曲軸的強(qiáng)度和曲軸的合理強(qiáng)化問(wèn)題上國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，但歸納起來(lái)仍存在著以下幾方面的問(wèn)題：①有限元技術(shù)是一種計(jì)算曲軸疲勞強(qiáng)度的行之有效的方法，但目前曲軸有限元分析模型采用了形式各異的簡(jiǎn)化原則與方法，邊界條件處理方法千差萬(wàn)別，針對(duì)具體型號(hào)產(chǎn)品的重復(fù)研究問(wèn)題較為嚴(yán)重；②由于曲軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建模時(shí)間較長(zhǎng)，為了提高效率，印度汽車(chē)工業(yè)研究院的Athavale等人提出了曲軸幾何模型參數(shù)化的概念，但遺憾的是其僅僅對(duì)曲軸的少量結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了參數(shù)化處理，對(duì)有限元模型的載荷與邊界條件、材料性能參數(shù)和網(wǎng)格劃分參數(shù)卻只能手工處理，并且通用化程度低——只能針對(duì)小型風(fēng)冷汽油機(jī)曲軸；③曲軸圓角滾壓強(qiáng)化工藝是一種理想的曲軸表面強(qiáng)化手段，在曲軸強(qiáng)化的工藝方法上有著廣闊的發(fā)展前途，但國(guó)內(nèi)外在曲軸滾壓強(qiáng)化工藝研究上局限于試驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)方法和理論研究的欠缺導(dǎo)致滾壓刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、滾壓工藝參數(shù)選擇無(wú)據(jù)可依，在很大程度上限制了滾壓質(zhì)量的提高；④曲軸的強(qiáng)度和強(qiáng)化方法、工藝的選擇是密不可分的，然而，已有的曲軸強(qiáng)度分析模型都沒(méi)有考慮曲軸的強(qiáng)化效應(yīng)，而只能在疲勞強(qiáng)度或壽命計(jì)算時(shí)以一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的強(qiáng)化系數(shù)來(lái)予以修正，這顯然在很大程度上影響了曲軸強(qiáng)度分析的準(zhǔn)確性和可靠性，也不利于對(duì)曲軸的強(qiáng)化效果進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)。
劉榮昌，男，1970年6月生，1993年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)汽車(chē)拖拉機(jī)專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，2001年3月畢業(yè)于西安理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位，2005年6月畢業(yè)于西安理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車(chē)輛工程等方面的研究工作，完成河北省科技廳計(jì)劃項(xiàng)目和河北省教育廳項(xiàng)目各一項(xiàng)，獲河北省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)一項(xiàng)，主講的2門(mén)課程被評(píng)為省級(jí)精品課程，現(xiàn)主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目一項(xiàng)，主研河北省教育廳項(xiàng)目2項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，其中18篇被EI收錄�，F(xiàn)為河北科技師范學(xué)院副教授，機(jī)電工程學(xué)院院長(zhǎng)。機(jī)械工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)帶頭人。校級(jí)學(xué)術(shù)骨干，受聘擔(dān)任《內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)》特邀編委。秦皇島市第七批專(zhuān)業(yè)技術(shù)拔尖人才。
馬淑英，女，1952年10月生，河北科技師范學(xué)院教授。曾任農(nóng)業(yè)機(jī)械化專(zhuān)業(yè)教研室主任，現(xiàn)任農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)帶頭人，碩士研究生導(dǎo)師。1975年畢業(yè)以來(lái)，一直從事農(nóng)業(yè)機(jī)械化本科專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與科研工作。主講《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》、《農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理學(xué)》、《汽車(chē)?yán)碚摗�、《汽�?chē)運(yùn)用工程》、《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修》等課程。獲河北省教學(xué)成果二、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，省優(yōu)秀多媒體課件二等獎(jiǎng)和學(xué)院教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。主編國(guó)家規(guī)劃教材《農(nóng)機(jī)檢測(cè)技術(shù)》、《農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)》和《栽培設(shè)施工程技術(shù)》。省級(jí)精品課負(fù)責(zé)人和省級(jí)教學(xué)名師。科研方面。主要從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)檢測(cè)等方面的研究。先后取得科研成果14項(xiàng)；獲得河北省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。中國(guó)職業(yè)教育學(xué)會(huì)一等獎(jiǎng)，多次獲得市（廳）級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)；發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇；現(xiàn)承擔(dān)國(guó)家自然基金、省科技廳和省教育廳科研項(xiàng)目6項(xiàng)。2004年被評(píng)為秦皇島市優(yōu)秀教師，2007年被評(píng)為河北省模范教師，2008年被評(píng)為學(xué)校教學(xué)名師和巾幗建功標(biāo)兵，2009年評(píng)為河北省教學(xué)名師。
馬國(guó)清，男，1970年12月生，1993年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)汽車(chē)拖拉機(jī)專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位。2001年3月畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專(zhuān)業(yè)。獲工學(xué)碩士學(xué)位，2005年3月畢業(yè)于天津大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。2005年4月至2008年8月在河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程博士后流動(dòng)站和中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司從事博士后研究工作。主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車(chē)輛工程等方面的研究工作。參與國(guó)家863項(xiàng)目及國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目各一項(xiàng)，主持完成中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司項(xiàng)目一項(xiàng)。成功申請(qǐng)一項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利，與他人合作編寫(xiě)教材一部。發(fā)表學(xué)術(shù)論文15篇。其中被三大索引收錄論文五篇�，F(xiàn)為煙臺(tái)大學(xué)副教授，機(jī)電汽車(chē)工程學(xué)院副院長(zhǎng)。
第1章 概論
1.1 曲軸的強(qiáng)度研究回顧
1.2 提高曲軸疲勞壽命的方法和途徑
1.3 曲軸圓角滾壓工藝
1.4 本書(shū)的主要內(nèi)容
第2章 曲軸的參數(shù)化建模與有限元分析
2.1 有限元法的理論基礎(chǔ)和計(jì)算平臺(tái)
2.2 曲軸CAE模型的規(guī)范化
2.3 曲軸CAE模型的參數(shù)化
2.4 參數(shù)化曲軸有限元分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
2.5 直列四缸曲軸分析示例
2.6 結(jié)論
第3章 滾壓基本工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)方法
3.1 圓角滾壓運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.2 加載范圍與原則的選擇和確定
3.3 滾壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本計(jì)算
3.4 加工硬化層深度的軟性系數(shù)描述
3.5 曲軸滾壓加工的數(shù)值模擬
第4章 確定最佳滾壓參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
4.1 最佳殘余應(yīng)力理論
4.2 曲軸具體工況有限元模擬
4.3 曲軸圓角滾壓的正交試驗(yàn)
4.4 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)
4.5 最佳滾壓參數(shù)的確定
第5章 多項(xiàng)式插值的加權(quán)平均法及其應(yīng)用
5.1 引言
5.2 加權(quán)平均法的物理意義
5.3 單自變量的情況
5.4 兩自變量的情況
5.5 在有限元形函數(shù)推導(dǎo)中的應(yīng)用
5.6 結(jié)論
第6章 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的曲軸系動(dòng)力學(xué)分析
6.1 基于Kane-Huston方法的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力學(xué)建模及仿真
6.2 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的曲軸系動(dòng)力學(xué)分析
6.3 曲軸的固有動(dòng)力學(xué)特性分析
6.4 曲軸系受迫振動(dòng)分析
第7章 曲軸滾壓的顯式動(dòng)力學(xué)分析
7.1 滾壓過(guò)程的顯式動(dòng)力學(xué)模擬
7.2 考慮滾壓強(qiáng)化效應(yīng)的曲軸強(qiáng)度分析
7.3 滾壓加工殘余變形的有限元分析
參考文獻(xiàn)
第1章 概論
曲軸是汽車(chē)、拖拉機(jī)動(dòng)力裝置的核心零件之一，在內(nèi)燃機(jī)的五大件（機(jī)體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪組）中，曲軸具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工制造困難、承受載荷較大并且受力狀態(tài)復(fù)雜等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)以及加工工藝水平不僅影響著整機(jī)的尺寸和重量，而且很大程度上影響著內(nèi)燃機(jī)的可靠性與壽命。由于曲軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性較差，在制造過(guò)程中又受到冷熱加工等各種因素的影響，因此，處于工作狀態(tài)的曲軸各部分應(yīng)力分布是不均勻與交變的，尤其是在曲柄臂和過(guò)渡圓角部位會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中。同時(shí)，曲軸的主軸頸、連桿軸頸及其軸承副高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也會(huì)造成磨損和發(fā)熱燒損。曲軸的主要失效形式是疲勞斷裂和軸頸嚴(yán)重磨損，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)正�？煽康毓ぷ�，要求曲軸有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性和平衡精度，所以有必要提高曲軸的強(qiáng)度。
發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸圓角滾壓工藝、設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)的研究已經(jīng)成為當(dāng)前汽車(chē)工業(yè)發(fā)展，特別是轎車(chē)工業(yè)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。但是到目前為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)曲軸滾壓的工藝研究尚不十分充分，如曲軸材料、殘余應(yīng)力狀態(tài)、滾壓工藝參數(shù)等因素對(duì)滾壓層和曲軸疲勞強(qiáng)度的影響方面還缺乏系統(tǒng)的研究，曲軸滾壓參數(shù)的選取、滾壓效果的評(píng)價(jià)還沒(méi)有一套科學(xué)合理的方法。針對(duì)上述問(wèn)題，本書(shū)作者于2007年申報(bào)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“曲軸滾壓關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)理論研究”，本書(shū)在總結(jié)曲軸強(qiáng)度分析和滾壓強(qiáng)化已有成果的基礎(chǔ)上，主要介紹作者在此方面所取得的工作成果。
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