機械專業(yè)外文文獻翻譯-外文翻譯-- 發(fā)動機曲軸箱軸承座裂解加工數(shù)值分析

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畢業(yè)設(shè)計 (論文 )外文資料翻譯 學(xué)院 (系 )： 機械 工程 學(xué)院 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： on of of 附 件： 指導(dǎo)教師評語： 譯 文的 意思基本正確，語句較通順。專業(yè)性術(shù)語的翻譯也較為得當(dāng)。譯文的數(shù)量已超過學(xué)校規(guī)定的要求。這說明該生具有較強的科技文獻的閱讀理解與翻譯能力。 簽名： 年 月 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。(用外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯譯文 發(fā)動機曲軸箱軸 承座裂解加工數(shù)值分析 預(yù)先精確計算裂解力 參數(shù) ,對于裂解設(shè)備設(shè)計及工藝過程的制定至關(guān)重要。應(yīng)用 件對捷達轎車發(fā)動機主軸承座 (以 380 材料為例 ) 起裂過程進行數(shù)值模擬 ,得出了裂解力與 J 積分的關(guān)系曲線。根據(jù) J 積分值與斷裂韌性的關(guān)系 ,確定了臨界 J 積分 ,采用線性插值的方法獲得了裂解力 ,并進行了實驗研究。實驗結(jié)果表明 :此方法也適用于不同結(jié)構(gòu)、不同材料的其他分體類零件裂解加工時裂解力的確定。 裂解技術(shù)是分體類零件加工領(lǐng)域中一項新型加工工藝 ,其本質(zhì)是利用材料的脆性 ,在人為制造裂解源的前 提下 ,通過外力使其斷裂 ,達到剖分體分離的目的 ,這就要求材料和結(jié)構(gòu)既要滿足零件的機械力學(xué)性能和使用壽命 ,又要適合裂解工藝的要求且要保證裂解質(zhì)量。汽車發(fā)動機曲軸箱軸承座的加工與連桿軸承孔的加工在結(jié)構(gòu)、工藝流程方面都適合于裂解工藝。發(fā)動機缸體多采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵等制造 ,都具有良好的脆性和機械加工性能 ,適合于裂解加工工藝并容易加工裂解槽。曲軸箱軸承座具有多個軸承孔結(jié)構(gòu) ,因此裂解設(shè)備需要具備裂解多個軸承孔的能力。所以發(fā)動機曲軸箱軸承座較之連桿軸承孔更適合于裂解工藝 ,工藝更加復(fù)雜 ,效益更加明顯。作者應(yīng)用 件對捷達轎車發(fā)動機曲軸箱軸承座 (以 380 材料為例 )起裂過程進行數(shù)值模擬 ,從而確定裂解加工中合適的裂解力參數(shù) ,并進行了實驗驗證。 裂解加工的原理是通過在曲軸箱軸承孔中心處設(shè)計并預(yù)制缺口 (初始裂紋槽 ) ,形成應(yīng)力集中 ,再主動施加垂直于預(yù)定斷裂面的載荷進行引裂 ,當(dāng)滿足發(fā)生脆性斷裂的條件時 ,在幾乎不發(fā)生塑性變形的情況下 ,在缺口處規(guī)則斷裂 ,實現(xiàn)軸承座體與蓋的無屑斷裂剖分 [5 ] ,如圖 1 所示。由于斷裂面呈犬牙交錯的自然形態(tài) ,具有極高的配合精度 ,無需加工。在后續(xù)的軸承孔精加工及裝配過程 中 ,分離后的蓋、體以斷裂剖分的三維曲面精確定位、自然嚙合、裝配。 由于軸承座裂解后軸承座、蓋靠結(jié)合面裝配 ,結(jié)合面積大 ,承載能力提高 ,尤其是抗剪切能力大幅提高。由于結(jié)合面不用定位銷或定位套 (平底式 ) 、或主軸承蓋兩側(cè)止口 (龍門式 ) 定位 ,而是采用裂解結(jié)合面嚙合定位 ,定位精度和重復(fù)定位精度都很高 ,有效減小裝配時產(chǎn)生的圓度變形。裂解工藝使曲軸箱軸承座由分體加工變?yōu)檎w加工 ,省去了分離面拉削與磨削和止口加工等工序 ,降低了加工成本 ,提高了經(jīng)濟效益。據(jù)德國大眾汽車公司計算及本課題組對連桿裂解的實驗研究計算 ,就軸承座的裂解 加工而言 :1) 明顯減少設(shè)備投資 30 %;2) 縮短生產(chǎn)線長度 ,減少占地面積 ;3) 節(jié)省量輔具費用 40 %;4) 減少刀具種類 ,降低刀具成本 ;5) 節(jié)約動能 40 %;6) 簡化工藝 ,使廢品率明顯下降?？梢娏呀夤に嚨慕?jīng)濟效益是明顯的。具有加工工序少、節(jié)省精加工設(shè)備、節(jié)材節(jié)能、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。 裂解技術(shù)的本質(zhì)是利用材料的脆性 ,在人為制造裂解源的前提下 ,通過外力使其斷裂達到蓋和體分離的目的。這就要求材料既要滿足曲軸箱軸承座的機械力學(xué)性能和使用壽命 ,又要適合裂解工藝的要求且要滿足裂解的質(zhì)量。缸體多采用 優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、鋁合金等制造 ,鑄鐵具有良好的機械加工性能 ,因此容易加工裂解槽?；诣T鐵抗拉性能遠小于其抗壓性能 ,韌性低 ,因此具有良好的裂解性能 ,而且因其韌性低 ,裂解過程的塑性變形也小。球墨鑄鐵與灰鑄鐵相比 . 主要優(yōu)點是有高的強度和韌性。蠕墨鑄鐵是在高碳、低硫和低磷的灰口鑄鐵澆注時 ,向鐵水中加入蠕化劑 (稀土鎂鈦合金等 ) ,使石墨形成短蠕蟲狀 ,蠕墨鑄鐵中的蠕蟲狀石墨形態(tài)是介于球狀和片狀石墨之間的一種過渡型石墨 ,所以蠕墨鑄鐵的性能介于灰口鑄鐵和球墨鑄鐵之間。連桿多數(shù)用 45 # 、 45中碳鋼或 中碳合金鋼制成 ,抗拉強度和韌性都比鑄鐵材料高。因此從材料的角度看 ,裂解工藝更適合于鑄鐵材料的加工。 作為一種先進的制造技術(shù) ,裂解工藝在國外各大汽車公司已不僅僅局限于連桿的制造與生產(chǎn) ,已經(jīng)得到了廣泛的推廣應(yīng)用。中外專家對發(fā)動機箱軸承座裂解工藝作了大量研究工作。圖 5a 和圖 5b 是國外研究機構(gòu)研究的裂解機構(gòu)原理圖裂解工藝在發(fā)動機箱體加工中的應(yīng)用 , 使原來分體加工的曲軸箱軸承座和軸承蓋改為整體加工 , 由于裂解由多個環(huán)形截面部分沿軸向逐個排列的工件 , 該方案包擴 1 個脹裂裝置 ,能夠沿軸向引入口內(nèi)作用于各個環(huán)形部件。 該裂解裝置擁有 1 個集中的脹裂控制裝置 ,通過控制裝置來調(diào)節(jié)脹裂的程度。工作原理是 :通過軸向的驅(qū)動裝置來調(diào)節(jié)推拉桿 (圖 4 中 ) ,使其產(chǎn)生相對運動 ,將軸向驅(qū)動力變?yōu)槊泬K (圖 4 中 ) 的徑向擴脹力 ,從而達到裂解的目的。鑒于軸承座裂解加工工藝經(jīng)濟效益顯著 ,而且裝配性能好 ,德國的 公司積極開展發(fā)動機曲軸箱軸承座裂解加工設(shè)備的研發(fā)工作。2003 年 公司提交第 1 條全自動曲軸箱軸承座的裂解加工生產(chǎn)線 ,并于 2004 年 4 月為德國大眾汽車公司建立了 1 條發(fā)動機箱體的裂解生產(chǎn)線 [4 ] ,如圖 6 所示?？梢妵饫昧呀饧庸すに噷ηS箱軸承座進行加工已經(jīng)成為研究熱點 ,有的國家已達到了實用階段。但我國對其裂解工藝及設(shè)備研發(fā)工作相對落后于國外 ,國內(nèi)尚未見相關(guān)報道 ,吉林大學(xué)已開展這項研究工作 ,取得了初步的研究成果。 對鑄態(tài)蠕墨鑄鐵 380 進行數(shù)值模擬和實驗研究 ,其相關(guān)材料參數(shù)如下 :彈性模量 E = 1. 33× 105 泊松比μ = 0. 27 ,名義屈服應(yīng)力σ 0. 2= 310 抗拉強度σ b = 400 金相組織 三維實體造型是有限元數(shù)值模擬的基礎(chǔ) ,數(shù)值模擬的前處理階段 需要輸入箱體的實體模型 (或簡化模型 ) 以形成邊界條件 ,根據(jù)發(fā)動機箱體軸承座結(jié)構(gòu)及在裂解過程中的受力特點 ,捷達轎車四缸發(fā)動機箱體軸承座的簡化模型。公稱尺寸為 :圓形孔直徑φ = 59 外端圓弧直徑為 100 兩側(cè)寬度為 100 兩螺栓孔間距為76 螺栓孔直徑為 10 軸承座厚度為 21 解槽深度 h = 0. 5 角2α = 20°、曲率半徑 r = 0. 2 據(jù)發(fā)動機箱體軸承座在裂解過程中的受力特點 ,將模型簡化分割 ,由于四缸發(fā)動機箱體軸承座裂解過程是五個軸承座同 時斷裂 ,各軸承座受力特點相同 ,取其中之一進行模擬分析即可。將 模型在裂紋槽對稱面進行分割 ,由于軸承結(jié)構(gòu)左右對稱 ,故可略去原圖的一半 ,這樣進行有限元模擬分析的三維零件圖就為原來的 1/ 2 。由于箱體尺寸相對較大 ,裂解過程中固定不動 ,因此箱體下端采用完全固定約束 ,即 : 0 ,在箱體的圓弧對稱面上 ,由于結(jié)構(gòu)對稱、載荷對稱 ,因此對稱分割面上的點在 X 方向無位移 ,即 : UR y = UR z = 0 。發(fā)動機箱體軸承座裂解時 ,由于箱體底端固定不動 ,脹斷套筒對軸承座下半圓弧有徑向壓力 ,脹塊對軸承座上半圓弧有徑向脹力。并且由于是 I 型裂紋 ,只有徑向力的 y 方向分量對裂紋起作用 , x 方向分量相互平衡對裂紋不起作用 ,因此在施加載荷時僅需在上、下半圓弧裂面施加 y 方向載荷即可 ,在限元模擬軟件中 ,載荷的施加方式有多種 ,如節(jié)點載荷、線載荷、面載荷等 ,根據(jù)軸承座裂解加工工藝特點 ,在本文模擬分析中 ,選擇節(jié)點載荷 ( 網(wǎng)格的劃分分為裂紋區(qū)與非裂紋區(qū) ,預(yù)先在模型上留出裂紋區(qū) ,然后在 件中對非裂紋 區(qū)進行實體建模及網(wǎng)格劃分 ,采用 127號 8 節(jié)點四面體單元(見圖 5 (a) ) 。然后 ,生成裂紋區(qū)實體模型 ,采用 21 號 20 節(jié)點八面體單元 ,由于裂紋區(qū)實際尺寸較小 ,放大的裂紋區(qū)網(wǎng)格。通過 能將非裂紋區(qū)與裂紋區(qū)的網(wǎng)格粘在一起 ,中心對稱面與非裂紋區(qū)用 令接觸連接 , 最后激活令 ,完整的有限元網(wǎng)格模型及邊界條件如圖 5 (d) 所示。對于彈塑性斷裂力學(xué) ,裂尖的應(yīng)力與應(yīng)變場產(chǎn)生 1/ r 的奇異性 ,二維情況下 ,這種奇異性可通過帶有 3 個重疊節(jié)點的三角形單元模 擬 ,而對本文三維模型的分析 ,可采用 20 節(jié)點塊體等參單元蛻化構(gòu)造奇異單元來模擬裂紋前緣的應(yīng)力場。 本文采用擴展 J 積分法即算法來計算裂紋的 J 積分 , 并通過拓撲搜索自動定義積分路徑。拓撲搜索法是指程序首先自動選取與裂紋尖點相聯(lián)系的所有單元的外輪廓線作為第一條積分路徑 ,然后進一步搜索與第一條積分路徑相聯(lián)系的單元的外輪廓線作為第二條積分路徑 ,以此類推 ,可以較方便地確定積分路徑。分析中采用 30 步分步加載 ,每步增量 4. 6 紋尖端節(jié)點共 43 個 , J 積分路徑數(shù)目定義為 6 個 , 裂紋尖端節(jié)點的允差設(shè)為 0. 001模擬分析得到了每個增量步裂解力對應(yīng)的所有裂尖節(jié)點的 J 積分數(shù)據(jù)。 為了驗證模擬分析的正確 ,在 料試驗機上用專門設(shè)計的裝置 (見圖 8) 進行了實驗驗證 ,設(shè)備最大公稱拉力為 300 計算機的信號采集速率為 200 次 / s ,實驗溫度為室溫 ,速度為 4 s。試件裂解槽尺寸為 :裂解槽深度 h =0. 5 角 2α = 20°、曲率半徑 r = 0. 2 實驗 3 件 (見圖 9) 。根據(jù)實驗 ,平均裂解力為 137圖 10 為實驗曲線之一 ) 。由計算可知 ,模擬值與試 驗值的誤差為 : μ = (137 - 129. 32) / 137 ×100 % = 5. 6 % 由于 J 即滿足預(yù)制裂紋槽啟裂的最小力。理論上 ,裂紋啟裂后能否快速擴展直至斷裂 ,取決于裂紋擴展時的彈性釋放能是否滿足裂紋擴展對表面能的要求。如果彈性釋放能大于表面能 ,裂紋能夠自動擴展 ;反之 ,則必須提高外力克服表面能 ,裂紋才能自動擴展?？梢娏呀饬_到裂解力閾值時 ,未必能夠保證裂紋自動擴展 ,這由材料的性能所決定。因此 ,本文將達到裂解力閾值時的裂解力視為斷裂的裂解力 ( 即保 證裂紋自動擴展的力 ) 與實驗得到斷裂的裂解力結(jié)果進行比較 ,無疑會帶來一定的誤差。 液壓回路中的程序庫元件 圖 12中的結(jié)構(gòu)圖是挖掘機模型圖形組成的液壓部分，以下的模型是從專屬的程序庫中選出，連接并輸入?yún)?shù)。注意到從 入信號如，挖掘機發(fā)動機的相關(guān)信號由圖框給出。使測量孔的直徑具體化。如控制流體速度的參考閥。對于挖掘機的機械部分，只要圖 12中所示的元件直接與液壓元件相連接。如液壓缸接觸的直線壓力元件。 曲軸箱軸承座裂解加工工藝是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的一 種新型加工工藝。應(yīng)用 件對發(fā)動機曲軸箱軸承座裂解過程進行了數(shù)值分析 ,采用了20 節(jié)點塊體等參單元蛻化構(gòu)造奇異單元來模擬裂紋尖點的奇異性 ,得出了裂解力與 J 積分的關(guān)系曲線 ,根據(jù) 380 材料的臨界 J 積分值 ,確定了裂解加工所需的裂解力。實驗表明 :此方法適用于不同結(jié)構(gòu)、不同材料的其他剖分類零件裂解加工時裂解力的確定。為設(shè)計裂解設(shè)備及制定工藝參數(shù)提供了可靠的數(shù)據(jù) ,并奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。 附件 2：外文原文 of of t he is he to t he of t he it s is as in t he 222t he by t he s t be to s h is in a of is of in of of to to of it is to of to of 122]. in to in a of so of to is By u of in to is at of to to no in in at to 5], . In of of in to to by of is As of or or on of of by of to of on of in 1) in 0%; 2) of to 3) in 0%; 4) of 5) to 0%; 6) of so be is of of in of of to to of it is to to of of of a so to of is is a of is is is is of to , so of in is a so of 5 #, 45Cr or is of a of is As an in is to of on a of 8, 9]. a b is a in of so of to by a of of by a O be on in a O by to O to ), to a ) so as to 2003 s of 004 as an of 4], be of on a in a is is in a of u as = 1. 33 × 105 s = 0. 27,0. 2 = 310 6 = 400 is of of of or to to in of = 59 of in 00 on of a 00 6 0 a 1 h = 0. 5 α = 20 °, r = 0. 2 on of of to is as to of be in to be so of on / 2. As is a U x = U y = U z = UR x = UR y = UR z = 0, in to UR x = UR y = UR z = 0. to at of of rc a it of of of x of to so y of in in as so to of in of is in of 127 ( (a)). 1, 20 in to of ( d) as / r be of be 0to In to to as to as so be of a 30. 6. 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