外文翻譯-- 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱軸承座裂解加工數(shù)值分析.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯學(xué)院(系)：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：外文出處：NumericalanalysisonfractureSplittingtechnologyofbearingblockofengine附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：譯文的意思基本正確，語(yǔ)句較通順。專業(yè)性術(shù)語(yǔ)的翻譯也較為得當(dāng)。譯文的數(shù)量已超過(guò)學(xué)校規(guī)定的要求。這說(shuō)明該生具有較強(qiáng)的科技文獻(xiàn)的閱讀理解與翻譯能力。簽名：年月日注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。(用外文寫)附件1：外文資料翻譯譯文發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱軸承座裂解加工數(shù)值分析預(yù)先精確計(jì)算裂解力參數(shù),對(duì)于裂解設(shè)備設(shè)計(jì)及工藝過(guò)程的制定至關(guān)重要。應(yīng)用MSC.MARC軟件對(duì)捷達(dá)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承座(以RuT380材料為例)起裂過(guò)程進(jìn)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)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(shí)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(xiàng)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(guò)外力使其斷裂,達(dá)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(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)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(gè)軸承孔結(jié)構(gòu),因此裂解設(shè)備需要具備裂解多個(gè)軸承孔的能力。所以發(fā)動(dòng)機(jī)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MSC.MARC軟件對(duì)捷達(dá)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱軸承座(以RuT380材料為例)起裂過(guò)程進(jìn)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。裂解加工的原理是通過(guò)在曲軸箱軸承孔中心處設(shè)計(jì)并預(yù)制缺口(初始裂紋槽),形成應(yīng)力集中,再主動(dòng)施加垂直于預(yù)定斷裂面的載荷進(jìn)行引裂,當(dāng)滿足發(fā)生脆性斷裂的條件時(shí),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(shí)現(xiàn)軸承座體與蓋的無(wú)屑斷裂剖分5,如圖1所示。由于斷裂面呈犬牙交錯(cuò)的自然形態(tài),具有極高的配合精度,無(wú)需加工。在后續(xù)的軸承孔精加工及裝配過(guò)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(shí)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(jì)效益。據(jù)德國(guó)大眾汽車公司計(jì)算及本課題組對(duì)連桿裂解的實(shí)驗(yàn)研究計(jì)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(zhǎng)度,減少占地面積；3)節(jié)省量輔具費(fèi)用40%；4)減少刀具種類,降低刀具成本；5)節(jié)約動(dòng)能40%；6)簡(jiǎn)化工藝,使廢品率明顯下降?？梢?jiàn)裂解工藝的經(jīng)濟(jì)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(diǎn)。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(guò)外力使其斷裂達(dá)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(jī)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(jī)械加工性能,因此容易加工裂解槽?；诣T鐵抗拉性能遠(yuǎn)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(guò)程的塑性變形也小。球墨鑄鐵與灰鑄鐵相比.主要優(yōu)點(diǎn)是有高的強(qiáng)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(shí),向鐵水中加入蠕化劑(稀土鎂鈦合金等),使石墨形成短蠕蟲(chóng)狀,蠕墨鑄鐵中的蠕蟲(chóng)狀石墨形態(tài)是介于球狀和片狀石墨之間的一種過(guò)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#、45Cr等中碳鋼或中碳合金鋼制成,抗拉強(qiáng)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(jìn)的制造技術(shù),裂解工藝在國(guó)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)箱軸承座裂解工藝作了大量研究工作。圖5a和圖5b是國(guó)外研究機(jī)構(gòu)研究的裂解機(jī)構(gòu)原理圖裂解工藝在發(fā)動(dòng)機(jī)箱體加工中的應(yīng)用,使原來(lái)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(gè)環(huán)形截面部分沿軸向逐個(gè)排列的工件,該方案包擴(kuò)1個(gè)脹裂裝置,能夠沿軸向引入口內(nèi)作用于各個(gè)環(huán)形部件。該裂解裝置擁有1個(gè)集中的脹裂控制裝置,通過(guò)控制裝置來(lái)調(diào)節(jié)脹裂的程度。工作原理是:通過(guò)軸向的驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)調(diào)節(jié)推拉桿(圖4中),使其產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),將軸向驅(qū)動(dòng)力變?yōu)槊泬K(圖4中)的徑向擴(kuò)脹力,從而達(dá)到裂解的目的。鑒于軸承座裂解加工工藝經(jīng)濟(jì)效益顯著,而且裝配性能好,德國(guó)的ALFING公司積極開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱軸承座裂解加工設(shè)備的研發(fā)工作。2003年ALFING公司提交第1條全自動(dòng)曲軸箱軸承座的裂解加工生產(chǎn)線,并于2004年4月為德國(guó)大眾汽車公司建立了1條發(fā)動(dòng)機(jī)箱體的裂解生產(chǎn)線4,如圖6所示?？梢?jiàn)國(guó)外利用裂解加工工藝對(duì)曲軸箱軸承座進(jìn)行加工已經(jīng)成為研究熱點(diǎn),有的國(guó)家已達(dá)到了實(shí)用階段。但我國(guó)對(duì)其裂解工藝及設(shè)備研發(fā)工作相對(duì)落后于國(guó)外,國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道,吉林大學(xué)已開(kāi)展這項(xiàng)研究工作,取得了初步的研究成果。對(duì)鑄態(tài)蠕墨鑄鐵RuT380進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究,其相關(guān)材料參數(shù)如下:彈性模量E=1.33105MPa,泊松比=0.27,名義屈服應(yīng)力0.2=310MPa,抗拉強(qiáng)度b=400MPa。金相組織三維實(shí)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(shí)體模型(或簡(jiǎn)化模型)以形成邊界條件,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)箱體軸承座結(jié)構(gòu)及在裂解過(guò)程中的受力特點(diǎn),捷達(dá)轎車四缸發(fā)動(dòng)機(jī)箱體軸承座的簡(jiǎn)化模型。公稱尺寸為:圓形孔直徑=59mm,外端圓弧直徑為100mm,兩側(cè)寬度為100mm,兩螺栓孔間距為76mm,螺栓孔直徑為10mm,軸承座厚度為21mm。裂解槽深度h=0.5mm、張角2=20、曲率半徑r=0.2mm。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)箱體軸承座在裂解過(guò)程中的受力特點(diǎn),將模型簡(jiǎn)化分割,由于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)箱體軸承座裂解過(guò)程是五個(gè)軸承座同時(shí)斷裂,各軸承座受力特點(diǎn)相同,取其中之一進(jìn)行模擬分析即可。將模型在裂紋槽對(duì)稱面進(jìn)行分割,由于軸承結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱,故可略去原圖的一半,這樣進(jìn)行有限元模擬分析的三維零件圖就為原來(lái)的1/2。由于箱體尺寸相對(duì)較大,裂解過(guò)程中固定不動(dòng),因此箱體下端采用完全固定約束,即:Ux=Uy=Uz=URx=URy=URz=0,在箱體的圓弧對(duì)稱面上,由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱、載荷對(duì)稱,因此對(duì)稱分割面上的點(diǎn)在X方向無(wú)位移,即:Ux=URy=URz=0。發(fā)動(dòng)機(jī)箱體軸承座裂解時(shí),由于箱體底端固定不動(dòng),脹斷套筒對(duì)軸承座下半圓弧有徑向壓力,脹塊對(duì)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(duì)裂紋起作用,x方向分量相互平衡對(duì)裂紋不起作用,因此在施加載荷時(shí)僅需在上、下半圓弧裂面施加y方向載荷即可,在Marc/metant有限元模擬軟件中,載荷的施加方式有多種,如節(jié)點(diǎn)載荷、線載荷