本文關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化與應(yīng)用

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【摘要】：提高發(fā)動機(jī)葉片強(qiáng)度的方法主要有噴丸強(qiáng)化、拋丸強(qiáng)化、高壓水射流表面強(qiáng)化、超聲波表面強(qiáng)化等,它們都依托其各自特點(diǎn)各具優(yōu)勢,而噴丸強(qiáng)化處理在實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)葉片表面強(qiáng)化方面具有噴丸強(qiáng)度高、噴丸質(zhì)量好、噴丸成本低等優(yōu)勢,得到了國內(nèi)外廣大學(xué)者的青睞。目前發(fā)動機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化裝置已開始在葉片質(zhì)量改善、葉片修復(fù)、葉片防護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用,但存在的問題也是不可忽視的,普通噴丸裝置難以完成薄壁復(fù)雜曲面的多角度噴丸工作。提高噴丸強(qiáng)化效果,降低生產(chǎn)成本,發(fā)展噴丸強(qiáng)化新裝置已成為當(dāng)前急需解決的問題。本文對噴丸強(qiáng)化裝置的關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化,通過對噴嘴、發(fā)動機(jī)葉片夾具、噴丸工作臺、帶輪傳動機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)超薄復(fù)雜曲面葉片的裝夾及葉片的多角度噴丸,并使用Solid works軟件建立了發(fā)動機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化裝置的三維實(shí)體模型。針對上述關(guān)鍵零部件通過有限元模擬分析,實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)優(yōu)化,在提高葉片表面強(qiáng)化效果的同時實(shí)現(xiàn)成本最小化。運(yùn)用離散元軟件EDEM對彈丸在噴嘴出口的速度進(jìn)行仿真分析,研究不同類型的噴嘴和不同直徑的彈丸對速度的影響。仿真結(jié)果表明:直徑為0.3mm的彈丸在文丘里噴嘴的出口速度最接近優(yōu)化目標(biāo)值。在噴丸最優(yōu)速度下,運(yùn)用EDEM仿真分析得出滿足最優(yōu)噴丸速度的噴嘴通徑、噴嘴長度、噴嘴擴(kuò)散角的范圍,噴嘴通徑的最優(yōu)范圍在6.4~9.5mm,噴嘴長度的最優(yōu)范圍在70~86mm,噴嘴擴(kuò)散角的最優(yōu)范圍在7°~9°。運(yùn)用正交試驗(yàn)技術(shù),研究彈丸在噴嘴出口速度與噴嘴通徑、噴嘴長度、噴嘴擴(kuò)散角的相互關(guān)系,得到優(yōu)化后文丘里型噴嘴的通徑為9.5mm,噴嘴的長度為70mm,噴嘴的擴(kuò)散角為8°。運(yùn)用有限元分析軟件Workbench對普通滾珠式、改進(jìn)的行星式噴丸工作臺的應(yīng)力、應(yīng)變和總變形進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果表明:在相同載荷條件下行星式噴丸工作臺的多點(diǎn)支撐可有效分散作用載荷,較滾珠應(yīng)力集中的滾珠式工作臺,其最大應(yīng)力和最大應(yīng)變值都有所減小,提高了工作臺的壽命。對改進(jìn)后的齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核,校核結(jié)果顯示:齒輪機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度符合要求。改進(jìn)后的行星式工作臺節(jié)省了調(diào)整葉片位置的時間,實(shí)現(xiàn)了一次裝夾、多角度噴丸處理效果,有效的提高了噴丸效率。對丸料回收提升機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,通過強(qiáng)度校核、Workbench有限元模擬分析,得到在工作載荷下,優(yōu)化后主軸直徑在53mm時,最大應(yīng)力值為310.8MPa,最大應(yīng)變?yōu)?.6×10-3;優(yōu)化后的帶輪筋板厚度11mm時,最大應(yīng)力值為305.2MPa,最大應(yīng)變?yōu)?.5×10-3,均滿足材料的屈服極限要求。上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,使提升機(jī)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求保證運(yùn)行安全的同時,有效減輕了零件重量、降低了制造成本。本文對優(yōu)化后噴丸強(qiáng)化裝置進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn),通過對45鋼曲面葉片進(jìn)行噴丸強(qiáng)化和噴丸表面的超景深觀測、硬度測量、殘余應(yīng)力測量,分析了優(yōu)化后噴丸裝置噴打葉片的三維形貌、力學(xué)性能和殘余應(yīng)力與噴丸時間的變化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的噴丸裝置對發(fā)動機(jī)葉片表面強(qiáng)化起到了明顯效果,硬度得到較大提高的同時各部位粗糙度減小并趨于一致,有效的殘余應(yīng)力值得到明顯提高,實(shí)現(xiàn)了噴丸強(qiáng)化裝置對發(fā)動機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動機(jī)葉片 噴丸強(qiáng)化裝置 有限元分析 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG668;TK406
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題背景及研究意義11
• 1.2 噴丸強(qiáng)化技術(shù)的研究進(jìn)展11-12
• 1.3 噴丸強(qiáng)化裝置的研究進(jìn)展12-14
• 1.4 發(fā)動機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化工藝研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4.1 發(fā)動機(jī)葉片簡介14
• 1.4.2 葉片噴丸強(qiáng)化質(zhì)量檢測指標(biāo)14-15
• 1.4.3 葉片噴丸工藝參數(shù)15-17
• 1.5 課題的技術(shù)路線17-18
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容18-21
• 第二章 發(fā)動機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-29
• 2.1 噴打部分的設(shè)計(jì)23-26
• 2.1.1 噴丸強(qiáng)化室23-24
• 2.1.2 噴嘴和噴嘴夾具24-25
• 2.1.3 噴丸工作臺及夾具25-26
• 2.1.4 噴丸壓力罐26
• 2.2 丸料回收部分的設(shè)計(jì)26-28
• 2.2.1 提升機(jī)構(gòu)27-28
• 2.2.2 分離器28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 噴嘴的仿真分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化29-45
• 3.1 基于離散元法的EDEM軟件29
• 3.2 基于EDEM軟件的噴嘴優(yōu)化設(shè)計(jì)29-44
• 3.2.1 噴嘴類型優(yōu)化和仿真分析29-33
• 3.2.2 文丘里型噴嘴的優(yōu)化設(shè)計(jì)33-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 噴丸工作臺的仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)45-57
• 4.1 Workbench軟件簡介45
• 4.2 原工作臺有限元仿真分析45-48
• 4.2.1 仿真前處理設(shè)置45-47
• 4.2.2 仿真結(jié)果分析47-48
• 4.3 優(yōu)化后傳動齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算48-53
• 4.3.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算49-52
• 4.3.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算52-53
• 4.4 優(yōu)化后工作臺的仿真分析53-54
• 4.4.1 仿真前處理設(shè)置53
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-57
• 第五章 提升機(jī)構(gòu)主軸及帶輪仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)57-69
• 5.1 提升傳動機(jī)構(gòu)簡介57
• 5.2 軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)57-63
• 5.2.1 軸的仿真分析57-61
• 5.2.2 優(yōu)化后軸的強(qiáng)度校核和仿真分析61-63
• 5.3 帶輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)63-67
• 5.3.1 原帶輪的仿真分析64-66
• 5.3.2 優(yōu)化后帶輪的仿真分析66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 第六章 發(fā)動機(jī)葉片噴丸強(qiáng)化裝置應(yīng)用69-79
• 6.1 噴丸強(qiáng)化裝置的應(yīng)用試驗(yàn)70-75
• 6.1.1 葉片三維表面形貌的觀測70-72
• 6.1.2 葉片表面硬度的測量72-73
• 6.1.3 殘余應(yīng)力的測量73-75
• 6.2 噴丸強(qiáng)化裝置在葉片修復(fù)和葉片防護(hù)上的應(yīng)用75-76
• 6.3 本章小結(jié)76-79
• 第七章 結(jié)論與展望79-81
• 7.1 結(jié)論79-80
• 7.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-87
• 附錄87

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙一霽;噴丸式復(fù)雜型面強(qiáng)化設(shè)備機(jī)械手的設(shè)計(jì)[D];西華大學(xué);2013年

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本文編號：963609