[发明专利]发动机曲轴圆角滚压强化方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机曲轴，具体涉及发动机曲轴圆角滚压强化方法。

背景技术

曲轴在工作中承受弯曲载荷和扭转载荷，对内不平衡的发动机曲轴还承受内弯矩和剪力；未采取扭转振动减振措施的曲轴，还可能存在幅值较大的扭转振动弹性力矩。这些载荷都是交变的，可能引起曲轴疲劳失效。实践表明，弯曲载荷具有决定性作用，弯曲疲劳失效是主要破坏形式。因此，曲轴结构强度的研究重点是弯曲疲劳强度。

曲轴形状复杂，应力集中现象相当严重，特别在连杆轴颈与曲柄臂的过度圆角处，和润滑油孔出口附近的应力集中尤为突出。通常的曲轴断裂，疲劳裂纹都始于圆角边缘处，端口大致与轴心线成45°。对于小排量汽车而言，空间紧凑，同时为满足动力性能，车辆设计必须最大限度的轻量化；发动机曲轴强度设计受到一定程度限制，曲轴断裂现象不可避免。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供能够提高曲轴强度，防止曲轴断裂的发动机曲轴圆角滚压强化方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

该发动机曲轴圆角滚压强化方法，使用滚压头进行曲轴圆角的滚压强化加工，包括以下步骤；

（1）在计算机上建立发动机曲轴模型；

（2）在计算机上模拟曲轴工作状态，通过计算，确定曲轴圆角滚压力；

（3）确定滚压头滚压圆角、滚压头夹角和滚压圈数；对发动机曲轴圆角进行滚压强化加工；

（4）对滚压强化产品进行疲劳试验；

（5）根据疲劳试验结果，选择强化程度符合设定值的滚压力和滚压圈数值，对发动机曲轴圆角进行滚压。

所述曲轴圆角分别为主轴颈圆角和连杆颈圆角。

所述步骤（2）中通过CAE建立发动机曲轴模型，模拟曲轴工作状态，计算出曲轴圆角的应力分布，得到曲轴圆角滚压力，确定曲轴圆角滚压力数值范围。

所述步骤（3）中根据曲轴的主轴颈圆角和连杆颈圆角确定滚压头滚压圆角。

所述步骤（3）中根据曲轴圆角位置确定滚压头的夹角。

所述步骤（3）中采用多组滚压圈数值。

所述滚压头连接有动力源。

滚压曲轴主轴颈圆角的滚压头夹角和曲轴主轴颈圆角圆心连线夹角相等，滚压曲轴连杆颈圆角滚压头夹角和曲轴连杆颈圆角圆心连线夹角相等。

滚压曲轴主轴颈圆角的滚压头圆角小于曲轴主轴颈圆角，滚压曲轴连杆颈圆角的滚压头圆角小于曲轴连杆颈圆角。

所述步骤（5）中强化程度设定值为曲轴圆角强化程度提高60%～100%。

本发明的优点在于：该发动机曲轴圆角滚压强化方法，通过CAE辅助手段，结合疲劳试验，进行滚压参数优化；得到最佳滚压参数后，采用滚压头对发动机曲轴圆角滚压强化。该发动机曲轴圆角滚压强化方法，对应力集中较容易断裂的曲轴圆角位置进行滚压强化，能有效缓和应力集中现象，强化应力集中部位，曲轴圆角强化程度能提高60%～100%。且发动机曲轴圆角滚压工艺在参数确定好后，后期加工简单，强化程度高，不仅能增强零件的强度，也能简化生产加工，大大提高了发动机的强度和经济型。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明发动机曲轴圆角滚压强化方法的发动机曲轴圆角的结构示意图。

图2为本发明发动机曲轴圆角滚压强化方法的示意图。

图3为本发明发动机曲轴圆角滚压强化方法的滚压力和滚压圈数的关系图。

上述图中的标记均为：

1-连杆轴颈，2-连杆轴颈圆角，3-主轴颈圆角，4-主轴颈，5-滚压力，6-滚压角度，7-滚压头。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，曲轴断裂现象容易发生的曲轴圆角，分别为连杆轴颈1处的连杆轴颈圆角2和主轴颈4处的主轴颈圆角3。

该发动机曲轴圆角滚压强化方法，使用滚压头7进行曲轴圆角的滚压强化加工，滚压头7连接有动力源，包括以下步骤；

（1）在计算机上建立发动机曲轴模型；具体为：发动机规格不同，发动机曲轴不同；根据具体的发动机曲轴，使用计算机建模软件，在建模软件内输入发动机曲轴各段长、宽、高和轴颈圆角等参数，绘制出发动机曲轴模型；建模软件为包括PROE和CATIA在内的多种三维绘图软件；