机体-主轴承盖接触结构的微动疲劳试件及装夹机构设计开题报告

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1、机体-主轴承盖接触结构的微动疲劳试件及装夹机构设计毕业设计开题报告文献综述一、课题研究的背景和意义近年来，随着发动机高功率密度化的发展，工作过程中，机体-主轴承盖接触面上经常发生微动疲劳问题。微动是发生在两接触表面间的一种振幅极小的相对运动，资料表明，在发动机工作过程中，不适当的螺栓预紧力和主轴承载荷等均有可能导致机体-主轴承盖接触面上产生严重的相对切向滑移，这将会增加接触面上微动疲劳损伤的可能性【1】。机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种低频、高频，直接、间接，低幅，高幅的振动，接触件间的循环载荷，以致接

2、触面间呈现较小的相对滑动。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。即使我们在设计过程中满足了其设计要求，机体仍然可能在工作过程中发生失效，究其缘由，大多数失效都是由于机体的微动疲劳导致的，微动疲劳俨然成为了机体疲劳失效的一个主要失效形式。目前，对于构件的微动疲劳问题，国内外专家学者已经进行了大量的研究分析，而且也取得了一系列的成果，但是，前人的研究对象大多数是简单的接触模型，而很少有人对复杂构件的接触面微动疲劳问题进行研究。机体的结构和应力状态都非常复杂，因此其与主轴承盖接触面上的微动疲劳问题也就成为了一个难点，目前，国内外在这方面的研究非常少见。二、微动疲劳及其危害性微动是指在机

3、械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变载荷作用下，接触表面间发生的振幅极小（通常为微米量级）的相对运动。微动可以造成接触表面摩擦磨损，能使裂纹的萌生和扩展加速，会大大降低零件的疲劳寿命。微动损伤是微动条件下机械零件的一种损伤方式，Hoeppner.D.W.将微动损伤定义为：对有一定的法向载荷作用于其上的两个相互接触的表面，若两表面之间存在幅度较小的相对振动运动（一般认为相对振动幅＜300μm），则这两个接触表面上出现的损伤现象就叫做微动损伤。按损伤模式的不同，微动损伤可分为三种基本形式：微动磨损、微动疲劳和微动腐蚀。微动磨损，微动疲劳和微动腐蚀这三种基本形式在在微动损伤的发展

4、过程中有可能同时发生，但作用是不一样的，当某一种形式占主导地位时，微动损伤最终表现为这种形式。因此，三种失效模式是随着微动条件的变化而变化的【2】。在交变应力或振动作用下，各种压配合或收缩配合构件的主要疲劳破坏形式就是微动疲劳损伤，摩擦磨损、疲劳、腐蚀三种失效形式同时存在于这种疲劳破坏形式当中，而且很大程度上影响了构件的疲劳寿命，严重的还能造成灾难性的事故，研究表明，微动作用通常使材料疲劳极限降低20～50％【2】，甚至可能高达80％。微动疲劳现象普遍存在于在各种机械部件当中，它能造成飞机，汽车，船舶，核能、建筑、化工、电信装备、海洋工程、铁路电力、桥梁工程人工植入器官等疲劳失

5、效。因此，微动疲劳被称为“工业癌症”【3】。三、微动疲劳研究的现状微动疲劳被认为是微动磨损和疲劳的共同作用的过程。微动疲劳过程的影响因素很多，据统计其影响因素多达50多个。其中主要的有：微动振幅、接触压力、循环应力、应力比、微动循环数、微动块形状和接触宽度。很多的实验表明，任何一个因素都不是单一的影响，而是存在一定的内在联系。微动振幅：Vingsbo和Soderberg在研究位移幅和剪应力对低碳钢的影响时，引入了微动图，他们把微动分为三个区域：粘着区、部分滑移区和滑移区。研究发现：低碳钢的疲劳寿命在实验初期都会随着微动振幅的增加而下降，到达一定值时，寿命将至最低点，而这个点被认

6、为是滑移区和部分滑移区的分界点。当振幅继续增大，疲劳寿命开始增加，当振幅到达一个特殊值的时候疲劳寿命曲线开始趋于一个稳定值，继续增大振幅，对疲劳寿命已经没有明显的影响。Jin等研究人员在对钛合金Ti-6Al-4A的研究中发现，最小的疲劳寿命发生在振幅为50~60μm时，并指出一旦出现滑移，微动磨损在微动损伤过程中就会起到主要的影响作用，导致微动疲劳寿命逐渐上升【4-6】。1）微动桥-试样微动疲劳国外研究现状微动疲劳试验和仿真模型有很多种形式，最早用于微动疲劳试验的接触模型主要是桥式微动块-平板试样接触【7】，一直到本世纪初国外学者对方足桥模型的研究都非常多。1998年，Eric

7、H.Jordan等提出了平面-平面方足桥接触表面应力分布的表达式，并通过有限元分析加以验证，结果表明，公式计算结果与有限元分析结果相对误差为4％；1999年，MichaelR等研究了循环载荷对二维平面-平面接触方足桥表面应力强度因子SIF的影响规律，提出了一种新的疲劳寿命估算方法；2001年A.L.Hutson等以两个相同材料Ti-6Al-4V薄板组成的平面-平面接触方足桥为研究对象，分别采用试验和有限元分析两种手段研究了厚度、循环应力比、摩擦系数对方足桥接触面微动疲劳的影响，结果表明，有限