汽车制动管路锥形密封结构性能的优化设计

《汽车制动管路锥形密封结构性能的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com汽车制动管路锥形密封结构性能的优化设计口刘书天·口刘传波：1．三峡大学机械与动力学院湖北宜昌4430002。武汉理工大学机电工程学院武汉430070摘要：分析了管接头锥形联结结构的密封原理，确定了影响密封的关键因素。以某车型为例，运用有限元分析，确定了各因素与密封性能的关系；通过设计正交试验，对锥形联结结构进行了优化设计，提出了提高密封可靠性的方案。关键词：锥形密封有限元分析优化设计中图分类号：TH122；TH137．8+6文献标志码：A文章编号：1000-4998f2016)02—0043—0

2、4在汽车众多安全性能指标中，制动性能是关键性指标之一，而制动管路密封性的好坏直接影响整个汽车制动系统。目前大部分微型汽车都采用液压制动系统。即通过管道中的液体来传递制动压力。而管与管之间是通过管接头来进行联结的，任何部位管接头的泄漏，都会导致车辆在制动时刹车失效，这不仅会浪费人力、物力，还可能会对车辆安全构成威胁。汽车制动管路是通过管接头锥形联结结构来实现密封的[1-3]，一般采用的形式是锥形喇叭口与锥形凸台的接触密封，尺寸很小，无法使用垫片或者密封圈，并且需要承析，当喇叭口发生塑性变形时，如某车型制动管接头的受较高的正负压。密封

3、接触面压力为645MPa。即得到锥形密封结构的由于管接头锥形密封的重要性，笔者通过分析锥密封比压为645MPa。形联结结构的密封原理，确定了影响密封性能的因素，2影响锥形联结结构密封性的因素以密封面接触压力和喇叭口等效应力作为密封性能的评价指标。通过有限元分析方法，确定了各因素与密封锥形联结结构要实现密封．关键是要保证喇叭口性指标的关系。通过设计正交试验，对锥形联结结构内锥面与凸台外锥面的紧密贴合，以及喇叭口外锥面进行优化设计，确定结构密封性能达到最优时的各参与联结螺母锥端面的紧密贴合I5]。只有这些接触面紧数的水平组合。从而为管

4、接头的结构设计提供理论指密贴合，才能使密封面形成良好密封，保证锥形联结结导。构的密封。影响喇叭口内锥面与凸台外锥面密封性能的主要因素如下。1锥形联结结构密封原理(1)喇叭口内锥角。喇叭口内锥面与凸台外锥面锥形喇叭口与凸台的联结密封情况如图1所示。之间有一定的锥角差，锥角差越小，接触面贴合得越紧先将联结螺母旋入，使凸台的外锥面与喇叭口的内锥密，密封情况越好，但无锥角差时，将无法顺利装配。面D相接触，形成线密封，起到定位作用。然后继续旋喇叭口内锥角大小的不同，会导致其内锥面与凸台外入联结螺母施加预紧力，喇叭口发生弹性变形，随着力锥面在

5、施加预紧力之前的间隙不同。以及在施加预紧的增大．喇叭口发生塑性变形。填补喇叭口与凸台面的力之后所形成的密封面接触压力的不同．从而影响密间隙，最终实现密封。封面的密封性能金属锥形密封主要是通过金属的塑性变形来形成(2)喇叭口边厚度。在装配时，施加预紧力后喇叭密封接触面，其密封条件是形成封闭的密封环，使密封口边厚度的不同将会导致喇叭口的变形量差异．边越环上的接触压力达到密封比压_4]。通过有限元模拟分厚，压缩变形量将会越小；反之，较薄的边其变形量就较大。喇叭口的变形量关系到棱线在密封面上的压痕收稿El期：2015年7月机械制造54卷第

6、618期2016／2学兔兔www.xuetutu.com深度，进而影响密封面的密封性能。大，等效应力慢慢减小；超过90。后，最大等效应力又(3)凸台外径。不同的凸台外径会导致两者初始开始慢慢增大；在90。时，最大等效应力达到最小值接触状态的变化。即凸台外径棱线在喇叭口内锥面的401．199MPa。对于密封而言．希望在实现密封的前提初始接触位置的变化，导致密封面不同．进而影响密封下，等效应力越小越好，接触压力越大越好，所以综合面接触压力，从而影响整体密封性能。考虑两者的取值，内锥角取86～92。较为合理。(4)喇叭口外锥面圆角半径。

7、喇叭口外锥面圆1200角的主要目的是减小应力集中现象的发生．使喇叭口LP一一一’1150内部的等效应力在材料允许的范围之内，保证管接头皇一、—的正常工作。但喇叭口外锥面圆角半径越大。喇叭口外蓄1100锥面与联结螺母锥端面的贴合性能越差。进而影响到鲻1050密封面的密封性能。100O8486889092943锥形联结结构的有限元分析内锥角，(。)3．1模型的建立与网格的划分▲图4最大接触压力随内锥角变化曲线45O在对结构尺寸进行分析时，考虑到管接头为空间轴对称结构，只需要对其平面模型进行分析即可，然后＼／l室43o＼、-／使用扩展功

8、能，可以得到实体模型的结果。图2为管接头平面结构模型图。霎4l0＼通过金属拉伸试验，得到喇叭口(材料为08F)屈390服强度326MPa，抗拉极限493MPa；凸台(材料为2)848688909294屈服强度550MPa，抗拉强度725MPa。故主