汽车传动轴十字节油封密封性能分析研究及优化

论文摘要

传动轴是汽车传动系统中的重要部件,十字节油封的密封性能又对汽车传动轴的寿命起着至关重要的作用。本文对十字节油封的密封性能进行了研究,主要工作如下：1.基于ANSYS软件非线性分析技术,采用二维实体单元和接触单元,建立了油封的二维轴对称有限元模型,模拟了两层油封与十字轴的装配过程以及装配后油封密封腔内外压强变化时的情况。对油封唇边的变形情况和接触压力进行了模拟分析。2.对两层油封的十字节分别进行了泥浆冲淋试验和油脂泄漏试验。通过对试验过程分析和试验后样件状态分析,验证两层油封的防外界污染能力和防油脂泄漏能力。同时也验证有限元模拟分析的正确性。3.分析对比有限元与试验结果,在此基础上优化油封结构,在两层油封的基础上增加朝向贮油脂测唇边,增强密封性能,完成三层油封设计。并对三层油封进行有限元装配和密封模拟分析,并对油封样件进行台架试验验证。通过结构优化,有效的提高了油封的密封性能。也证明了本文所用有限元分析方法的正确性和有效性。该方法可以用于油封结构设计的数字模拟,从而实现油封设计由经验设计到数字模拟设计的转化。本文的分析方法和取得的试验结果为油封结构的优化设计奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.1.1 油封的定义和发展历程
• 1.1.2 橡胶油封失效的原因和特征
• 1.1.3 汽车传动轴及十字万向节概述
• 1.1.4 汽车传动轴失效形式
• 1.1.5 十字万向节的工作条件与油封的作用
• 1.2 国内外橡胶油封发展概述及十字节油封应用现状
• 1.2.1 国内外橡胶油封发展现状及趋势
• 1.2.2 橡胶油封的有限元模拟研究概况
• 1.2.3 十字节油封应用现状调查
• 1.3 本文的主要研究工作和内容
• 第二章 油封密封基本理论和影响因素
• 2.1 静态流体密封的密封机理
• 2.2 动态流体密封的密封机理
• 2.2.1 动态流体密封综述
• 2.2.2 微型泵理论
• 2.3 影响油封密封性能的因素
• 2.3.1 油封结构参数对密封性能的影响
• 2.3.2 油封材料特性对密封性能的影响
• 2.3.3 轴的相关参数对密封性能的影响
• 2.3.4 工作压力和温升对密封性能的影响
• 2.3.5 轴的装配误差对密封性能的影响
• 2.3.6 介质温度对密封性能的影响
• 2.3.7 轴转速对密封性能的影响
• 2.4 传动轴十字节油封实际应用参数
• 2.4.1 传动轴十字节油封的线速度
• 2.4.2 传动轴十字节油封的材料
• 2.4.3 传动轴十字节工作温度
• 2.4.4 传动轴十字轴相关参数
• 第三章 十字节油封有限元模拟
• 3.1 有限元技术及ANSYS简介
• 3.1.1 有限元技术简介
• 3.1.2 有限元ANSYS介绍
• 3.2 ANSYS的非线性分析能力
• 3.2.1 橡胶油封的三重非线性
• 3.2.2 ANSYS非线性分析能力
• 3.2.3 ANSYS接触分析
• 3.3 十字节油封有限元模型的建立
• 3.3.1 模型的基本假设
• 3.3.2 设置单元类型和实常数
• 3.3.3 几何模型的建立和网格的划分
• 3.3.4 接触对的建立以及约束和载荷的施加
• 3.4 数值模拟结果与分析
• 3.4.1 油封装配过程的模拟结果与分析
• 3.4.2 油封内外压强变化的模拟结果与分析
• 第四章 十字节油封台架试验
• 4.1 十字节油封台架试验简介
• 4.2 十字节油封台架试验样件参数
• 4.2.1 十字节油封参数
• 4.2.2 十字轴参数
• 4.2.3 十字节油脂参数
• 4.2.4 十字节油封装配状态
• 4.2.5 十字万向节台架试验样件状态
• 4.3 十字节油封泥浆冲淋试验
• 4.3.1 油封泥浆冲淋试验装置
• 4.3.2 油封泥浆冲淋试验内容及要求
• 4.3.3 油封泥浆冲淋试验结果及分析
• 4.4 十字节油封油脂泄漏试验
• 4.4.1 油封油脂泄漏试验装置
• 4.4.2 油封油脂泄漏试验内容及要求
• 4.4.3 油封油脂泄漏试验结果及分析
• 第五章 十字节油封密封性能优化
• 5.1 十字节优化油封
• 5.1.1 十字节油封结构对密封性能的影响分析
• 5.1.2 十字节油封的结构优化
• 5.2 十字节优化油封有限元模拟分析
• 5.2.1 优化油封有限元模型的建立
• 5.2.2 优化油封装配过程的模拟结果与分析
• 5.2.3 优化油封内外压强变化的模拟结果与分析
• 5.3 十字节优化油封台架试验验证
• 5.3.1 十字节优化油封台架试验样件参数
• 5.3.2 优化油封泥浆冲淋试验结果及分析
• 5.3.3 优化油封油脂泄漏试验结果及分析
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文