双质量飞轮设计与制造的关键技术研究

论文摘要

本文结合湖北重点攻关项目“汽车离合器用复合激光加工技术”和黄石市重点攻关项目“双质量飞轮系统的开发”、“数控轧制滚环智能加工设备”,为了提高车辆动力传动系统NVH性能,围绕双质量飞轮系统先进的设计及成形、连接技术进行理论和试验研究,对双质量飞轮进行性能优化、模拟加工等方面的研究。1.针对双质量飞轮进行结构设计、受力分析、性能优化、模拟加工等方面的研究。实现了双质量飞轮设计从经验类比型向科学分析计算型转变,构建了双质量飞轮设计与制造技术的集成系统,系统由数字化结构设计与仿真、整车NVH分析、旋压技术分析、焊接技术分析及优化等模块组成。各模块之间基于PDM技术,通过建立统一的产品数据模型技术手段,相应接口程序实现数据的共享与集成,保证各软件间数据交换的有机统一,从而实现双质量飞轮设计与制造技术的系统集成。2.系统提出双质量飞轮的设计计算公式,并设计了一种适用于激光焊接工艺的结构,讨论了弧形弹簧螺线的参数方程,通过对受约束弧形弹簧变形特点的理论分析,推导出了弧形弹簧的扭转特性计算公式,通过PRO/E建模,运用ADAMS对弧形弹簧双质量飞轮的扭转特性进行了仿真分析,验证双质量飞轮的弹性特性。3.通过对板材旋压技术在主飞轮体成形中的应用以及CNC环形轧制设备的研究,系统研究了技术参数、结构设计、数控系统,从而建立了双质量飞轮加工的旋压CAM系统。借助板材成形仿真软件ANSYS进行有限元分析,在不同温度下的变形及应力情况验证主飞轮体采用数控旋压技术能满足产品制造的要求。4.通过对汽车离合器数控激光设备及系统的研究,重点研究NC系统和检测监控技术,并系统研究了产品方案、结构特点、计算机控制系统和工艺参数,通过样机的运行情况及加工结果验证了激光数控设备技术的先进性。同时采用ANSYS软件对激光焊接热过程的温度场及变形、应力进行分析,对工艺参数进行分析。5.对双质量飞轮的试验方法及试验设备进行研究,对相关产品的试验结果与仿真结果进行对比分析,进一步证明了仿真计算和理论分析结论的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车传动系统及离合器行业的发展
• 1.2 汽车传动系扭转振动分析及解决方案
• 1.3 双质量飞轮DMF扭转控制性能概述及发展应用现状
• 1.3.1 双质量飞轮径向弹簧型扭振减振器
• 1.3.2 双质量飞轮周向长螺旋弹簧型扭振减振器
• 1.3.3 双质量飞轮周向短弹簧型扭振减振器
• 1.3.4 双质量飞轮橡胶弹簧型扭振减振器
• 1.4 先进制造技术在汽车离合器行业的应用及研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 本文的组织结构
• 第二章 双质量飞轮设计与制造技术的集成系统研究
• 2.1 双质量飞轮工作原理及设计研究
• 2.1.1 传动系扭转振动的分析
• 2.1.2 传动系扭转振动调谐研究
• 2.1.3 双质量飞轮结构
• 2.1.4 工作原理
• 2.2 双质量飞轮材料及工艺技术的研究
• 2.2.1 双质量飞轮工艺流程
• 2.2.2 盖盘与主飞轮体的旋压成形及激光焊接工艺
• 2.2.3 TOX挤压成形工艺
• 2.2.4 弧形弹簧材料及工艺
• 2.2.5 衬套材料及工艺
• 2.2.6 润滑脂的选取及密封技术
• 2.2.7 主飞轮与副飞轮的装配和平衡工艺
• 2.3 双质量飞轮设计与制造技术的集成系统实现方案及分析
• 2.3.1 并行工程在双质量飞轮开发过程中的应用
• 2.3.2 双质量飞轮设计与制造技术的集成系统实现方案
• 2.3.4 双质量飞轮整车振动性能分析
• 2.3.5 双质量飞轮的结构性能仿真分析
• 2.3.6 双质量飞轮的加工分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 双质量飞轮CAD/CAE设计计算与仿真分析
• 3.1 产品结构优化及设计计算
• 3.1.1 产品结构设计
• 3.1.2 弧形弹簧的螺线方程
• 3.1.3 双质量飞轮弧形弹簧的扭转特性分析
• 3.1.4 减振系统固有频率的计算公式
• 3.2 结构建模及仿真分析
• 3.2.1 软件简介
• 3.2.2 双质量飞轮三维实体模型的建立
• 3.2.3 仿真结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 双质量飞轮加工的旋压技术及CAM研究
• 4.1 旋压技术简介
• 4.2 数控自动旋压技术研究
• 4.3 集成质量检测装置
• 4.4 FEM分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 双质量飞轮加工的激光焊接技术及CAM研究
• 5.1 激光加工技术在汽车离合器行业的应用
• 5.1.1 激光切割技术的应用研究
• 5.1.2 激光焊接技术的应用研究
• 5.1.3 激光强化技术的应用研究
• 5.2 数控激光复合加工设备研究
• 5.2.1 数控激光复合加工设备工艺性能参数
• 5.2.2 数控激光复合加工设备的结构及其特点
• 5.2.3 数控激光复合加工设备的计算机控制系统
• 5.2.4 数控激光复合加工设备的技术指标和水平
• 5.3 激光焊接检测监控技术研究
• 5.3.1 激光焊接缺陷诊断
• 5.3.2 激光焊接质量的在线检测和控制
• 5.4 激光焊接过程仿真分析
• 5.4.1 激光深熔焊工艺参数的选择
• 5.4.2 有限元模型的建立
• 5.4.3 激光焊热源模型及边界条件
• 5.4.4 焊接温度场的数值模拟
• 5.4.5 焊接残余应力与变形
• 5.5 本章小结
• 第六章 双质量飞轮试验研究与结果分析
• 6.1 双质量飞轮设计要求及评价方法
• 6.1.1 双质量飞轮台架试验项目及标准
• 6.2 双质量飞轮测试设备研究
• 6.2.1 双质量飞轮综合性能试验机结构
• 6.2.2 硬件系统的设计
• 6.2.3 软件系统
• 6.2.4 检测报告
• 6.3 双质量飞轮测试结果分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结和展望
• 7.1 研究成果和结论
• 7.2 本文的创新点
• 7.3 进一步研究的展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读博士期间发表的论文及主要科研成果