形狀誤差對(duì)過(guò)盈聯(lián)接接觸應(yīng)力的影響

由博

（吉林化工學(xué)院 航空工程學(xué)院，吉林 吉林132021）

1 概述

過(guò)盈聯(lián)接零部件廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶和武器制造等領(lǐng)域，因此過(guò)盈聯(lián)接的壓裝質(zhì)量成為了研究熱點(diǎn)。過(guò)盈聯(lián)接壓裝質(zhì)量的影響因素包括過(guò)盈量、摩擦系數(shù)、配合直徑、形狀誤差和表面粗糙度等。

近年來(lái)很多專家學(xué)者針對(duì)上述影響因素的影響展開(kāi)了研究。Xiao[1]、Zhang[2]分別利用有限元法對(duì)表面粗糙度和材料兩個(gè)影響因素對(duì)過(guò)盈聯(lián)接應(yīng)力集中位置的影響進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明仿真分析更準(zhǔn)確。Lee[3]、Strozzi[4]分別從等效應(yīng)力、徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力三個(gè)方面針對(duì)形狀誤差對(duì)過(guò)盈聯(lián)接應(yīng)力集中的影響程度進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明仿真結(jié)果可以用于實(shí)際生產(chǎn)。Zhang[5]和Zhan[6]分別對(duì)過(guò)盈量和摩擦系數(shù)對(duì)過(guò)盈聯(lián)接疲勞強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明隨過(guò)盈量和摩擦系數(shù)的增加疲勞強(qiáng)度明顯下降。上述針對(duì)過(guò)盈聯(lián)接壓裝質(zhì)量研究都是針對(duì)重型機(jī)械設(shè)備，很難用于精密過(guò)盈聯(lián)接壓裝。針對(duì)上述研究現(xiàn)狀，本文研究形狀誤差（鼓形和錐形）對(duì)精密過(guò)盈聯(lián)接接觸應(yīng)力的影響。

2 形狀誤差對(duì)接觸應(yīng)力的影響

形狀誤差是一個(gè)復(fù)雜的影響因素，通常包括圓度、圓柱度和直線度。對(duì)過(guò)盈聯(lián)接而言，圓度和直線度的影響很小，因此分析圓柱度對(duì)過(guò)盈聯(lián)接接觸應(yīng)力的影響。

構(gòu)成過(guò)盈聯(lián)接的兩個(gè)零件的材料參數(shù)如表1 所示。

表1 材料參數(shù)

由于過(guò)盈聯(lián)接件都是軸對(duì)稱的，因此仿真模型采用的是1/4 模型，具體情況如圖所示。

當(dāng)形狀誤差為錐形時(shí)，過(guò)盈聯(lián)接配合面接觸應(yīng)力平均值為107.181MPa，當(dāng)形狀誤差為鼓形時(shí)，過(guò)盈聯(lián)接配合面接觸應(yīng)力平均值為108.707MPa，二者很接近；但是，當(dāng)形狀誤差為錐形時(shí)，過(guò)盈聯(lián)接配合面接觸應(yīng)力最大值為184.954MPa，當(dāng)形狀誤差為鼓形時(shí)，過(guò)盈聯(lián)接配合面接觸應(yīng)力最大值為136.728MPa，二者差別很大。

上述結(jié)果表明，當(dāng)形狀誤差為錐形時(shí)，過(guò)盈聯(lián)接配合面產(chǎn)生了塑性變，因此過(guò)盈聯(lián)接件的配合面應(yīng)避免出現(xiàn)錐形誤差。具體計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

仿真模型

表2 形狀誤差對(duì)接觸應(yīng)力的影響

3 結(jié)論

綜上所述，本文對(duì)形狀誤差對(duì)過(guò)盈聯(lián)接配合面接觸應(yīng)力的影響進(jìn)行了仿真研究，并計(jì)算了應(yīng)力集中比（如表2 所示），理想狀態(tài)下的應(yīng)力集中比為1.624，鼓形的應(yīng)力集中比為1.258，錐形的應(yīng)力集中比為1.726，這說(shuō)明在其他影響因素不變的情況下，形狀誤差為鼓形時(shí)過(guò)盈聯(lián)接配合面接觸應(yīng)力分布相對(duì)合理，這為判斷壓裝質(zhì)量是否合格提供了理論基礎(chǔ)。