Материал изделия, его состав и свойства. Режимы термообработки
Данное изделие изготавливается из алюминиевого сплава В95 ГОСТ 17232-99, который удовлетворяет всем техническим требованиям, предъявляемым к изделию по твердости, износоустойчивости.
Исследовательская часть
Схема нагружения
Коромысло является очень важным компонентом двигателя. Отказ этого элемента ГРМ выводит из строя весь двигатель, а также закупка и замена коромысел является дорогостоящим. Исследования, проведённые ранее ясно указывает на то, что эта проблема до сих пор решена не полностью и конструкторы все еще сталкиваются с множеством проблем, особенно концентрации напряжений и эффект нагрузки и других факторов. Метод конечных элементов является наиболее популярным подходом, используемым для анализа проблем механики разрушения.
Исследуем прочность коромысла в момент максимального сжатия пружины выпускного клапана, приложив силу (F=2223,4 N), полученную из исследования американских инженеров. [2]
Прикладываем силу перпендикулярную движению коромысла, фиксируем деталь в месте расположения гидрокомпенсатора неподвижным соединением и роликовым соединением в месте расположения оси коромысел.
Статический анализ 1. Рис. 2.1
Симуляция в SolidWorks показала, что предел текучести в несколько раз выше самых нагруженных участков детали.
Оптимизация коромысла
Оптимизация детали в системе SolidWorks Simulation (Рис 2.2) позволит снизить массу детали с сохранением запаса прочности.
Оптимизация детали проводится по трём переменным в таблице 2.1. Целевой функцией является предел текучести в таблице 2.2. Целью оптимизации является снижение массы детали таблица 2.3. Результаты исследования показаны в таблице 2.4.
Результаты оптимизации вSolidWorks Simulation. Рис. 2.2
В результате оптимизации масса детали уменьшилась на 32% (с 0,097 кг до 0,065). Для сравнения заводское коромысло ЗМЗ 523 имеет массу равную 0.12 кг. При этом предел текучести коромысла так и остался в несколько раз выше максимального напряжения детали.
Статический анализ 2. Рис 2.3
Технологическая часть
Выбор заготовки и способа ее получения
Для изготовления коромысел клапанов может применяться плита алюминиевая по ГОСТ 17232 - 99 и литьё. Учитывая отсутствия литейного производства в нашем городе и размеры деталей, то использование литья в качестве заготовки является нерациональным, а применение проката в условиях единичного производства является экономически целесообразным.
Заготовка из плиты. Рис. 3.1
Выбор технологических баз и определение последовательности обработки поверхностей заготовки