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镁合金转向支撑的模态分析及其结构优化

镁合金转向支撑的模态分析及其结构优化
镁合金转向支撑的模态分析及其结构优化

汽车轮毂加工工艺分析

汽车轮毂加工工艺分析 摘要:文章通过对商用车轮毂零件的机加工工艺及路线设计等内容的分析,详细讨论了汽车轮毂从毛坯到成品的机械加工工艺过程,并制定了相应的机械加工工艺规程,对轮毂的加工工艺进行了探讨与分析,以供各位参考。 关键词:汽车轮毂;零件;机加工工艺 近几年来,随着经济的发展,我国的商用车越来越得到更广泛的应用,轮毂作为汽车底盘的一个关键件,汽车在行驶过程中轮毂作旋转运动,内孔装有轴承起到了支撑车辆的作用。轮毂的材质、加工尺寸、形位公关的控制是车辆在使用中所要关注的问题。通过对轮毂的加工工艺进行分析,了解轮毂在尺寸控制方面的关键特性,对我们了解轮毂及使用上具有重要意义。 1零件分析 1.1零件的结构分析 汽车轮毂属盘套类零件(如图1所示),零件的外表面为阶梯带凹槽、加强筋,内表面为阶梯孔,这个属于典型的盘套类零件,同时又具有轴类零件的特征,是以轮毂及上下端为主要加工表面,且有较高的尺寸公差和形位公差要求。 1.2零件的生产纲领及零件的生产类型 在设计制造工艺路线时要考虑汽车轮毂是具有大批量生产的特点,所以要制定合格的工艺路线和合适的设备、刀具、量具、检具,来提高生产效率,降低生产成本,提高经济效益。 2工艺规程设计 2.1制定加工工艺路线 加工工序名称见表1。 本工艺路线的优点在于第3序,轮毂的内外轴承位、油封位、制动鼓安装止口位四者同轴度要求很高,技术要求为:↗0.05,本工艺路线,以工序集中的方式,将四者的形位公差要求在同一次装夹后,一次加工成型,有效减少多次定位引起形位公差误差。其余孔口倒角部份不在此工艺路线中列出。 2.2定位基准的选择 确定加工工艺路线后,选择基准是工艺规程设计中的重要工作,选择正确与合理的基准,可以保证加工质量的一致性,提升加工效率,减少对工人技能水平的依赖。选择合适的基准必须从零件的加工精度、特别是加工表面的相互位置精

牵引动力实验室机械振动与模态分析期末考试试题2016

1 / 41 西南交通大学研究生2015-2016学年第(二)学期考试试卷 课程编号52133003-1课程名称 机械振动及模态分析 考试时间 120分钟 阅卷教师签字: 1 叙述ITD 法基本原理和参数识别过程(写出必要的公式)? (8分) 2 实验观察到一有阻尼单自由度系统的振动幅值在5个完整的周期后衰减了50%,设系统阻尼为粘性阻尼,试计算系统的阻尼因子。(10分) 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线 22112ln ζπζ ζωδ-= ==T x x n

2 / 42 3. 如左图所示的系统,3个测点的频响函数曲线如下图。请写出被试件的1阶和2阶模态刚度 和模态阻尼表达式,解释用这3个频响函数曲线得到的1阶模态刚度和1阶模态阻尼比是否 相同?为什么?(10分) 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线

3 / 43 4. 如图所示的二阶系统,其中:k1=1,k2=3,m1=1,m2=3。(32) (1) 计算系统的特征值和特征向量 (2)验证特征向量关于质量矩阵和刚度矩阵的加权正交性,分别写出系统的模态刚度和模态质量。 (3)若输入矩阵 ,试写出解耦后的微分方程。并利用叠加原理求出系统的响应。 (4)利用振型叠加法计算系统在初始条件: 下的响应。 5 以机器安装在弹性支承上,测得固有频率为f=12.5Hz ,阻尼比ζ=0.15,参及振动的质量为880kg 。已知机器转速N=2400r/min ,不平衡力的幅值是1470N ,求机器的振幅、传递到地基上的力幅。(15分) K2 k1 M1 M2 x1,f1 X2,f 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线

镁合金材料工艺

镁合金发展 针对陕北的跨越式发展目标,提出了建设府谷、神木镁产业基地,推进榆林能源基地资源深度转化,拉长产业链条,加大财政引导资金投入力度,组建省级镁业企业集团,集中力量开展技术攻关,重点发展六种镁合金,加强镁业人才建设 镁锂合金材料是当今世界上最轻的金属结构材料,属于国际上列入高度保密的技术。今年年底,中国将在西安阎良国家航空高技术产业基地实现这种金属结构材料的规模化生产,用于航空、航天、能源等多个领域。 据西安交通大学材料专家柴东朗教授介绍,镁锂合金材料具有低密度、高塑性等特点,是当今世界上最轻的金属结构材料,可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其他铝合金材料,具有广泛的应用前景。中国对镁锂合金材料研究已有一段时间,但是大多数处于实验室阶段,直到2010年西安交通大学与西安四方超轻材料有限公司合作在西安阎良国家航空高技术产业基地建成了中国第一条镁锂合金生产线。 经过两年来的进一步研发,目前西安四方超轻材料有限公司已在镁锂合金的冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得了突破性成果,为产品的推广应用创造了良好条件。 根据规划,到今年年底,西安四方超轻材料有限公司镁锂合金超轻材料项目将实现规模化生产,预计可年产100吨镁锂合金超轻材料。 我国镁深加工能力很薄弱。虽然早在50年代后期镁压铸业就已经起步,先后有若干厂家生产林业用机械和工具、风动工具等镁合金压铸件。到了90年代初,在汽车工业、电子工业发展的带动下,国内的镁压铸业有了较大的发展。为3C等产品配套的镁合金压铸件厂主要云集在华南和江、浙地区,尤以珠江三角洲一带最为突出。这一地区受到香港、台湾两地资金的投入、技术的支撑、市场的开拓以及管理的介入等全方位的拉动,发展速度令人关注。 积极稳妥地发展镁产业实现镁合金产业化是一项涉及面广、技术集成度高的大型系统工程。近10多年来,在世界范围内相继建立的一大批镁合金压铸工

镁合金成份分析与市场应用

镁合金环球镁/林来康 一.镁合金的发展 镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,但与铝合金相比,镁合金的研究和发展目前还很不是很成熟,所以镁合金的应用也还很有限。目前,镁合金的产量只有铝合金的1%。镁合金作为结构应用的最大用途是铸件,其中90%以上是压铸件。 限制镁合金广泛应用的主要问题是:由于镁元素极为活泼,镁合金在熔炼和加工过程中极容易受外界环境因素的干扰而影响到生产品质,因此,镁合金的生产难度比较大;在镁合金的生产技术还不是很成熟和完善下,镁合金成形技术与后续制程仍然有待进一步推广与发展。 镁合金的耐酸的腐蚀性比较较差;而现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低,也限制了镁合金在高温场合的应用;尤其是镁合金的常温力学性能,特别是塑韧性与延展性是还有待进一步提高;所以镁合金的合金系列相对很少,而变形镁合金的研究开发也是严重滞后,不能广泛的适应不同商业的应用场合要求。 我国具有丰富的镁资源,原镁产能、产量和出口均居世界首位。在镁和镁合金的研究和应用领域,我国与欧美等发达国家之间的差距还相当大'一方面,我国的原镁质量差,镁合金锭的质量也不尽如人意,出口缺乏竞争力,作为结构材料应用。 镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系(Az)、Mg-Al -Mn系(AM)和Mg-Al-Si-Mn系(As)、Mg-Al-RE系(AE)、Mg-Zn-Zr n(ZK)、Mg-Zn-RE系(zE)等合金。 ASTM标准 常用铸造镁合金的牌号及性能

二.常见的镁合金压铸用系列: 目前常用的镁铝合金有4个系列:AZ(Mg-Al-Zn-Mn),AM(Mg -Al -Mn),AS(Mg–Al-Si),AE(Mg-Al-RE),其中AE 系列镁合金蠕变强度高。AZ 系和AM 系镁合金是目前应用最广泛的商业化Mg-Al 基铸造镁合金。 以下适应压铸或铸造用的镁合金 镁合金的化学成份( % )按国标准GB/T19078-2003 应用户需要可加入百万分之 5 到 15 的铍。 镁合金的机械性能: 主要用途:适应用户的要求提供具有各种化学成份和机械性能的压铸或铸造用的镁合金 三.镁合金的新进展 镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢,远高于工程材料。在弹性范围内,镁合金受到冲击载荷时,吸收的能量比铝合金件大一半,所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。镁合金熔点比铝合金熔点低,压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当,一般可达250Mpa,最高可达600多Mpa。屈服强度,延伸率与铝合金也相差不大。

机械模态分析作业

机械模态分析 作业:如图1所示是一个单自由系统附件一个减振器形成的的两自由振动系统,已知m 1=105kg ,m 2=7kg ,k 1=10000N/m ,k 2=410N/m ,c 2=1.15N ·m-1·s ,F 1(t)=F 1e j ωt 。求:(简化为粘性比例阻尼进行实模态分析) 1. 物理坐标下的振动微分方程; 2. 频响函数矩阵; 3. 频响函数的模态展式矩阵; 4. 脉冲相应函数; 5. 画出H 11(ω)的幅频特性曲线,相频特性曲线,实频特性曲线, 虚频特性曲线,Nyquist 图,Bode 图; 6. 固有频率,阻尼固有频率; 7. 画出振型图; 8. 模态坐标系下的振动微分方程; 9. 模态参数:复模态质量,复模态刚度,复模态阻尼。 10.按实模态系统,给出灵敏度分析。 11.集全班同学的数据(必要的话再补做不同m 2,k 2,c 2参数下的数据,画出x1的最大振幅与m 2,k 2,c 2,的变化曲线,从而分析出减振器的最佳参数。 解: 1.振动微分方程 对质量m 1、m 2绘分离体图(如图1-1),用牛二定律列分离体在铅垂方向的力平衡方程得 1221221111122122122 ()()()()F c x x k x x k x m x c x x k x x m x ???? ? ? ?? +-+--=----= (1.1) 将(1.1)整理可得: 112 2112 21122 22 2222000m x c c x k k k x F m c c k k x x x ???????? ?? -+-?????????? ????++=??????????????--?? ? ??????????? (1.2) 且m 1=105、m 2=7、k 1=10000、k 2=410、c 2=1.15,代入(1.2)得: ?? ????=????????????+???? ? ???????????+??????????????????????0 410 410-410- 104101.15 1.15- 1.15- 15.17 0 0 1051212121F x x x x x x (1.3) 可以得出此二自由度系统振动微分方程为:()M x C x Kx f t ?? ? ++= 其中M=???? ??7 0 0 105;C=?????? 1.15 1.15- 1.15- 15.1;K=??? ???410 410- 410 - 10410;f(t)= ?? ? ???0 1F 图1-1、系统的分离体图 2.频响函数矩阵 由书P25(1.4-58)公式可知,此二自由度系统频响函数矩阵为一2×2 方阵,其表达式为: 图1 两自由度振动系统

铝合金铸件的铸造工艺分析

铝合金铸件的铸造工艺分析 摘要:随着我国汽车工业的迅猛发展,一方面对汽车用压铸件的需求量日益提升;另一方面为了应对环境污染以及资源紧张的发展现状,对汽车用压铸件的质 量要求及应用范围提出了更高的要求。本文从高压铸造的角度探讨铝合金铸件几 种关键的高圧鋳造工艺。 关键词:铝合金铸件;铸造工艺 压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法, 具有生产效率高、经济指标优良、铸件尺寸精度高和互换性好等特点,在制造业,尤其是规模化产业得到了广泛应用和迅速发展。压力铸造是铝、镁和锌等轻金属 的主要成形方法,适用于生产大型复杂薄壁壳体零件。压铸件已成为汽车、运动 器材、电子和航空航天等领域产品的重要组成部分,其中汽车行业是压铸技术应 用的主要领域,占到70%以上。随着汽车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器仪表、家用电器、五金等行业的快速发展,压铸件的功能和应用领域不断扩大,从 而促进了压铸技术不断发展,压铸件品质不断提高。本文针对铝合金高压压铸技 术进行分析探讨。 1高性能压铸合金技术 对于新型高强韧压铸铝合金的开发,主要包括两个方面:一是针对现有传统压 铸铝合金的合金成分或添加合金元素进行优化设计;二是开发新型压铸铝合金系。而新型压铸铝合金一般要求其满足以下几点:①适用于壁厚为2-v4 mm复杂结构 压铸件的生产;②铸态下的抗拉强度和屈服强度分别可以达到300 MPa和150 MPa,且具有15%的伸长率;③具有良好的耐腐蚀性能;④可以通过工业上对变形 铝合金常用的高温喷漆过程对合金进行一定的强化;⑤可进行热处理强化处理;⑥ 可回收利用且环境友好。当前常用的高强韧压铸铝合金有Silafont-36, Magsimal-59, Aural-2及ADC-3等牌号,均为国外开发,其共同特点是Fe含量均比普通压 铸铝合金更低;另外其他杂质元素如Zn,Ti等均进行了严格控制。 对于新型压铸镁合金的开发,主要包含三个方面:超轻高强度压铸镁合金;抗高温蠕变压铸镁合金;耐蚀压铸镁合金。超轻高强度压铸镁合金的研究主要集中在 Mg-Li系合金,Li元素可提高合金的韧性,而强度则下降,通过添加第三元素, 经热处理后,合金的强度得到大幅度提高。抗高温蠕变压铸镁合金的研究主要集 中在添加合金元素,其有三方面作用:一是细晶强化,合金元素的添加有利于形成高熔点形核质点达到异质形核细化晶粒的效果;二是析出相强化并钉扎晶界,组织晶界滑移;三是固溶强化,Y等元素固液界面前沿形成强的溶质过冷层,抑制了初 生相生长而细化晶粒。而耐蚀压铸镁合金的研究同样集中在添加合金元素上,同 时还应与提高力学性能和抗高温蠕变性能相结合,以开发耐腐蚀热稳定优良的压 铸镁合金系列为目的,加强对压铸镁合金添加合金元素的研究;开展压铸镁合金后期处理的研究,例如对镁合金表面进行涂层、强化处理,阻止氧化反应和介质腐蚀。 目前国内对这部分压铸合金的规模化回收处理通常是采用直接加入火焰炉或 感应炉内重熔的方式,此种回收处理工艺所带来的主要问题是金属烧损大、重熔 能耗高、环境污染较重、人工劳动强度大、作业条件恶劣等。 2高真空压铸技术 当前,真空压铸以抽除型腔内气体的形式为主流,将真空阀装在模具上,其 最大的优点在于模具的设计和结构基本上与常规压铸相同,在分型面、推杆配合

有限元模态分析报告实例

ANSYS模态分析实例 5.2ANSYS建模 该课题研究的弹性联轴器造型如下图5.2: 在ANSYS中建立模型,先通过建立如5.2所式二分之一的剖面图,通过绕中轴线旋转建立模拟模型如下图5.3

5.3单元选择和网格划分 由于模型是三给实体模型,故考虑选择三维单元,模型中没有圆弧结构,用六面体单元划分网格不会产生不规则或者畸变的单元,使分析不能进行下去,所以采用六面体单元。经比较分析,决定采用六面体八结点单元SOLID185,用自由划分的方式划分模型实体。课题主要研究对象是联轴器中橡胶元件,在自由划分的时候,中间件2网格选择最小的网格,smart size设置为1,两端铁圈的smart size设置为6,网格划分后模型如图5.4。 5.4边界约束 建立柱坐标系R-θ-Z,如5-5所示,R为径间,Z为轴向

选择联轴器两个铁圈的端面,对其面上的节点进行坐标变换,变换到如图5.5所示的柱坐标系,约束节点R,Z方向的自由度,即节点只能绕Z轴线转 5.5联轴器模态分析 模态分析用于确定设计中的结构或者机器部件振动特性(固有频率和振型),也是瞬态变动力学分析和谐响应分析和谱分析的起点。 在模态分析中要注意:ANSYS模态分析是线性分析,任何非线性因素都会被忽略。因此在设置中间件2的材料属性时,选用elastic材料。 5.5.1联轴器材料的设置 材料参数设置如下表5-1: 表5.1材料参数设置 表5.1材料参数设置 铁圈1 中间件2 铁圈3 泊松比0.3 0.4997 0.3 弹性模量Mpa 2E5 1.274E3 2E5 密度kg/m 7900 1000 7900 5.5.2联轴器振动特性的有限元计算结果及说明 求解方法选择Damped方法,频率计算结果如表5-2,振型结果为图5.6: 表5.2固有频率 SET TEME/FREQ LOAO STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 40.199 1 1 1 1 73.63 2 1 2 2 3 132.42 1 3 3 4 197.34 1 4 4

汽车轮毂有限元分析

第二章理论基础与模型建立 2.1 有限元技术及UG软件 2.1.1 有限元法基本原理 计算机辅助工程CAE(Computer Aid2ed Engineering) 指工程设计中的分析计算与分析仿真, 而有限元法FEM( FiniteElement Method) 是计算机辅助工程CAE中的一种, 另外CAE还包含了边界元法BEM(Boundary Element Method) 和有限差分法FDM( Finite Difference Method) 等。这几种方法各有其优缺点, 各有其应用领域,但有限元法的应用最广。 有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法,是将弹性理论、计算数学和计算机软件有机结合在一起的一种数值分析技术,是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具。有限元是一种离散化的数值方法。离散后的单元与单元间只通过节点相联系, 所有力和位移都通过节点进行计算。对每个单元选取适当的插值函数,使得该函数在子域内部、子域分界面上(内部边界) 以及子域与外界分界面(外部边界) 上都满足一定的条件。然后把所有单元的方程组合起来, 就得到了整个结构的方程。求解该方程,就可以得到结构的近似解。离散化是有限元方法的基础。必须依据结构的实际情况,决定单元的类型、数目、形状、大小以及排列方式。这样做的目的是将结构分割成足够小的单元,使得简单位移模型能足够近似地表示精确解【13】。 因次它可以对各种类型的工程和产品的物理力学性能进行分析、模拟、预测、评价和优化,以实现产品技术创新, 故已广泛应用于各种力学、电学、磁学及很多结合学科领域; 同时, 由于它能够处理耦合问题, 使得其有更大的应用前景。你可以从专业的角度理解有限元:包括变分原理、等效积分和加权余量法等, 也可以从直观的意义上理解有限元: 把连续体划分为足够小的单元, 这些单元通过节点和边连接起来,通过选择简单函数(比如线形函数) 来近似表达位移或应力的分布或变化, 从而得到整个连续体物理量的分布和变化【14】。 2.1.2 有限元法分析过程 所谓有限元法(FEA)基本思想是把连续的几何机构离散成有限个单元,并在每一个单元中设定有限个节点,从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体,同时选定场函数的节点值作为基本未知量并在每一单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律,再建立用于求解节点未知量的有限元方程组,从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。求解得到节点值后就可以通过设定

镁合金锻造工艺特点

镁合金锻造工艺特点 1.坯料准备 镁合金锻造用原材料主要有铸锭和挤压棒材,大多数情况下都采用挤压棒材,仅在锻造大型模锻件时,才采用铸锭作为原材料。为提高可锻性,铸锭锻前应进行均匀化退火,以改善其塑性。镁合金挤压棒材的特点是塑性好,但其机械性能的异向性较铝合金挤压棒材严重,这是由于在挤压过程中,除形成纤维组织外,密排六方晶格脆的基面逐步转向与挤压方向重合而造成的。为了获得机械性能均匀的锻件,挤压棒材应尽可能减少机械性能异向性,为此铸锭于挤压前应进行均匀化退火,并要增大挤压时的变形程度。 镁合金下料可在圆盘锯或车床上进行,而不采用剪床下料,以防在切口处形成裂纹。除MB2,MB15外,一般不推荐在热态下剁切。铸锭在锻前应进行表面机械加工,对坯料或棒料也应检查并消除表面缺陷,以防在锻造中发生开裂。MB15挤压棒材常常带有粗晶环,锻前应进行扒皮。由于镁屑易燃,下料速度应缓慢。切削时不用润滑剂和冷却液,以防镁屑燃烧和毛坯受到腐蚀。切屑要单独存放,工作场地要清洁,以防烟火和爆炸。 2.锻前加热 镁合金的加热方法与铝合金的基本相同。镁合金有良好的导热性,任何尺寸的毛坯或铸锭均可不经预热而直接放入炉膛内加热。但镁合金中的原子扩散速度慢,强化相的溶解需要较长时间,故实际采用的加热时间还是较长的。加热时间可按每毫米坯料直径(或厚度)1.5~2min计算。镁合金属于低塑性合金,其锻造温度范围比铝合金窄。镁合金的锻造温度范围和加热规范如表25所示。 表25 镁合金的锻造温度范围和加热规范 镁合金的加热温度和保温时间,不仅影响合金的工艺塑性,而且还影响锻件锻后的组织和机械性能,这是因为镁合金没有相变重结晶,多数镁合金是不能通过热处理强化的。如果加热温度过高、保温时间过长或加热次数过多,则再结晶愈充分且晶粒尺寸增大,使镁合金的抗拉强度和屈服强度降低,即产生软化现象(图39)。这种晶粒长大及软化现象,不能靠随后的热处理来补救,所以必须严格控制锻造工艺。镁合金在不同温度下允许的最长保温时间见表26。加热时间与装炉量有关。电炉的正常装炉量应保证毛坯都放在炉膛有效区内,毛坯之间有一定间隙,而且不重叠。箱式电阻炉常增设框架来增加装炉量。几种箱式电炉的装炉量见表27。 大多数情况下,镁合金铸件的力学性能取决于锻造中的应变硬化,故应特别重视每火加热所产生的软化和变形强化的综合效果。尤其最终锻造工序的加热温度应取下限,才能保证锻件性能。但若温度过低,将形成裂纹。 图39 MB15合金的软化曲线(保温8h) 表26 镁合金在不同温度下允许的最长保温时间 表27 铝、镁、铜合金锻压加热电炉装炉量① 注:①表中的装炉量为电炉内增设双层框架的装炉量;如单层无框架,装炉量减半。

镁合金制件的铸造成形

镁合金制件的铸造成形 镁合金制件铸造成形可采用重力浇注、低压铸造和压铸。近年来又出现触变注射成型新技术。其中以压铸的工艺及设备最为成熟,目前国内外的镁合金制件绝大多数用压铸法生产。 1) 镁合金制件的压铸成型: 由于镁合金溶液易氧化以致燃烧,铸造时热裂倾向比铝合金大,因此镁合金在熔化、浇注及压铸液的温度控制等方面都比铝合金压铸要复杂。压铸机分热室压铸机与冷室压铸机,热室压铸机的生产效率高,约为同容量冷室压铸机的2倍,但其锁型力一般在7840kn以下,通常用于质量不大(一般在2kg以下)的薄壁铸件,例如美国White Metal Casting公司生产的外形尺寸为61 0x61 0nm的镁合金计算机外壳,英国Kirt Precision公司生产的2.5kg重的自行车架都是用热室压铸机生产的。 冷室压铸机应用更广,美国Prince公司于1 990年生产出一台锁型力达13.72MN的世界最先进的大型镁合金冷室压铸机,该件集熔化、压铸于一体,并采用了取件机器人。冷室压铸机适于生产壁厚较厚质量较重的制件,例如奥迪汽车公司的尺寸为1440x3.5mm,重量为4.2kg的汽车仪表板,是在装有自动浇铸机构,锁型力为24.50MN的冷室压铸机上生产的。美国通用汽车公司的尺寸为1470x300x2mm的直角承梁,重1.8Kg用M60B镁合金在锁型力为21.56MN的冷室压铸机上压铸而成。此外,如汽车座椅、框架、汽车轮毂等产品均是用冷室压铸机生产的。据报道,在1992年,美、日用于生产镁合金铸件的冷、热室压铸机就超过了160台。我国台湾省近年来镁合金压铸事业发展也很快,到2001年厂商数已有40余家,拥有冷、热室压铸机超过220台,年产8600吨镁合金制品。据报道,目前我国大陆的镁合金压铸件生产企业只有8家,在建的8家[7],远远落后于国内、外的发展需求。 2) 镁合金压铸技术的发展趋势 镁合金压铸与其它金属的压铸一样,在压铸过程中镁合金液以高速的紊流成弥散状态充填压铸型腔,使腔内气体无法排除,形成高压微孔或溶在合金内。这些气孔在高温下会折出或膨胀导致铸件变形或者面鼓包。因此用传统的压铸方法生产的镁合金压铸件与其它合金压铸件一样,不能进行热处理强化,也不能在较高的温度下使用。为了消除此缺陷,提高压铸件的质量,扩大压铸件技术的使用范围,近年来研究开发了一些新的压铸技术,如真空压铸,半固态触变压铸技术等。 真空压铸是在压铸过程中抽出型腔内的气体,以减少或消除在压铸件内的气孔和溶解气体,提高压铸件的力学性能和表面质量。真空压铸镁合金件的最小壁厚为1.5-2.0mm,真空度小于或等于80kPa,冲头速度最大达10m/s,铸件强度可提高10%以上,韧性提高20-50%,目前已成功地用真空压铸法生产出镁合金汽车轮毂和方向盘等一批主要汽车零件。

镁铝合金和铝合金的散热比较

在镁合金会比铝合金散热性能好,这点我曾经拿过这种镁合金散热灯壳来做分析。1、根据公式:Q=dvC△t = cm△t(dv=质量m),其中Q—热量;d=比重;V=体积;C=比热容;△t =(t1-t2)变化的温度;△t =Q/ dvC=Q/ mC,当相同体积与形状的AZ91D 与A380,如果在接受相同的热量Q时,二者变化的温度比为:△tMg /△tAl =dC(Al)/ dC(Mg)=2.74x0.23/1.81x1.05=1/3; AZ91D的比热容为0.25;A380的比热容为1,0. 即镁合金AZ91D与铝合金A380的温差比为1/3;问题就在于镁合金的散热器质量可以做的比铝合金还轻,在厚度与鳍片上的厚度,都还是薄壁,而且重量还是比较小时,这时C=Q / m△t的C值(比热容)就会加大,以目前设计的铝合金散热器的重量为一般镁合金重量的3倍。所以镁合金散热器的C值(比热容)就会是3倍的铝合金散热器的C值(比热容)。即使在理论上镁合金材料的C值(比热容)只有铝合金材料的1/3,但整体来说,其C值仍然与铝合金散热器一样。但问题就在与散热器的两端温差比又能代表什么? 2、基本上AZ91D导热系数51W/mk;A380导热系数96.2W/mk;其导热的功能实际上是相差到一倍。这就表是对于相同体积与形状的情况下,AZ91D 与A380材料的散热器在热的传导上还是有差距。也就是当某热源生产的热量(温度)由散热片根部传递到顶部的速度,理论上A380比AZ91D会快一倍。即A380材料的散热器根部与顶部的温度差,比AZ91D材料的散热器小。任何的散热都靠热传导、热对流、热辐射的热量传播三种途径,虽然空气导热系数低,但能够尽快的通过空气的热对流、热辐射来传播热量才是散热解决的方式,而光只是去评比散热器根部与顶部的温度差,事实上,对整个散热装置是没有帮助的,因为散热最终的目标还是要空气来降低温度。 这意味着由AZ91D材料制作的散热片根部的空气温度与顶部的空气温度温度差,比A380材料制作的散热片大,只会更会加速散热器内部与外部空气的扩散对流,使散热效率提高。 这里就是散热效果不是完全去考虑从散热片根部传递到顶部的速度,而是如何在短时间内将热度排除与外界的空气多对流。以常州环球镁他们的设计就是尽量去缩短这个距离,让镁合金在体积比较小的情况下,厚度减少,鳍片数量减少。并尽量减少散热器里面的介质接触干扰,期能尽快地作出内部与外部空间的空气对流,并让散热器内部的高温空气直接与镁合金散热器对接,也达到与外界空气对流的效果。 3.实际测试情况: 3-1.我曾经对这种设计的LED灯镁合金散热器与一般的LED灯铝合金散热器进行温度变化测试。测试方式是对灯具进行100℃加热30min后,撤除热源,在室内空气温度25℃下,每隔30sce测定一次温度。结果镁合金散热器,其降温的速度明显大于铝合金散热器,而且在短时间就可以将整个散热器做空气对流的效果。3-2. LED球型灯泡的散热器重量越轻越好:我去称过常州环球镁的镁合金散热器

某汽车排气系统的有限元分析

Internal Combustion Engine & Parts 某汽车排气系统的有限元分析 王雷 (一汽-大众汽车有限公司佛山分公司,佛山528237 ) 摘要:首先建立排气系统的三维数模,然后根据需要进行网格划分,通过有限元的方法对某汽车排气系统进行流场和振动特性分 析,探索其尾气处理效率和在振动条件下的耐久性。 关键词:排气系统;有限元;流场;耐久性 0引言 汽车排气系统在尾气处理方面起到了不可代替的作 用,与发动机直接相连的岐管和催化器是排气系统中相对 独立的重要组成部分,也是本文的研究对象。排气系统的 流场均匀性直接影响到尾气的处理效率。另外排气系统受 到发动机激励的极大影响,其振动特性也直接影响耐久 性。本文利用有限元仿真,通过流场分析和模态分析,探索 其流场均匀性和振动耐久性。 1建立几何模型 首先通过测量,利用三维建模Catia软件,建立排气系 统的三维数模,如图1,包括排气歧管罩和支撑结构。 图1排气系统总成三维数模 2划分三维有限元网格 采用HyperMesh软件,进行有限元分析预处理,即对 壳体机构和流过的废气进行有限元网格划分。 只保留与尾气接触的壁面,进行二维网格划分,然后 自动生成流体网格模型。对催化器部分,忽略内部的载体 和垫层,只留取管壁,生成管壁三维网格数模,如图2。 图2流体与管壁有限元三维网格数模 3参数设定 3.1出入口边界 将废气看作理想气体,入口速度均匀分布,为10m/s,进气温度为860益,出口处压力为22MPa。 3.2管壁 管壁设为光滑、非渗透性,没有滑移,壁面散热系数为 11000W/s*m2,外界温度为25益。管壁材料弹性模量E= 2.1GPa,泊松比滋=0.3,材料密度p=7.85g/cm3。 作者简介:王雷(1986-),男,山东金乡人,研究生,毕业于重庆大学,研究方向为汽车振动。 3.3催化器载体 蜂窝载体是由许多大小相同的方形管道组成,管道的 直径远小于载体的直径,故可把载体设成多孔介质模型。二次阻力系数为650kg/m0.9,均匀性较好,气体基本均匀地在催化器 载体区域内流动,能够与催化剂进行充分的反应。 图3流体速度场与第1阶振型图 4.2振动特性分析 将管壁网格导入到AN SYS中,设定参数,进行模态 分析。 排气系统与发动机直接相连,因此固有频率必须与发 动机的激振频率分开,避免出现共振现象[3],缩短排气歧管 总成的使用寿命。 表1各阶固有频率 阶次频率(Hz)阶次频率(Hz)阶次频率(Hz) 131625273982 外界的最高激励频率约为240Hz,而该排气系统自由 模态第一阶固有频率为316Hz,远离外界激励频率,故该 排气系统在正常的使用过程中不易发生共振现象,此排气 系统的振动耐久性较好。 参考文献: [1] 庞剑,湛刚,何华.汽车噪声与振动[M].北京:北京理工大学出版社,2006:256-283. [2] 穆丰瑞,海德利,董锡强.汽车排气歧管计算机辅助设计研 究[J].内燃机学报,1995,13(4)401-407. [3] 邢素芳,王现荣,王超,郭占敏.发动机排气系统振动分析 [J].河北工业大学学报,2005,34( 5 ) : 109-110.

铸造镁合金的主要特性和引用举例

铸造镁合金的主要特性和引用举例铸造镁合金比变形镁合金使用的更多。铸造镁合金是航空工业中应用最广泛的一种轻合金。用镁合金铸件代替铝合金铸件,在强度相等的条件下,可以使工件重量减轻百分之二十五到百分之三十。镁合金和铝合金一样,根据加工方法可以分为变形(压力加工)镁合金和铸造镁合金两大类。这些年来,随着压铸技术的发展,压铸镁合金已成为镁合金应用的主要领域。此外,镁合金作为牺牲阳极其用途也有了很大的发展。 镁属于轻金属,纯金属镁为银白色,在空气中极易被氧化,形成一层薄氧化膜,可以防止其进一步氧化。镁化学活性很高,在自然界中很难遇到纯镁矿。在海水中以氯化物存在,约含百分之零点一四,在地壳中以光卤石、菱镁矿、白云石和一些其他化合物形式存在,含量达到百分之二点三五。 制取镁的方法方法有:第一种,熔融氯化镁电解法,它是主要的制镁法;第二种,用硅铁还原氧化镁的硅热法;第三种,用碳还原氧化镁的碳热法。镁及镁合金的主要物化性能:(1)密度,20摄氏度金属镁的密度是1.738g/cm3,650摄氏度熔化温度下密度约为 1.65g/cm3,液态镁密度为1.58g/cm3;(2)凝固体积收缩率为4.2%,相应线收缩率为1.5%;原子叙述12,原子价+2,相对原子质量24.30。热性能:熔点,在标准大气压下,金属镁的熔点是650℃±1℃。沸点在标准大气压下,金属镁的沸点是1107℃±3℃。再结晶温度金属镁的再结晶温度最低位150℃。再膨胀金属镁固体体积膨胀系数

二十摄氏度到一百摄氏度之间为26.1*10-6,液体体积膨胀系数温度在六百五十一摄氏度到八百摄氏度之间为380*10-6。热导率镁在二十摄氏度的热导率为154.5W/(mk)。比热容(C)温度在二十摄氏度的时候镁的比热容是1.025kj。气化潜热金属镁的汽化潜热是5150到5400kJ。熔化潜热金属镁的熔化潜热是360~377KJ。升华潜热金属镁的升华潜热是6113到6238KJ。燃点空气中加热时,金属镁在632摄氏度到635摄氏度开始燃烧。燃烧热金属镁的燃烧热是24900到25200kJ。 铸造镁合金的主要特性和引用举例 1、流动性比较好,线收缩为1.3%至1.5%,热裂倾向大,不好焊接,抗拉强度和屈服强度高,力学性能壁厚效应小,耐蚀性好。要求抗拉强度、屈服强度大,抗冲击的零件,如飞机轮缘、隔框、支架。2、流动性较好,线收缩为1.3%至1.5%,缩松轻,不易热裂,可以焊接,力学性能低,高温性能较好,耐蚀性较好。在200摄氏度以下工作的发动机零件及要求高屈服强度的零件,如发动机机座、整流舱、电机壳体。

铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点

铝合金,钛合金,镁合金,碳纤维材质自行车的优缺点本文非原创,摘自中国自行车网:https://www.docsj.com/doc/8018480279.html,/news/show.php?itemid=2853 目前市场上自行车车价材质主要有铝合金车架、钛合金车架、镁合金车架、碳纤维自行车车架等几种,哪种材料的车架性能更加优越?车架材质选用哪种好?下面为大家详细介绍一下各种材质的自行车的优缺点,方便大家选购一款质地、价格、性能都完全复合自己的爱车。 ●铝合金自行车车架的优点 (1)可以制作重量轻的自行车车架 铝的比重轻但不够硬,为了增强强度把它制成合金并施予热处理。[热处理技术]采用时效析出增强法,简单地说,在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时,会引起时效析出,若没有经过这个程式的自行车车架,也会引起常温时效。就是说把自行车车架放置在房间内也会逐渐变强。 许多铝合金制自行车车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2,或者1/5的程度。 有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等),严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效,因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理,通过热处理其强度可以增加5倍。 另外,7005合金也常用来制造自行车车架,它的强度比不上7075,但是它在常温下也能

够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低,因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。 (2)车架长时间使用外观不怎么变化 铝本身是很容易受腐蚀的金属,在空气中几乎不存在没有被氧化的铝,放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢?原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白) 另一方面,骑这种材料制造的自行车时,骑的次数越多,应力发生的次数也高,强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量,许多自行车车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作自行车车架,到底长时间使用后强度变化将是如何呢!Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工(KET处理)的管道,这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的资料,能提高140%。,KET处理是:疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因,因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。 ●铝合金自行车的缺点 (1)铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道,或者改变形状如cross-over管、padded管等。 (2)需要进行热处理 必需进行热处理,否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管,多数情况是管道厂家指定热处理条件。 ●钛合金自行车车架的优点

ANSYS模态分析实例.

高速旋转轮盘模态分析 在进行高速旋转机械的转子系统动力设计时,需要对转动部件进行模态分析,求解出其固有频率和相应的模态振型。通过合理的设计使其工作转速尽量远离转子系统的固有频率。而对于高速部件,工作时由于受到离心力的影响,其固有频率跟静止时相比会有一定的变化。为此,在进行模态分析时需要考虑离心力的影响。通过该实验掌握如何用ANSYS进行有预应力的结构的模态分析。 一.问题描述 本实验是对某高速旋转轮盘进行考虑离心载荷引起的预应力的模态分析,求解出该轮盘的前5阶固有频率及其对应的模态振型。轮盘截面形状如图所示,该轮盘安装在某转轴上以12000转/分的速度高速旋转。相关参数为:弹性模量EX=2.1E5Mpa,泊松比PRXY=0.3, 密度DENS=7.8E-9Tn/mm 3。 1-5关键点坐标: 1(-10, 150, 0) 2(-10, 140, 0) 3(-3, 140, 0) 4(-4, 55, 0) 5(-15, 40, 0) L=10+(学号×0.1) RS=5 二.分析具体步骤 1.定义工作名、工作标题、过滤参数 ①定义工作名:Utility menu > File > Jobname ②工作标题:Utility menu > File > Change Title(个人学号) 2.选择单元类型 本实验将选用六面体结构实体单元来分析,但在建模过程中需要使用四边形平面单元,所有需要定义两种单元类型:PLANE42和SOLID45,具体操作如下: Main Menu >Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete

①“ Structural Solid”→“ Quad 4node 42” →Apply(添加PLANE42为1号单元) ②“ Structural Solid”→“ Quad 8node 45” →ok(添加六面体单元SOLID45为2号单元) 在Element Types (单元类型定义)对话框的列表框中将会列出刚定义的两种单元类型:PLANE42、SOLID45,关闭Element Types (单元类型定义)对话框,完成单元类型的定义。 3.设置材料属性 由于要进行的是考虑离心力引起的预应力作用下的轮盘的模态分析,材料的弹性模量EX 和密度DENS必须定义。 ①定义材料的弹性模量EX Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models> Structural > Linear > Elastic >Isotropic 弹性模量EX=2.1E5 泊松比PRXY=0.3 ②定义材料的密度DENS Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models>density DENS =7.8E-9 4.实体建模 对于本实例的有限元模型,首先需要建立轮盘的截面几何模型,然后对其进行网格划分,最后通过截面的有限元网格扫描出整个轮盘的有限元模型。具体的操作过程如下。 ①创建关键点操作:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS 列出各点坐标值Utility menu >List > Keypoints >Coordinate only

镁合金压铸工艺

单位代码0 2 学号1101180047 分类号TH6 密级 文献综述 镁合金的压铸工艺 院(系)名称工学院机械系 专业名称材料成型及控制工程 学生姓名 指导教师 2015年 5 月15日

镁合金压铸工艺 简要概述了镁合金的特点、压铸工艺性能、 成型工艺参数提出了镁合金压铸工艺方向。镁合金的特点 镁合金以其具有的质量轻、比强度和比刚度高、减震性好、屏蔽和导热性优良、成形加工好、易于回收等优点而被誉为“21世纪的绿色工程材料”,被广泛应用于航空、航天、汽车和电子等行业。镁合金是现有可以工业化生产金属材料中最轻的材料。我国是镁资源储藏大国,原镁储藏量占世界储藏量的1/3。但镁合金制品出口相对较少。总体上,我国镁合金的生产和应用仍然处于低端的水平,只有提高我国的镁合金产品的技术附加值,才能使我国从“镁资源大国”转变为“镁生产强国”。 镁合金压铸工艺性能 镁合金具有优良的压铸工艺性能,适于压铸生产,主要表现在以下几个方面: 1.压铸镁合金与压铸铝合金和压铸锌合金一样,液体粘度低,具有良 好的流动性,易于充满复杂型腔, 可用来压铸薄壁件而不会出现热 裂和浇不足等缺陷。 2.镁合金的熔点和结晶潜热都低于铝合金,充型后凝固速度快,其生产率比铝压铸高出40%~50%,最高可达到压铸铝的两倍。压铸过程中对压铸型的热冲击比铝合金小,可用于压铸薄壁件而不会出现热裂和欠铸等缺陷,且不易粘型,寿命可比铝合金长2~4倍。 3.压铸镁合金与铁基本上不发生反应,不易粘型,减轻压铸型的热疲劳现象,寿命可比铝合金长2~4倍。同时不侵蚀钢制坩埚,避免了坩埚对镁合金液的污染。 4.压铸镁合金的收缩率均匀一致且可预测,脱型力比铝合金低20%~25%。保证了压铸件的可靠性,使镁合金压铸件的尺寸精度比铝压铸件高50%。

镁合金的一些知识(一)

镁合金的一些知识(一) 特点 其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点:散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收;另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中,达到轻量化的目的 镁合金(英文:Magnesium alloy)的比重虽然比塑料重,但是,单位重量的强度和弹性率比塑料高,所以,在同样的强度零部件的情况下,镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外,由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高,因此,在不减少零部件的强度下,可减轻铝或铁的零部件的重量。 镁合金相对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢,远高于工程塑料。可作为阴极保

护材料。 在弹性范围内,镁合金受到冲击载荷时,吸收的能量比铝合金件大一半,所以镁合金具有良好的抗震减噪音影响。 镁合金熔点比铝合金熔点低,压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当,一般可达250MPA,最高可达600多Mpa。屈服强度,延伸率与铝合金也相差不大。 镁合金还个有良好的耐腐蚀性能,电磁屏蔽性能,防辐射性能,可做到100% 回收再利用。 镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高,可进行高精度机械加工。 镁合金具有良好的压铸成型性能,压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。 但镁合金线膨胀系数很大,达到25~26 μm/m℃,而铝合金则为23 μm/m℃,黄铜约20 μm/m℃,结构钢12 μm/m℃,铸铁约10μm/m℃,岩石(花岗岩、大理石等)仅为5~9 μm/m℃,玻璃5~11 μm/m℃。 镁合金牺牲阳极是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其

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