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1、摘 要 摩托车连杆滚针轴承的运动及受力状态比较复杂，现针对某型号发动机的连杆滚针轴承失效样品作失效分析。分析表明承受载荷过大，滚针的表面应力分布不均，保持架和连杆的结构强度和耐磨性不足等原因是连杆滚针轴承发生早期失效的主要因素。针对产品的失效原因，提出滚针的凸度技术以消除滚针的边缘效应，提出保持架和连杆的热处理技术以改善保持架和连杆的抗疲劳能力和耐磨性等工艺改进方案，协助生产厂家改进产品性能并提高其使用寿命。关键词 滚针轴轴承；失失效分析析；工艺艺改进；摩托车车Abstrractt MMotiion of mottorccycle connnecctinng rrod neeedlee bee
2、ariing andd foorcee itt beearss arre vveryy coompllicaatedd. Forr a moddel of thee ennginne cconnnecttingg rood nneeddle beaarinng ffailluree saamplles forr faailuure anaalyssis. Anaalyssis shoowedd thhat thee beeariing loaad iis ttoo larrge, unneveen ddisttribbutiion of neeedlee suurfaace strresss,
3、 tthe cagge aand thee coonneectiing rodd off a lacck oof sstruuctuurall sttrenngthh annd wwearr reesisstannce duee too eaarlyy faailuure of thee coonneectiing rodd neeedlle bbearringg maain facctorrs. Reaasonns ffor prooducct ffailluree occcurrs, raiise thee crrownn neeedlle ttechhnollogyy, hheatt t
4、rreattmennt oof tthe cagge aand thee coonneectiing rodd teechnnoloogy, ussed to impprovve tthe neeedlee off thhe Edgee efffecct andd too raaisee thhe ccagee annd tthe connnecctinng rrods rresiistaancee too faatiggue andd weear ressisttancce, etcc. pproccesss immproovemmentt prrogrram to hellp mmanuu
5、faccturrerss immproove prooducct pperfformmancce aand inccreaase itss seerviice liffe.Keywoordss Neeedlle rrolller beaarinngs Faailuure Anaalyssis Prroceess Impprovvemeent mootorrcyccle目 录摘 要IAbstrracttII第1章 绪绪论11.1 课课题的提提出11.2 本本课题国国内状况况41.3 滚滚动轴承承国内外外状况与与研究方方法61.4 三三轮摩托托车的国国内市场场状况7本章小结8第2章 连连杆滚针针轴
6、承失失效分析析92.11 连杆杆滚针轴轴承接触触疲劳失失效102.1.11点蚀102.1.22 疲劳劳剥落112.1.33 影响响疲劳失失效的因因素122.2 磨磨损失效效132.2.11 磨粒粒磨损132.2.22 粘着着磨损142.3 烧烧伤损坏坏152.4 塑塑性变形形失效162.5 微微观分析析172.6 连连杆滚针针轴承的的润滑182.6 连连杆滚针针轴承失失效总结结202.7 轴轴承的寿寿命计算算21本章小小结22第3章 连连杆滚针针轴承改改进方法法研究233.1连杆杆滚针轴轴承工作作时的运运动及受受力分析析233.1.11运动分分析233.1.22受力分分析233.2滚针针轴承2
7、63.2.11 滚针针的标准准263.2.22 滚针针凸度对对轴承寿寿命的影影响273.2.33 滚针针凸度的的合理设设计273.2.44 目前前设计在在存在的的问题293.2.55 改进进意见293.2.66滚针的的凸度计计算设计计303.3 滚滚针轴承承保持器器323.3.11保持架架的锁针针323.3.22 “MM”型保持持架333.3.33 “KK”型保持持架333.33.4 保持架架径向定定位353.3.55 保持持架表面面处理353.3.66 滚针针和保持持器的热热处理36本章小小结37第4章 连连杆滚针针轴承的的工艺改改进措施施384.1 滚滚针的工工艺改进进措施384.1.11
8、滚针的的凸度加加工384.1.22 对数数型凸度度滚针超超精研导导辊的设设计与加加工394.2 滚滚针轴承承保持架架的工艺艺改进措措施434.2.11 锁针针部位主主参数的的确定434.2.22 保持持架表面面处理454.3 连连杆滚针针轴承的的游隙454.3.11 影响响轴承径径向工作作游隙的的因素454.3.22 轴承承径向游游隙的合合理选择择474.3.33 M型型保持架架的渗碳碳工艺47本章小结48第五章 连连杆滚针针轴承现现阶段改改进后的的效果495.1 滚滚针轴承承的改进进495.2 连连杆的改改进52本章小结58第六章 连连杆滚针针轴承的的有限元元分析596.1 滚滚针轴承承的有
9、限限元分析析596.22 连杆杆的有限限元分析析62本章小结64结论655参考文献66致谢677第1章 绪绪论1.1 课课题的提提出三轮摩托车车作为一一种运输输机械，适适用于城城乡之间间的中、短短途运输输，由于于该类车车体积小小、价格格低、操操作简便便、方便便实用，从从而深受受广大农农民和城城乡个体体劳动者者的喜爱爱。近年年来，随随着城乡乡道路建建设质量量的不断断提高，对对车辆驾驾驶舒适适性要求求也逐渐渐从路面面转向了了车辆自自身，而而发动机机作为直直接与驾驾驶者接接触的部部件，对对驾驶的的舒适性性和安全全性的影影响是不不言而喻喻的。三轮摩托车车与二轮轮摩托车车在使用用上的主主要区别别是行驶驶
10、速度较较低：一一般三轮轮摩托车车在道路路上行驶驶时最高高时速为为30kmm/h。而而二轮摩摩托车在在城市道道路上行行驶时最最高时速速为500 kmm/h，在在封闭的的机动车车专用道道路和公公路上行行驶时最最高时速速为600 kmm/h。三轮摩托车车常用于于运载重重物，较较二轮摩摩托车负负荷高。考考虑用途途和使用用环境，一一些厂家家直接选选用首选选排量较较大的发发动机，如如1255 mll、1550 mml的发发动机，功功率大，动动力强劲劲，比较较适合载载重和长长途行驶驶。但是，我国国某些三三轮摩托托车的质质量在出出厂前根根本没有有完善的的质量保保证体系系对其进进行保证证，在市市场上销销售，质质
11、量问题题较多，如如发动机机故障、车车架断裂裂、断轴轴、制动动失灵、油油路起火火等大的的质量问问题。 其主要原因因是：企企业为满满足消费费者对三三轮摩托托车高承承载、低低油耗的的使用需需求和追追求利润润，对整整车局部部外形和和发动机机型式进进行了变变型设计计，如风风冷改水水冷，扩扩缸等。尤尤为严重重的是，将将某1225mll发动机机扩缸后后（有风风冷机型型，有水水冷机型型），变变成1550mll排量发发动机，装装到原设设计为1150mml排量量的摩托托车上，属属于典型型的小马马拉大车车。这些些小排量量发动机机只经过过简单的的扩缸（即即加大活活塞、活活塞环、活活塞销和和气缸）等等进行改改变。而而没
12、有对对其他如如曲柄连连杆组件件、曲轴轴箱及主主轴承等等支撑件件、运动动零件进进行认真真的分析析研究和和改进。发发动机完完全没有有储备功功率和扭扭矩，使使发动机机始终处处于高速速、高温温、高负负荷状态态下运转转，提前前消耗了了发动机机的动能能，使机机件严重重磨损，最最终造成成发动机机使用寿寿命大大大缩短。图1-1 曲柄连连杆总成成作为三轮摩摩托车发发动机中中重要的的部件的的曲柄连连杆总成成（图1-1），其质质量好坏坏直接关关系到三三轮摩托托车驾驶驶舒适性性、安全全性和工工作可靠靠性。曲柄连杆总总成是三三轮摩托托车发动动机中的的一个重重要部件件，其中中受力较较大、工工艺复杂杂、制造造精度要要求高的
13、的是带圆圆柱滚子子的滚针针轴承，如如图1-2。滚针轴轴承是带带圆柱滚滚子的滚滚子轴承承，相对对其直径径，滚子子既细又又长(滚滚子长度度为直径径的310倍倍，直径径一般不不大于5mmm )，这这种滚子子称为滚滚针。尽尽管具有有较小的的截面，滚滚针轴承承仍具有有较高的的负荷承承受能力力，因此此，特别别适用十十径向空空间受限限制的场场合。图1-2 滚针轴轴承近几年，随随着中央央富农政政策和西西部大开开发战略略的实施施，三轮轮摩托车车已成为为农民朋朋友致富富的“好帮手手”。三轮轮摩托车车承载能能力适中中，道路路适应性性强，既既适用于于农户自自产自销销式的小小规模经经营，又又适用干干短途载载客，是是农民
14、增增加收人人的重要要工具。在乡镇和农农村，三三轮摩托托车成了了更多农农民替代代牛车和和自行车车的代步步工具，快快捷、方方便、价价位低、操操作简单单的特点点，正好好迎合了了农村的的消费需需求。三三轮摩托托车在客客、货运运输方面面发展迅迅速，也也使许多多城市下下岗职工工纷纷加加人了这这种投资资小、见见效快、技技术要求求不高的的经营队队伍。货货运三轮轮摩托车车在农村村和城镇镇得到了了广泛使使用。在实际使用用过程中中，三轮轮摩托车车驾驶员员经常出出现装载载货物超超载或超超员载人人等违规规现象，从从而发动动机超负负荷运转转，造成成发动机机过热停停机或曲曲柄连杆杆总成损损坏等故故障的产产生。如如曲柄连连杆
15、总成成中滚针针轴承组组件的滚滚针轴承承润滑不不良、滚滚针磨损损、保持持架破坏坏、连杆杆大头内内壁损坏坏等失效效情况。此此外还有有：(11)曲轴轴断裂，行行驶途中中曲柄轴轴突然断断裂，打打坏曲轴轴箱，造造成整台台发动机机报废；(2)连杆断断裂，导导致活塞塞、缸体体、曲轴轴箱损坏坏；(3）活活塞销断断裂，导导致活塞塞、连杆杆、缸体体损坏；(4）曲曲轴明显显弯曲变变形，造造成主轴轴承报废废，需更更换等。三轮摩托车车发动机机在实际际使用过过程中出出现的损损坏发生生过载失失效和疲劳破破坏的主主要部分分是发动动机的曲柄连连杆滚针针轴承装装置（见见图1-3，图图1-44，图1-5，图图1-66）。图1-3 连杆滚滚针轴承承失效样样品 图1-4 滚针轴轴承失效效样品 图1-5 曲柄
