宽温度域工况下汽车水泵O形密封圈的密封性研究

针对汽车发动机水泵O形橡胶密封圈宽温度域的工况特点,构建其与温度相关的Mooney-Rivlin材料模型,探讨冷却液温度、压力、摩擦因数等对O形密封圈接触压力、等效应力以及密封性的影响。研究表明：温度的升高将引起接触压力及等效应力的峰值呈幂指数减小,导致密封可靠性降低,但在宽温度域（-40~130℃）工况下,接触压力的峰值始终远大于液体压力,因此该密封圈具有可靠的密封性;液体压力的增大虽然会引起接触压力峰值增大,但其增大的速度比液体压力增大的速度小,因此将引起密封可靠性下降;摩擦因数对密封可靠性的影响不大。     

防冻液环境下PPS复合材料与不同配副材料的摩擦学行为

采用热压成型法制备短切碳纤维增强聚苯硫醚(PPS)复合材料,研究汽车专用防冻液环境中复合材料与4Cr13不锈钢、SiC陶瓷和Al2O3 陶瓷配副在不同载荷下的摩擦磨损性能;考察摩擦副在防冻液中的润湿性与耐腐蚀性;利用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对复合材料及对偶件磨损面进行观察,结合磨损面EDS和XRD分析探究材料的摩擦磨损机制。结果表明：防冻液环境中,SiC陶瓷耐腐蚀性能最强,Al2O3 陶瓷润湿性最好;在相同载荷下与4Cr13配副时复合材料的磨损率最低,但摩擦因数随载荷的增大上升最快,对偶件磨损率最大且磨粒磨损严重;与SiC或Al2O3配副时复合材料摩擦面呈现研磨特征;在相同载荷下与Al2O3 配副时复合材料磨损率最大,磨屑向对偶件表面沉积,与SiC配副时复合材料摩擦因数最小且对偶件磨损率最小。因此PPS复合材料与SiC配副宜作为防冻液环境下长耐久滑动轴承的优选材料。     

汽车发动机水泵带轮结构改进设计

为了提高汽车发动机水泵中传统实心式结构带轮的强度,基于其受力特点分别提出了腹板式和凹凸实心式两种结构改进方案,通过构建其有限元分析模型,对比研究了结构改进前后带轮内部的应力分布情况。研究表明:离心力对带轮应力的影响几乎可以忽略不计;在相同外载荷作用下,腹板式带轮的最大应力与传统实心式相比差别不大,但是其应力分布与承载方向密切相关;而凹凸实心式带轮的最大应力远小于传统实心式及腹板式,因此采用凹凸实心式结构可明显改善带轮的强度。最后,通过汽车水泵总成可靠性试验验证了有限元分析结果的可靠性。     

汽车水泵轴连轴承与法兰合理过盈量设计

基于某汽车发动机水泵轴连轴承与法兰过盈配合结构的承载及强度要求,通过理论计算确定初始过盈量的取值范围,并考虑温度及转速的影响对过盈量进行了修正。此外采用有限元法对该过盈结构的变形、等效应力及接触压力进行了分析。研究表明:由于该轴连轴承与法兰的尺寸及转速都较小,故其离心力对过盈量的影响可以忽略不计;法兰接触区两端边缘处存在明显的应力集中现象,因此需考虑其对结构强度的影响进而对最大过盈量进行修正,最终过盈量的合理范围为0.013~0.023mm。     

汽车水泵噪声特性与评价

在构建的汽车水泵总成半消声室噪声测试系统中,针对汽车水泵的工作噪声特性,确立了企业水泵总成噪声测试规范,用于评价汽车水泵总成件的噪声性能。测试表明：正常水泵工作噪声声压谱在400 Hz～10 kHz范围内呈现高低两个单频峰值结构噪声源,高转速下水泵主要噪声源为宽频涡流噪声。转速和防冻液温度对工作噪声影响较大,低速、高温工况下的工作噪声应为水泵噪声主要质量控制点。水泵工作噪声合格性评判除包括稳态工作转速下测量表面总声功率和声功率谱外,还需控制其提速过程中的总声功率,以防止结构共振噪声。