一种分析螺栓受力的方法与流程

1.本发明涉及发动机燃油泵设计技术领域，具体涉及一种分析螺栓受力的方法。


背景技术：

2.项目引进新型燃油泵，目的是在市场寻找更多机会，使发动机具有更强的市场竞争力。对于燃油泵适配器，现有的螺栓受力的分析方法，一般基于结构和空间尺寸等参数进行计算分析。当计算结果不能满足系统受力的要求时，由于受到发动机本身结构的限制，并不能够通过改进结构和空间尺寸来改善螺栓连接的安全性以满足生产要求。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种分析螺栓受力的方法，大部分基于材料参数进行计算分析，当计算结果不能满足系统受力的要求时，通过改善适配器材料来改善螺栓连接的安全性，提升系统耐久性和可靠性以满足生产要求，从而有效简化了分析过程并快速解决螺栓连接的问题，保障产品按时生产。
4.为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
5.一种分析螺栓受力的方法，包括如下步骤：s01、构建发动机燃油泵螺栓连接分析装配模型。s02、将分析装配模型导入分析系统。s03、在分析系统中定义内螺纹材料的抗拉强度utsi、内螺纹啮合面积ats、螺栓材料的抗拉强度utsf、螺栓啮合面积as和扭矩。s04、根据步骤s03中定义的参数计算螺栓滑丝载荷的安全裕度，其中，安全裕度ms＝utsi
×
ats/utsf×
as。
6.根据本发明的分析螺栓受力的方法，在整个计算分析过程中，仅仅基于适配器和螺栓的材料相关参数，以及螺栓和安装孔的部分尺寸数据就能够获得螺栓滑丝载荷的安全裕度，当计算结果不能满足系统受力的要求时，可以通过改善适配器材料来改善螺栓连接的安全性，提升系统耐久性和可靠性以满足生产要求，从而有效简化了分析过程并快速解决螺栓连接的问题，保障产品按时生产。
7.对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
8.根据本发明的分析螺栓受力的方法，在一个优选的实施方式中，在步骤s03中，内螺纹啮合面积ats＝3πenle/4。其中，en为内螺纹节圆直径，le为啮合长度。
9.通过上述公式，能够非常精准地计算出适配器上安装孔内表面的内螺纹与螺栓的啮合面积。
10.具体地，在一个优选的实施方式中，在步骤s03中，所述螺栓啮合面积as＝0.785(esmin﹣0.2689p)2。其中，esmin为螺栓节圆直径，p为螺距。
11.通过上述公式，能够非常精准地计算出螺栓上与适配器上安装孔内表面的内螺纹的啮合面积。
12.具体地，在一个优选的实施方式中，分析装配模型包括燃油泵主体、适配器和发动机缸体。
13.这种分析装配模型，能够确保计算分析的全面性和精准性。
14.进一步地，在一个优选的实施方式中，在步骤s04中，分别计算适配器与燃油泵主体之间的连接螺栓的安全裕度和适配器与发动机缸体之间的连接螺栓的安全裕度。
15.通过全方位对燃油泵适配器进行螺栓连接的安全裕度计算，能够对燃油泵适配器起到更加全面的分析评估，从而获得更加全面的分析结果，便于后续改进。
16.具体地，在一个优选的实施方式中，适配器的材料为球铁41025。
17.将适配器的材料优化为球铁41025，螺纹滑丝风险明显降低，计算结果满足系统受力的要求，从而快速解决了现有材料存才螺纹滑丝的风险的问题，使得产品能够按时生产。
18.具体地，在一个优选的实施方式中，分析装配模型中的螺栓的尺寸为m8～m10。
19.采用上述尺寸范围内的螺栓尺寸，能够基于现有生产中的产品实际状况，从而保证分析结果真实可靠。
20.具体地，在一个优选的实施方式中，在步骤s01中采用pro/engineer软件构建分析装配模型。
21.采用常规的三维建模软件进行分析装配模型建模，便于常规技术开发人员操作，提高建模效率。
22.具体地，在一个优选的实施方式中，分析系统包括ansys workbench软件。
23.采用ansys workbench仿真平台，能对复杂机械系统的结构静力学、结构动力学进行分析模拟，从而确保分析结果的精确性。
24.相比现有技术，本发明的优点在于：在整个计算分析过程中，仅仅基于适配器和螺栓的材料相关参数，以及螺栓和安装孔的部分尺寸数据就能够获得螺栓滑丝载荷的安全裕度，当计算结果不能满足系统受力的要求时，可以通过改善适配器材料来改善螺栓连接的安全性，提升系统耐久性和可靠性以满足生产要求，从而有效简化了分析过程并快速解决螺栓连接的问题，保障产品按时生产。
附图说明
25.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
26.图1示意性显示了本发明实施例的发动机燃油泵的分体结构；
27.图2示意性显示了本发明实施例的发动机燃油泵的螺栓连接分析模型；
28.图3示意性显示了本发明实施例的发动机燃油泵的螺栓受力计算结果；
29.图4示意性显示了本发明实施例的燃油泵适配器的材料为铸铁40001时的螺栓受力的安全裕度；
30.图5示意性显示了本发明实施例的燃油泵适配器的材料为球铁41025时的螺栓受力的安全裕度；
31.图6示意性显示了本发明实施例的分析螺栓受力的方法的流程。
32.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
33.下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
34.图1示意性显示了本发明实施例的发动机燃油泵10的分体结构。图2示意性显示了本发明实施例的发动机燃油泵的螺栓连接分析模型。图3示意性显示了本发明实施例的发动机燃油泵的螺栓受力计算结果。图4示意性显示了本发明实施例的燃油泵适配器的材料为铸铁40001时的螺栓受力的安全裕度。图5示意性显示了本发明实施例的燃油泵适配器的材料为球铁41025时的螺栓受力的安全裕度。图6示意性显示了本发明实施例的分析螺栓受力的方法的流程。
35.如图6所示，本发明实施例的分析螺栓受力的方法，包括如下步骤：s01、构建发动机燃油泵螺栓连接分析装配模型。s02、将分析装配模型导入分析系统。s03、在分析系统中定义内螺纹材料的抗拉强度utsi、内螺纹啮合面积ats、螺栓材料的抗拉强度utsf、螺栓啮合面积as和扭矩。s04、根据步骤s03中定义的参数计算螺栓滑丝载荷的安全裕度，其中，安全裕度ms＝utsi
×
ats/utsf×
as。
36.根据本发明实施例的分析螺栓受力的方法，在整个计算分析过程中，仅仅基于适配器和螺栓的材料相关参数，以及螺栓和安装孔的部分尺寸数据就能够获得螺栓滑丝载荷的安全裕度，当计算结果不能满足系统受力的要求时，可以通过改善适配器材料来改善螺栓连接的安全性，提升系统耐久性和可靠性以满足生产要求，从而有效简化了分析过程并快速解决螺栓连接的问题，保障产品按时生产。
37.具体地，在本实施例中，在步骤s01中采用pro/engineer软件构建分析装配模型。采用常规的三维建模软件进行分析装配模型建模，便于常规技术开发人员操作，提高建模效率。具体地，在本实施例中，分析系统包括ansys workbench软件。采用ansys workbench仿真平台，能对复杂机械系统的结构静力学、结构动力学进行分析模拟，从而确保分析结果的精确性。
38.具体地，本发明实施例的分析螺栓受力的方法，在步骤s03中，内螺纹啮合面积ats＝3πenle/4。其中，en为内螺纹节圆直径，le为啮合长度。通过上述公式，能够非常精准地计算出适配器上安装孔内表面的内螺纹与螺栓的啮合面积。具体地，在本实施例中，在步骤s03中，所述螺栓啮合面积as＝0.785(esmin﹣0.2689p)2。其中，esmin为螺栓节圆直径，p为螺距。通过上述公式，能够非常精准地计算出螺栓上与适配器上安装孔内表面的内螺纹的啮合面积。
39.具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，分析装配模型发动机燃油泵10，其中具体包括燃油泵主体1、适配器2和发动机缸体3以及适配器2分别与燃油泵主体1和发动机缸体3之间的连接螺栓4。这种分析装配模型，能够确保计算分析的全面性和精准性。进一步地，在本实施例中，在步骤s04中，分别计算适配器与燃油泵主体之间的连接螺栓的安全裕度和适配器与发动机缸体之间的连接螺栓的安全裕度。通过全方位对燃油泵适配器进行螺栓连接的安全裕度计算，能够对燃油泵适配器起到更加全面的分析评估，从而获得更加全面的分析结果，便于后续改进。
40.具体地，在本实施例中，分别将适配器的材料设置为铸铁40001和球铁41025进行了对比文析，其中，分析装置模型中的螺栓的尺寸定义为m8，采用上述尺寸范围内的螺栓尺寸，能够基于现有生产中的产品实际状况，从而保证分析结果真实可靠，并按照实际标准要求在分析系统中定义了扭矩，得出了螺栓的受力结果，如图3所示。根据图4和图5的计算结果可知：当适配器材料为铸铁40001时，螺栓受力滑丝风险很大，安全裕度小于1，系统存在
开裂风险。将适配器的材料优化为球铁41025时，螺纹滑丝风险明显降低至安全范围，安全裕度大于1。计算结果满足系统受力的要求，极大程度上提升了燃油泵系统连接的可靠性和耐久性，从而快速解决了现有材料存才螺纹滑丝的风险的问题，保障产品能够按时生产。
41.根据上述实施例，可见，本发明涉及的分析螺栓受力的方法，在整个计算分析过程中，仅仅基于适配器和螺栓的材料相关参数，以及螺栓和安装孔的部分尺寸数据就能够获得螺栓滑丝载荷的安全裕度，当计算结果不能满足系统受力的要求时，可以通过改善适配器材料来改善螺栓连接的安全性，提升系统耐久性和可靠性以满足生产要求，从而有效简化了分析过程并快速解决螺栓连接的问题，保障产品按时生产。
42.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。