基于數值模擬分析汽車發動機齒輪應力及模具磨損

中圖分類號：U464.13 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）06-0158-03

BasedonNumerical Simulationof the Stress of Automotive Engine GearsandtheAnalysisof MoldWear WangHonglei，Li Xiaozhan

（Shangqiu Instituteof Technology，School of Mechanical Engineering，Shangqiu 476ooo，China）

【Abstract】Through numerical simulation methods，thisarticle systematically analyzes the stress distribution and mold wear characteristics of automotive engine gears during the forging process.Based on the finite element analysis technology，theequivalent stress（up to566MPa）and strain concentrationareas（such as thetooth root）during the closeddie forging processof gears were simulated toreveal thecorelation between stressconcentrationand forging defects.Combining the mold designprinciples（precision，durability，and maintainability），optimize thematerial selection（high-speed stee，hard ally），structuraldesign（uniform force distribution），and manufacturing processes （electrical dischargemachining，wirecutting）.Theresearch significantly improves theservice lifeof themoldby reducingthe forging speedandadjusting the mold parameters tocontrol the mold wear within O.Ooo30lmm.This achievement provides theoreticalbasisand technical supportfor theeficient manufacturingof enginegearsand the servicelife extension of molds.

【Key words】 engine gear；stress simulation analysis；strain simulation analysis；mold wea

1發動機齒輪模具的設計原則

1.1 精確性

齒輪作為發動機的核心部件之一，其設計和制造的品質直接關系到發動機的性能和壽命，齒輪在發動機中扮演著傳遞力量、密封氣缸和散熱等多重角色，因此，它的形狀、尺寸和材料的選擇都必須經過嚴格的計算和測試，而這一切的基礎，就是齒輪模具的設計，所以保證模具的精確性至關重要[1-2]

1.2 耐用性

作為現代工業生產必不可少的核心部件，齒輪模具在高溫、高壓的工作環境下承擔著十分重要的作用，要求齒輪模具能夠在這種條件良好的環境下穩定且高效率地運行，就必須擁有良好的耐磨、耐腐蝕和不形變的能力。

結構優化設計也是齒輪模具設計的難題，需要設計者根據實際工作中對齒輪模具的工作條件和受力情況，對齒輪模具結構進行準確的計算和優化，采取合理的結構設計，確保齒輪模具在進行工作時結構受力均勻，避免發生應力集中變形等情況。

1.3 可維護性

模具是現代工業生產的重要工藝工裝，模具設計、制造及維修都非常重要3，特別是在急劇發展的市場背景下，模具維修及更換是否有效直接決定著企業的生產效率及生產成本，在對模具進行設計的時候，需要考慮模具設計的模塊化、標準化、互換性，以此來確保模具的維修及更換效率。

除模塊化、標準化和互換性外，模具的拆卸、安裝操作也應盡量簡單化。簡單化的拆卸、安裝操作能降低操作者勞動強度，節省操作時間，提升維修效率。……