机床与液压

作者：李卫民，唐兆庆，张彦鹏，杨泽宇，宋明林

单位：辽宁工业大学机械工程与自动化学院；辽宁工业大学机械工程与自动化学院；辽宁工业大学机械工程与自动化学院；辽宁工业大学机械工程与自动化学院；辽宁工业大学机械工程与自动化学院

关键词：V形金属密封环;压缩回弹性能;多目标优化设计;汽车排气系统

基金：辽宁省“揭榜挂帅”科技重点专项（2022JH1/10800022）

针对某型发动机排气系统的法兰连接密封问题，提出一种V形金属密封环，研究V形金属密封环在多种工况下的密封特性。通过压缩回弹试验，得到V形金属密封环的压缩量与施加载荷之间的关系，进一步分析在常温及高温工况下，压缩量对密封性能的影响，从而确定合适的轴向压缩范围。结合有限元分析，研究壁厚、波谷半径、接触圆半径、环宽以及开口角度等5个参数对密封性能的影响。基于Box-Behnken试验设计构建响应面模型，采用多目标遗传算法优化结构参数。基于Design-Expert软件对V形环结构进行多目标优化，并对优化后的结构可靠性进行了验证。结果表明：结构参数对密封性能具有显著影响，最大等效应力与开口角度、波谷半径和壁厚呈正相关，与接触圆半径成反比，最大接触压力与波谷半径、壁厚呈正相关，与开口角度、接触圆半径和环宽成反比；优化后，最大等效应力下降了1.3%，最大接触压力增加了23.6%。

来源：2025年第11期

《机床与液压》期刊编辑部

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