凸轮轴顶置式配气机构凸轮磨损的研究

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文凸轮顶置式配气机构凸轮磨损的研究研究生：余旭康指导教师：刘忠民副教授2014年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchonCamWearofOHCCandidate:YuXuKangSupervisor:AssoProf.LiuZhongminDecember,2014杭州电子科技大学硕士学位论文摘要配气机构是发动机重要的组成部分，而凸轮轴是配气机构的关键零部件

2、。凸轮与挺柱接触副为高副，它通常工作在高温、高转速与变载荷的条件下，润滑条件恶劣，凸轮失效主要形式为磨损。发动机凸轮轴的磨损会直接影响配气机构功用、发动机性能，因此对其进行磨损及可靠性的研究很有必要。目前，针对凸轮轴顶置式配气机构凸轮磨损的研究较少且不够系统，特别是对于凸轮载荷的求解缺乏试验数据支持，对从凸轮载荷求解到凸轮磨损的整个过程缺少统一方法和结论。针对目前凸轮轴顶置式配气机构凸轮磨损研究中的问题，本文首先进行了配气机构动力学试验，并以试验数据为基础，对多种方法求解的凸轮载荷结果进行比较，之后求解

3、凸轮接触应力，最终估算凸轮疲劳磨损寿命和粘着磨损量。主要研究内容和结论有：（1）设计搭建了配气机构试验台，安装了应变片、激光位移、加速度等传感器；进行配气机构试验，测量了气门加速度，气门位移，摇臂载荷，凸轮型线，摇臂刚度等参数，并拟合了凸轮型线方程，为求解凸轮载荷奠定试验基础。（2）计算了配气机构的结构和运动参数，对气门和摇臂进行了受力分析，提出了可以用测量摇臂载荷间接求解凸轮载荷的方法；之后利用配气机构试验数据，分别采用气门动态特性试验数据、摇臂载荷数据两种方法求解凸轮载荷，比较差异性，分析结果可知通

4、过摇臂载荷数据求解的凸轮载荷能较好地反映真实凸轮载荷。（3）建立配气机构单质量模型，并采用VisualC++编写相关的计算程序，计算凸轮载荷；在动力学仿真软件ADAMS中建立配气机构多刚体模型，计算凸轮载荷，并与试验求解凸轮结果进行比较，结果显示配气机构多刚体动力学模型计算的凸轮载荷误差较小。（4）基于摩擦学原理知识，修正了赫兹接触应力公式，利用机械原理和高等数学知识，计算凸轮与滚子接触点曲率半径，最终计算凸轮接触应力。计算结果较好地展示了凸轮接触应力随其转速的变化规律。（5）基于机械零件疲劳磨损理论，

5、拟合凸轮材料S-N曲线，并采用修正的Miner线性疲劳损伤累积理论，计算了各转速下凸轮疲劳磨损寿命；提出了一种近似计算滚子滑动率的方法，并利用Archard粘着磨损量计算模型，计算凸轮各转速下的滑动磨损量，为实际工程提供了有效参考依据。关键词：配气机构，凸轮磨损，凸轮载荷，凸轮接触应力I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTValvetrainisanimportantpartofengine,whilethecamshaftisthekeypartofvalvetrain.Thecamandta

6、ppet,whichalwaysworkathightemperature,highspeed,variableloadandpoorlubricationconditions,arecontactinhighpair.Itsmainfailureformiswearthatwilldirectlyaffectthefunctionofvalvetrainandtheperformanceofengine.So,studyonthewearandreliabilityofcamisnecessary.A

7、tpresent,theresearchoncamwearofOHCwaslessandnotenoughsystematic,especiallytheloadofcamwaslackofexperimentaldatesupportandauniformmethodologyandconclusions.InviewoftheprobleminrecentstudyofcamwearofOHC,inthispaper,firstly,itwillcalculatethecamloadsbaseonv

8、alvetraindynamicexperimentwhathadbeendoneearlierbyfourdifferentmethodsandanalyzethedifferencebetweenthem.Secondly,itwillcomputethecamcontactstressbymodifiedHertzcontactstressformula.Atlast,itwillreckonthefatiguewearlifeand