基于MATLAB配气凸轮接触应力计算.pdf

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1、观弋嬲。IModernM；achineI基于MATLAB配气凸轮接触应力计算李明洋，王自勤，田丰果，陈家兑，孙一平(贵州大学现代制造技术教育部重点实验室，贵州贵阳550025)摘要：配气凸轮表面的接触应力很大时，将引起配气凸轮轮廓表面过早地产生接触疲劳破坏和磨损，致使配气机构的使用寿命缩短，配气性能降低。以赫兹理论为依据，考虑配气凸轮从动件惯性力对接触应力的影响，使用MAT—LAB软件编写接触应力计算程序，得到不同发动机转速下的接触应力曲线。由接触压力曲线可知：最大的接触应力值出现在配气凸轮桃尖处。仿真结果表明：最低发动机转速(如怠速)时，配气凸轮最危险。可根据怠速时的最

2、大接触应力进行接触强度校核。关键词：配气凸轮赫兹理论接触应力MATLAB中图分类号：TH132文献标识码：A文章编号：1002—6886(2015)0l一0028一O5ContactstresscalculationofvalvecambasedonMATLABLIMingyang，WANGZiqin，TIANFengguo，CHENJiadui，SUNYipingAbstract：LargecontactstressofvMvecamcontoursurfacewouldprematurelygiverisetocontactfatiguedamageandwearon

3、thesurfaceofthevalvecamcontour．resuhinginthelife—spanofvalvetrainshortenedandvalveperformancereduced．BasedonHertztheory，consideringtheimpactofvalvecamfollowerinertiaforceonthecontactstress，theprogramofcon—putingcontactstressiscompiledbyusingMATLABsoftwareanditgeneratescontactstresscurvesa

4、tdifferentenginespeeds．Thecontactstresscurveshowsthatthegreatestvalueofcontactstressoccursinthepeachtipofvalvecam．There—suhsofsimulationshowthatthemostdangeroussituationofvalvecamwilltakeplaceatthelowestenginespeed，suchasi—diespeed．Contactstrengthcheckshouldbecarriedoutaccordingtotheconta

5、ctstressunderidlespeed．Keywords：valvecam；Hertztheory；contactstress；MATLAB由于MATLAB具有友好的工作平台与编程环0引言境、简单易用的程序语言和强大的数据处理能力，在在实际应用中，凸轮和滚子从动件之间的接触工程计算领域得到广泛使用。本文依据赫兹理论，应力时常超过设计值，引起配气机构的破坏和失效，考虑滚子从动件惯性力对凸轮接触应力的影响，运严重时将导致凸轮机构和气缸的破坏。滚子直用MATLAB编程计算凸轮与滚子从动件之间的接动从动件盘形凸轮机构的凸轮和滚子之间是滚动摩触应力，极大地减小了计算工作量，而

6、且输出结果形擦，磨损较小，能够传递较大的动力，在发动机配气象直观，程序通用性好。系统中得到广泛使用。凸轮在工作过程中工作面上1配气凸轮的接触应力计算理论的接触应力属于一种很大的交变应力J，致使凸轮轮廓面出现接触疲劳破坏和磨损，降低凸轮机构的配气凸轮机构的主要失效形式即为接触疲劳破传动精度，缩短其寿命，从而影响配气性能。接触疲坏与磨损。为保证凸轮机构在工作过程中具有一定劳破坏与磨损是凸轮机构在工作过程中出现的主要的接触疲劳强度与使用寿命，应使凸轮表面和滚子失效形式，而接触应力是引起上述失效形式的主从动件之间的最大接触应力不超过凸轮材料要因素之一。因此，有必要在凸轮机构的设计

7、阶段的许用接触应力[or]：对凸轮接触应力进行计算和校核J。OrHm[H](1)·28·现代制造、工艺装备ModernManufacturing&ProcessEquipmentl2⋯Dj5年’第J⋯期凸轮与滚子接触区中线上的接触应力计算公式F。一柱塞弹簧力(N)；为-61：F，一滚子从动件的惯性力(N)。(2)式中：F一作用在凸轮表面上的法向载荷(N)；口一滚子宽度，也是滚子和凸轮表面的接触长度(mm)；P。，P：一分别是凸轮实际轮廓曲线曲率半径和图1配气凸轮机构受力分析图滚子半径(mm)；气门刚打开时柱塞油腔内的油液压力为