凸輪軸頂置式配氣機(jī)構(gòu)凸輪磨損的研究.pdf

1、配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的組成部分，而凸輪軸是配氣機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零部件。凸輪與挺柱接觸副為高副，它通常工作在高溫、高轉(zhuǎn)速與變載荷的條件下，潤(rùn)滑條件惡劣，凸輪失效主要形式為磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的磨損會(huì)直接影響配氣機(jī)構(gòu)功用、發(fā)動(dòng)機(jī)性能，因此對(duì)其進(jìn)行磨損及可靠性的研究很有必要。目前，針對(duì)凸輪軸頂置式配氣機(jī)構(gòu)凸輪磨損的研究較少且不夠系統(tǒng)，特別是對(duì)于凸輪載荷的求解缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，對(duì)從凸輪載荷求解到凸輪磨損的整個(gè)過(guò)程缺少統(tǒng)一方法和結(jié)論。
　　針對(duì)目前

2、凸輪軸頂置式配氣機(jī)構(gòu)凸輪磨損研究中的問題，本文首先進(jìn)行了配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，并以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)多種方法求解的凸輪載荷結(jié)果進(jìn)行比較，之后求解凸輪接觸應(yīng)力，最終估算凸輪疲勞磨損壽命和粘著磨損量。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論有：
　　（1）設(shè)計(jì)搭建了配氣機(jī)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái)，安裝了應(yīng)變片、激光位移、加速度等傳感器；進(jìn)行配氣機(jī)構(gòu)試驗(yàn)，測(cè)量了氣門加速度，氣門位移，搖臂載荷，凸輪型線，搖臂剛度等參數(shù)，并擬合了凸輪型線方程，為求解凸輪載荷奠定試驗(yàn)基礎(chǔ)。

3、　?。?）計(jì)算了配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)氣門和搖臂進(jìn)行了受力分析，提出了可以用測(cè)量搖臂載荷間接求解凸輪載荷的方法；之后利用配氣機(jī)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別采用氣門動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、搖臂載荷數(shù)據(jù)兩種方法求解凸輪載荷，比較差異性，分析結(jié)果可知通過(guò)搖臂載荷數(shù)據(jù)求解的凸輪載荷能較好地反映真實(shí)凸輪載荷。
　　（3）建立配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量模型，并采用Visual C++編寫相關(guān)的計(jì)算程序，計(jì)算凸輪載荷；在動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中建立配氣機(jī)構(gòu)多剛體模型

4、，計(jì)算凸輪載荷，并與試驗(yàn)求解凸輪結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示配氣機(jī)構(gòu)多剛體動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算的凸輪載荷誤差較小。
　?。?）基于摩擦學(xué)原理知識(shí)，修正了赫茲接觸應(yīng)力公式，利用機(jī)械原理和高等數(shù)學(xué)知識(shí)，計(jì)算凸輪與滾子接觸點(diǎn)曲率半徑，最終計(jì)算凸輪接觸應(yīng)力。計(jì)算結(jié)果較好地展示了凸輪接觸應(yīng)力隨其轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。
　?。?）基于機(jī)械零件疲勞磨損理論，擬合凸輪材料S-N曲線，并采用修正的Miner線性疲勞損傷累積理論，計(jì)算了各轉(zhuǎn)速下凸輪疲勞磨損壽命；