大型柴油發(fā)動機凸輪接觸應力測試與數(shù)值計算.pdf

1、在工程應用過程中，凸輪與滾輪之間的接觸應力常常超出設計的值，造成結構的失效和損壞，嚴重時導致凸輪結構甚至氣缸的破壞。 在柴油機凸輪的設計過程中，通常采用的設計標準是以Hertz接觸理論為基礎的，通過Hertz接觸公式求解最大接觸應力，并以此為判據(jù)，對凸輪結構在使用中是否安全進行判斷。但在真實工作條件下，凸輪表面還是會出現(xiàn)破壞的情況，其原因就是接觸應力超出了設計值。 本文針對凸輪結構中，凸輪與滾輪之間的接觸問題進行了分析，

2、采用數(shù)值方法，計算了凸輪在實際運行工況下的表面接觸應力，同時設計了測量實驗以驗證了數(shù)值計算方法的準確性和可靠性。 首先，應用動力學分析軟件MSC.Adams計算得到了凸輪和滾輪之間的接觸力的變化情況和挺柱軸向力與接觸力之間的角度關系。為驗證分析的準確性，采用動態(tài)應變測試對得到的結果進行校核，測量了單缸柴油機在實際運行的多種工況下，挺柱表面的動態(tài)應變，得到了挺柱表面應變的變化規(guī)律，并通過將挺柱視為二力桿的假設得到了挺柱軸向力，在此

3、基礎上，通過挺柱軸向力和凸輪滾輪間接觸力的角度關系，換算得到接觸力，通過結果比較發(fā)現(xiàn)：兩種方法得到的接觸力十分接近，可利用MSC.Adams計算分析代替單缸柴油機動態(tài)試驗來求解凸輪滾輪接觸力。 其次，在試驗測得凸輪結構材料屬性和試驗獲得的接觸力的基礎上，利用有限元軟件MSC.Marc計算獲得了凸輪與滾輪之間的接觸面積、接觸應力的分布情況以及最大接觸應力發(fā)生的位置和數(shù)值。為檢驗結果的可靠性，設計了接觸面積測量試驗，通過比較有限元計