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对心滚子挪动主动件盘形凸轮机构的接触应力

更新时间: 2019-07-14

  机械传动2005年 文章编号:1004—2539(2005 J04—0066一03 对心滚子挪动从动件盘形凸轮机构的接触应力 (郑州铁职业手艺学院机电工程系,河南郑州4552) 摘要当工做载荷较大时,凸轮概况和从动件端部的接触委靡就成为凸轮机构失效的次要形 式之一。但正在相关凸轮的教科书中,对接触应力的计较过程阐述较少。本文细致阐发了对心滚子挪动 从动件盘形凸轮机构接触应力的计较方式,并给出具体计较例题。 环节词 凸轮 高副机构 曲率半径接触应力 引言 凸轮机构是一类常用的高副机构。只需恰当地设 计出凸轮的轮廓曲线,就能够使推杆获得各类预期的 活动纪律,并且机构简单紧凑,所以正在机械工程中凸轮 机构获得普遍的使用。可是,由于凸轮轮廓取推杆之 间为点接触或线接触,当工做载荷较大时,凸轮概况和 滚子端部的接触委靡就成为凸轮机构失效的次要 形式之一。正在这种环境下,计较凸轮的接触应力 常需要的。 1接触应力计较的理论 针对这种失效形式,对凸轮机构需进行概况接触 委靡强度计较,其最大接触委靡应力不克不及跨越允 许值。强度前提为即一[印],[%]为凸轮材料许用 接触应力,可文献[1]表7—2。 对于滚子从动件盘形凸轮机构,滚子取凸轮轮廓 理论上为线接触,考虑到塑性变形,现实上为很小的面 接触。接触面上的最大接触应力可按弹性理论中的赫 兹公式计较12 J一11一———— FN pn pr 札l~F12 1一秽22 一百+百一 n——凸轮副的法向压力(N)£——从动件取凸轮的接触宽度(一) 化——凸轮现实轮廓上接触点处的曲率半径 胁——滚子半径(Hn),即Pr=rrK,%——别离为从动件取凸轮的材料泊松比 E1、E2——别离为从动件和凸轮材料弹性模量 (MPa);“+”号用于外接触,“一”号用 于内接触。 对于钢制凸轮副,有秽1=秽2=0.3,El=E2= 2.06MPa,代人上式可得钢制凸轮副的接触应力计较 公式 因为正在凸轮机构的运转过程中,法向压力F和凸轮轮廓接触点的曲率半径化均是变化的,为凸 角妒的函数。所以接触应力仃H的计较就很复杂。不 要说推导出凸轮机构对应从动件分歧的活动规 律,同一的求接触应力极值公式的难度,仅确定各类凸 轮机构最大压力角和它对应的过程就包含一个复 杂的超越函数方程式的解。所以,正在相关凸轮的教科 书中,对接触应力的计较过程阐述较少,更难找到计较 凸轮接触应力方面的例题。 但正在现实工程中,当凸轮机构承受较大载荷时,接 触应力的强度计较就显得很是需要。 例如某柴油机厂为满脚柴油机向高速度、大功率 标的目的成长,试制1105W曲喷型柴油机。正在试验中发觉 油泵凸轮有严沉剥落失效现象。而材料报导,用同种 材料、同种强化工艺下的柴油机凸轮未发觉有较着磨 损和剥落缺陷。经频频测试、阐发,最初找出缘由: 1105w曲喷型柴油机,喷油压力达1862MPa,远高于一 般柴油机的喷油压力1176MPa。后来经计较,1105w 曲喷型柴油机油泵凸轮最大接触应力达1284MPa。而 英国里卡图工程公司对策动机中冷激挺柱一淬火凸轮 的接触应力的设想限度为931MPa;冷激耐磨铸铁最大 接触应力保举值为823MPa~833MPa。因而该厂柴油 机油泵凸轮正在尝试中的剥落失效现象看来是有其必然 性的。若是正在初始设想时就能先对凸轮机构进行接触 委靡强度计较,明显就能够正在尝试中少走弯。 所以本文拟以对心滚子挪动从动件盘形凸轮机构 为例,对凸轮机构接触应力的计较步调做一细致阐发, 并给出具体计较例题。 如图1所示的凸轮机构,若不计摩擦,凸轮感化于 从动件的推力n是沿接触点A的法线n—n标的目的(又 万方数据 对心滚子挪动从动件盘形凸轮机构的接触应力67 称法向压力),力n取从动件的活动标的目的秽之间所夹 的锐角口称为从动件正在该的压力角。对挪动滚子 从动件,压力角a应为过滚子核心所做理论廓线的法 线n—n取从动件活动标的目的之间的夹角。%为从动 件所受的载荷,由图1可看出 由参考文献[4],压力角计较公式为 尘tand:』旺 从动件位移曲线方程,是凸角妒的函数,明显 压力角妒也是妒角的函 由高档数学可知,由参数方程暗示的曲线上任 意点的曲率半径的计较公 dvd2戈 dPd妒2一d妒dp2由图2可看出,对心滚子挪动从动件盘形凸轮理 论廓线方程式可暗示为 【y=(“+s)sin妒H7将两式别离对转角妒求一阶导数、二阶导数 后,代入式(4)就能够获得凸轮理论廓线曲率半径的表 达式。而凸轮现实廓线接触应力计较实例阐发通过一个具体的例子来计较接触应力盯口的大小。 对凸轮机构,正在一般环境下,推程是工做行程,受力较 大,而回程凡是受力较小,且元自锁问题,所以正在算例 中仅计较推程中的接触应力。 设一对心滚子挪动从动件盘形凸轮机构。已知载 荷%=3000N,基圆半径“=25舢,滚子半径_= 8n咖,从动件取凸轮的接触宽度£=20哪,从动件选用 简谐活动纪律,要求当凸轮顺时针转180。时,从动件上 升50nn。计较推程中的最大接触应力。 解:1)按照从动件简谐活动纪律,计较压力角和 正压力 ds7济.,7r、 而2面81nL石9’ d25 进而再计较正压力n=老2)由凸轮理论廓线方程求曲率半径 按照式(5) 戈=(“+s)cos妒,y=(“+s)sin妒 .ds.百鬲2一“sln妒+百;c08妒一3 sln妒 d2z d2s .ds. 帝=_r6c08P+矽c08伊卅面sln9叫c08妒 dv d5. 了鬲2“c089+百鬲81n垆+5c08妒 害一r6sin妒+导sin垆+2毒cos9叫sin妒 谚2_r6sln妒+孑sln垆“面c089叫sln妒 将上述式子代入式(4),即可求理论廓线的曲率半 径,进而再由式(6),就可求呈现实廓线曲率半径陆。 将获得的n和pn代人式(1),就可计较接触应力 仃H。这个计较过程是相当繁复的。按照上述思及 相关计较式,操纵计较机上机设想计较。成果见表1。 FN/No/rI】IIl pd/n oH,1嘧a 00.00 O.00 3000.00 lO 0.38 9.7l 3043.57 299.64 291.“ 152.65 20 1.51 17。88 3152.21 95。54 87.54 263.36 30 3.35 23.79 3278.68 59.20 51.20 346.19 40 5.85 27.52 3382.63 47.97 39.97 396.16 50 8.93 29.44 3444.88 44.15 36.15 419.68 印12.50 30.00 34“.10 43.30 35.30 425.74 70 16.45 29.54 3448.34 43.83 35.83 421.72 80 20.66 28.33 3408.35 45.04 37.04 412.58 万方数据 机械传动 2005年 FN,ND/Irlm p。/nlm oH,a 90 25.00 26.57 3354.10 46.58 38.58 401.35 100 29.34 24.37 3293.54 48.24 40.24 389.76 llO 33.55 21.86 3232.47 49.89 41.89 378.79 120 37.50 19.11 3174.90 51.45 43.45 368.96 130 41.0r7 16.16 3123.49 52.84 44.84 360.52 140 44.15 13.08 3cr79.94 54.03 46.03 353.59 150 46.65 9.90 3045.31 54.98 46.98 348.2l 160 48.49 6.64 3020.24 55.68 47.68 344.37 170 49.62 3.33 3005.Cr7 56.11 48.11 342.08 180 50.00 O.00 3000.00 56.25 48.25 341.31 由上述计较成果可看出,正在凸角妒=6妒的位 置,接触应力达最大值,即盯H一=425.74MPa。 3结论 当凸轮机构承受较大载荷时,接触应力的强度计 算常主要的。因为目前采用计较机计较,能够较 快速的求出接触应力,因而,设想凸轮机构时进行 需要的接触应力强度计较。 参考文献l西北工业大学机械道理及机械零件教研组编.机械设想(上册).北 京:人平易近教育出书社,19r78 2李柱国.机械设想取理论.:科学出书社,2003 3申永胜.机械道理教程.:大学出书社,1999 收稿日期:20050115 做者简介:吴雁平(1953一),女,广西贵港人,高级 (上接第42页) 集,尔后挪用m龇和n剐e号令,编写法式时,正在绘制 某个视图的法式末尾加上以下语句(以电机从视图为 例)即可。 (defun seteal(eal/ssal) ;将电机从视图图形元素置人选择集(ssal)子程 (setqssal(ssadd)) (if(nuU eal)(ssadd(setq eal(enmeXt))ssal)) (while(setq eal(entnext eal))(ssadd eal ssal))); p1为插入视图的基点. (command”m龇”(seteal eal)””p1 pause) (co眦md”move”(seteal eal)””p1 pause) 图4某小型加工核心z标的目的进给传动安拆图 4竣事语 参数化图库是处理数控机床传动系统等复杂图样 绘制从动化的可行办法,能无效地提高画图速度。对 话框手艺、图形拖脱手艺、图形消现手艺是基于参数化 图库进行交互式画图软件开辟的环节问题。按照数控 机床类别及零部件归属关系组织图库布局,合适设想 思维定式和设想习惯;基于蛳建立图库数据办理 系统,使图库、零部件数据查询简洁快速;以图形 预览体例显示典型布局或布局件,曲不雅抽象,利于设想 选用。目前我们已设想完成常用数控镗铣类、车削类 机床传动系统图库,图4为操纵该参数化图库绘制的 某小型加工核心z标的目的进给传动安拆图。 参考文献l胡春亮.Aut0CAD图库成立方式.计较机取现代化,2000,(1):65~ 67 2罗丹.基于A的参数化图库.常德师范学院学报,200l,12(4):49 —5l 3唐亮,张帆等.AutocAD2002开辟教程.:但愿电子出书社,2002 收稿日期:2004lOll 收点窜稿日期:20041223 基金项目:河南省高校青年教师赞帮打算,项目编号:2002256 做者简介:窦凯(1963一),男,河南永城人,副传授 万方数据 对心滚子挪动从动件盘形凸轮机构的接触应力 做者: WuYanping, Zhang Shuxian, Liu Chaoying 做者单元: 郑州铁职业手艺学院机电工程系,河南,郑州,450052 刊名: 机械传动 英文刊名: JOURNAL MECHANICALTRANSMISSION 2005,29(4)被援用次数: 参考文献(3条)1.西北工业大学机械道理及机械零件教研组 机械设想 1978 机械设想取理论2003 3.申永胜 机械道理教程 1999 文献(3条) 曲动滚子盘形凸轮弹流润滑阐发[期刊论文]-机械传动2009(3) 基于MATLAB曲动滚子凸轮接触应力计较[期刊论文]-机械设想2008(6) 基于接触强度的曲动滚子凸轮根基尺寸设想[期刊论文]-机械传动2008(3) 援用本文格局:吴雁平..刘朝英.Wu Yanping.Zhang Shuxian.Liu Chaoying 对心滚子挪动从动件盘形凸轮 机构的接触应力[期刊论文]-机械传动 2005(4)