平底直动从动件盘形凸轮机构弹流润滑设计.pdf

第26卷第5期 机 械 设 计 V01．26 No．5 2009年 5月 JOURNALOFMACHINEDESIGN Mav 2009 平底直动从动件盘形凸轮机构弹流润滑设计 廖海平 ，刘启跃 ，曾翠华 ，任红兵 (1．西南交通大学摩擦学研究所，四川成都 610031；2．中国工程物理研究院工学院，四川绵阳 621900) 摘要：凸轮与从动件之间存在严重的滑动磨损，导致凸轮的传动精度降低，影响使用寿命。文中探讨应用弹流润滑 理论对凸轮基本尺寸进行设计的方法，改善凸轮与从动件间的润滑条件，减少凸轮的过度磨损。 关键词：凸轮 ；弹流润滑；基圆半径；磨损 中图分类号：TH112．2 文献标识码：A 文章编号：1001—2354(2009)05—0071—03 平底直动从动杆盘状凸轮机构广泛应用于重载和速度较 ￡r一 接触线长度，m。 高的场合。它的失效形式主要是摩擦副表面损伤，较常见的是 疲劳磨损、胶合磨损和磨料磨损。从摩擦学的角度来看，平底 从动件盘形凸轮的工作条件是非常差 的。长期以来，不少研究 者都认为它们之间的润滑状态是边界润滑，因此在设计时常把 注意力放在恰当选用材料、合理使用添加剂及限制工作循环中 的最大 Hertz应力等问题上。后来，在生产实践中不断发现，有 些凸轮副经过长期运转后，其表面的加工痕迹依然如故。这充 分说明它们在运转过程 中是能够被润滑油膜隔开的。Dyson A…曾经指出，着眼于降低最大 Hertz应力的设计并不能改善弹 流润滑膜的生成。因此，在进行凸轮基本尺寸设计时应该统筹 兼顾各方面的要求，改善润滑条件。 圈 1 平底直动盘形凸轮机构 近3O年来，人们成功地将雷诺润滑理论和赫兹接触理论 考虑到凸轮副通常用钢材制造，矿物油润滑，其弹性模量 结合起来，应用于分析点线接触副的润滑问题 ，并建立 了弹性 层和压粘指数m的数值变化很小，可看作常数。而单位宽度上 流体动力润滑(Elasto-HydrodynamicLubrication)理论 ，简称弹流 的载荷F ／对于最小膜厚 ^ 的影响很小，可忽略不计，故 ： 润滑(EHL或EHD)理论。国内外也有部分学者 “针对弹流 hmin=1．6×10 ／oUR (2) 润滑理论对凸轮的设计进行了探讨，但大部分都是在 已知凸轮 1．2 计算参数的确定 基圆半径的条件下 ，应用弹流润滑理论计算凸轮间的最小油膜 (1)综合曲率半径R。 厚度，且部分探讨存在计算错误。文中探讨了应用弹性流体动 凸轮接触点的综合曲率半径为： 力润滑理论对凸轮的基本参数进行设计的方法。 R= (3) 1 凸轮弹流润滑理论 式中： ，R：—— 分别为凸轮和从动件在接触点处的曲率半径，nl。 由于从动件为平底 ，其曲率半径R：一 *，所以综合曲率半 1．1 最小油膜厚度的计算 径R就等于凸轮接触点处的曲率半径 。 由图1可以看出，平底直动盘形凸轮在工作循环过程中， (2)接触点处对润滑油的卷吸速度U。 接触点不断变化 ，接触点的速度、曲率半径及载荷也不断变化 ， 在工作过程中，接触点 在不断地移动，而形成流体动压的 因此相应的油膜厚度也是变化的。一般工程应用对凸轮进行