偏心圆凸轮油膜润滑测试系统

为准确测量凸轮-挺杆接触的油膜厚度,设计制造凸轮-挺杆润滑油膜光干涉测量系统。该系统采用偏心球-玻璃盘接触副模拟凸轮-平底挺杆的点接触,通过同步带轮带动偏心球转动,实现偏心球运动过程中摩擦力、载荷的测量,同时通过双色光干涉技术对偏心圆凸轮-挺杆接触的油膜厚度进行测量。使用该系统对不同条件下偏心圆凸轮-挺杆机构油膜厚度、摩擦力进行测量,测量结果表明:载荷越大,油膜厚度越小;转速越高,膜厚越大,"鼻尖"处的惯性力越大;相同工况下,偏心距较大时,在区间0°～90°、270°～360°膜厚较高,在90°～270°区间膜厚略低;随转速的增大摩擦力最大值所在的位置前移。     

S195内燃机配气凸轮机构动力性能研究及改进措施

一、引言 S195是一种用途较广、批量较大的单缸发动机。该机在实际使用中发现配气凸轮机构动力性能较差,使振动噪声较大,运动构件的磨损也较严重。我们采用现代凸轮机构动力学理论和计算机模拟技术对S195内燃机配气凸轮机构的动力性能进行深入研究,为改进配气凸轮机构动力性能提出一些改进措施。     

平底直动从动件凸轮机构磨损失效分析及磨损量计算

凸轮轴和挺杆体是发动机的重要零件,它们的状况直接影响着发动机能否正常工作.文中研究了平底直动从动件凸轮机构运动模型和受力情况,并对其磨损失效成因、磨损形式、磨损规律进行了分析;剖析了相对滑动、润滑条件和接触应力对其工作环境的影响机理,建立了磨损计算模型;并提出从凸轮挺杆材料选配、润滑油、运动参数方面降低凸轮机构磨损的相应措施;提高了凸轮机构的工作可靠性,延长了工作寿命.     

内燃机缸套-活塞环摩擦学研究回顾与展望

内燃机缸套-活塞环摩擦副是一个典型的摩擦学系统,其中含有多种类型的摩擦和磨损,润滑、摩擦、磨损的相互作用十分显著。其摩擦学性能对提高内燃机的可靠性和耐久性,保证内燃机经济、可靠地工作具有决定性的作用。其摩擦学问题的研究一直是人们关注的热点之一。     

FB2型凸轮/平面挺柱的摩擦性能数值分析

通过运动学和动力学分析得到FB2型内燃机凸轮/平底挺柱摩擦副在一个周期内的综合曲率半径、卷吸速度和载荷变化情况,在内燃机凸轮/从动件的瞬态热弹性流体动力润滑数值仿真平台上研究FB2型凸轮与平底挺柱摩擦副的摩擦学性能.分析结果表明在凸轮的基圆段和缓冲段部分,摩擦因数在0.015～0.017之间,接触区中心的油膜厚度在0.9μm左右;在凸轮桃尖附近摩擦因数高达0.079;在卷吸速度为0的两个位置由于温度楔效应和挤压效应中心油膜厚度仍维持在0.313和0.270μm.     

基于改进型蚁群算法的内燃机配气凸轮机构型线动力学优化设计

针对内燃机配气机构工作时的振动、冲击和噪声问题,建立内燃机配气凸轮机构型线的动力学数学模型。对蚁群算法在内燃机配气凸轮机构型线参数优化设计进行详细分析,并对蚁群算法存在的容易陷入局部解问题,将蚁群算法和遗传算法进行有效地结合,使得改进后的蚁群算法能够高效率地对内燃机配气凸轮机构型线参数进行优化设计：运用改进型蚁群算法和Matlab语言,对内燃机配气凸轮机构型线数学模型进行仿真优化计算,与原设计相比,仿真结果表明,丰满系数提高,动态最大正加速度在上升段降低,在下降段增加,动态最大负加速度降低,使得系统动态速度和动态加速度趋于平稳,有效地减少了内燃机配气机构的冲击振动,提高了内燃机的动力性能。     

对置凸轮-活塞式内燃机的机构运动仿真

介绍了对置凸轮-活塞式内燃机的工作原理并分析其工作特性,运用UG/Modeling/Assemblies建立了内燃机的运动虚拟样机,并运用UG/Animation/ADAMS进行了机构运动仿真,得到活塞运动的位移、速度和加速度曲线。模拟曲线能够体现机构的运动特性,基本满足理论要求。CAD与CAE相结合是一种高效、可靠的优化设计方法,对凸轮-活塞式内燃机的研究具有实际意义。     

直动滚子盘形凸轮弹流润滑分析

磨损是直动滚子盘形凸轮机构的主要失效形式之一,润滑形态是影响凸轮磨损的主要因素,利用弹流润滑理论,探讨直动滚子盘形凸轮机构的最小油膜厚度及其膜厚比的计算,为凸轮的摩擦学优.化设计提供参考.     

凸轮机构谐综合运动特性的研究

采用有限项谐函数作为凸轮机构从动件运动函数 ,称之为凸轮机构谐综合。本文以升 -停 -降 -停型凸轮机构为对象 ,研究了谐函数项数 N及机构转速 n对凸轮机构运动特性的影响 ,从而为采用谐综合方法设计凸轮机构提供了依据。     

生物柴油中不饱和脂肪酸甲酯对内燃机油摩擦学性能的影响

为研究生物柴油中的不饱和组分对内燃机油的影响,在内燃机油中分别加入不同比例的不饱和脂肪酸甲酯和硬脂酸甲酯,通过四球摩擦磨损试验机考察不饱和脂肪酸甲酯对内燃机油减摩抗磨性能的影响,利用光学显微镜对磨损形貌进行分析。结果表明,不饱和脂肪酸甲酯在一定程度能够改善对内燃机油摩擦学特性,且随着不饱和脂肪酸甲酯含量的增大,内燃机油的减摩抗磨性能表现为逐渐增加的趋势;加有不饱和脂肪酸甲酯和硬脂酸甲酯的内燃机油氧化后摩擦学特性降低,且含不饱和脂肪酸甲酯的内燃机油氧化后摩擦学特性下降更为显著。     

船用柴油机凸轮动态摩擦学分析及型线优化设计*

柴油机配气凸轮工作环境较为恶劣,工作过程中配合界面间载荷、速度及曲率半径等工况周期性变化,导致润滑接触条件苛刻,磨损情况恶劣。以某船用柴油机配气凸轮机构典型工况为算例,针对凸轮-挺柱常见的磨损问题,研究凸轮-挺柱动态接触特性;采用余弦-等速段和高次五项式对凸轮型线进行优化设计,并对凸轮-挺柱副动态接触及弹流润滑状态进行数值分析。结果表明:原凸轮磨损的原因是凸轮-挺柱副在运动周期内动态接触应力出现明显波动,最大值超过许用应力值;经型线优化设计后,凸轮-挺柱动态接触应力降到许用值以下,改善了动态接触特性,凸轮型线具有较好的润滑特性,运行过程中可保持较稳定的油膜润滑状态;凸轮转速和接触载荷的改变会直接影响凸轮-挺柱的润滑状态,尤其是随凸轮转速增大,润滑膜厚增大,压力减小,润滑接触状态明显改善。     

内燃机凸轮-滚轮型接触副弹流润滑分析

基于某内燃机凸轮-滚轮型机构，建立相应的接触副弹流润滑数值模型，得到凸轮旋转周期内运动副的完整润滑状态，并分析滚轮凸度、润滑油黏度及凸轮-滚轮间打滑现象的影响。结果表明：一个周期内，凸轮-滚轮接触副的润滑状态可分为波动期和平稳期，与凸轮升程的改变规律相对应；滚轮凸度会影响接触副的润滑状态，且接触区压力分布对其十分敏感；提高润滑油黏度在一定程度上可以起到优化接触区压力分布，改善润滑状态的效果；凸轮-滚轮间打滑现象则会降低接触区成膜厚度，尤其是对润滑油温升和摩擦因数的影响更为显著。     

弧面分度凸轮机构分度期润滑状态及油膜研究

以弧面分度凸轮机构为研究对象,研究弧面分度凸轮机构在分度期啮合过程中的润滑状态及产生的弹流润滑油膜厚度。利用空间包络面共轭原理和旋转变量法建立机构的数学模型,根据Hamrock-Dowson最小油膜计算公式,分析得出机构稳态工况下卷吸速度、诱导主曲率以及接触应力是影响润滑油膜形成的关键因素。通过空间共轭原理提出机构接触应力的新算法并进行可行性验证。对不同转速下机构的接触应力、油膜厚度和膜厚比进行仿真。结果表明,机构低速传动过程中,啮入段和啮出段极难形成弹流润滑油膜,为优化机构润滑性能提供了理论依据。     

基于接触应力及润滑特性分析的配气凸轮基圆半径计算

平底配气凸轮机构凸轮基圆半径的选择将直接影响凸轮机构的结构尺寸、接触应力和润滑性能。利用赫兹应力公式对平底配气凸轮机构接触应力进行分析,利用弹性流体润滑理论对其进行弹性流体动力润滑分析,得到了基圆半径与接触应力和润滑系数间的关系。结果表明：增大凸轮基圆半径可以降低凸轮接触应力,但却不一定能改善凸轮润滑情况;对于给定从动件运动规律的平底配气凸轮机构,利用赫兹应力公式和弹性流体润滑理论同时对基圆半径的取值范围进行约束,才能使配气凸轮同时满足接触应力和润滑要求,从而保证配气机构的可靠性和耐久性。     

Numerical analysis of elastohydrodynamic lubrication characteristics of the spatial cam mechanism in the air splicer

Journal of Mechanical Science and Technology - An equivalent lubrication model of line contact was established for the cam mechanism in air splicer when its steel roller rolls over the cam...     

滚珠型弧面凸轮机构的摩擦学设计

在滚珠型弧面凸轮机构的设计中引入摩擦学设计方法,推导出钢球和凸轮滚道接触的最小油膜厚度计算公式。为了保证机构的润滑状态,采用膜厚比进行润滑状态的判断,并以此作为设计准则。同时为了防止油膜温升导致润滑失效,计算出润滑油膜的最大温升,利用润滑油的黏温特性,计算出油膜厚度降低系数,对常温下油膜厚度进行修正。在设计中兼顾强度设计和压力角校核,满足机构的使用性能,减少摩擦和磨损。     

内燃机排气凸轮-滚轮副异常工况下热弹流润滑分析

以某型号内燃机排气凸轮-滚子副为研究对象，建立有限长线接触条件下瞬态热弹流润滑数学模型及完全数值求解方法。依据实际载荷谱等工作参数下，给出凸轮-滚子间的滑动模型，获得凸轮-滚子副在凸轮旋转周期内润滑特性，并分析凸轮与滚子之间的打滑、滚轮偏斜和滚轮凸度对接触副润滑的影响。结果表明：打滑导致接触区温度和摩擦因数明显升高，从而弱化接触区润滑状态；滚子偏斜时油膜厚度明显减小，增加润滑失效的可能性。研究表明，在设计滚子凸度时考虑滚子偏斜问题的影响，可以在一定程度上缓解其负面影响。研究结果为凸轮-滚子副的润滑设计提供了一定的理论依据。     

Simulating cam and follower wear in valve train

ABSTRACT

The paper aims to predict the cam and follower wear in direct acting valve train considering the effects of operating conditions. A numerical approach has been developed using frictional and lubrication analysis which is applied in the cam/follower wear study. Loading and motion parameters have been determined from dynamic and kinematic analysis whereas the wear profiles are obtained by linear wear relation. The wear of cam/follower is largely dependent on the lubrication film thickness, normal loading/contact pressure and sliding velocity. At low camshaft speeds, the wear depth of cam/follower pair is higher whereas it decreases at higher speeds due to relatively thicker oil film. It is an original research work and is strongly believed that it would help to further improve the performance of engine valve train and would also provide an opportunity to control the operating conditions promoting wear.     

偏心凸轮副时变乏油润滑数值分析

为研究乏油条件下偏心凸轮副的润滑状态,基于凸轮-挺杆机构建立时变乏油润滑模型,探究一个周期内6个典型瞬时(60°、120°、180°、240°、300°、360°)的压力和油膜厚度变化规律,并分析不同凸轮旋转角度下转速、初始载荷和润滑油黏度等参数对接触区润滑状态的影响。结果表明：当凸轮转至180°时,膜厚最小,压力最大,乏油状况最严重;限量供油下最小膜厚出现在凸轮转角为180°时,但是凸轮转角为0°时乏油速度最快,乏油程度更深;增大凸轮旋转速度时乏油速度更快,乏油程度更深;相同供油条件下,润滑油黏度越高使得接触区乏油情况越严重,乏油速度更快,乏油程度更深;载荷对接触区的润滑状态的影响较小,只在凸轮转角为0°接触区卷吸速度最大时,能够体现出载荷对接触区润滑状态的影响。