内燃机凸轮机构弹性流体润滑分析.pdf

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1、液压气动与密封／2011年第1期内燃机凸轮机构弹性流体润滑分析毕佳宾唐焱刘亚鹏刘科(桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004)摘要：内燃机凸轮机构的润滑性能好坏直接影响其工作性能及其使用寿命．从而影响内燃机系统的性能。本文本课题以MATLAB软件为研究工具，研究内燃机凸轮一挺杆机构的摩擦学性能。为进一步解决凸轮一挺杆机构摩擦学耦合分析提供前期研究工作，为优化凸轮机构润滑设计提供理论依据。关键词：凸轮机构；弹性流体；分析中图分类号：TH117．2文献标识码：A文章编号：1008—0813(

2、2011)01—0014—03Elasto——hydrodynamicLubricationAnalysisofCamMechanisminICEngineBlJ一binTANGYahLIUYa-pengLIUKe(SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，GuilinUniversityofElectricalTechnology，Guilin541004，China)Abstract：Thecammechanismperformanceanditsser

3、vicelifewasafectbythelubricationsituation，theInternalcombustion(IC)engineperformancewasalsoaffect．InthisworkMATLABwasusedtoresearchthefilmthickness，andtheresearchwasprovidedforinitialstudyforthecouplingelasto-hydrodynamiclubricationanalysisandoptimald

4、esignofcammechanism．KeyWords：cammechanism；electronic-hydrauliclubrication；analysis求解．必须经过简化处理才能获得近似解，因而理论计U引舌算有很大的误差，当今计算机的发展，复杂的润滑问题内燃机配气机构中，凸轮和挺柱是内燃机最重要有可能进行数值求解。此外，先进的测试技术对于润滑的零件副之一，其性能的优劣直接影响到内燃机的经现象可进行深入细致的观察，从而建立更加完备的物济性和可靠性。随着内燃机强度不断增加，转速不断提理数学

5、模型，这样，许多工程问题的润滑计算大大接近高，配气机构的工作条件恶化，对其的研究一直是热于实际。目前，润滑计算已在机械设计中占有很多重要点。的地位。凸轮和其从动件即凸轮副是以滑动为主的线接触推导Reylon方程有如下基本假设：摩擦副，其常见的实效形式是磨损，包括润滑油膜厚度(1)忽略体积力如重力或磁力等的作用。不足而引起的表面上层疲劳和擦伤等。由于凸轮副的(2)流体在界面上无滑动，即贴于表面的流速于表摩擦磨损特性和所处的润滑状态密切相关，因此在摩面速度相同。擦表面之间能否建立充分的润滑油膜，避免金

6、属直接(3)在沿润滑膜厚度方向不计压力的变化，由于膜接触，对改善凸轮副的工作状况，延长寿命具有界定性厚仅百分之几毫米或更小，压力不可能发生明显的变的影响。化。1凸轮机构摩擦学分析(4)与油膜厚度相比较，凸轮的曲率半径很大，因1．1雷诺方程的假设而忽略油膜曲率的影响，并用平移速度代替转动速度。凸轮的润滑问题可看出是线接触的模型，线接触(5)润滑剂是牛顿流体。这对于一般工况条件下使的问题可以用半径分别与接触点的曲率半径相等的两用的矿物油而言是合理的。个圆柱体的接触来近似，根据凸轮的运动情况进行简(6)

7、流动层为层流，油膜中不存在涡流和湍流，对化推导雷诺方程。于高速大型轴承，可能处于湍流润滑。雷诺方程是二阶偏微分方程，以往依靠解析方法(7)与黏性相比较，可忽略惯性力的影响，包括流体加速度的力和油膜弯曲的离心力收稿日期：2010—05—22(8)沿油膜厚度方向粘度数值不变。该假设是为了作者简介：毕佳宾(1986一)，男，安徽人，硕士研究生，主要研究方向为内燃机润滑。使数学运算方便所作的简化。14HydraulicsPneumatics&Seals／NO．1．2011运用上述假设，有Navier—St

8、okes方程和连续方程可以pi}()iPi+ld+()iPi-lj+Ⅳ()iPi'j+l+．s()iPij-l直接推导出雷诺方程。在此为了了解流体润滑的物理3现象，采用微元体分析方法推导雷诺方程。2—一]由摩擦学原理有关微元体平衡和质量流量与容积1．4雷诺方程有限差分法算法流程图及求解结果流量的理论给出简化后的雷诺方程如下：根据以上分析，将油膜区域划分为若干小块，在每未a(、77粤a)+ay(、叼粤ay)：6[a(Uph)+未ay(、)+个节点上迭代求解，考虑到算法的精度和求解难易