插针机构中圆柱凸轮滚子疲劳寿命预测方法

作者：王星龙; 陶宗杰; 杨泊莘; 安琦^*

来源：郑州大学学报(工学版), 2023, 44(04): 41-47.

DOI：10.13705/j.issn.1671-6833.2023.01.017

• 插针机构
• 圆柱凸轮
• 接触力学
• 疲劳寿命

以高速插针机为研究对象，对其插针机构进行力学分析，推导圆柱凸轮沟槽曲面方程，建立凸轮滚子(以下简称滚子)-沟槽的接触力学模型和滚子在沟槽内滚动的运动几何模型。基于赫兹接触理论计算出凸轮转动1圈过程中每一时刻滚子与沟槽受力接触点的最大接触应力。基于Miner线性疲劳累积损伤理论判断滚子圆周方向上的危险点，并以该危险点为对象，实现了对滚子疲劳寿命的定量计算。结合具体算例，分析了滚子直径、凸轮直径、接触长度、凸轮转速对滚子接触疲劳寿命的影响。计算结果表明：对滚子而言，当凸轮滚子直径从10 mm增大到26 mm时疲劳寿命随之增大了14.1倍；当凸轮直径从50 mm增大到140 mm时疲劳寿命随之增大了7.5倍；当接触长度从5 mm增大到15 mm时疲劳寿命随之增大了26.0倍；当凸轮转速从600 r·min-1增大到1 300 r·min-1时疲劳寿命随之降低为原来的0.449%。

• 单位
  华东理工大学