水下航行器凸轮发动机凸轮机构的接触应力分析

徐勤超，王树宗，练永庆

(海军工程大学海军兵器新技术应用研究所，湖北 武汉 430033)

水下航行器凸轮发动机凸轮机构的接触应力分析

徐勤超，王树宗，练永庆

(海军工程大学海军兵器新技术应用研究所，湖北 武汉 430033)

水下航行器凸轮发动机的凸轮机构是其主要受力部件，在设计过程中必须进行强度校核。通过对凸轮和圆柱滚轮的接触情况进行分析，运用微分几何理论导出了凸轮的工作曲面方程和接触点的诱导法曲率模型，采用弹性力学中的赫兹理论，建立了凸轮机构的接触应力模型，并进行了算例分析。仿真模型能准确地计算水下航行器凸轮发动机凸轮机构的接触应力，可为其设计和参数的选择提供理论依据。

水下航行器;凸轮发动机;凸轮机构;接触应力

0 引言

水下航行器凸轮发动机的凸轮机构由凸轮和活塞组成。凸轮具有2个向前突起的峰和向后凹陷的谷，活塞后部有2个相隔一定距离的大小圆柱滚轮，它们分别抵着凸轮的前后曲面，把活塞与凸轮联接起来，使活塞的往复运动同凸轮的转动产生关联［1］，具体结构如图1所示。发动机工作时，凸轮和滚轮相接触，气体力和活塞的往复惯性力的合力作用在凸轮上，当合力超过一定限度，凸轮就会发生疲劳破坏，因此必须对凸轮机构的接触强度进行校核。本文通过对凸轮机构的接触情况进行分析，导出了凸轮的工作曲面方程和接触点的诱导法曲率模型，建立了凸轮机构的接触应力的计算模型，并进行了算例分析，本文所建立的模型可为凸轮机构的设计和参数的选择提供理论依据。……