横向滚花装配凸轮轴连接强度理论分析与实验研究

刘俊利，焦豪奇，关洪涛，张青华，王华伟，闫艳燕

(1.河南理工大学 机械与动力工程学院，河南 焦作 454000；2.河南中轴控股集团股份有限公司，河南 焦作 454000)

0 引 言

装配式凸轮轴是将轴管、凸轮、轴颈和法兰端头等零部件按各自的性能要求分别选材加工，然后通过不同的连接方法装配于一体的[1]。与传统凸轮轴加工方法相比，装配式凸轮轴兼有材料匹配灵活、结构紧凑、精密化、轻量化、低成本、低能耗等优点，并且便于实现凸轮轴生产过程的柔性化、自动化和智能化[2-3]。其中，横向滚花连接能够实现常温下局部滚花变形，对轴管与凸轮的加工精度要求较低，能在一台设备上完成自动上料与装配，具有较低的设备采购及维护成本，是凸轮轴生产厂家的首选方案[4]。但是横向滚花凸轮轴生产中涉及的加工制造参数较多，目前的研究多数是从单一参数变量对连接强度的影响进行分析，没有具体理论计算公式以阐述每一个参数与连接强度之间的关系[5-7]。企业开发新产品时需要凭借经验和不断实验以确定各个加工制造参数，实验周期长、试制成本高。本文通过对横向滚花连接装配过程和失效形式进行分析，推导出横向滚花连接静扭矩的计算公式，以期为各部件加工参数的确定提供依据。

1 横向滚花连接强度分析

1.1 装配关系的力学等效模型

装配过程中，凸轮的内孔花键将轴管上的齿峰剪切或挤入齿谷，形成异型材料镶嵌和不连续圆柱面过盈装配，这两部分是动态变化和相互影响的。……