CN111502790A - 轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法 - Google Patents

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CN111502790A CN202010308900.8A CN202010308900A CN111502790A CN 111502790 A CN111502790 A CN 111502790A CN 202010308900 A CN202010308900 A CN 202010308900A CN 111502790 A CN111502790 A CN 111502790A
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王文建
桂强
史来锋
姚聪
刘勰
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08—Shape of cams

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法，凸轮的接触宽度随着凸轮横截面曲率半径的增大而增大，其设计方法包括步骤：1)通过凸轮升程曲线hα获得凸轮横截面曲率半径曲线ρα；2)通过凸轮凸轮升程曲线hα、以及凸轮与气门弹簧的位置关系得到气门弹簧高度曲线Hα；3)通过气门弹簧高度曲线Hα以及气门弹簧的弹性系数k得到气门弹簧载荷曲线Fα；4)通过气门弹簧载荷曲线Fα、凸轮的材料参数以及赫兹接触应力公式求得凸轮宽度曲线Wα。根据该方法得到的凸轮结构可以减小了凸轮的重量以及与挺柱的接触面积，进一步地降低了摩擦以及整车油耗。

Description

轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体地指一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法。
背景技术
日益严苛的国家油耗及排放法规，要求汽车企业持续努力进行节能减排的研究与探索。世界铝业协会报告指出，汽车自重每减少10％，燃油消耗可降低6～8％，排放降低5～6％。另有研究表明，汽车行驶过程中的能量损耗有7.5％来自发动机的机械损耗，其中内部摩擦占70％左右。发动机摩擦功减少10％，燃油消耗约降低1.5％。
因此，零部件的轻量化及运动副的低摩擦是实现汽车节能减排的有效方法。现有的凸轮结构其接触宽度为固定值，而凸轮横截面半径最大处与挺柱接触时，凸轮所受的力最大，随着凸轮与挺柱接触位置的横截面半径变小，凸轮所受的力逐渐变小。但在设计时为了满足凸轮横截面半径最大处的结构强度，凸轮的接触宽度均按凸轮所受最大力时的要求进行设计，造成凸轮横截面半径较小处的接触宽度仍有较多余量，这样不仅增加了整车的重量，而且增大了凸轮与挺柱之间的摩擦，增大了油耗。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法，可以减轻整体的重量并降低凸轮与挺柱之间的摩擦，从而降低油耗。
为实现上述目的，本发明提供一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法，其特征在于：所述凸轮的接触宽度随着凸轮横截面曲率半径的增大而增大，其设计方法包括如下步骤：
1)通过凸轮升程曲线hα获得凸轮横截面曲率半径曲线ρα；
2)通过凸轮凸轮升程曲线hα、以及凸轮与气门弹簧的位置关系得到气门弹簧高度曲线Hα；
3)通过气门弹簧高度曲线Hα以及气门弹簧的弹性系数k得到气门弹簧载荷曲线Fα；
4)通过气门弹簧载荷曲线Fα、凸轮的材料参数以及赫兹接触应力公式求得凸轮宽度曲线Wα。
进一步地，步骤2)中气门弹簧高度曲线Hα的计算公式为
Hα＝HZL-HTH-HTG-R-hα；
其中：HZL为凸轮轴轴线高度；HTH为气门弹簧底座高度；HZG为挺柱与气门弹簧上座厚度；R为凸轮基圆半径。
进一步地，步骤3)中气门弹簧载荷曲线Fα的计算公式为Fα＝H-Hα/k；
其中：H为气门弹簧未压缩时的长度。
进一步地，步骤4)中凸轮宽度曲线Wα的计算公式为
wα＝FαZE/ρασ；
其中：ZE为凸轮材料的弹性系数；σ为凸轮材料的接触应力限值。
本发明的有益效果是：实现凸轮的轻量化、降低凸轮的摩擦。根据本发明的设计方法得到的凸轮结构，其接触宽度值与曲率半径正相关性，这样曲率半径较小部位的接触宽度也变小，从而减小了凸轮的重量以及与挺柱的接触面积，进一步地降低了摩擦以及整车油耗。
附图说明
图1为本发明的凸轮结构立体图。
图2为凸轮与气门弹簧、挺柱的位置关系示意图
图中各部件标号为：凸轮1、气门弹簧2、挺柱3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1～2所示，为实现上述目的，本发明提供一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法，凸轮的接触宽度随着凸轮横截面曲率半径的增大而增大，即在凸轮的凸出部位的接触宽度大于凸轮圆滑部位的的接触宽度，其设计方法包括如下步骤：
1、通过凸轮升程曲线hα求得凸轮横截面曲率半径曲线ρα；
2、通过凸轮凸轮升程曲线hα、以及凸轮与气门弹簧的位置关系得到气门弹簧高度曲线Hα，气门弹簧高度曲线Hα的计算公式为
Hα＝HZL-HTH-HTG-R-hα；
其中：HZL为凸轮轴轴线高度；HTH为气门弹簧底座高度；HZG为挺柱与气门弹簧上座厚度；R为凸轮基圆半径。
3、通过气门弹簧高度曲线Hα以及气门弹簧的弹性系数k得到气门弹簧载荷曲线Fα，气门弹簧载荷曲线Fα的计算公式为
Fa＝H-Ha/k；
其中：H为气门弹簧未压缩时的长度。
4、通过气门弹簧载荷曲线Fα、凸轮的材料参数以及赫兹接触应力公式求得凸轮宽度曲线Wα，凸轮宽度曲线Wα的计算公式为wa＝FaZE/ρασ；
其中：ZE为凸轮材料的弹性系数；σ为凸轮材料的接触应力限值。
根据上述轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法设计出的凸轮，其接触宽度值与曲率半径正相关性，这样曲率半径较小部位的接触宽度也变小，在满足凸轮强度要求前提下，其接触宽度值在曲率半径较小的圆弧部位得以减小，这样便减小了整个凸轮的重量和接触面积，从而减小了与挺柱的摩擦以及整车的油耗。

Claims (4)

1.一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法，其特征在于：所述凸轮的接触宽度随着凸轮横截面曲率半径的增大而增大，其设计方法包括如下步骤：
1)通过凸轮升程曲线hα获得凸轮横截面曲率半径曲线ρα；
2)通过凸轮升程曲线hα、以及凸轮与气门弹簧的位置关系得到气门弹簧高度曲线Hα；
3)通过气门弹簧高度曲线Hα以及气门弹簧的弹性系数k得到气门弹簧载荷曲线Fα；
4)通过气门弹簧载荷曲线Fα、凸轮的材料参数以及赫兹接触应力公式求得凸轮宽度曲线Wα。
2.根据权利要求1所述的一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法，其特征在于：步骤2)中气门弹簧高度曲线Hα的计算公式为
Hα＝HZL-HTH-HTG-R-hα；
其中：HZL为凸轮轴轴线高度；HTH为气门弹簧底座高度；HZG为挺柱与气门弹簧上座厚度；R为凸轮基圆半径。
3.根据权利要求1所述的一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法，其特征在于：步骤3)中气门弹簧载荷曲线Fα的计算公式为
Fα＝H-Hα/k；
其中：H为气门弹簧未压缩时的长度。
4.根据权利要求1所述的一种轻量化低摩擦凸轮接触宽度计算方法，其特征在于：步骤4)中凸轮宽度曲线Wα的计算公式为
wα＝FαZE/ρασ；
其中：ZE为凸轮材料的弹性系数；σ为凸轮材料的接触应力限值。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3241712A1 (de) * 1982-11-11 1984-05-17 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm Nockenwelle, insbesondere fuer die betaetigung von gaswechselventilen an brennkraftmaschinen
US4638772A (en) * 1984-03-30 1987-01-27 Investment Rarites, Incorporated Valve actuating apparatus for minimizing the need for lash adjustment
US4995353A (en) * 1990-04-11 1991-02-26 General Motors Corporation Valve train with lash/compliance compensation
JP2001003712A (ja) * 1999-06-16 2001-01-09 Mitsubishi Motors Corp 動弁装置
JP2006226213A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Otics Corp 直打式動弁機構、カム、及びバルブリフタの回転方法。
JP2007154688A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の可変動弁装置
CN201269110Y (zh) * 2008-09-08 2009-07-08 力帆实业(集团)股份有限公司 汽车发动机排气凸轮轴
CN101482037A (zh) * 2008-01-10 2009-07-15 爱知机械工业株式会社 凸轮轴以及凸轮轴制造方法
CN202832688U (zh) * 2012-09-07 2013-03-27 上海通用汽车有限公司 一种发动机的凸轮结构
CN202970818U (zh) * 2012-11-29 2013-06-05 安徽江淮汽车股份有限公司 一种柴油机凸轮轴
CN203050824U (zh) * 2013-01-14 2013-07-10 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 一种新型轻量化机械挺柱结构
CN205064017U (zh) * 2015-10-29 2016-03-02 安徽江淮汽车股份有限公司 发动机凸轮轴
CN206346791U (zh) * 2017-01-05 2017-07-21 江西腾勒动力有限公司 一种发动机减重凸轮
GB2565581B (en) * 2017-08-17 2020-03-18 Jaguar Land Rover Ltd Cam member with varying width

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3241712A1 (de) * 1982-11-11 1984-05-17 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm Nockenwelle, insbesondere fuer die betaetigung von gaswechselventilen an brennkraftmaschinen
US4638772A (en) * 1984-03-30 1987-01-27 Investment Rarites, Incorporated Valve actuating apparatus for minimizing the need for lash adjustment
US4995353A (en) * 1990-04-11 1991-02-26 General Motors Corporation Valve train with lash/compliance compensation
JP2001003712A (ja) * 1999-06-16 2001-01-09 Mitsubishi Motors Corp 動弁装置
JP2006226213A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Otics Corp 直打式動弁機構、カム、及びバルブリフタの回転方法。
JP2007154688A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の可変動弁装置
CN101482037A (zh) * 2008-01-10 2009-07-15 爱知机械工业株式会社 凸轮轴以及凸轮轴制造方法
CN201269110Y (zh) * 2008-09-08 2009-07-08 力帆实业(集团)股份有限公司 汽车发动机排气凸轮轴
CN202832688U (zh) * 2012-09-07 2013-03-27 上海通用汽车有限公司 一种发动机的凸轮结构
CN202970818U (zh) * 2012-11-29 2013-06-05 安徽江淮汽车股份有限公司 一种柴油机凸轮轴
CN203050824U (zh) * 2013-01-14 2013-07-10 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 一种新型轻量化机械挺柱结构
CN205064017U (zh) * 2015-10-29 2016-03-02 安徽江淮汽车股份有限公司 发动机凸轮轴
CN206346791U (zh) * 2017-01-05 2017-07-21 江西腾勒动力有限公司 一种发动机减重凸轮
GB2565581B (en) * 2017-08-17 2020-03-18 Jaguar Land Rover Ltd Cam member with varying width

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