凸轮滚子系统 聊聊高速情况

米兰的小铁匠

凸轮轴转速高，带来的问题可以从两个角度来解析，惯性角度和频率角度。

惯性角度：
    从动件惯性力大小随转速升高，到一定值必然会超过弹簧力，导致滚子和凸轮短暂脱离，高频撞击带来疲劳点蚀，表面材料剥离脱落。
    凸轮轴转速越高意味着滚子的惯性扭矩越高，如果凸轮对滚子的驱动力矩减去滚子的阻力矩达不到这个惯性扭矩，滚子就不是纯滚动，会打滑，造成擦伤，材料黏连，加速失效。

频率角度：
    高频对弹簧影响很大，一是颤动，二是共振。
    想象一个超长的弹簧，一端固定，另一端高频往复运动，运动不会瞬时同步传递到固定端，而是以波动的方式传递过去，再返回动端，过程中有衰减，作为增益叠加到动端的激励上，循环往复，形成颤动。
    如果从动件做纯简谐运动，轴转一圈或半圈对应一个周期，频率远低于共振点不会激励弹簧。而实际很多情况从动件运动不是纯简谐，比如多项式，贝塞尔，梯形函数等等，这些周期运动表达成傅立叶级数，里面有些高频项在高转速下就可能接近弹簧固有频率，导致共振。
    颤动和共振一方面使弹簧力衰减，导致滚子/凸轮飞脱，另一方面增加了弹簧动态应力，加速疲劳失效。

定量计算：
    凸轮系统计算的复杂之处在于很难直观判断在哪个转速上，什么外载荷条件下，轴转到哪个角度的时候，哪些动态参数超出了设计值。有时候优化了一些参数，另一些又超标了。因此需要在360个转角，不同的转速/载荷组合下去反复验算，比如算最大赫兹应力对应高负载，而算飞脱转速就要低负载甚至空载了。这个过程涉及到大量的数值计算，有的参数比如飞脱转速需要迭代到收敛，手算很难，商业软件操作简单但灵活度不高，自己手动编程再跟商业软件和验证实验交叉对比最可靠。

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挺好，开始上道了，

簖爷

晚上才和朋友电聊过。他的朋友需要一个凸轮专业大拿，有偿帮忙解决一些关于凸轮方面的问题。我还想着在论坛上吼一吼来着。。

辰宇

凸轮整个传动轴的扰度 也要考虑。

米兰的小铁匠

辰宇 发表于 2023-6-13 09:11
凸轮整个传动轴的扰度 也要考虑。

个人的一点理解，
凸轮一般在两侧支撑轴颈的正中间，两边挠度一样。
轴的弯曲疲劳风险正常远小于接触疲劳风险。

挠度影响轴承外沿锐边处，这里应力会大。
滑动轴承与轴颈间隙配合，外沿会磨损。
滚动轴承与轴颈过盈，但挠度大的位置会出现小缝隙，随着轴转动润滑油反复进出，拆解能看到局部会变色。

华丽转身

难，需要很多细致的设计，还需要强大加工制造能力的支持，任何一个环节弱了都不行