插针机构中圆柱凸轮滚子疲劳寿命预测方法

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 1300 r·min-1时疲劳寿命随之降低为原来的 0.449%.