本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法。
背景技术：
发动机配气机构是按照发动机各个气缸所进行的工作循环和点火次序的要求，按时开启和关闭各缸的进排气门，将新鲜充量吸入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排除的装置。
请参阅图1，其示出了发动机配气机构的结构示意图，包括：凸轮轴、摇臂、摇臂滚子、象足、气门、气门桥、以及气门弹簧等。
凸轮轴的作用是控制气门的开启和闭合，摇臂的作用是改变由凸轮轴所传推力的方向以开启气门，通过轴承与摇臂相连的摇臂滚子的作用则是减小凸轮轴与摇臂之间的摩擦力，其中，摇臂滚子与凸轮轴之间相接触，形成连接副，通过铰接的方式与摇臂相连的象足的主要作用是保证气门弹簧的作用力始终竖直向上。由于摇臂滚子与凸轮轴之间为线接触，而且摇臂滚子与凸轮轴之间的接触压力比较大，这就会造成两者之间的接触应力比较大，当两者之间的接触应力大于这两种材料的屈服极限时，不仅会造成摇臂滚子与凸轮轴均易出现表面剥落等故障，还会使摇臂滚子与凸轮轴发生明显的塑性变形，最终导致发动机无法正常工作，其中，屈服极限是使试样产生给定的永久变形时所需要的应变。因此，在发动机样机阶段就需要对摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力进行测试，以确保摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力不大于这两种材料的屈服极限。
现有的测试摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力的具体方案为：在凸轮轴的圆角处布置传感器，并在凸轮轴的中心打孔，以利用信号线将测试的数据引出。但是，在凸轮轴的中心打孔，会使凸轮轴的刚度减小，从而导致测试数据不准确，并且由于凸轮轴的高速旋转，相应的信号线也在高速旋转，则需要使用滑环进行连接，这会使得输出数据发生失真，从而导致测试数据不准确。
综上所述，现有的测试摇臂滚子与凸轮轴之间接触应力的技术方案存在测试数据不准确的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法，以解决现有的测试摇臂滚子与凸轮轴之间接触应力的技术方案所存在的测试数据不准确的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法，包括：
利用粘贴在摇臂上的应变片测试所述摇臂的应变；
根据测试出的应变、以及预先获取的摇臂应变与象足所受气门弹簧作用力之间的第一关系系数，计算得到所述象足受到的作用力；
根据所述象足受到的作用力、以及预先获取的所述象足所受所述气门弹簧作用力和接触应力之间的第二关系系数，计算得到接触应力，其中，所述接触应力为摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力。
优选的，所述利用粘贴在摇臂上的应变片测试所述摇臂的应变，包括：
当所述摇臂产生应变时，将所述应变片的电阻值的变化发送至全桥电路，经所述全桥电路将电阻值的变化转化为电压输出至电压放大器，读取所述电压放大器输出的数据，根据所述数据计算得到所述摇臂的应变。
优选的，在利用粘贴在摇臂上的应变片测试所述摇臂的应变时，还包括：
利用放置在所述气门弹簧上的涡流位移传感器测试所述气门弹簧的形变量，根据所述形变量对测试出的所述摇臂的应变进行检验。
优选的，预先获取摇臂与象足所受气门弹簧作用力之间的第一关系系数，包括：
控制所述气门弹簧在所述象足上施加定量的作用力，测试所述摇臂的应变，根据所述象足受到的作用力以及所述摇臂的应变，得到所述第一关系系数。
优选的，预先获取所述象足所受所述气门弹簧作用力和接触力之间的第二关系系数，包括：
预先通过实验测试获取所述象足所受所述气门弹簧作用力和接触力之间的第二关系系数。
优选的，预先获取所述象足所受所述气门弹簧作用力和接触力之间的第二关系系数，包括：
预先通过模拟仿真获取所述象足所受所述气门弹簧作用力和接触力之间的第二关系系数。
本发明提供了一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法，包括：利用粘贴在摇臂上的应变片测试摇臂的应变；根据测试出的应变、以及预先获取的摇臂应变与象足所受气门弹簧作用力之间的第一关系系数，计算得到象足受到的作用力；根据象足受到的作用力、以及预先获取的象足所受气门弹簧作用力和接触应力之间的第二关系系数，计算得到接触应力，其中，接触应力为摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力。
本申请公开的上述技术方案，在摇臂上粘贴应变片，利用应变片测试摇臂的应变，并根据预先获取的摇臂应变与象足受到气门弹簧的作用力之间的第一关系系数，计算得到象足受到的作用力，然后，可以根据预先获取的象足所受作用力与接触应力之间的第二关系系数，计算得到摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力，由于不需要破坏凸轮轴的刚度而进行测试，并且考虑到摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力主要是由于气门弹簧对象足的作用力以及气门弹簧的惯性力引起的，因此，通过测试摇臂的应变而对摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力进行测试可以提高测试的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为发动机配气机构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2，其示出了本发明实施例提供的一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法的流程图，可以包括：
S11：利用粘贴在摇臂上的应变片测试摇臂的应变。
气门弹簧对象足的作用力及气门弹簧的惯性力会导致摇臂发生应变，并会使与摇臂相连的摇臂滚子与凸轮轴之间产生接触应力，因此，可以通过测试摇臂所发生的应变来计算出摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力，相应地，则可以在摇臂上粘贴应变片，利用应变片测试出摇臂所发生的应变，并将测试出的应变记为μ(实测)。
S12：根据测试出的应变、以及预先获取的摇臂应变与象足所受气门弹簧作用力之间的第一关系系数，计算得到象足受到的作用力。
已知摇臂所发生的应变μ与象足所受气门弹簧作用力F之间的关系式为：F＝Eμ，在预先获取到第一关系系数E的大小之后，则可以利用测试出的摇臂的应变μ(实测)，以及第一关系系数E，计算得到象足受到的作用力F(实测)。
S13：根据象足受到的作用力、以及预先获取的象足所受气门弹簧作用力和接触应力之间的第二关系系数，计算得到接触应力，其中，接触应力为摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力。
已知象足所受气门弹簧作用力F和摇臂滚子与凸轮轴间的接触应力σ之间的关系式为：在预先获取到第二关系系数Sc的大小之后，则可以利用计算得到的象足受到的作用力F(实测)，以及第二关系系数Sc，计算得到摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力σ(实测)。
由此可知，上述测试不仅可以保证测试的准确性，还可以减低测试成本，并且利用上述方式不仅可以计算出摇臂滚子与凸轮轴之间的最大接触应力，还可以测试出摇臂滚子与凸轮轴在一个周期内的接触应力，并由此得出摇臂应变曲线以及摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力曲线。
本申请公开的上述技术方案，在摇臂上粘贴应变片，利用应变片测试摇臂的应变，并根据预先获取的摇臂应变与象足受到气门弹簧的作用力之间的第一关系系数，计算得到象足受到的作用力，然后，可以根据预先获取的象足所受作用力与接触应力之间的第二关系系数，计算得到摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力，由于不需要破坏凸轮轴的刚度而进行测试，并且考虑到摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力主要是由于气门弹簧对象足的作用力以及气门弹簧的惯性力引起的，因此，通过测试摇臂的应变而对摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力进行测试可以提高测试的准确性。
本发明实施例提供的一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法，利用粘贴在摇臂上的应变片测试摇臂的应变，可以包括：
当摇臂产生应变时，将应变片的电阻值的变化发送至全桥电路，经全桥电路将电阻值的变化转化为电压输出至电压放大器，读取电压放大器输出的数据，根据数据计算得到摇臂的应变。
当摇臂受到作用而产生应变时，粘贴在摇臂上的应变片就可以感知到摇臂所发生的应变而使自身的电阻值发生变化，由于电阻值的变化量比较微弱，则为了减少测试的误差，以提高测试的准确性，可以通过全桥电路将电阻值的变化量转化为电压，并将电压输出至电压放大器，经电压放大器进行放大之后，读取电压放大器所输出的数据，并根据输出的数据计算出摇臂所发生的应变，实现无需中间环节来传输数据，从而减少数据的丢失或数据的失真，以保证数据的准确性。
本发明实施例提供的一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法，在利用粘贴在摇臂上的应变片测试摇臂的应变时，还可以包括：
利用放置在气门弹簧上的涡流位移传感器测试气门弹簧的形变量，根据形变量对测试出的摇臂的应变进行检验。
在利用应变片测试摇臂的应变的同时，可以在气门弹簧上放置涡流位移传感器，利用涡流位移传感器测试气门弹簧的形变量，并得到气门弹簧的位移曲线，因气门弹簧的位移周期与摇臂的应变周期相同，则可以将气门弹簧的位移曲线与摇臂应变曲线放在一个坐标系中进行比较，以检测测试的准确性。除此之外，在涡流位移传感器测试出气门弹簧的形变量之后，由于气门弹簧的刚度为已知量，则可以计算出气门弹簧的作用力，得到对应的气门弹簧作用力曲线，并将气门弹簧作用力曲线、摇臂滚子与凸轮轴之间的接触应力曲线放在一个坐标系中进行比较，以检测测试的准确性。
本发明实施例提供的一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法，预先获取摇臂与象足所受气门弹簧作用力之间的第一关系系数，可以包括：
控制气门弹簧在象足上施加定量的作用力，测试摇臂的应变，根据象足受到的作用力以及摇臂的应变，得到第一关系系数。
预先获取第一关系系数E的具体过程可以为：控制气门弹簧在象足上施加定量的作用力F(定量)，测试出摇臂此时所发生的应变μ(测)，根据上述所提及的摇臂所发生的应变μ与象足所受气门弹簧作用力F之间的关系式计算得到第一关系系数E，也即通过实验的方式测试出第一关系系数E，以获得误差比较小的第一关系系数E，从而提高测试的准确性。
本发明实施例提供的一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法，预先获取象足所受气门弹簧和接触力之间的第二关系系数，可以包括：
预先通过实验测试获取象足所受气门弹簧作用力和接触力之间的第二关系系数。
在测试摇臂滚子与凸轮轴间的接触应力时，可以预先通过实验测试的方式获取象足所受气门弹簧作用力和接触力之间的第二关系系数Sc，以获得误差比较小的第二关系系数Sc，并降低测试所需的成本。
本发明实施例提供的一种发动机摇臂滚子与凸轮轴间接触应力的测试方法，预先获取象足所受气门弹簧和接触力之间的第二关系系数，可以包括：
预先通过模拟仿真获取象足所受气门弹簧作用力和接触力之间的第二关系系数。
为了提高测试的准确性，则可以预先通过模拟仿真的方式获取第二关系系数Sc，这种获取第二关系系数Sc的方式不仅简便、高效，而且成本比较低。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。