凸轮与从动件的材料选择.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划凸轮与从动件的材料选择　　浅叙凸轮的材料选择和热处理　　摘要：在凸轮设计中，除要根据从动件的运动要求设计凸轮轮廓曲线外，还应合理选择材料及热处理方法本文阐述了凸轮设计中根据凸轮使用要求如何选择凸轮材料，实际使用中比较常见的凸轮磨损失效方式，以及对选择凸轮材料的各种热处理方法　　关键词：凸轮，材料，热处理，磨损　　1.凸轮材料的选择　　凸轮材料的选择及其热处理方法要根据凸轮的使用要求来确定一般情下凸轮材料选用45、45Mn2、40Cr等牌号的优质结构碳素钢，表面淬火到50～55HRC对于要求更高的情况，可选用低碳钢，如15、20、20Mn2、20Cr等，进行渗碳处理后淬火到58～63HRC，渗碳层厚度大约为～，此外，还可采用GCr15轴承钢淬硬到60～64HRC实践经验证明，比较重要的凸轮采用球墨铸铁QT600-3经过等温淬火到45～50HRC，也可得到良好的耐磨性当凸轮是形状复杂的弧面时，通常采用38CrMoAl进行氮化处理　　根据凸轮用途和使用条件不同，选择凸轮材质也不同在任何条件下，持续保证凸轮机构的功能和动作是不可缺少的条件。

一般来说，表面越硬，磨损越少，提高凸轮表面硬度对增强凸轮高耐磨性是最重要的，提高凸轮表面硬度最有效的方法是表面硬化处理　　在热处理方法中，硬化方法可分为两个大类，即渗碳淬火、氮化处理、渗硫处理等化学热处理方法和高频感应加热淬火、火焰淬火等物理热处理方法工件表面硬化处理后最好需在150-200℃条件下进行回火处理，低温回火可以保持硬度不变，与只进行淬火处理相比，耐磨性要好很多　　大家都知道，钢的淬火硬度取决于钢的含碳量当钢的含碳量超过%时，淬火硬度基本相同，回火后的硬度也几乎一样但是，含碳越多，耐磨性会越好，因为在高碳钢条件下有过剩的球状渗碳体呈均匀状分布当需要耐磨时，尽量使用高碳钢，并进行淬火和回火处理但是，使用含碳量越高的高碳钢，将越易产生淬裂和弯曲变形等缺陷对此如何选择，这就要根据热处理和凸轮机构的使用环境，最好选择含碳量适当的钢材在钢材中增加Cr和V等合金元素，能产生具有特殊硬度的碳化物，显著提高工件的耐磨性这些含有特殊元素的钢材，耐磨性很好，应用也较广　　2.凸轮磨损的形式及应对措施　　凸轮磨损形式很多，其最主要的形式有：刮痕磨损，粘合磨损，滚动磨损，冲击磨损，腐蚀磨损等　　设计的目的　　1、通过设计使学生综合运用有关课程的知识，巩固、深化、扩　　展有关机械设计方面的知识，树立正确的设计思想。

　　2、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握简单　　机械的一般设计方法和步骤　　3、提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力等，使学　　生熟悉设计资料的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能　　4、掌握NC典型零件的加工方法　　设计内容：　　设计一凸轮机构，使凸轮机构从动件位移曲线符合下图：　　原始数据：　　h分别为　　设计要求：　　1、采用无纸化绘制出凸轮机构的总装图和零件图，零件图数量不　　得少于5张　　2、按照设计要求，用NC机床加工出所需的零件，并把它组装起　　来，达到设计要求　　3、　　4、　　编写二到三个典型零件的加工工艺和NC加工程序编写设计任务书一套　　目录　　绪论…………………………………………………………………………………　　第一章、从动件运动规律………………………………………………………　　第二章、凸轮机构的类型分析及确定……………………………………………　　一、对凸轮的类型分析………………………………………………………　　盘形凸轮的概念…………………………………………………　　移动凸轮的概念…………………………………………………　　圆柱凸轮的概念…………………………………………………　　二、对从动件分析…………………………………………………………　　尖顶从动件概念分析……………………………………………　　滚子从动件概念分析……………………………………………　　平底从动件概念分析……………………………………………　　三、对运动形式的分析……………………………………………………　　直动从动件分析………………………………………………　　3,2摆动从动件分析…………………………………………………　　四、凸轮机构的类型确定……………………………………………………　　第三章对凸轮轮廓的设计…………………………………………………　　一、对基圆半径设计与确定…………………………………………………　　二、凸轮轮廓的曲线绘制……………………………………………………　　第四章、机架的设计与作用……………………………………………………　　一、机架的作用………………………………………………………………　　二、机架的设计………………………………………………………………　　第五章、凸轮机构的材料选择…………………………………………………　　第六章、数控加工程序…………………………………………………………　　一、对尖顶从动件数控编程…………………………………………………　　加工工艺路线分析…………………………………………………　　、数控编程程序编写…………………………………………………　　二、对凸轮手柄数控编程加工工艺路线分析………………………………　　、数控编程程序编写………………………………………………　　三、对凸轮数控编程…………………………………………………………　　、加工工艺路线分析…………………………………………………　　、数控编程程序编写…………………………………………………　　结束语………………………………………………………　　参考文献…………………………………………………………………………　　绪论　　凸轮机构的特点及应用　　凸轮机构是使从动件作预期规律运动的高副机构。

主要用于转换运动形式，它可以将凸轮的转动，转化为从动件的连续，或间隙的往复移动或摆动；或者将凸轮的移动变化为从动件的移动或摆动　　凸轮以其结构简单紧凑，被广泛应用于各种自动机床或自动装置.但由于凸轮从动件是高副接触，压强较大，易磨损，凸轮轮廓线的制造精度对动力影响很敏感即凸轮机构只能用于功率不大，从动件行程或摆角不大的场合　　凸轮机构的组成和类型　　凸轮机构一般有凸轮、从动件和机构三个构件组成　　凸轮的类型;盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮　　从动件的类型：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件　　第一章从动件的运动规律　　由凸轮机构从动件位移且曲线可得该从动件作等速运动规律，等速运动规律指该从动件的速度为常数时运动规律采用这种运动规律时，从动件的位移S与凸轮转角ψ成　　如图可知，位移曲线为一过原点的倾斜直线，同时可得出位移、速度以及加速度之间的关系，且可得出运动线图的表达式　　S=h/Φo×ψ　　V=h/Φo×ω　　a=0　　由图知，从动件开始的瞬时速度由零变为h/Φo×ω，其加速度a=(h/Φo×ω-0)/0=+∞　　同理，在推程的瞬时速度由h/Φo×ω突变为零，其加速度为-∞，在这两个位置上由加速度引起的惯性里理论上为无穷大，而实际上，由于材料的弹性变形，加速度和惯性力不会达到无穷大，不过会引起强烈的冲击，这种冲击称为刚性冲击，且这种冲击运动规律适合低速轻载的场合　　凸轮机构　　一、填空　　1.凸轮机构主要是由_______、_______和固定机架三个基本构件所组成。

　　2.按凸轮的外形，凸轮机构主要分为_______凸轮和_______凸轮两种基本类型　　3.从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_______、_______和平底三种　　4.以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_______　　5.凸轮理论轮廓曲线上的点的某点的法线方向(即从动杆的受力方向）与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的_______　　6.随着凸轮压力角α增大，有害分力F2将会_______而使从动杆自锁“卡死”，通常对移动式从动杆，推程时限制压力角α_______　　7.凸轮机构从动杆等速运动的位移为一条_______线，从动杆等加速等减速运动的位移曲线为一条_______线　　8.等速运动凸轮在速度换接处从动杆将产生_______冲击，引起机构强烈的振动　　9.凸轮机构的移动式从动杆能实现_______　　(a匀速、平稳的直线运动b简偕直线运动c各种复杂形式的直线运动　　10.从动杆的端部形状有_______、_______和平底三种　　11.凸轮与从动件接触处的运动副属于_______　　(a高副b转动副c移动副)　　12.要使常用凸轮机构正常工作，必须以凸轮_______。

　　(a作从动件并匀速转动b作主动件并变速转动c作主动件并匀速转动）　　13.在要求_______的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件　　(a传力较大b传动准确、灵敏c转速较高）　　14.使用滚子式从动杆的凸轮机构，为避免运动规律失真，滚子半径r与凸轮理论轮廓曲线外凸部分最小曲率半径ρ最小之间应满足_______　　(ar>ρ最小br=ρ最小cr<ρ最小)　　15.凸轮与移动式从动杆接触点的压力角在机构运动时是_______　　(a恒定的b变化的c时有时无变化的）　　16.当凸轮转角δ和从动杆行程H一定时，基圆半径rb与压力角α的关系是　　_______　　(arb愈小则愈小，brb愈小则a愈大，crb变化而α不变）　　17.下列凸轮机构中，图_______所画的压力角是正确的　　18.在减小凸轮机构尺寸时，应首先考虑_______　　(压力角不超过许用值b凸轮制造材料的强度c从动件的运动规律）　　三、判断　　19.凸轮机构广泛用于自动化机械中　　20.圆柱凸轮机构中，凸轮与从动杆在同一平面或相互平行的平面内运动　　21.平底从动杆不能用于具有内凹槽曲线的凸轮　　22.凸轮机构的等加速等减速运动，是从动杆先作等加速上升，然后再作等减速下降完成的。

　　23.凸轮压力角指凸轮轮廓上某点的受力方向和其运动速度方向之间的夹角　　24.凸轮机构从动件的运动规律是可按要求任意拟订的　　四、绘图、改错及回答问题　　25.划出下列文字中的错误处，并改在正文后横线内　　(1）凸轮机构能够通过选择适当的凸轮类型，使凸轮得到预定要求的各种运动规律　　(2）凸轮与从动件在低副接触处，难以保持良好的润滑，故容易磨损　　26.就图2-1所示盘形凸轮完成下列解答　　(1）画出基圆、理论轮廓曲线和图位压力角指出实际轮廓曲线当凸轮上A、B两点与从动件接触时、压力角如何变化？　　(2)从动件上升和下降，凸轮转角δ和从动件相应的行程h各为多少？　　27.按图2-2等加速等减速凸轮轮廓曲线绘制出从动杆位移曲线　　28.图2-3机构由那些典型机构组成？若曲柄匀速旋转，凸轮将作什么运动？用箭头标出图位时从动杆的运动方向，画出凸轮理论轮廓曲线(局部）和压力角　　五、凸轮机构的设计　　1.移动从动件盘形凸轮机构,已知：推程时凸轮的转角Φ=π/2，行程h=50mm求：当凸轮转速ω1=10s-1时，等速、等加等减速、余弦和正弦加速四种常用。