凸轮机构介绍
5页1、凸轮机构摘要1、 凸轮机构是由凸轮,从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,一般为主动件,作等速回转运动或往复直线运动。如果是与凸轮轮廓接触,并传递动力和实现预定的运动规律的构件,一般做往复直线运动或摆动,则一般为从动件。凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。本文主要介绍凸轮机构的分类、制造凸轮主要材料,以及具体说明三种传统的提高耐磨性的热处理方法:高频感应加热淬火,氮化处理,渗碳淬火。还有两种有效的热处理新方法:复合热处理,氮、硫、碳、氧多元共渗。最后通过优质碳素钢和球磨铸铁的现状及发展趋势来看出凸轮的发展前景。在球磨铸铁中主要通过球化改进方法来体现其最新研究进展。关键词:凸轮,材料,热处理,研究进展。1.绪论凸轮机构是机械中一种常用的机构,它结构简单、紧凑,工作可靠,设计方便,利用不同的凸轮轮廓曲线能够使从动件实现任意复杂给定的运动规律。同时它兼有传动、导向及控制机构的各种功能等优点。凸轮机构在生产生活中有着极其重要的地位,而作为一种机构,材料的选择和其加工工艺,特别是热处理工艺更是影响着其使用性能,本文的意义及目的就在此
2、。2. 凸轮机构的分类按形状分按动件形式分按高副接触分盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮断面凸轮尖顶从动件滚子从动件平底从动件力锁合:弹簧力、重力等几何锁合:等径凸轮、等宽凸轮3.凸轮机构在生活中的作用由于凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便。只要做出适当的凸轮轮廓,就能使从动杆得到任意预定的运动规律。虽然凸轮机构同样存在缺点,比如:凸轮为高副连接,压力较大,点,线接触易磨损;凸轮轮廓加工困难,费用较高;行程较大。但是它在生活中的应用非常广泛,在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中更是得到了大量应用。可见凸轮对我们的影响有多深远。生活中随处可以见到凸轮的用处。比如:汽车内燃机配气构、自动机床的进刀机构、对开印刷机的共轭“凸轮”机构、胶印机中的偏心摆动式递纸机构、圆珠笔芯装配线上自动送进-联动凸轮机构、小型电影放映机中的联动凸轮抓片机构、绕线机机构、罐头封盖机构等等。4.凸轮机构所用材料凸轮在工作过程中与滚子直接接触,因而凸轮型面受到滚子的接触应力作用。并且,由于滚子在凸轮型面不同区域角速度不同,引起滚子与凸轮型面间的滑动摩擦,在凸轮型面上产生很大的剪切应力,因而要求凸轮具有较高的硬度
3、和良好的耐磨性。提高其硬度和耐磨性应从其材料选择和热处理两方面入手。4.1凸轮机构所用材料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5055HRC。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5863HRC,渗碳层厚度大约为0.81.2mm,此外,还可采用GCr15轴承钢淬硬到6064HRC。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4550HRC,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。 4.2凸轮表面硬化处理一般来说,表面越硬,磨损越少,因此可以通过提高凸轮表面硬度来提高凸轮的耐磨性,而提高凸轮表面硬度最有效的方法是表面硬化处理。下面着重讲一下凸轮的表面硬化处理。5. 热处理工艺一些凸轮轴材料及热处理工艺用途材料预备热处理最终热处理工艺硬度(HB)工艺层深(mm)硬度(HB)小拖拉机轿车吉普QT600-3合金铸铁45正火去应力退火调质229302241302187229贝
4、氏体等温淬火贝氏体等温淬火氮碳共渗感应淬火0.10.153.16.04350700HV颈5563齿4558载重车拖拉机45QT600-3正火去应力退火163197230280感应淬火贝氏体等温淬火2.55.5颈5563齿4558重型车20QT600-350去应力退火正火渗碳、淬火回火贝氏体等温淬火感应淬火、回火1.31.71.52.0586243515963大马力柴油机船20CrMnTi正火渗碳、淬火、回火1.72.25661机车50Mn退火去应力退火241285感应淬火 凸轮轴颈251.545862556245正火感应淬火、回火1.32.55055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。表面硬化处理后最好在150-200条件下进行低温回火保持硬度不变,与只进行淬火处理相比,耐磨性要好很多。另外,在表面附着硫化层可提高耐磨性,氮化层既能增加硬度,又能提高耐磨性。5.1提高耐磨性的热处理方法 (1)高频感应加热淬火:主要是对中碳钢凸轮表面进行淬火硬化,提高表面耐磨性。是通过短时间处理容易得到高的硬
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