[實用新型]一種仿生非光滑耐磨凸輪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520666779.0
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN205036821U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊卓娟;楊曉東;趙金玲;范麗丹
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院
• 主分類號: F16H53/00
• 分類號: F16H53/00
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標(biāo)代理有限公司 22204
• 代理人: 孫國振

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及凸輪表面耐磨處理。

技術(shù)背景

凸輪是機(jī)械中應(yīng)用較為廣泛的零件之一，其自身質(zhì)量和精度直接影響整臺設(shè)備的性能。凸輪在工作過程中與推桿直接接觸，因而凸輪型面受到推桿底部接觸應(yīng)力作用。由于滾子在凸輪型面不同區(qū)域角速度不同，引起推桿底部與凸輪型面間的摩擦，在凸輪型面上產(chǎn)生很大的剪切應(yīng)力，造成凸輪表面的磨損。凸輪的失效形式有刮痕磨損、粘合磨損、滾動磨損、沖擊磨損、腐蝕磨損和微動摩擦磨損等，這些失效形式使推桿不能按照預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動，造成了凸輪機(jī)構(gòu)的失效。

在國內(nèi)外，為提高凸輪表面的耐磨性，除尋找新型減磨耐磨材料、提高表面光潔度、添加潤滑材料外，表面處理新工藝(離子硫化處理、金屬處理劑、熱噴涂納米結(jié)構(gòu)氧化物陶瓷涂層等)則是目前延長凸輪使用壽命、改善其耐磨性能的重要方法。

目前國內(nèi)外常用的提高凸輪機(jī)構(gòu)耐磨性的方法大多處理工期較長，費(fèi)用較高，且硬化層厚度較薄，往往在使用中很快被磨損掉，降低了凸輪在各種工況條件下使用的有效性。而且，凸輪耐磨性的提高程度也是有限的，因為它不能有效改善凸輪機(jī)構(gòu)的潤滑問題，所以不能從根本上解決凸輪輪廓表面的磨損問題。

在各種減摩耐磨措施中，提高表面硬度和改善潤滑狀態(tài)是一種最簡單易行，而且行之有效的方法。由于凸輪和推桿高副接觸，相對運(yùn)動時不易形成潤滑油膜，所以很難建立起流體潤滑狀態(tài)；另外凸輪潤滑是周期間斷性的，凸輪和推桿每次接觸時，都要重新建立潤滑油膜，因而每次形成完整油膜的條件很差，經(jīng)常處于邊界潤滑狀態(tài)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種仿生非光滑耐磨凸輪，用于機(jī)械傳動，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。

本實用新型的技術(shù)方案是：在凸輪工作表面加工出呈規(guī)律分布的凹坑單元體，或在凸輪工作表面加工出呈規(guī)律分布的條紋狀單元體，或在凸輪工作表面加工出呈規(guī)律分布的網(wǎng)格狀單元體；其中，在凸輪工作表面加工出呈規(guī)律分布的凹坑單元體的，凹坑單元體尺寸參數(shù)為：凹坑直徑100～300，中心距250～350，坑深50～60；在凸輪工作表面加工出呈規(guī)律分布的條紋狀單元體的，條紋狀單元體尺寸參數(shù)為：條紋寬度100～300，間距250～350，深度50～60；在凸輪工作表面加工出呈規(guī)律分布的網(wǎng)格狀單元體的，網(wǎng)格狀單元體尺寸參數(shù)為：網(wǎng)格寬度100～300，兩網(wǎng)格之間間距250～350，網(wǎng)格深度50～60。

本實用新型的積極效果是：運(yùn)用仿生非光滑耐磨機(jī)理，以蜣螂、貝殼、穿山甲非光滑耐磨體表的幾何形貌和非光滑尺寸為基準(zhǔn)，通過計算機(jī)模擬，恰當(dāng)設(shè)計出凸輪表面具有耐磨效果的非光滑形貌及尺寸，并采用激光加工技術(shù)，得到仿生非光滑耐磨凸輪表面。凸輪工作表面非光滑形態(tài)既可儲存潤滑油，又可存儲小的金屬碎屑。在凸輪和推桿接觸過程中雖有壓力作用，但各自獨立分布的非光滑形態(tài)中的潤滑油卻不易流失，即使在壓力較大的情況下仍能保持良好的潤滑條件，形成緩沖，確保工作時的潤滑效果，達(dá)到最佳的潤滑狀態(tài)，極大改善凸輪機(jī)構(gòu)工作時的潤滑和耐磨損性能。另外，在用激光加工非光滑形貌時，由于熔凝速度非常快，可以使凸輪表面材料形成超細(xì)晶組織，其硬度遠(yuǎn)高于常溫淬火所能達(dá)到的程度，軟硬相間的表面組織亦有利于提高凸輪表面的耐磨性能。從試驗結(jié)果知，在凸輪表面加工出仿生非光滑單元體后，與光滑表面凸輪比較，潤滑條件得到極大改善，表面硬度明顯提高，耐磨性比現(xiàn)有產(chǎn)品提高3～5倍。生產(chǎn)加工成本比現(xiàn)有產(chǎn)品僅提高30-40％左右，具有高的性能價格比。

附圖說明

圖1凸輪工作面凹坑狀非光滑表面形態(tài)示意圖。

圖2凸輪工作面條紋狀非光滑表面形態(tài)示意圖。

圖3凸輪工作面網(wǎng)格狀非光滑表面形態(tài)示意圖。

具體實施方式

實施例1

參閱圖1，在凸輪1工作表面用激光技術(shù)加工出呈規(guī)律分布的凹坑單元體2，凹坑單元體2的直徑100～300，中心距250～350，坑深50～60。

實施例2，

參閱圖2，在凸,1工作表面用激光技術(shù)加工出呈規(guī)律分布的條紋狀單元體3，條紋狀單元體3尺寸參數(shù)為：條紋寬度100～300，間距250～350，深度50～60。

實施例3

參閱圖3，在凸輪1工作表面用激光技術(shù)加工出呈規(guī)律分布的網(wǎng)格狀單元體4，網(wǎng)格狀單元,4的尺寸參數(shù)為：網(wǎng)格寬度100～300，兩網(wǎng)格之間間距250～350，網(wǎng)格深度50～60。