CN205036821U - 一种仿生非光滑耐磨凸轮 - Google Patents
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Abstract
一种仿生非光滑耐磨凸轮,是在凸轮工作表面加工出呈规律分布的凹坑单元体,或在凸轮工作表面加工出呈规律分布的条纹状单元体,或在凸轮工作表面加工出呈规律分布的网格状单元体;本实用新型的积极效果是:运用仿生非光滑耐磨机理,以蜣螂、贝壳、穿山甲非光滑耐磨体表的几何形貌和非光滑尺寸为基准,通过计算机模拟,恰当设计出凸轮表面具有耐磨效果的非光滑形貌及尺寸,并采用激光加工技术,得到仿生非光滑表面凸轮产品。凸轮工作表面非光滑形态既可储存润滑油,又可存储小的金属碎屑。在压力较大的情况下仍能保持良好的润滑条件,耐磨性比现有产品提高3~5倍。生产加工成本比现有产品仅提高30-40%左右,具有高的性能价格比。
Description
技术领域
本实用新型属于机械领域,具体涉及凸轮表面耐磨处理。
技术背景
凸轮是机械中应用较为广泛的零件之一,其自身质量和精度直接影响整台设备的性能。凸轮在工作过程中与推杆直接接触,因而凸轮型面受到推杆底部接触应力作用。由于滚子在凸轮型面不同区域角速度不同,引起推杆底部与凸轮型面间的摩擦,在凸轮型面上产生很大的剪切应力,造成凸轮表面的磨损。凸轮的失效形式有刮痕磨损、粘合磨损、滚动磨损、冲击磨损、腐蚀磨损和微动摩擦磨损等,这些失效形式使推杆不能按照预定的运动规律运动,造成了凸轮机构的失效。
在国内外,为提高凸轮表面的耐磨性,除寻找新型减磨耐磨材料、提高表面光洁度、添加润滑材料外,表面处理新工艺(离子硫化处理、金属处理剂、热喷涂纳米结构氧化物陶瓷涂层等)则是目前延长凸轮使用寿命、改善其耐磨性能的重要方法。
目前国内外常用的提高凸轮机构耐磨性的方法大多处理工期较长,费用较高,且硬化层厚度较薄,往往在使用中很快被磨损掉,降低了凸轮在各种工况条件下使用的有效性。而且,凸轮耐磨性的提高程度也是有限的,因为它不能有效改善凸轮机构的润滑问题,所以不能从根本上解决凸轮轮廓表面的磨损问题。
在各种减摩耐磨措施中,提高表面硬度和改善润滑状态是一种最简单易行,而且行之有效的方法。由于凸轮和推杆高副接触,相对运动时不易形成润滑油膜,所以很难建立起流体润滑状态;另外凸轮润滑是周期间断性的,凸轮和推杆每次接触时,都要重新建立润滑油膜,因而每次形成完整油膜的条件很差,经常处于边界润滑状态。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种仿生非光滑耐磨凸轮,用于机械传动,克服现有技术存在的上述不足。
本实用新型的技术方案是:在凸轮工作表面加工出呈规律分布的凹坑单元体,或在凸轮工作表面加工出呈规律分布的条纹状单元体,或在凸轮工作表面加工出呈规律分布的网格状单元体;其中,在凸轮工作表面加工出呈规律分布的凹坑单元体的,凹坑单元体尺寸参数为:凹坑直径100~300,中心距250~350,坑深50~60;在凸轮工作表面加工出呈规律分布的条纹状单元体的,条纹状单元体尺寸参数为:条纹宽度100~300,间距250~350,深度50~60;在凸轮工作表面加工出呈规律分布的网格状单元体的,网格状单元体尺寸参数为:网格宽度100~300,两网格之间间距250~350,网格深度50~60。
本实用新型的积极效果是:运用仿生非光滑耐磨机理,以蜣螂、贝壳、穿山甲非光滑耐磨体表的几何形貌和非光滑尺寸为基准,通过计算机模拟,恰当设计出凸轮表面具有耐磨效果的非光滑形貌及尺寸,并采用激光加工技术,得到仿生非光滑耐磨凸轮表面。凸轮工作表面非光滑形态既可储存润滑油,又可存储小的金属碎屑。在凸轮和推杆接触过程中虽有压力作用,但各自独立分布的非光滑形态中的润滑油却不易流失,即使在压力较大的情况下仍能保持良好的润滑条件,形成缓冲,确保工作时的润滑效果,达到最佳的润滑状态,极大改善凸轮机构工作时的润滑和耐磨损性能。另外,在用激光加工非光滑形貌时,由于熔凝速度非常快,可以使凸轮表面材料形成超细晶组织,其硬度远高于常温淬火所能达到的程度,软硬相间的表面组织亦有利于提高凸轮表面的耐磨性能。从试验结果知,在凸轮表面加工出仿生非光滑单元体后,与光滑表面凸轮比较,润滑条件得到极大改善,表面硬度明显提高,耐磨性比现有产品提高3~5倍。生产加工成本比现有产品仅提高30-40%左右,具有高的性能价格比。
附图说明
图1凸轮工作面凹坑状非光滑表面形态示意图。
图2凸轮工作面条纹状非光滑表面形态示意图。
图3凸轮工作面网格状非光滑表面形态示意图。
具体实施方式
实施例1
参阅图1,在凸轮1工作表面用激光技术加工出呈规律分布的凹坑单元体2,凹坑单元体2的直径100~300,中心距250~350,坑深50~60。
实施例2,
参阅图2,在凸,1工作表面用激光技术加工出呈规律分布的条纹状单元体3,条纹状单元体3尺寸参数为:条纹宽度100~300,间距250~350,深度50~60。
实施例3
参阅图3,在凸轮1工作表面用激光技术加工出呈规律分布的网格状单元体4,网格状单元,4的尺寸参数为:网格宽度100~300,两网格之间间距250~350,网格深度50~60。
Claims (2)
1.一种仿生非光滑耐磨凸轮,其特征是:在凸轮工作表面加工出呈规律分布的凹坑单元体,或在凸轮工作表面加工出呈规律分布的条纹状单元体,或在凸轮工作表面加工出呈规律分布的网格状单元体。
2.根据权利要求1所述的一种仿生非光滑耐磨凸轮,其特征是:在凸轮工作表面加工出呈规律分布的凹坑单元体的,凹坑单元体尺寸参数为:凹坑直径100~300μm,中心距250~350μm,坑深50~60μm;在凸轮工作表面加工出呈规律分布的条纹状单元体的,条纹状单元体尺寸参数为:条纹宽度100~300μm,间距250~350μm,深度50~60μm;在凸轮工作表面加工出呈规律分布的网格状单元体的,网格状单元体尺寸参数为:网格宽度100~300μm,两网格之间间距250~350μm,网格深度50~60μm。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107085659A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-08-22 | 吉林大学 | 一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法 |
CN107574287A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-01-12 | 江苏省精密模具产品质量监督检验中心 | 一种表面激光淬火具有非光滑单元体的模具加工工艺 |
CN108571572A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-25 | 吉林工程技术师范学院 | 一种仿生非光滑耐磨凸轮 |
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