設計凸輪機構,既要保證從動件能實現(xiàn)預定的運動規(guī)律,還要使機構傳力性好,結構緊湊,滿足強度和安裝要求等。
1、材料的選擇
材料要求:工作表面硬度高;耐磨;有足夠的表面接觸強度;凸輪芯部有較強的韌性。
選擇凸輪的材料,主要依據(jù)其運動速度與負載大小。
載荷不大,低速時可選用HT250、HT300、QT800-2、QT900-2等作為凸輪的材料,輪廓表面需經(jīng)熱處理,以提高其耐磨性。
中速、中載的凸輪常用45、40Cr、20Cr、20CrMn等材料,并經(jīng)表面淬火,使硬度達55~60HRC。
高速、重載凸輪可用40Cr,表面淬火至56~60HRC,或用38CrMoA1,經(jīng)滲氮處理至60~67HRC。
常用的滾子材料:20Cr或者滾動軸承
凸輪的表面處理:發(fā)黑 電鍍(注意鍍層厚度)
2、凸輪機構的壓力角
凸輪機構的壓力角是指在凸輪和隨動件接觸過程中,該接觸點的切線與法線之間的夾角。當凸輪與隨動件接觸時,由于凸輪的曲面形狀不同,其曲率半徑也不同,因此在不同位置處的壓力角也會有所變化。為了確保凸輪機構順暢運動,通常要求凸輪接觸點的壓力角始終小于某個限制值,一般在20°以下。如果壓力角過大,將造成接觸應力集中和磨損加劇等問題,從而影響凸輪機構的使用壽命和工作效果。
3、滾子半徑的選擇
凸輪機構中滾子的半徑選擇取決于凸輪曲線的形狀和滾子尺寸。根據(jù)一般設計經(jīng)驗,通常要求滾子半徑為凸輪截面圓弧半徑的0.8~1.2倍。當滾子半徑選得合適時,可以使凸輪通過滾子產(chǎn)生規(guī)律性的接觸點,從而減小接觸應力集中程度,降低噪音和磨損。如果選擇了過大或者過小的滾子半徑,則會導致摩擦力增加、磨損加劇或者接觸不良等問題。因此,在實際設計中需要綜合考慮凸輪曲線的形狀、滾子材料和尺寸等多種因素進行選擇,并進行必要的計算和檢驗。
4、凸輪基圓半徑的選擇
凸輪基圓是指凸輪剖面的假想圓,它通常被用來作為進行凸輪設計時的參考點。選擇凸輪基圓半徑需要考慮以下因素:
凸輪外形和尺寸:凸輪基圓半徑應該適當?shù)剡x取,以滿足制造要求、實際使用需求和質(zhì)量保證。
受力情況:凸輪基圓在接觸滾子時也會受到一定的載荷作用,因此基圓半徑的大小也應考慮接觸應力和磨損等影響。
運動速度:隨著凸輪運動速度的增加,基圓半徑需要相應增大,否則可能會過于集中產(chǎn)生高應力及溫升現(xiàn)象。
制造約束:基于生產(chǎn)成本和技術水平等方面的限制,凸輪基圓半徑應當考慮制造工藝的可行性和可靠性綜合優(yōu)化選取。