[实用新型]一种仿生非光滑耐磨凸轮

说明书

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。