用万能工具显微镜检测凸轮(上)

万能工具显微镜能测量凸轮。凸轮都有哪些类型?对凸轮有哪些要求?如何进行测量?

1.类型和技术要求

凸轮是使机械产生特定规律运动的部件。常见的是极坐标凸轮，其工作面轮廓是一条封闭或不封闭曲线。在凸轮机构中，凸轮转动时，与其工作面紧密接触的从动杆随着工作面的起伏，产生运动，其位移量，称为“升程”。大多数凸轮的升程方向为凸轮径向；少数凸轮的升程方向为凸轮轴向，后者被称为“端面凸轮”。

测量凸轮的目的，就是检验“升程”和“转角”的对应关系是否满足设计要求。

以“转角”为横坐标；以“升程”为纵坐标，所绘制的曲线称为“升程曲线”。如果凸轮“升程h”和“转角φ”的对应关系可用一个函数式h=f(φ)来描述，则称为“函数曲线”凸轮；如果凸轮“升程”和“转角”的对应关系是用一张表格来描述的，则称为“列表曲线”凸轮。前者如：偏心轮、阿基米德螺线凸轮（图1）、对数螺线凸轮等。而汽车、摩托车发动机凸轮都属于后者（图2）。

每个凸轮都具有“基圆R0”，凸轮的“升程”起始于基圆，该点称为升程曲线的“起点”。对于汽车、摩托车发动机凸轮，一根轴上有多片凸轮，被称为“凸轮轴”（见封面图）。各片凸轮相互之间具有相位要求。所谓“相位差”，系指各片凸轮升程曲线起点之间的角度差。

2.测量器具

被测凸轮一般采用顶针安装；不带轴的单片凸轮，需要配上带中心孔的芯棒才能安装。被测凸轮轴安装在分度头和尾座的顶针之间。芯棒一端采用鸡心夹与分度头顶针上的拨叉相联接（图3）。测量中，凸轮的转角由分度头产生。升程的测量，除可以采用图示的光学定位器外，还可以采用测高装置。

端面凸轮可以使用分度头和光学定位器（图4）或分度台和测高装置（图5）进行测量。

无论凸轮的函数公式，还是凸轮的升程表中的数据，并非代表凸轮表面上各点的极坐标，而应该是：相对于各转角位置，从动杆的位置。凸轮转动时，从动杆触头圆心轨迹所形成的“包络线”，才是函数式或升程表所描述的，我们称之为“工作廓线”（图6）。

应该指出：凸轮“表面廓线”与以上“工作廓线”之间并非只相差一个触头半径R，而是随表面轮廓线上各点不同斜率而改变的变量。图6所示：当凸轮转角为时，所对应的凸轮表面的极坐标是A点，其表面廓线升程应为；但是触头已经先与凸轮A点以外的B点接触，实际起作用的是表面廓线升程，二者存在差异，其差异量随触头形状和工作半径的不同而不同。

常见的测头的形式如图7所示，其特点和适用范围如下：

a．尖顶测头——工作半径R→0，测头形状为与凸轮轴线平行的刀口，适用于表面廓线就是工作廓线的凸轮。

b.圆顶测头——工作半径R，测头形状为球面或与凸轮轴线平行的圆柱，适合于圆柱滚子推杆凸轮。

c.平顶测头——工作半径R→∞，测头形状为与凸轮径向垂直的平面或圆柱，适合于平推杆凸轮。

测量时，只有根据图纸要求选择测量头的形式和半径，才能获得正确的测量结果。

未完待续......

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