用萬能工具顯微鏡檢測凸輪(上)

萬能工具顯微鏡能測量凸輪。凸輪都有哪些類型?對凸輪有哪些要求?如何進行測量?

1.類型和技術要求

凸輪是使機械產生特定規律運動的部件。常見的是極坐標凸輪，其工作面輪廓是一條封閉或不封閉曲線。在凸輪機構中，凸輪轉動時，與其工作面緊密接觸的從動桿隨著工作面的起伏，產生運動，其位移量，稱為“升程”。大多數凸輪的升程方向為凸輪徑向；少數凸輪的升程方向為凸輪軸向，后者被稱為“端面凸輪”。

測量凸輪的目的，就是檢驗“升程”和“轉角”的對應關系是否滿足設計要求。

以“轉角”為橫坐標；以“升程”為縱坐標，所繪制的曲線稱為“升程曲線”。如果凸輪“升程h”和“轉角φ”的對應關系可用一個函數式h=f(φ)來描述，則稱為“函數曲線”凸輪；如果凸輪“升程”和“轉角”的對應關系是用一張表格來描述的，則稱為“列表曲線”凸輪。前者如：偏心輪、阿基米德螺線凸輪（圖1）、對數螺線凸輪等。而汽車、摩托車發動機凸輪都屬于后者（圖2）。

每個凸輪都具有“基圓R0”，凸輪的“升程”起始于基圓，該點稱為升程曲線的“起點”。對于汽車、摩托車發動機凸輪，一根軸上有多片凸輪，被稱為“凸輪軸”（見封面圖）。各片凸輪相互之間具有相位要求。所謂“相位差”，系指各片凸輪升程曲線起點之間的角度差。

2.測量器具

被測凸輪一般采用頂針安裝；不帶軸的單片凸輪，需要配上帶中心孔的芯棒才能安裝。被測凸輪軸安裝在分度頭和尾座的頂針之間。芯棒一端采用雞心夾與分度頭頂針上的撥叉相聯接（圖3）。測量中，凸輪的轉角由分度頭產生。升程的測量，除可以采用圖示的光學定位器外，還可以采用測高裝置。

端面凸輪可以使用分度頭和光學定位器（圖4）或分度臺和測高裝置（圖5）進行測量。

無論凸輪的函數公式，還是凸輪的升程表中的數據，并非代表凸輪表面上各點的極坐標，而應該是：相對于各轉角位置，從動桿的位置。凸輪轉動時，從動桿觸頭圓心軌跡所形成的“包絡線”，才是函數式或升程表所描述的，我們稱之為“工作廓線”（圖6）。

應該指出：凸輪“表面廓線”與以上“工作廓線”之間并非只相差一個觸頭半徑R，而是隨表面輪廓線上各點不同斜率而改變的變量。圖6所示：當凸輪轉角為時，所對應的凸輪表面的極坐標是A點，其表面廓線升程應為；但是觸頭已經先與凸輪A點以外的B點接觸，實際起作用的是表面廓線升程，二者存在差異，其差異量隨觸頭形狀和工作半徑的不同而不同。

常見的測頭的形式如圖7所示，其特點和適用范圍如下：

a．尖頂測頭——工作半徑R→0，測頭形狀為與凸輪軸線平行的刀口，適用于表面廓線就是工作廓線的凸輪。

b.圓頂測頭——工作半徑R，測頭形狀為球面或與凸輪軸線平行的圓柱，適合于圓柱滾子推桿凸輪。

c.平頂測頭——工作半徑R→∞，測頭形狀為與凸輪徑向垂直的平面或圓柱，適合于平推桿凸輪。

測量時，只有根據圖紙要求選擇測量頭的形式和半徑，才能獲得正確的測量結果。

未完待續......

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