论调心球轴承在“凸轮从动轮”机构中的应用

摘要：由于汽车产业的蓬勃发展，可检测汽车零件的耐冲击性设备被大量生产应用，其中很多设备带有断差式凸轮。所谓断差式凸轮是相对平滑凸轮而言的，两者区别为：断差式凸轮本身曲线不连续，引导的运动为刚性碰撞运动；平滑凸轮本身曲线连续，引导的运动为平滑往复运动。由于断差式凸轮本身具有的特性，使其引导的运动可以很逼真地模拟汽车受到冲击时的状态，所以成为耐冲击性设备的核心部件。与其配套使用的从动轮是将断差式凸轮的曲线特性转化为运动特性的关键部件。

关键字：调心球轴承 从动轮 断差式凸轮

中图分类号：F02 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1 凸轮的介绍

由于汽车产业的蓬勃发展，可检测汽车零件的耐冲击性设备被大量生产应用，其中很多设备带有断差式凸轮。所谓断差式凸轮是相对平滑凸轮而言的，两者区别为：断差式凸轮本身曲线不连续，引导的运动为刚性碰撞运动；平滑凸轮本身曲线连续，引导的运动为平滑往复运动。由于断差式凸轮本身具有的特性，使其引导的运动可以很逼真地模拟汽车受到冲击时的状态，所以成为耐冲击性设备的核心部件。与其配套使用的从动轮是将断差式凸轮的曲线特性转化为运动特性的关键部件。但将普通传统从动轮应用于此结构中会经常性地出现从动轮锁死、凸轮磨损、设备局部高温等情况。其主要原因为：由于断差式凸轮存在着较大的落差，从动轮在随行转动时，会承受较大冲击力；又因耐冲击性设备冲击部存在着一定的机械蹿动性，凸轮和从动轮之间无法准确定位，两者旋转轴向存在着一定角度即插图一中的θ角，使从动轮承受一定的侧向摩擦力。由于以上原因，普通从动轮会在运动中产生了大量热量，当热量积聚到一定水平之后，金属的热胀效应显现。首先从动轮体积膨胀，与其支架发生锁死现象，然后从动轮失去旋转能力与凸轮发生滑动摩擦，此时将会产生更大的热量，其温度足以使凸轮局部软化，造成不可修复磨损。另外其产生的热量经过热传导会导致设备局部过热，有烫伤操作人员的危险。

2调心球轴承

如果使用插图二中的结构，即使用调心球轴承代替普通从动轮，则不会出现从动轮发热损坏的情况。因为调心球轴承的设计结构为两列滚珠在轴承内环各行其道，轴承外环内壁为截取的球面，两列滚珠与球面相切。此设计使其既可以轴向转动，也能以其中心为基点左右旋转角度α。因有左右转动的特性，使其特别适用于非精确配合的机械结构中。而凸轮从动轮结构的蹿动性带来的不精确性刚好是调心球轴承的发挥作用的理想场合。当以调心球轴承为从动轮时，凸轮与从动轮接触时，轴承的自转角度α会自适应为α=θ。此时轴承面即从动轮面与凸轮面完全贴合，顺滑旋转。因此种旋转方法为轴承的正常工作状态，又因轴承本身即为旋转用标准件，所以使用寿命是以轴承的额定寿命计量的。而轴承的材料为轴承钢，此种材料具有高耐磨的特性，其与凸轮的微小滑动摩擦（绝大多数时间内为不产生磨损滚动摩擦）中几乎不会产生磨损。由此在耐冲击性设备的额定转速下（低于轴承的工作转速），轴承的寿命非常之长，是普通从动轮的滚轮寿命的几十倍。

从采购价格来说，调心球轴承是廉价的标准件；普通滚轮是机加工零件，加工费较昂贵。调心球轴承的采购价格只是普通滚轮加工费的十分之一左右。

3总结

调心球轴承作为一种成熟的、被广泛使用的标准件，其本身具有的优秀机械特性、价格优势，在耐冲击性设备中有着广泛的使用前景和待开发的使用方式，这种传统的机械标准件将会迎来新的生命周期。