汽车机械基础教案 电子演示文稿 第17章 汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律

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1、第十七章凸轮机构第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律一、汽车常用凸轮机构二、从动件的常用运动规律第二节其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律一、凸轮机构的分类二、其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律第十七章凸轮机构第一节汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律一、汽车常用凸轮机构汽车中常用的凸轮机构，主要是汽车发动机中的进排气门机构，即内燃机的配气机构。图17-1所示为内燃机的配气机构。具有曲线外廓形状的构件1转动时，其轮廓将迫使气门杆2断续往复移动，控制气门有规律地开启和关闭（关闭是借弹簧3的弹力作用），使可燃物质进入气缸或使废气排出。这里具有曲线外廓形状的构件1称为凸轮

2、；与凸轮始终保持直接接触的气门杆2称为从动杆，或称为推杆。凸轮、从动件和机架组合在一起就称为凸轮机构。可见：凸轮机构主要是由凸轮、从动件和机架三个构件所组成的高副机构，并且这种高副机构中至少有一个构件作往复移动（或摆动）；从动件的位移s、速度v和加速度a随时间（或凸轮转角）的变化变化规律（称为从动件的运动规律）是由凸轮轮廓的形状、凸轮的尺寸决定的。返回凸轮机构几乎可以实现从动件的无限多种运动规律。它主要用于转换运动形式，可以把凸轮的转动变换为从动件的连续的或间歇的往复移动或摆动；或者将凸轮的移动转变为从动件的移动或摆动。此外，凸轮机构还具有结构简单、紧凑，设计方便等优点，所以广泛应

3、用于各种自动机械、仪表以及自动控制装置中。但由于凸轮机构中凸轮与从动件属于高副接触，压强大，易磨损，凸轮轮廓线的制造精度对动力影响很敏感，所以凸轮机构只能用于传递功率不大、从动件行程不大的场合。对于汽车发动机，要能正常工作，汽车发动机的进排气门必须按规定的运动规律准时的打开或关闭，气门杆（从动件）的运动规律是根据对汽车发动机性能等方面的要求选择的，最终是通过发动机凸轮轴上的凸轮的轮廓的形状、凸轮的尺寸决定实现的。二、从动件的常用运动规律下面首先以图17-2所示的尖顶移动从动件盘形凸轮机构为例，首先介绍从动件的运动过程及有关名词术语。基圆、凸轮基圆半径rb起始位置：A点推程、升程或行

4、程h推程运动角￠0。远停程远停程角（远休止角）￠1回程、回程运动角￠2近停程近停程角（近休止角）￠3通常，从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律，全面反映了从动件的运动特性和动力特性的变化规律。凸轮机构从动件的运动规律，就是指从动件的位移、速度、加速度随时间（或凸轮转角）的变化（规律）情况。当把位移、速度、加速度作为纵坐标，时间（或凸轮转角）作为横坐标，以曲线的形式来表达它们之间的关系时，就分别称为位移线图、速度线图和加速度线图。图17-2（b）图为就是（a）图所示凸轮机构从动件的位移线图。对于汽车发动机，气门的打开和关闭不仅要求准时，还要求气门打开的时间要尽量短，保持打开的时

5、间尽量长，关闭要快，但是考虑到噪音问题，所以汽车发动机气门杆的运动规律通常选用等速运动规律。但对于要求噪音更小的高级车，例如轿车，其从动件的运动规律是采用修正后的等速运动规律。1．等速运动规律当凸轮等速回转时，从动件推程或回程过程中的速度为常数，这种运动规律称为等速运动规律。从动件推程的运动方程为：运动线图如图17-3所示。回程时，从动件的运动方程与推程的区别，只是位移s由最大值h等速降至零，且速度为负值。刚性冲击：这种运动规律只适合用于低速轻载的凸轮机构。(17-1)2．修正后的等速运动规律由上所述，在运动规律的两端，因为存在着严重的冲击现象，虽然由于凸轮机构材料本身的弹性，使这

6、种运动规律在工作中能够应用，但由于冲击的存在，工作的噪音大。所以，为改善这一状况，可以改变运动线图中的两端，使其缓和过渡，以减少冲击。修正的措施，就是在曲线的两端加上两段圆弧过渡，圆弧半径通常可以取h/2，如图17-4所示，MN为两圆弧的内公切线（回程类同）。这样加速度在曲线的两端就变成较小的有限值，冲击也变成有限值。图17-3返回图17-4返回第二节其它凸轮机构及其从动件的常用运动规律一、凸轮机构的分类凸轮机构常见的分类方法如下：⒈按凸轮的形状分有盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮等（表17-1）。⒉按从动件的形式分滚子从动件、平底（或弧底）从动件、尖顶从动件等（表17-1）。⒊按凸轮

7、与从动件维持高副的接触方法分为了保证凸轮机构正常工作，必须使凸轮与从动件始终保持接触，这种作用称为封闭（或锁合）。按封闭的方式不同，可分为：1）力封闭利用重力、弹簧力（图17-1）或其它外力进行封闭。这种封闭方式比较简便，但凸轮经常承受一个附加的压力，所以只适用于小型和载荷不大的凸轮机构。2）利用凸轮结构进行封闭如图17-5所示圆柱形凸轮2加工有曲线沟槽a、b，将从动件（摆杆）3和8的滚子（图中，滚子被凸轮蔽住）置于槽中，依靠凹槽两侧的轮廓曲线使从动件滚子始终保持与凸