第四節(jié) 氣門(mén)傳動(dòng)組 由于氣門(mén)驅(qū)動(dòng)形式和凸輪軸位置的不同，氣門(mén)傳動(dòng)組的零件組成差別很大。 一、凸輪軸 1．凸輪軸工作條件及材料 凸輪軸承受周期性的沖擊載荷。凸輪與挺柱之間的接觸應(yīng)力很大，相對(duì)滑動(dòng)速度也很高，因此，凸輪工作表面的磨損比較嚴(yán)重。 2.凸輪軸構(gòu)造 凸輪軸是通過(guò)凸輪軸軸頸支承在凸輪軸軸承孔內(nèi)的，因此凸輪軸軸頸數(shù)目的多少是影響凸輪軸支承剛度的重要因素。如果凸輪軸剛度不足，工作時(shí)將發(fā)生彎曲變形，這會(huì)影響配氣定時(shí)。下置式凸輪軸每隔1～2個(gè)氣缸設(shè)置一個(gè)凸輪軸軸頸。 進(jìn)、排氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)刻、持續(xù)時(shí)間以及開(kāi)閉的速度等分別由凸輪軸上的進(jìn)、排氣凸輪控制。轉(zhuǎn)速較低的發(fā)動(dòng)機(jī)，其凸輪輪廓由幾段圓弧組成，這種凸輪稱為圓弧凸輪。高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)則采用函數(shù)凸輪，其輪廓由某種函數(shù)曲線構(gòu)成。O 點(diǎn)為凸輪軸回轉(zhuǎn)中心，凸輪輪廓上的 AB 段和 DE 段為緩沖段，BCD 段為工作段。挺柱在 A 點(diǎn)開(kāi)始升起，在 E 點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)，凸輪轉(zhuǎn)到 AB 段內(nèi)某一點(diǎn)處，氣門(mén)間隙消除，氣門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟。此后隨著凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，氣門(mén)逐漸開(kāi)大，至 C 點(diǎn)氣門(mén)開(kāi)度達(dá)到最大。再后氣門(mén)逐漸關(guān)閉，在 DE 段內(nèi)某一點(diǎn)處氣門(mén)完全關(guān)閉，接著氣門(mén)間隙恢復(fù)。氣門(mén)最遲在 B 點(diǎn)開(kāi)始開(kāi)啟，最早在 D 點(diǎn)完全關(guān)閉。由于氣門(mén)開(kāi)始開(kāi)啟和關(guān)閉落座時(shí)均在凸輪升程變化緩慢的緩沖段內(nèi)，其運(yùn)動(dòng)速度較小，從而可以防止強(qiáng)烈的沖擊。 凸輪軸上各同名凸輪(各進(jìn)氣凸輪或各排氣凸輪)的相對(duì)角位置與凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向、發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序及氣缸數(shù)或作功間隔角有關(guān)。如果從發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇端看凸輪軸逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，則工作順序?yàn)?-3-4-2的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)其作功間隔角為720°／4＝180°曲軸轉(zhuǎn)角，相當(dāng)于90°凸輪軸轉(zhuǎn)角，即各同名凸輪間的夾角為90°。對(duì)于工作順序?yàn)?-5-3-6-2-4的六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其同名凸輪間的夾角為60°。同一氣缸的進(jìn)、排氣凸輪的相對(duì)角位置即異名凸輪相對(duì)角位置，決定于配氣定時(shí)及凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向。 3.凸輪軸軸承 中置式和下置式凸輪軸的軸承一般制成襯套壓入整體式軸承座孔內(nèi)，再加工軸承內(nèi)孔，使其與凸輪軸軸頸相配合。上置式凸輪軸的軸承多由上、下兩片軸瓦對(duì)合而成，裝入剖分式軸承座孔內(nèi)。 軸承材料多與主軸承相同，在低碳鋼鋼背上澆敷減摩合金層。也有的凸輪軸軸承采用粉末冶金襯套或青銅襯套。 4.凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于中置式和上置式凸輪軸的傳動(dòng)，尤其是上置式凸輪軸的高速汽油機(jī)采用鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的很多。鏈條一般為滾子鏈，工作時(shí)應(yīng)保持一定的張緊度，不使其產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。為此在鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中裝有導(dǎo)鏈板并在鏈條的松邊裝置張緊器。 齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于上置式凸輪軸的傳動(dòng)。與齒輪和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比具有噪聲小、質(zhì)量輕、成本低、工作可靠和不需要潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)。另外，齒形帶伸長(zhǎng)量小，適合有精確定時(shí)要求的傳動(dòng)。因此，被越來(lái)越多的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)特別是轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)所采用。齒形帶由氯丁橡膠制成，中間夾有玻璃纖維，齒面粘覆尼龍編織物(右圖)。在使用中不能使齒形帶與水或機(jī)油接觸，否則容易引起跳齒。齒形帶輪由鋼或鐵基粉末冶金制造。為了確保傳動(dòng)可靠，齒形帶需保持一定的張緊力，為此在齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中也設(shè)置由張緊輪與張緊彈簧組成的張緊器。 5.凸輪軸的軸向定位 為了限制凸輪軸在工作中產(chǎn)生的軸向移動(dòng)或承受螺旋齒輪在傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的軸向力，凸輪軸需要軸向定位。凸輪軸軸向移動(dòng)量過(guò)大，對(duì)于由螺旋齒輪傳動(dòng)的凸輪軸，會(huì)影響配氣定時(shí)。上置式凸輪軸通常利用凸輪軸承蓋的兩個(gè)端面和凸輪軸軸頸兩側(cè)的凸肩進(jìn)行軸向定位。中、下置式凸輪軸的軸向定位通常采用止推板。止推板用螺栓固定在機(jī)體前端面上。第三種軸向定位的方法是止推螺釘定位。 |
第四節(jié) 氣門(mén)傳動(dòng)組 二、挺柱 1.挺柱的功用、材料及分類 挺柱是凸輪的從動(dòng)件，其功用是將來(lái)自凸輪的運(yùn)動(dòng)和作用力傳給推桿或氣門(mén)，同時(shí)還承受凸輪所施加的側(cè)向力，并將其傳給機(jī)體或氣缸蓋。制造挺柱的材料有碳鋼、合金鋼、鎳鉻合金鑄鐵和冷激合金鑄鐵等。挺柱可分為機(jī)械挺柱和液力挺柱兩大類，每一類中又有平面挺柱和滾子挺柱等多種結(jié)構(gòu)形式。 2.機(jī)械挺柱 機(jī)械挺柱的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，在中、小型發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用比較廣泛。挺柱上的推桿球面支座的半徑比推桿球頭半徑略大，以便在兩者中間形成楔形油膜來(lái)潤(rùn)滑推桿球頭和挺柱上的球面支座。 3.液力挺柱 在配氣機(jī)構(gòu)中預(yù)留氣門(mén)間隙將使發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)配氣機(jī)構(gòu)產(chǎn)生撞擊和噪聲。為了消除這一弊端，有些發(fā)動(dòng)機(jī)尤其是轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用液力挺柱，借以實(shí)現(xiàn)零氣門(mén)間隙。氣門(mén)及其傳動(dòng)件因溫度升高而膨脹，或因磨損而縮短，都會(huì)由液力作用來(lái)自行調(diào)整或補(bǔ)償。 三、推桿 推桿處于挺柱和搖臂之間，其功用是將挺柱傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)和作用力傳給搖臂。在凸輪軸下置式的配氣機(jī)構(gòu)中，推桿是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿件，加上傳遞的力很大，所以極易彎曲。因此，要求推桿有較好的縱向穩(wěn)定性和較大的剛度。推桿一般用冷拔無(wú)縫鋼管制造，兩端焊上球頭和球座。也可以用中碳鋼制成實(shí)心推桿，這時(shí)兩端的球頭或球座與推桿鍛成一個(gè)整體。 四、搖臂 搖臂的功用是將推桿和凸輪傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)和作用力，改變方向傳給氣門(mén)使其開(kāi)啟。搖臂在擺動(dòng)過(guò)程中承受很大的彎矩，因此應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度以及較小的質(zhì)量。搖臂由鍛鋼、可鍛鑄球、球墨鑄鐵或鋁合金制造。搖臂是一個(gè)雙臂杠桿，以搖臂軸為支點(diǎn)，兩臂不等長(zhǎng)。短臂端加工有螺紋孔，用來(lái)擰入氣門(mén)間隙調(diào)整螺釘。長(zhǎng)臂端加工成圓弧面，是推動(dòng)氣門(mén)的工作面。 五、擺臂與氣門(mén)間隙自動(dòng)補(bǔ)償器 擺臂的功用與搖臂相同。兩者的區(qū)別只在于擺臂是單臂杠桿，其支點(diǎn)在擺臂的一端。在許多轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上用氣門(mén)間隙自動(dòng)補(bǔ)償器代替擺臂支座實(shí)現(xiàn)零氣門(mén)間隙。氣門(mén)間隙自動(dòng)補(bǔ)償器無(wú)論是結(jié)構(gòu)或是工作原理都與液力挺柱相同，之所以不稱其為液力挺柱，是因?yàn)樗皇峭馆喌膹膭?dòng)件，僅僅是擺臂的一個(gè)支承而已。因此，它既是擺臂的支座又是補(bǔ)償氣門(mén)間隙變化的裝置。 |
