第四節(jié) 氣門傳動組 由于氣門驅(qū)動形式和凸輪軸位置的不同，氣門傳動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，相對滑動速度也很高，因此，凸輪工作表面的磨損比較嚴重。 2.凸輪軸構(gòu)造 凸輪軸是通過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，工作時將發(fā)生彎曲變形，這會影響配氣定時。下置式凸輪軸每隔1～2個氣缸設(shè)置一個凸輪軸軸頸。 進、排氣門開啟和關(guān)閉的時刻、持續(xù)時間以及開閉的速度等分別由凸輪軸上的進、排氣凸輪控制。轉(zhuǎn)速較低的發(fā)動機，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)動機則采用函數(shù)凸輪，其輪廓由某種函數(shù)曲線構(gòu)成。O 點為凸輪軸回轉(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 點開始升起，在 E 點停止運動，凸輪轉(zhuǎn)到 AB 段內(nèi)某一點處，氣門間隙消除，氣門開始開啟。此后隨著凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，氣門逐漸開大，至 C 點氣門開度達到最大。再后氣門逐漸關(guān)閉，在 DE 段內(nèi)某一點處氣門完全關(guān)閉，接著氣門間隙恢復(fù)。氣門最遲在 B 點開始開啟，最早在 D 點完全關(guān)閉。由于氣門開始開啟和關(guān)閉落座時均在凸輪升程變化緩慢的緩沖段內(nèi)，其運動速度較小，從而可以防止強烈的沖擊。 凸輪軸上各同名凸輪(各進氣凸輪或各排氣凸輪)的相對角位置與凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向、發(fā)動機工作順序及氣缸數(shù)或作功間隔角有關(guān)。如果從發(fā)動機風(fēng)扇端看凸輪軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則工作順序為1-3-4-2的四缸發(fā)動機其作功間隔角為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°。對于工作順序為1-5-3-6-2-4的六缸發(fā)動機，其同名凸輪間的夾角為60°。同一氣缸的進、排氣凸輪的相對角位置即異名凸輪相對角位置，決定于配氣定時及凸輪軸旋轉(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.凸輪軸傳動機構(gòu) 鏈傳動機構(gòu)用于中置式和上置式凸輪軸的傳動，尤其是上置式凸輪軸的高速汽油機采用鏈傳動機構(gòu)的很多。鏈條一般為滾子鏈，工作時應(yīng)保持一定的張緊度，不使其產(chǎn)生振動和噪聲。為此在鏈傳動機構(gòu)中裝有導(dǎo)鏈板并在鏈條的松邊裝置張緊器。 齒形帶傳動機構(gòu)用于上置式凸輪軸的傳動。與齒輪和鏈傳動機構(gòu)相比具有噪聲小、質(zhì)量輕、成本低、工作可靠和不需要潤滑等優(yōu)點。另外，齒形帶伸長量小，適合有精確定時要求的傳動。因此，被越來越多的汽車發(fā)動機特別是轎車發(fā)動機所采用。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。為了確保傳動可靠，齒形帶需保持一定的張緊力，為此在齒形帶傳動機構(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)生的軸向移動或承受螺旋齒輪在傳動時產(chǎn)生的軸向力，凸輪軸需要軸向定位。凸輪軸軸向移動量過大，對于由螺旋齒輪傳動的凸輪軸，會影響配氣定時。上置式凸輪軸通常利用凸輪軸承蓋的兩個端面和凸輪軸軸頸兩側(cè)的凸肩進行軸向定位。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) 氣門傳動組 二、挺柱 1.挺柱的功用、材料及分類 挺柱是凸輪的從動件，其功用是將來自凸輪的運動和作用力傳給推桿或氣門，同時還承受凸輪所施加的側(cè)向力，并將其傳給機體或氣缸蓋。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.機械挺柱 機械挺柱的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，在中、小型發(fā)動機中應(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潤滑推桿球頭和挺柱上的球面支座。 3.液力挺柱 在配氣機構(gòu)中預(yù)留氣門間隙將使發(fā)動機工作時配氣機構(gòu)產(chǎn)生撞擊和噪聲。為了消除這一弊端，有些發(fā)動機尤其是轎車發(fā)動機采用液力挺柱，借以實現(xiàn)零氣門間隙。氣門及其傳動件因溫度升高而膨脹，或因磨損而縮短，都會由液力作用來自行調(diào)整或補償。 三、推桿 推桿處于挺柱和搖臂之間，其功用是將挺柱傳來的運動和作用力傳給搖臂。在凸輪軸下置式的配氣機構(gòu)中，推桿是一個細長桿件，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。推桿一般用冷拔無縫鋼管制造，兩端焊上球頭和球座。也可以用中碳鋼制成實心推桿，這時兩端的球頭或球座與推桿鍛成一個整體。 四、搖臂 搖臂的功用是將推桿和凸輪傳來的運動和作用力，改變方向傳給氣門使其開啟。搖臂在擺動過程中承受很大的彎矩，因此應(yīng)有足夠的強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。搖臂是一個雙臂杠桿，以搖臂軸為支點，兩臂不等長。短臂端加工有螺紋孔，用來擰入氣門間隙調(diào)整螺釘。長臂端加工成圓弧面，是推動氣門的工作面。 五、擺臂與氣門間隙自動補償器 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，其支點在擺臂的一端。在許多轎車發(fā)動機上用氣門間隙自動補償器代替擺臂支座實現(xiàn)零氣門間隙。氣門間隙自動補償器無論是結(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，是因為它不是凸輪的從動件，僅僅是擺臂的一個支承而已。因此，它既是擺臂的支座又是補償氣門間隙變化的裝置。 |
