汽車發(fā)動機凸輪軸的設計

1、電 子 科 技 大 學 畢 業(yè) 設 計論 文 論文題目汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 學習中心或辦學單位電子科技大學重慶學習中心 指導老師樊磊 職 稱 講師 學生姓名周勇 學 號: V07642942153 專 業(yè)機械設計制造及自動化 電子科技大學 繼續(xù)教育學院 制 網(wǎng)絡教育學院 2009年 5月 1日 電 子 科 技 大 學 畢業(yè)設計論文任務書 題目汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 任務與要求 本文是對汽車發(fā)動機凸輪軸的設計論述其中對凸輪軸的凸輪設計做了 詳細講解要求對現(xiàn)代汽車發(fā)動機的凸輪軸的性能更高通過設計來實 現(xiàn)它的性能。 時間 2009 年 2 月8 日 至 2009 年 5 月 10 日 共 13 周

2、 學習中心或辦學單位電子科技大學重慶學習中心 學生姓名周勇 學 號V07642942153 專業(yè) 機械設計制造及自動化 指導單位或教研室電子科技大學重慶學習中心 指導教師 樊磊 職 稱 講師 電子科技大學 繼續(xù)教育學院 制 網(wǎng)絡教育學院 2009年 3月 20日 畢業(yè)設計(論文進度計劃表 日 期 工 作 內 容 執(zhí) 行 情 況 指導教師 簽 字 2月8日 至 3月2日 確定題目 良好 3 月2日 至 3月25日 收集資料 良好 3月25日 至 4月1日 整理資料 良好 4月1日 至 4月8日 初步成稿 良好 4月8日 至 4月18日 請老師修改 良好 4月18日 至 4月28日 格式整理 良好

3、 4月28日 至 5月10日 校稿并交稿 良好 教師對進 度計劃實 施情況總 評 簽名 年 月 日 本表作評定學生平時成績的依據(jù)之一。 電子科技大學畢業(yè)設計(論文中期檢查記錄表 學生填寫 畢業(yè)設計(論文題目:汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 學生姓名: 周勇 學號V07642942153 專業(yè)機械設計制造及自動化 層次:專升本 教學中心名稱: 電子科技大學網(wǎng)絡教育重慶學習中心 指導教師姓名及職稱: 樊磊 老師 教師指導畢業(yè)設計(論文時間及地點:電子科技大學網(wǎng)絡教育重慶學習中心 檢查 教師填寫 畢業(yè)設計(論文題目工作量 飽滿 一般 不夠 畢業(yè)設計(論文題目難度 大 適中 不夠 畢業(yè)設計(論文題目涉及知識點

4、 豐富 比較豐富 較少 畢業(yè)設計(論文題目價值 很有價值 一般 價值不大 學生是否按計劃進度獨立完成工作 任務 學生畢業(yè)設計(論文工作進度 填寫 情況 學生出勤情況及出勤的考核辦法 學生與指導教師見面接受指導次數(shù) 學生工作態(tài)度 認真 一般 較差 教師畢業(yè)設計(論文指導日志是否 齊全 其他檢查內容 存在問題及采取措施: 檢查教師簽字 : 年 月 日 教學中心意見: 學院審核意見(加蓋公章: 年 月 日 摘要 內燃機凸輪軸優(yōu)化設計的優(yōu)劣直接影響到其動力性經(jīng)濟性可靠性振動噪聲 與排放特性的好壞。凸輪軸的豐滿系數(shù)越大則進氣量越多內燃機的動力性能與經(jīng)濟 性能越好排氣煙度與熱負荷越底凸輪形線的圓滑性越好內

5、燃機的振動與噪聲越小 凸輪軸與挺柱間的接觸應力越小潤滑特性越好內燃機配氣機構的沖擊載荷及摩擦磨 損越小。隨著內燃機不斷地向輕巧化高速化高性能與高壽命方向發(fā)展對配氣凸輪 軸設計與制造的要求越來越高。然而現(xiàn)代內燃機的配氣機構大都采用多項動力凸輪 n次諧波凸輪或復合擺線凸輪。但這些凸輪形線方程不僅計算復雜而且與內燃機結構 參數(shù)無關有的n階導數(shù)不連續(xù)。盡管不少研究者對上述幾種形線凸輪進行了各種優(yōu)化 設計但其豐滿系數(shù)均達不到0.59還不能適應內燃機高速化與高性能的要求。顯然 研究出具有n 階導數(shù)連續(xù)自變量為內燃機主要結構參數(shù)充氣性能好振動小噪聲 低設計簡單的新型配氣凸輪形線方程是一個極其重要的研究課題。

6、 凸輪機構是工程中用以實現(xiàn)機械和自動化的一種主要驅動和控制機構。以在輕工、 紡織、食品、醫(yī)藥、印刷、標準零件制造、交通運輸?shù)阮I域運行的工作機械中獲得廣泛 應用。為了提高產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)率。就凸輪而言必須進一步提高其設計水平。在解 析法設計的基礎上開展計算機輔助設計的研究和推廣應用。為適應高速凸輪機構分析和 設計的需要我在凸輪輪廓曲線方程試上對各指數(shù)和系數(shù)進行了外部輸入。從而提高了 設計工作效率和設計計算準確性。同時還對各系統(tǒng)與凸輪輸出數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系進行了研 究掌握了某些基本規(guī)律對凸輪設計優(yōu)化起到了很好的效果。 關鍵詞 凸輪軸 發(fā)動機 設計 Abstract I.C. engine cam th

7、e stalk be directly excellent to turn the good and bad of design to influence its motive, economy, credibility, vibration, the quality of the Zao voice and emissions characteristic.Cam the plentiful full coefficient of the stalk be more big and then enter tolerance more many, the motive function of

8、I.C. engine and economic function is more good, row spirit smoke degree and hot burden more bottom;The tactful of the cam form line is more good and vib ration and voice of I.C. engine are more small,Cam stalk with stand the contact of pillar more small in response to the dint,Lubricate characterist

9、ic more good, the I.C. engine goes together with impact of annoy the organization to carry lotus and friction to wear away more small.Along with I.C. engine constantly to agile turn, the high speed turn, high performance and high life span direction the development be more and more high to go togeth

10、er with the spirit cam request of stalk design and manufacturing.However, the modern I.C. engine goes together with spirit organization, mostly adopt several motive cams and n time the Xie wave cam or compound put a line cam.But these cam form line square distance not only compute complications, and

11、 with I.C. engine structure the parameter be irrelevant and have of the n rank don't in a row lead number.Though not a few researchers carried on to a few above-mentioned form line cams various excellent turn a design, it the plentiful full coefficient all could not reach 0.59, can't also ad

12、apt I.C. engine high speed to turn and the request of high performance.Obviously, the research submits a n rank to lead number continuous, from change to measure for the I.C. engine main structure parameter, Chong spirit function good, vibrate small, the voice is low and design in brief new go toget

13、her with spirit the cam form line square distance, is a very and important research topic. The cam organization is 1 kind that the engineering is convenient to carry out machine and automation to mainly drive with control organization.With acquire in the light work, spinning, food, medicine, printin

14、g, standard spare parts manufacturing, transportation etc. the realm the movement of the work machine extensively applied.For raising the quality and rate of production of product.Have to raise it to design level further in regard to cam.Open research and expansion application of the assistance desi

15、gn of the exhibition calculator in analyzing the foundation of method design.In order to adapt the demand of high-speed analysis and design of the cam organization, I carried on exterior an importation to each index number and the coefficient in trying the curve square distance of the cam outline.Ra

16、ised design work efficiency and design to compute accuracy thus.The contact which returns a to output the data to each system and the cam in the meantime carried on a research, controled some and basic regulation, excellent to cam design started to turn to arrive good effect. KEY WORD Convex axle De

17、liver motive design目錄 第一章 緒言 . 1 第一節(jié) 凸輪軸的作用 . 1 第二節(jié) 凸輪軸分類 . 1 第二章 發(fā)動機凸輪軸的配置 . 2 第一節(jié) 凸輪軸成為發(fā)動機的重要標志 . 2 第二節(jié) 凸輪軸配置 . 2 第三章 設計論述 . 4 第一節(jié) 優(yōu)化設計 . 4 第二節(jié) 凸輪輪廓曲線的設計 . 4 結束語 . 12 謝辭 . 13 參考文獻 . 14 電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 1 第一章 緒言 第一節(jié) 凸輪軸的作用 凸輪軸是發(fā)動機配氣機構的一部分專門負責驅動氣門按時開啟和關閉作用是保 證發(fā)動機在工作中定時為汽缸吸入新鮮的可燃混合氣并及時將燃燒后的廢氣

18、排出汽 缸。凸輪軸直接通過搖臂驅動氣門很適用于高轉速的轎車發(fā)動機由于轉速較高為 保證進排氣和傳動效率、簡化傳動機構、降低高轉速的振動和噪音多采用頂置式氣門 和頂置式凸輪軸這樣發(fā)動機的結構也比較緊湊。但任何事物都有兩面性頂置式凸 輪軸的缺點是由于部件的布置設計比較復雜維修起來也比較麻煩。但衡量利弊它還 是比較適合于汽車。 第二節(jié) 凸輪軸分類 汽車發(fā)動機按照頂置凸輪軸的數(shù)目分為頂置單凸輪軸和頂置雙凸輪軸。當每缸采 用兩個以上氣門時氣門排列形式一般有兩種一是進氣門和排氣門混合排列在一根凸 輪軸上即頂置單凸輪軸SOHC另一種是進氣門與排氣門分列在兩根凸輪軸上。前 者的所有氣門由一根凸輪軸通過頂桿驅動但

19、因氣門在進氣道中所處位置不同所以不 能保持動作的精確性效果要稍差一些而后者則無 此缺點可以獲得更好的性能但 需多配備一根凸輪軸這就是頂置式雙凸輪軸DOHC近年來推出的新型發(fā)動機多采 用這種形式。一般來說DOHC的運動性比較高F1賽車應用較多但是由于制造工藝 復雜成本較高SOHC的相對配置較簡易、使用耐久性較好既可以適應一般客戶的動 力性要求也可以適應其對經(jīng)濟性的要求。電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 2 第二章 發(fā)動機凸輪軸的配置 第一節(jié) 凸輪軸成為發(fā)動機的重要標志 汽車發(fā)動機是由曲柄連桿機構配氣機構冷卻系燃油系潤滑系電氣系和機 體等組成大大小小零件有近千個它們之中最具有代表性

20、的就是凸輪軸了。在現(xiàn)代轎 車的技術規(guī)格表上經(jīng)?？梢钥匆姟巴馆嗇S”這個名詞出現(xiàn)在發(fā)動機性能欄里面。 凸輪軸是屬于發(fā)動機的配氣機構配氣機構是保證發(fā)動機在工作中定時將新鮮的可 燃混合氣充入氣缸并及時將燃燒后的廢氣排出氣缸的機構。它由進氣門排氣門氣 門挺桿挺柱搖臂凸輪軸等組成其中凸輪軸因其橫截面形狀近似桃子又稱桃子 軸或偏心軸是配氣機構中的驅動件專門驅動氣門按時開啟和關閉。各種車型發(fā)動機 的凸輪軸的結構大同小異主要差別在于安裝的位置凸輪的數(shù)目和形狀尺寸不盡相同 特別是凸輪軸的安裝位置被列為區(qū)別發(fā)動機構造和性能的重要標志。目前發(fā)動機的凸 輪安裝位置分為下置中置頂置三種形式。 第二節(jié) 凸輪軸配置 發(fā)動機上

21、凸輪軸的有幾個不同配置。我們來談談幾個通用部件。你可能聽到過這些 術語頂置凸輪軸(SOHC、雙頂置式凸輪軸(DOHC、推桿。 一、頂置凸輪軸的配置 這一配置相當于一個發(fā)動機每頭有一個凸輪。如果是一個單列式四氣缸或單列式六 氣缸發(fā)動機這里會有一個凸輪。如果是V-6或V-8發(fā)動機這里會有二個凸輪。凸輪 開動搖臂按到閥門上打開它們。彈簧使閥門回到它們閉合的位置。這些彈簧必須相當 堅固因為發(fā)動機速度很快閥門被按下很快彈簧必須使搖臂與這些閥門接觸。如果彈 簧不是很堅固閥門可能會脫離搖臂同時迅速跳回。這將導致凸輪和搖臂額外的磨損。 在頂置凸輪軸和雙頂置式凸輪軸發(fā)動機上凸輪由凸輪軸驅動通過一根到皮帶或鏈條

22、稱為正時皮帶或正時鏈。這些皮帶和鏈子在固定間隔必須被更換或調整。如果正時皮帶 斷了凸輪會停止旋轉活塞會撞到排氣閥上。 二、雙頂置式凸輪軸的配置 一個雙頂置式凸輪軸發(fā)動機每頭有兩個凸輪。所以單 列式發(fā)動機有兩個凸輪V發(fā) 動機有四個凸輪。通常雙頂置式凸輪軸用于每個氣缸有四個或更多閥門的發(fā)動機上一個 凸輪軸不能驅動所有的閥門。采用雙頂置式凸輪軸的主要原因是可以使用更多的進氣和 排氣閥。更多的閥門意味著進氣和排氣流動更自由因為它有更多可以流通的升程。這 就增加了發(fā)動機的功率。就像頂置式凸輪軸發(fā)動機和雙頂置式凸輪軸發(fā)動機在推桿發(fā)電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 3 動機閥門位于頂部在氣缸

23、的上面。在推桿發(fā)動機的關鍵區(qū)別是凸輪位于發(fā)動機氣缸體 內部而不是在氣缸的頂部。凸輪驅動推桿經(jīng)過氣缸箱體并進入氣缸頂部移動搖臂。這些 推桿又增加了系統(tǒng)的質量從而增加了閥門彈簧的載荷。這能限制推桿發(fā)動機速度頂 置式凸輪軸發(fā)動機在系統(tǒng)取消了推桿從而使更快速度的發(fā)動機成為可能。推桿發(fā)動機 中的凸輪通常由齒輪或短鏈驅動。齒輪驅動通常與皮帶驅動相比不易斷裂所以在頂置 式凸輪軸發(fā)動機經(jīng)?？吹?。 三、可變式氣門正時 這里有幾種凸輪制造商改變氣門正時的辦法。用在本田發(fā)動機上的一個系統(tǒng)稱為可 變氣門正時和升程電子控制系統(tǒng)VTEC 可變氣門正時和升程電子控制系統(tǒng)VTEC是本田發(fā)動機上一個電子機械系統(tǒng)它 能允許發(fā)動機

24、有多個凸輪軸。VTEC發(fā)動機有一個額外的進氣凸輪并有一個與之相連的搖 臂。凸輪的形狀能使進氣閥升程比其它凸輪形狀大。在發(fā)動機速度較低時這個搖臂不 與任何閥門相連。在高速時活塞鎖住額外搖臂讓兩個搖臂控制兩個進氣閥。 一些 汽車采用先進的氣門正時裝置。這不會使閥門升程更大它打開和閉合它們更遲。它通 過旋轉凸輪幾度來實現(xiàn)。 如果進氣閥通常在活塞到達上止點(TDC旋轉10度并在到達上止點(TDC后旋轉 90度關上總的持續(xù)時間為200度。打開和關閉的時間可以通過在凸輪旋轉時旋轉到前 面一點的機構轉移。所以可以在活塞到達上止點(TDC旋轉10度并在到達上止點(TDC 后旋轉210度關上。在隨后20度時關閉

25、閥門是好的但如果它能在進氣閥打開時增加 持續(xù)時間會更好。 但已經(jīng)有一個做到一點的好方法。凸輪在發(fā)動機上有一個三維形狀可以隨凸輪的長 度而變化。在凸輪的一端是一個較不靈巧的凸輪形狀而在另一端是一個靈巧的凸輪形 狀。凸輪平穩(wěn)地把這兩種形狀結合在一起。一個機構能側面地滑動整個凸輪從而使閥門 能采用凸輪的不同的部分。軸仍然像普通凸輪一樣旋轉但隨著發(fā)動機速度和載荷增 加逐漸側面地滑動凸輪從而氣門正時被優(yōu)化。一些發(fā)動機制造商正在試驗氣門正時無 限可變系統(tǒng)。比如想象每個閥門有一個電磁開關它能過計算機而不是凸輪控制打開 和關閉閥門。有了這類系統(tǒng)你就能在發(fā)動機每個轉速時達到最大的發(fā)動機性能。盼望 將來能實現(xiàn)的東

26、西。 電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 4 第三章 設計論述 第一節(jié) 優(yōu)化設計 內燃機凸輪軸凸輪優(yōu)化設計的優(yōu)劣直接影響到其動力性經(jīng)濟性可靠性振動 噪聲與排放特性的好壞。凸輪的豐滿系數(shù)越大則進氣量越多內燃機的動力性能與經(jīng) 濟性能越好排氣煙度與熱負荷越底凸輪形線的圓滑性越好內燃機的振動與噪聲越 小凸輪與挺柱間的接觸應力越小潤滑特性越好內燃機配氣機構的沖擊載荷及摩擦 磨損越小。隨著內燃機不斷地向輕巧化高速化高性能與高壽命方向發(fā)展對配氣凸 輪設計與制造的要求越來越高。然而現(xiàn)代內燃機的配氣機構大都采用多項動力凸輪 n次諧波凸輪或復合擺線凸輪。但這些凸輪形線方程不僅計算復雜而且與內燃機結構

27、 參數(shù)無關有的n階導數(shù)不連續(xù)。盡管不少研究者對上述幾種形線凸輪進行了各種優(yōu)化 設計但其豐滿系數(shù)均達不到0.59還不能適應內燃機高速化與高性能的要求。顯然 研究出具有n階導數(shù)連續(xù)自變量為內燃機主要結構參數(shù)充氣性能好振動小噪聲 低設計簡單的新型配氣凸輪形線方程是一個極其重要的研究課題。 凸輪機構是工程中用以實現(xiàn)機械和自動化的一種主要驅動和控制機構。就凸輪而 言必須進一步提高其設計水平。在解析法設計的基礎上開展計算機輔助設計的研究和 推廣應用。為適應高速凸輪機構分析和設計的需要我在凸輪輪廓曲線方程試上對各指 數(shù)和系數(shù)進行了外部輸入。從而提高了設計工作效率和設計計算準確性。同時還對各系 統(tǒng)與凸輪輸出數(shù)

28、據(jù)之間的聯(lián)系進行了研究掌握了某些基本規(guī)律對凸輪設計優(yōu)化起到 了很好的效果。詳細設計過程本系統(tǒng)的設計主要是對凸輪曲線方程進行求導處理然 后對得出來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析用輔助工具如AutoCAD2004進行會圖把凸輪輪廓 畫出來。 第二節(jié) 凸輪輪廓曲線的設計 凸輪軸上的圓柱凸輪如圖1的廓線雖屬空間曲線但由于圓柱面可展成平面 所以也可以借用平面盤形凸輪輪廓曲線的設計方法設計圓柱凸輪的展開輪廓。本節(jié)分別 介紹用幾何法和解析法設計凸輪輪廓曲線的原理和步驟。 電子科技大學畢業(yè)論文 設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 5 圖1 凸輪軸 一、幾何法 一反轉法設計原理 以尖底偏置直動從動件盤形凸輪機構為例凸輪機構工作時

29、凸輪和從動件都在運 動。為了在圖紙上畫出凸輪輪廓曲線應當使凸輪與圖紙平面相對靜止為此可采用 如下的反轉法如圖2使整個機構以角速度(-w繞O轉動其結果是從動件與凸輪的 相對運動并不改變但凸輪固定不動機架和從動件一方面以角速度(-w繞O轉動同 時從動件又以原有運動規(guī)律相對機架往復運動。根據(jù)這種關系不難求出一系列從動件 尖底的位置。由于尖底始終與凸輪輪廓接觸所以反轉后尖底的運動軌跡就是凸輪輪廓 曲線。 圖2 反轉法 運用反轉法繪制尖底直動從動件盤形凸輪機構凸輪輪廓曲線的方法和步驟如下 1以r0為半徑作基圓以e為半徑作偏距圓點K為從動件導路線與偏距圓的切點電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設

30、計 6 導路線與基圓的交點B0(C0便是從動件尖底的初始位置。 2將位移線圖s-f的推程運動角和回程運動角分別作若干等分圖中各為四等分。 3自OC0開始沿w的相反方向取推程運動角(1800、遠休止角(300、回程運動角 (1900、近休止角(600在基圓上得C4、C5、C9諸點。將推程運動角和回程運動角分 成與從動件位移線圖對應的等分得C1、C2、C3和C6、C7、C8諸點。 4過C1、C2、C3等作偏距圓的一系列切線它們便是反轉后從動件導路的一系列位 置。 5沿以上各切線自基圓開始量取從動件相應的位移量即取線段C1B1=11、C2B2=22 等得反轉后尖底的一系列位置B1、B2等。 7將B0

31、、B1、B2等連成光滑曲線B4和B5之間以及B9和B0之間均為以O為圓心 的圓弧便得到所求的凸輪輪廓曲線。 圖2 凸輪輪廓曲線 二滾子直動從動件盤形凸輪機構 首先取滾子中心為參考點把該點當作尖底從動件的尖底按照上述方法求出一條 輪廓曲線h。再以h上各點為中心畫一系列滾子最后作這些滾子的內包絡線h對于 凹槽凸輪還應作外包絡線h如圖3所示。它便是滾子從動件盤形凸輪機構凸輪的實際 輪廓曲線或稱為工作輪廓曲線而h稱為此凸輪的理論輪廓曲線。由作圖過程可知 在滾子從動件凸輪機構設計中r0是指理論輪廓曲線的基圓半徑。 電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 7 圖3 凸輪的理論輪廓曲線 在以上兩例

32、中當e=0 時即得對心直動從動件凸輪機構。這時偏距圓的切線化 為過點O的徑向射線其設計方法與上述相同。 三平底從動件盤形凸輪機構 凸輪實際輪廓曲線如圖4所示的求法也與上述相仿。首先取平底與導路的交點 B0為參考點將它看作尖底運用尖底從動件凸輪的設計方法求出參考點反轉后的一系 列位置B1、B2、B3等其次過這些點畫出一系列平底得一直線族最后作此直線 族的包絡線便可得到凸輪實際輪廓曲線。由于平底上與實際輪廓曲線相切的點是隨機 構位置變化的為了保證在所有位置平底都能與輪廓曲線相切平底左右兩側的寬度必 須分別大于導路至左右最遠切點的距離b'和b''。 從作圖過程不難看出對于平底

33、直動從動件只要不改變導路的方向無論導路對 心或偏置無論取哪一點為參考點所得出的直線族和凸輪實際輪廓曲線都是一樣的。 圖4 凸輪實際輪廓曲線 電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 8 四擺動從動件盤形凸輪機構 以尖底擺動從動件盤形凸輪機構如圖5為例。 圖5 尖底擺動從動件盤形凸輪機構 已知凸輪以等角速w順時針回轉凸輪基圓半徑為r0凸輪與擺動從動件的中心距 為a從動件長度l從動件最大擺角ymax以及從動件的運動規(guī)律位移線圖y-f 求作此凸輪的輪廓曲線。 當運用反轉法給整個機構以(-w繞O轉動后凸輪不動一方面機架上的支承A將 以(-w繞點O轉動另一方面從動件仍按原有規(guī)律相對機架擺動。因此

34、這種凸輪輪廓 曲線的設計可按下述步驟進行 1將y-f線圖的推程運動角和回程運動角分為若干等分圖中各為四等分。 2根據(jù)給定的a定出O、A0的位置。以r0為半徑作基圓與以A0為中心及l(fā)為半 徑所作的圓弧交于點B0(C0如要求從動件推程逆時針擺動B0在OA0右方反之 則在左方它便是從動件尖底的起始位置。 3以O為中心及OA0為半徑畫圓。沿(-w方向順次取1800、300、900、600。再將推 程運動角和回程運動角各分為與圖b對應的等分得A1、A2、A3等。它們便是反轉后 從動件回轉軸心的一系列位置。 4以A1、A2、A3等為中心及l(fā)為半徑作一系列圓弧分別與基圓交于C1、C2、C3 等。自A1C1、

35、A2C2、A3C3等開始向外量取與位移線圖對應的從動件擺角y1、y2、y3電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 9 等得從動件相對于凸輪的一系列位置A1B1、A2B2、A3B3等。 5將點B1、B2、B3等連 成光滑曲線便得到尖底擺動從動件盤形凸輪機構的凸輪輪 廓曲線。此輪廓曲線與直線AB在某些位置如A3B3等已經(jīng)相交故在考慮具體結構 時應將從動件做成彎桿以避免干涉。 同前所述如采用滾子或平底從動件那么上述B1、B2、B3等點即為參考點的運 動軌跡。過這些點作一系列滾子或平底最后作其包絡線便可得到實際輪廓曲線。 五擺動從動件圓柱凸輪機構 圓柱凸輪展開成平面后便成為移動凸輪如圖6所示

36、因此可以用平面凸輪的 設計方法來繪制其展開輪廓曲線。 圖6 圓柱凸輪展開成平面圖 已知平均圓柱半徑rm從動件長度l滾子半徑rT從動件運動規(guī)律y=y(f及凸 輪回轉方向其展開輪廓曲線可近似繪制如下 1作OA線垂直于凸輪回轉軸線作OAB0=ymax/2從而得出從動件的初始位置 AB0。再根據(jù)yf線圖畫出從動件的各個位置AB1'、AB2'、AB3'等。 2取線段B0B0之長為2prm。沿(-v1方向將B0B0分為與從動件位移線圖橫軸對應的 等分得點C1、C2、C3等過這些點畫一系列中心在OA線上、半徑等于l的圓弧。 3自B1'作水平線交過C1的圓弧于點B1自B2

37、9;作水平線交過C2的圓弧于點B2等。電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 10 將B0、B1、B2等連成光滑曲線便得到展開圖的理論輪廓曲線。 4以理論輪廓曲線上諸點為圓心畫一系列滾子而后作兩條包絡線即得該凸輪展 開圖的實際輪廓曲線。 因圓柱凸輪輪廓凹槽位于圓柱面上當與凹槽接觸的圓柱滾子隨從動件作平面圓弧 運動時滾子將以不同深度插入凸輪槽中。由于上述設計過程未考慮滾子與凸輪之間在 從動件擺動軸線方向的相對運動由此所得凸輪機構其從動件實際運動規(guī)律與預期運 動規(guī)律在理論上即存在偏差所以是一種近似設計方法。欲消除設計偏差必須對理論 輪廓曲線進行修正或者根據(jù)滾子與凸輪間的相對空間運動關系采

38、用解析法對凸輪輪 廓曲面進行精確設計。 六為減小滾子插入凸輪槽深度的變化量可采用如下方法 1減小從動件最大擺角 2使從動件的中間位置AB與凸輪軸線交錯垂直 3取從動件擺動軸線與凸輪軸線之間的距離為1式所示 2 cos1( 2 1max 1 直動從動件圓柱凸輪機構可看作是擺動從動件圓柱凸輪機構的特例其凸輪輪廓曲 線的設計方法與上述類似但凸輪理論輪廓曲線無需修正。 二、解析法 一直動從動件盤形凸輪機構 偏置直動滾子從 動件盤形凸輪機構偏距e、基圓半徑r0和從動件運動規(guī)律s=s(f 均已給定。以凸輪回轉中心為原點、從動件推程運動方向為x軸正向建立右手直角坐標 系。為獲得統(tǒng)一的計算公式引入凸輪轉向系數(shù)

39、h和從動件偏置方向系數(shù)d并規(guī)定 當凸輪轉向為順時針時h=1逆時針時h=-1經(jīng)過滾子中心的從動件導路線偏于y軸正 側時d=1偏于y軸負側時d=-1與y軸重合時d=0。當凸輪自初始位置轉過角f時 滾子中心將自點B0外移s到達B'(s+s0,de。根據(jù)反轉法原理將點B'沿凸輪回轉相 反方向繞原點轉過角f即得凸輪理論輪廓曲線上的對應點B其坐標為: 式2即為凸輪理論輪廓曲線的直角坐標參數(shù)方程。 二擺動從動件盤形凸輪機構 電子科技大學畢業(yè)論文設計 汽車發(fā)動機凸輪軸的設計 11 圖7 擺動從動件盤形凸輪機構 擺動滾子從動件盤形凸輪機構基圓半徑r0、從動件長度l、中心距a和從動件運 動規(guī)律y=

40、y(f均已給定。以凸輪回轉中心O為原點、OA為x軸正向建立右手直角坐 標系。為使計算公式統(tǒng)一引入凸輪轉向系數(shù)h和從動件推程擺動方向系數(shù)d并規(guī)定 當凸輪轉向為順時針時h=1逆時針時h=-1從動件推程擺動方向為順時針時d=1逆 時針時d=-1。當凸輪自初始位置轉過角f時從動件擺過角y滾子中心由B0到達 B'a-lcosd(y0+y,lsind(y0+y。根據(jù)反轉法原理將點B'沿凸輪回轉相反方向 繞原點轉過角f便可得到凸輪理論輪廓曲線上的對應點B其坐標為 式3即為凸輪理論輪廓曲線的直角坐標參數(shù)方程。 o o oal rla 2 arccos222 4 式4中s0、e和a、l、y0均為常數(shù)s和y是f的函數(shù)顯然x和y也是凸 輪轉角f的函數(shù)。于是凸輪理論輪廓曲線的直角坐標參數(shù)方