汽车机械基础项目一常用机构任务2认识凸轮机构

项目1 常用机构 任务描述 任务目标 任务实施 任务拓展任务2认识凸轮机构任务检测 任务描述 本 任 务 主 要 讲 述 凸 轮 机 构 的 组 成 和 分 类 ， 凸轮 机 构 在 汽 车 上 的 应 用 通 过 对 凸 轮 机 构 的 分 析 ，理 解 汽 车 发 动 机 配 气 机 构 的 工 作 原 理 ， 认 识 凸 轮对 于 刹 车 制 动 系 统 的 作 用 关键点：凸 轮 机 构 的 组 成 和 分 类 ， 凸 轮 机 构 在 汽 车 上 的 应 用 任务目标完成本任务的学习后，你应：能 区 分 不 同 的 凸 轮 机 构 类 型 能 说 出 配 气 机 构 的 工 作 原 理 能 说 出 制 动 系 统 中 凸 轮 的 作 用 任务实施 1）凸轮机构的组成 凸 轮 机 构 是 由 凸 轮 、 从 动 件 和 机 架 三 个 主 要 构 件 所 组 成 的 高 副 机 构 在 凸轮 机 构 中 ， 一 般 是 以 凸 轮 为 主 动 件 ， 通过 凸 轮 的 轮 廓 与 从 动 件 始 终 直 接 接 触 ，从 而 推 动 从 动 件 作 来 回 的 移 动 或 往 复 的摆 动 ， 如 图 1 - 2 5 所 示 。

1 . 凸 轮 机 构 的 组 成 和 特 点 图 1 - 2 5 凸 轮 机 构 的 组 成 任务实施 2）凸轮机构的特点 凸 轮 机 构 可 以 几 乎 可 以 实 现 从 动 件 的无 限 多 种 运 动 规 律 ， 只 要 正 确 地 设 计 和 制造 出 凸 轮 的 轮 廓 曲 线 ， 就 能 把 凸 轮 的 回 转运 动 准 确 可 靠 地 转 变 为 从 动 件 所 预 期 的 复 杂 运 动 规 律 的 运 动 ； 凸 轮 机 构 结 构 简 单 、紧 凑 、 运 动 可 靠 缺 点 是 ： 凸 轮 与 从 动 件之 间 为 点 或 线 接 触 ， 故 难 以 保 持 良 好 的 润滑 ， 容 易 磨 损 凸 轮 机 构 通 常 适 用 于 传 力不 大 的 机 械 中 ， 尤 其 广 泛 应 用 于 自 动 机 械 、仪 表 和 自 动 控 制 系 统 中 1 . 凸 轮 机 构 的 组 成 和 特 点 任务实施2 . 凸 轮 机 构 的 分 类 （ 1 ） 盘 形 凸 轮 ： 盘 形 凸 轮（ 图 1 - 2 6 ） 是 绕 固 定 轴 转 动 并 且具 有 变 化 向 径 的 盘 形 零 件 ， 当 其 绕 固 定 轴 转 动 时 ， 可 推 动 从 动 件在 垂 直 与 凸 轮 轴 的 平 面 内 运 动 ；它 是 凸 轮 的 最 基 本 形 式 ， 结 构 简单 ， 加 工 容 易 ， 维 修 也 方 便 ， 应用 最 广 。

这 种 结 构 在 汽 车 上 运 用较 多 ， 如 气 门 凸 轮 轴 、 柴 油 机 输油 机 械 泵 等 ， 都 有 凸 轮 的 应 用 1）按凸轮的形状分类图 1 - 2 6 盘 形 凸 轮 任务实施 图 1 - 2 7 移 动 凸 轮 （ 2 ） 移 动 凸 轮 ： 当 盘 形 凸 轮 的 转 轴 线 位 于 无 穷 远 处 时 ， 就 演 化 成 了 移 动 凸 轮（ 图 1 - 2 7 ） ， 凸 轮 呈 板 状 ， 相 对 机 架 作 往 复 直 线 移 动 在 盘 形 凸 轮 机 构 和 移 动 凸 轮机 构 中 ， 凸 轮 与 从 动 件 之 间 的 相 对 运 动 均 为 平 面 运 动 ， 故 又 统 称 为 平 面 凸 轮 机 构 2 . 凸 轮 机 构 的 分 类 任务实施 （ 3 ） 圆 柱 凸 轮 ： 圆 柱 凸 轮 （ 图 1 -2 8 ） 是 一 个 在 圆 柱 面 上 开 有 曲 线 凹 槽 的构 件 圆 柱 凸 轮 与 从 动 件 之 间 的 相 对 运 动 不 在 平 行 平 面 内 ， 属 于 空 间 凸 轮 机 构 圆 柱 凸 轮 机 构 在 汽 车 上 运 用 得 不 多 ， 主要 适 用 于 做 平 面 往 复 运 动 的 工 作 场 合 和两 边 点 击 的 机 械 设 备 上 ， 如 自 动 机 床 的进 刀 机 构 。

图 1 - 2 8 圆 柱 凸 轮2 . 凸 轮 机 构 的 分 类 任务实施 （ 1 ） 移 动 从 动 件 凸 轮机 构 ： 这 种 从 动 件 只 能 随 凸轮 的 转 动 作 往 复 移 动 ， 见 图1 - 2 9 ； （ 2 ） 摆 动 从 动 件 凸 轮机 构 ： 这 种 从 动 件 只 能 随 凸 轮 的 转 动 作 来 回 摆 动 ， 见 图1 - 3 0 图 1 - 2 9 移 动 从 动 件 凸 轮 机 构图1 -3 0 摆动从动件凸轮机构 2）按从动件运动分类2 . 凸 轮 机 构 的 分 类 任务实施2 . 凸 轮 机 构 的 分 类3）按从动件形式分类 （ 1 ） 滚 子 从 动 件 ： 滚 子 从 动 件 由于 滚 子 与 凸 轮 轮 廓 之 间 为 滚 动 摩 擦 ，磨 损 较 小 ， 故 可 用 来 传 递 较 大 的 动 力 ，因 而 应 用 较 广 ， 见 图 1 - 3 1 图 1 - 3 1 滚 子 从 动 件 任务实施2 . 凸 轮 机 构 的 分 类3）按从动件形式分类 （ 2 ） 尖 顶 从 动 件 ： 这 种 从 动 件 的构 造 简 单 ， 但 易 磨 损 ， 只 适 用 于 作 用力 不 大 和 速 度 较 低 的 场 合 ( 如 用 于 仪 表等 机 构 中 ) ， 见 图 1 - 3 2 。

图 1 - 3 2 尖 顶 从 动 件 任务实施2 . 凸 轮 机 构 的 分 类3）按从动件形式分类 （ 3 ） 平 底 从 动 件 ： 平 底 从 动 件 的优 点 是 凸 轮 与 平 底 的 接 触 面 间 易 形 成油 膜 ， 润 滑 较 好 ， 所 以 常 用 于 高 速 传动 中 ， 见 图 1 - 3 3 图 1 - 3 3 平 底 从 动 件 任务实施3 . 凸 轮 机 构 在 汽 车 上 的 应 用 汽 车 最 常 见 的 凸 轮 形 式 ， 如 图 1 - 3 4 所 示 ， 是 配 气 机 构 上 使 用 的 凸 轮 轴 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 时打 开 或 关 闭 ， 气 门 杆 的 运 动 规 律 是 根 据 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 实 现 的 图 1 - 3 4 配 气 机 构 凸 轮 轴 的 应 用 视频配气机构组成1 - 4 1）配气机构（视频1-4 配气机构组成） 任务实施 当 凸 轮 匀 速 转 动 时 ， 由 于 凸 轮 轮 廓 径 向 尺 寸 的 变 化 ， 迫 使 气 门 上 、 下 往 复 移 动 ，从 而 实 现 气 门 开 启 或 闭 合 的 控 制 。

按 工 作 过 程 的 需 要 ， 适 时 开 启 、 关 闭 进 排 气 门 ， 使新 鲜 气 体 充 分 进 入 ， 废 气 排 出 充 气 量 越 大 ， 发 动 机 可 能 发 出 的 功 率 越 大 如 图 1 -3 5 所 示 ， 根 据 凸 轮 轴 的 不 同 位 置 ， 配 气 机 构 分 为 凸 轮 轴 下 置 式 、 中 置 式 和 上 置 式 三种 形 式 不 管 是 哪 一 种 ， 都 是 通 过 杆 高 点 和 低 点 往 复 做 功 ， 气 门 杆 在 高 点 时 气 门 关 闭（ 压 缩 ） ， 气 门 杆 低 点 时 气 门 （ 打 开 ） 排 气 或 进 气 其 中 凸 轮 轴 上 置 式 是 目 前 应 用 较多 的 形 式 ， 此 种 形 式 凸 轮 轴 与 气 门 距 离 近 ， 不 需 要 推 杆 、 挺 柱 ， 使 往 复 运 动 的 惯 量 减少 ， 有 利 于 降 低 振 动 和 噪 声 常 用 于 高 速 汽 车 发 动 机 ， 配 合 多 气 门 的 使 用 （ 如 四 气 门 、五 气 门 ） ， 增 加 进 气 通 道 面 积 ， 使 进 气 更 充 分 ， 排 气 更 彻 底 ， 燃 烧 更 完 全 。

图 1 - 3 4 配 气 机 构 凸 轮 轴 的 应 用 3 . 凸 轮 机 构 在 汽 车 上 的 应 用 任务实施3 . 凸 轮 机 构 在 汽 车 上 的 应 用2）制动系统 汽 车 制 动 系 一 般 至 少 有 两 套 独 立 的 制 动 装置 他 们 是 ： （ 1 ） 行 车 制 动 装 置 ( 脚 制 动 装置 ) ， 在 行 车 中 使 用 （ 2 ） 驻 车 制 动 装 置（ 手 制 动 装 置 ） ， 主 要 用 于 停 车 后 防 止 汽 车 滑 溜 凸 轮 机 构 应 用 在 气 压 刹 车 制 动 器 中 ， 称为 刹 车 凸 轮 ， 如 图 1 - 3 6 所 示 为 凸 轮 式 制 动 器 工 作 原 理 ： 用 压 缩 空 气 将 刹 车 分 泵 膜 片 顶 开 ，推 杆 使 凸 轮 轴 旋 转 一 定 角 度 顶 开 刹 车 蹄 片 与 制动 鼓 工 作 面 产 生 摩 擦 ， 从 而 达 到 制 动 的 目 的 图 1 - 3 6 凸 轮 式 制 动 器 任务实施3 . 凸 轮 机 构 在 汽 车 上 的 应 用2）制动系统 该 凸 轮 机 构 还 应 用 在 大 货 车 、 大 巴 车 的手 制 动 （ 驻 车 制 动 ） 上 ： 如 图 1 - 3 7 所 示 为机 械 式 驻 车 制 动 器 ， 当 停 车 后 ， 驾 驶 员 用 手向 后 拉 动 驻 车 手 柄 （ 凸 轮 旋 转 摩 擦 片 张 开 ） ， 在 手 柄 下 方 的 棘 轮 自 锁 作 用 下 ， 拉 紧 时 （ 会发 出 哒 、 哒 数 响 声 ） 两 制 动 蹄 片 及 摩 擦 片 与制 动 鼓 工 作 面 紧 贴 后 产 生 摩 擦 ， 使 车 轮 不 能转 动 而 驻 车 。

当 手 柄 放 开 后 ， 驻 车 蹄 片 在 回位 弹 簧 的 作 用 下 ， 蹄 片 与 制 动 鼓 工 作 面 分 离没 有 摩 擦 ， 故 而 汽 车 行 驶 图 1 - 3 7 机 械 式 驻 车 制 动 器 任务检测1 . 认 识 凸 轮 机 构请在图1-38中标出凸轮机构中1、2、3所表示的零件 图 1 - 3 8 凸 轮 机 构 组 成 任务检测2 . 识 别 凸 轮 机 构 的 类 型请在图1-39中标出凸轮机构的类型 图 1 - 3 8 凸 轮 机 构 组 成 任务检测3 . 认 识 配 气 机 构在配气机构里，凸轮的形式为 使用凸轮机构控制进排气门的启闭，能 使配气机构具有进气 ，排气 ，燃烧 的特点 根据凸轮轴的位置不同，配气机构可分为 、 和 三种形式 任务检测4 . 制 动 系 统 中 凸 轮 的 应 用汽车制动系一般至少有两套独立的制动装置他们是： ，在行车中使用 ，主要用于停车后防止汽车滑溜 凸轮机构在汽车制动系统的应用主要是货车、大巴车的 式制动器，凸轮的主要作 用是 与 工作面紧贴后产生摩擦，使车轮不能转动而驻车 任务拓展1 . 凸 轮 机 构 基 本 术 语基圆：以凸轮轮廓的最小向径r为半径所绘制的圆。

推程：从动件由最低处上升到最高处的过程行程（升程）：推程中，从动件所走过的距离，用h表示回程：从动件由最高处下降到最低处的过程 任务拓展 2 . 气 门 的 启 闭 与 凸 轮 轴 的 位 置 凸 轮 轴 下 置 式 配 气 机 构 的 工 作 原 理 ：凸 轮 轴 推 动 挺 柱 ， 挺 柱 推 动 推 杆 ， 推 杆推 动 摇 臂 ， 摇 臂 推 动 气 门 ， 如 图 1 - 4 0 所 示 图 1 - 4 0 凸 轮 轴 下 置 式 配 气 机 构 任务拓展 凸 轮 轴 上 置 式 配 气 机 构 的 工 作 原 理 ：凸 轮 轴 匀 速 旋 转 ， 带 动 气 门 摇 臂 控 制 气 门 的 启 闭 ， 如 图 1 - 4 1 所 示 图 1 - 4 1 凸 轮 轴 上 置 式 配 气 机 构 2 . 气 门 的 启 闭 与 凸 轮 轴 的 位 置 任务拓展大家在图中找到各零件的所在、功用、结构原理及相互关联作用，理解后运用到实际工作中去 （链接：http:/ 2 . 气 门 的 启 闭 与 凸 轮 轴 的 位 置 反思：1. 复习凸轮机构的特点，指出最大的优点和缺点，思考生活中以及汽车上还有哪 些凸轮机构的实例。

2. 为了保证发动机正常工作，气门凸轮轴必须与曲轴之间有相应关系，即配气有正时凸轮轴的不同位置决定了二者之间的连接是不同的，思考上置式、中置式、下置式凸轮轴和曲轴是如何连接的？ 。