配气机构传动件设计

  ​1. 挺柱设计

  1．1 挺柱

  挺柱将凸轮轴的作用力传递给推杆并承受凸轮的侧向力，其结构型式有：滚轮式挺柱、滚轮摇臂式挺柱、平面或曲面菌形挺柱、筒形挺柱、平面或曲面接触摇臂式从动件等，如图7-19所示。在缸径较大的发动机中为使结构紧凑，大多用滚轮式挺柱。平面挺柱由于结构简单重量轻，普遍应用于中小型高速内燃机。

  平面挺柱工作面的最小半径如下：

  式中

  a——凸轮相对挺柱曲线的轴向偏移，一般a为1～3mm；

  b——凸轮宽度，一般b=(0.75～1.0)凸轮基圆半径；

  ht——凸轮升程，mm；

  φc——凸轮转角，rad。

  根据经验，平面挺柱工作面最小半径可取为：

   使凸轮沿挺柱曲线方向偏移1～3mm，可使挺柱在工作时能缓慢旋转，磨损均匀。

  挺柱上的球面支座半径r2应比推杆上的球头半径r1大0.1～0.3m，以保证既能在两者的配合面间形成楔形油膜，又不使接触应力剧增。

  挺柱的侧面承受凸轮产生的侧向力，挺柱导向部分应有足够长度，一般取为挺柱工作面直径的1.5～2 倍。挺村与挺柱孔的配合多为H7／g6。

   2. 推杆设计

  推杆的作用是将挺柱传递的凸轮的运动传到顶置气门。推杆是配气机构中刚度最小的环节，提高其刚度可明显提高整个配气机构的刚度，有时为提高其刚度而适当加大其质量。

  推杆应进行纵弯曲稳定性校核。其纵弯曲稳定性的临界载荷为：

  其稳定性安全系数

  一般推杆的稳定性安全系数，n=2～5。

  推杆多用厚壁无缝钢管或实心铝杆两端压人或焊接球头或球窝而成。球头(球窝)一般用中碳钢淬火。在制造上应注意校直推杆，使不直度不大于0.1～0.2mm。

  3. 摇臂设计

  摇臂的作用是将凸轮的运动传递给气门。

  3．1 下置凸轮轴配气机构的摇臂

  为使摇臂质量轻而刚度大，摇臂横截面通常做成倒丁字形。其靠气门一端与气门杆端面接触，沿气门杆端面连滚带滑地移动，这不仅使接触面易于磨损，而且气门承受偏心载荷，加重气门与气门导管的磨损。

  摇臂在气门杆端面上的接触点位移为 △x=lb(cosβ－cosβw) (10)

  式中，β是气门间隙刚消除而气门尚未开启时的摇臂位置角。β是气门开启过程中任一瞬时的位置角(图7-20)。当气门关闭时，气门杆端面高出摇臂轴线的距离Z二(0.35～0.45)气门最大升程时，可以保证接触点的位移最小。卢，。取为20°～25°，可以避免接触点过度偏离气门中心线。lb和lv之间宜符合于或接近于lb=2lv／((cosβa＋cosβw)的关系(屁为气门最大升程时的摇臂位置角)，以保证接触点的移动范围对称于气门中心线，其中βa是摇臂摆动中心O至气门中心线的距离。

  摇臂的材料多为锻钢或可锻铸铁，摇臂气门端柱面应淬硬。

  3．2 顶置凸轮轴式配气机构的摇臂

  在顶置凸轮轴式配气机构中，凸轮与摇臂间接触面的磨损严重，经常采用滚轮式摇臂，如图7-21所示。也可以采用液压间隙调节器来消除气门间隙。液压间隙调节器可以作为摇臂的支点，也可以装在气门的上端。

  摇臂的材料多为合金铸铁，与凸轮的接触面冷激硬化或重熔硬化。也可用组合式摇臂，在铝合金摇臂体凸轮端铸人烧结合金块或氮化硅基陶瓷块。

  4 . 凸轮轴传动设计

  曲轴驱动凸轮轴旋转，而凸轮轴布置在远离曲轴的位置，为此必须布置一套凸轮轴传动机构。以曲轴转速的一半驱动凸轮轴。目前凸轮轴传动机构主要有齿轮传动、链条传动和齿型带传动。其传动方式比较如下：

  作者：吴工