汽车上四杆机构和凸轮机构的结构与应用[001]

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1、毕业设计论文课 题 汽车上四杆机构和凸轮机构的结构与应用 目录1.汽车上常见的四杆机构11.1转向传动机构11.2汽车的转向原理31.3活塞连杆组41.4曲轴飞轮组82.平面四杆机构92.1平面四杆机构的基本形式92.2铰链四杆机构中曲柄存在的条件113.四杆机构的性123.1四杆机构的极位123.2四杆机构从动件的急回特性123.3平面连杆机构的传力特性143.4死点位置184.汽车常用凸轮机构及其从动件的常用运动规律134.1汽车常用的凸轮机构134.2从动件的常用运动规律145.其他凸轮机构及其从动件的常用运动规律175.1四杆机构的极位175.2四杆机构从动件的急回特性19参考文献20

2、致21汽车上四杆机构与凸轮机构的机构与应用摘要本课题主要阐述汽车上四杆机构与凸轮机构的机构与应用。以汽车上的四杆机构与凸轮机构的机构,一是通过转向系统以及发动机曲轴飞轮组和活塞连杆组的简述,引出四杆机构的基本形式和特性。平面四杆机构是主要的常用基本机构之一,应用十分广泛,也是其他多杆机构的基础。根据曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、单滑块四杆机构的不同特点,详细分析各类机构的运动性能参数与构件尺寸之间的关系,指出构件尺寸的变化对机构运动性能的影响,并绘制相关的运动性能图谱。同时介绍凸轮机构在汽车上的应用,以及凸轮机构的分类和常见的运动规律。关键词 :四杆机构,凸轮机构,基本形式,特性,运动

3、规律1. 汽车上常见的四杆机构1.1转向传动机构1轿车转向系统概述在转向技术方面轿车和普通汽车一样,只是由于轿车的体型小,质量轻转向特性方面与大车有着一定的不同,但轿,在安装空间和车的转向系统和通常汽车在转向原理,转向要求和转向效果上都是基本相通的。2转向系统的结构简介转向系统是汽车底盘的重要组成部分,转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性,它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。按转向力能源的不同,可将转向系分为机械转向系和动力转向系。机械转向系的能量来源是人力,所有传力件都是机械的,由转向操纵机构、转向

4、器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动的机构,是转向系的核心部件。动力转向系除具有以上三大部件外,其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用的是一套液压系统,因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐,它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。3轿车转向系统的发展概况早期的轿车转向是用舵柄或横杆进行操纵,转向比是1:1,因而汽车转向时的操作是很吃力的。后来,带有齿轮减速比的转向机构很快被推广使用,但是,这种机构的方向盘不象舵柄或横杆要置放在汽车中线的位置,而是要置放在汽车的左边或右边,这样触发了方向盘位置的争论。这

5、场争论旷日持久,导致了今天的汽车分成了两大类方向盘装置法：一类以美国,中国,俄罗斯等世界上大多数国家和地区采用的左置方向盘,实行右上左下的汽车行驶规则；另一类以英国及英联邦,日本等少数国家和地区采用的右置方向盘,实行右下左上的汽车行驶规则。几十年来,各种汽车都使用蜗杆扇形齿轮转向器,现在的循环球式转向器也是这种转向器的一种变型,轿车也经常使用。在这种转向器中,蜗杆与扇形齿轮之间嵌入了钢珠,大大降低了摩擦力,使汽车的转向操纵变得比较轻松。从70年代起轿车兴起了齿轮齿条转向机构,它由方向盘、方向轴、方向节、转动轴、转向器、转向传动杆和转向轮等组成。方向盘操纵转向器的齿轮转动,齿轮与齿条紧密啮合,推

6、动齿条左移动或右移动,带动转向轮摆动,从而改变轿车行驶的方向。这种转向机构与蜗杆扇形齿轮等其它类型的转向机构比较,省略了转向摇臂和转向主拉杆,具有构件简单,传动效率高的优点。而且它的逆传动效率也高,在车辆行驶时可以保证偏转车轮的自动回正,驾驶者的路感性强。其实,齿轮齿条转向机构早在一世纪前的汽车萌芽发展阶段已经有了,只是那时还不完善,机件加工粗糙。1905年通用汽车卡迪拉克部的工程师将齿轮齿条转向器的设计理论化,并加工成精度很高,操纵灵活的齿轮齿条转向器,正式应用在轿车上。后来,汽车转向器的型式被蜗杆一扇形齿轮型式所垄断,但许多人仍然继续完善齿轮一齿条转向机构。由于近代材料科学的发展,大大提高

7、了齿轮一齿条转向机构的安全可靠系数,人们再次重视这种转向机构的简单实用性,由于它具有构件少质量轻,成本低的优点,受到汽车制造商的青睐,现在大多数的轿车转向器都采用齿轮一齿条型。现代轿车马力大、速度快,为了操纵的轻便和灵敏,中高档次的轿车转向器都加装了转向动力装置,又称为液压动力转向器。它具有工作无噪声,灵触度高体积小,能够吸收来自不平路面的冲击力,在现代轿车上得到十分广泛的应用。4轿车转向系统的要求1、轿车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬时转向中心旋转,任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损,并降低汽车的行驶稳定性。2、轿车转向行驶时,在驾驶员松开转向盘的条件下,转向轮能自动返回到直线行驶

8、位置,并稳定行驶。3、轿车在任何行驶状态下,转向轮都不得产生自振,转向盘没有摆动。4、转向传动机构和悬架导向装置共同工作时,由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。5、保证轿车有较高的机动性,具有迅速和小转弯行驶能力。6、操纵轻便。7、转向轮碰撞到障碍物以后,传给转向盘的反冲力要尽可能小。8、转向器和转向传动机构的球头处,有消除因磨损而产生间隙的调整机构。9、在车祸中,当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时,转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。10、进行运动校核,保证转向轮与转向盘转动方向一致。正确设计转向梯形机构,可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振器时,能够防止

9、转向轮产生自振,同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使轿车车具有良好的机动性能,必须使转向轮有尽可能大的转角,并要达到按前外轮车轮轨迹计算,其最小转弯半径能达到轿车车轴距的22.5倍。通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车,在行驶中转向,此力应为50100N；有动力转向时,此力在2050N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2.0圈。1.2汽车转向传动机构的原理如下图所示：转向传动机构的任务是将转向器输出端的摆动转变为左、右转向车轮绕其转向主销的偏转,并使它们偏转到绕同一瞬时转向中心的不同轨迹圆上,实现

10、车轮无滑动地滚动转向。为了使左、右转向车轮偏转角之间的关系能满足这一汽车转向运动学的要求,则要由转向传动机构中的转向梯形机构的精确设计来保证转向中心的不同轨迹圆由于一般齿轮齿条式转向器与左右横拉杆铰接,而左右横拉杆一般直接与转向节下节臂铰接,所以在这里我假定把左右梯形臂转变为转向节的一部分。根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同,齿轮齿条式转向器在汽车上有四种布置形式：转向器位于前轴后方,后置梯形；转向器位于前轴后方,前置梯形；转向器位于前轴前方,后置梯形；转向器位于前轴前方,前置梯形,见下图。 梯形配置1.3活塞连杆组活塞连杆组是发动机中的主要运动组件。其作用是将活塞的往复直线运动

11、转变成曲轴的旋转运动以及将作用在活塞顶上的气体压力转变为曲轴承的转矩。活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成。活塞活塞的作用是与气缸盖和气缸壁共同组成燃烧室,承受气缸中燃烧气体的压力,并将通过活塞销传给连杆,以推动曲轴的旋转。一、活塞的工作条件活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触,瞬时温度可达2500K以上,因此,受热严重,而散热条件又很差,所以活塞工作时温度很高,顶部高达600700K,且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大,特别是作功行程压力最大,汽油机高达35MPa,柴油机高达69MPa,这就使得活塞产生冲击,并承受侧压力的作用；活塞

12、在气缸以很高的速度往复运动,且速度在不断地变化,这就产生了很大的惯性力,使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作,会产生变形并加速磨损,还会产生附加载荷和热应力,同时受到燃气的化学腐蚀作用。二、活塞的结构活塞由活塞顶部、头部和裙部三大部分组成。1活塞顶部根据活塞顶部形状的不同可分为平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成形顶活塞。2活塞头部全裙式裙部活塞环槽以上的部分称为活塞头部。上面加工有若干道用来安装气环与油环的环槽,上面的23道安装气环,下面的12道安装油环。在油环槽的底面钻有许多径向小孔,可使油环刮下来的润滑油通过小孔流回油底壳。3活塞裙部拖板时裙部活塞环以下的部分称为活塞裙部。活

13、塞裙部的作用是在气缸为活塞的运动导向并承受侧压力。活塞裙部有两种：全裙式裙部和拖板式裙部。4活塞销座孔活塞销座孔的作用是安装活塞销,并将气体的压力传给连杆。两座孔外端加工有卡环槽,用来安装卡环以限制活塞销的轴向窜动。活塞在运动过程中受到侧压力的作用,而一般发动机的活塞销座孔轴线与活塞轴线垂直相交,这样的布置形式会使敲缸噪声大；将其偏移12mm,这样大减小的敲缸声。活塞环活塞环装配在活塞环槽中,与活塞连杆组一起装于气缸体。活塞环是保证气缸与活塞间的密封性,防止漏气,并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁,由冷却水带走。其中密封作用是主要的,因为密封是传热的前提。如果密封性不好,高温燃气将直接

14、从气缸表面流入曲轴箱。这样不但由于环面和气缸壁面贴合不严而不能很好散热,而且由于外圆表面吸收附加热量而导致活塞和气环烧坏；油环起布油和刮油的作用,下行时刮除气缸壁上多余的机油,上行时在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜。这样既可以防止机油窜入气缸燃烧掉,又可以减少活塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力,此外,油环还能起到封气的辅助作用。活塞环的工作条环境极其恶劣,是寿命最短的零件之一。为延长其使用寿命,通常第一道气环外圆面进行多孔镀铬处理。其余的采用镀锡或磷化处理,以改善其磨合性。1气环气环为一带切口的环状态结构,在自由状态下时其外形尺寸略大于气缸径。气环的主要作用是保证活塞与气缸壁间的密封,防止气缸中高温、

15、高压燃气窜入曲轴箱,并将活塞头部的大部分热量传给气缸壁,避免活塞过热。2油环油环的作用是活塞上行时,使飞溅在气缸壁上的润滑油均匀颁布,有利于活塞、活塞环和气缸壁的润滑；活塞下行时,刮除气缸壁上多余的润滑油,防止润滑油窜入气缸燃烧。活塞销活塞销的作用是连接活塞和连杆小头,并将活塞所承受的气体作用力传给连杆。活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击载荷,润滑条件较差,因此必须具有足够的刚度、强度和良好的耐磨性,质量尽可能小。连杆组连杆组的作用是将活塞承受的力传给曲轴,将活塞的往复直线运动转变成曲轴的旋转运动。连杆轴瓦：安装在连杆大头孔,用以保护连杆轴颈及连杆大头孔。是由钢带各减磨合金层组成的分开式薄

16、壁轴承。1.4轴飞轮组曲轴飞轮组包括曲轴和飞轮。曲轴曲轴的作用是把活塞连杆组传来的气体作用为转变为力矩。另外还可用来驱动配气机构及其他各种辅助装置。一、曲轴的结构曲轴主要由前端轴、若干个曲拐和后端轴三部分组成。曲轴有整体式结构和组合式结构两种类型。1整体式曲轴2组合式曲轴二、曲轴的支承方式根据主轴颈数的不同,曲轴分为全支承和非全支承两种。三、曲拐的布置与多缸发动机的工作顺序在安排发动机工作顺序时应尽量遵循如下规则1使连续作功的两缸尽可能相距远些。2各气缸的作功间隔角应该相等720/i。3如果是V型发动机,则左右两列气缸应交替作功。四、曲轴前后端的密封曲轴的前、后端必须设有密封装置,以防止润滑油

17、沿缸体前、后端的产轴承座孔流到机体外部。常用的密封方式有：自紧油封、填料油封、挡油盘密封和回油螺纹密封等。五、曲轴的轴向定位与主轴承发动机工作时,由于曲轴在各种轴向力的作用下产生轴向移动,从而使轴柄连杆机构的正确关系受到破坏。曲轴多采用滑动推力轴承来限制轴向移动量。2.平面四杆机构2.1平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构,它是平面四杆机构的基本形式,其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之后,直接与机架的构件称为连架杆,不直接与机架连接的构件称为连杆,能够做整周回转的构件被称作曲柄,只能在某一角度围往复摆动的构件称

18、为摇杆。在铰链四杆机构中,有的连架杆能做整周转动,有的则不能,两构件的相对回转角为360 的转动副称为整转副。整转副的存在是曲柄存在的必要条件,按照连架杆是否可以做整周转动,可以将其分为三种基本形式,即曲柄摇杆机构,双曲柄机构和双摇杆机构。曲柄摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆中若一个为曲柄,另一杆为摇杆,则此机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的功能是：将转动转换为摆动,或将摆动转换为转动。双曲柄机构铰链四杆机构的两个连架杆若都是曲柄,则为双曲柄机构。在双曲柄机构中,常见的还有正平行四边形机构又称正平行双曲柄机构和反平行四边形机构又称反平行双曲柄机构。双曲柄机构的功能是：将等速转动转换为等速同向

19、、不等速同向、不等速反向等多种转动。平行四边形机构 双摇杆机构3双摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆,则称为双摇杆机构。双摇杆机构的功能是：将一种摆动转换为另一种摆动。图 2-4 双摇杆机构图2-5 鹤式起重机2.2铰链四杆机构中曲柄存在的条件在铰链四杆机构中,有的连架杆能做整周转动,有的则不能。两构件的相对回转角为360的转动副为整转副。整转副的存在条件是曲柄存在的必要条件,而铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机构中是否存在曲柄和有几个曲柄,为此,需要明确整转副和曲柄存在的条件。1整转副存在的条件长度条件铰链四杆机构中有四个转动副,其能否做整周转动,取决于四构件的相对长度。在铰链四杆机

20、构中,若最长构件长度lmax与最短构件长度lmin之和小于或等于其余两构件长度之和其余两构件长度分别为l1、l2,则该机构中必存在整转副,且最短构件两端的转动副为整转副。即整转副存在的长度条件为lmax+lminl1+l2,则机构中没有整转副。2曲柄存在的条件最短构件与最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和。连架杆与机架两构件中必有一个是四构件中的最短杆。铰链四杆机构基本类型的判别方法：在铰链四杆机构中最短构件与最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和时：a取最短构件相邻的构件作为机架,则该构件为曲柄摇杆机构；b若取最短构件作为机架,则该机构为双曲柄机构；c若取对短构件对面的构件作为

21、机架,则该机构为双摇杆机构。当对短构件与最长构件长度之和大于其余两构件长度之和时,则不论取那个构件作为机架,机构均为双摇杆机构。3.四杆机构的特性3.1四杆机构的极位曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中,当曲柄为原动件作整周连续转动时,从动件做往复摆动或往复移动的左右两个极限位置称为极位。3.2四杆机构从动件的急回特性如图示,四杆机构从动件的回程所用时间小于工作行程所用的时间,称为该机构急回特性。曲特性柄摇杆机构的急回急回特性用行程速比系数K表示极位夹角 从动摇杆位于两极限位置时,原动件两位置所夹锐角。越大,K越大,急回特性越明显。急回特性能满足某些机械的工作要求,如牛头刨床和插床,工作

22、行程要求速度慢而均匀以提高加工质量,空回行程要求速度快以缩短非工作时间,提高工作效率。3.3平面连杆机构的传力特性传动角与压力角：如图示在机构处于某一定位置时,从动件上作用力与作用点绝对速度方向所夹的锐角称为压力角。压力角的余角=90 -作为机构的传力特性参数,故称为传动角。平面连杆机构的传力特性在四杆机构运动过程中,压力角和传动角是变化的,为使机构具有良好的传力特性应使压力角越小越好,传动角越大越好。通常规定：max 许用压力角或min 许用传动角最小传动角min 出现的位置：曲柄与机架的两个共线位置,如图示同理,曲柄滑块机构最小传动角出现在曲柄与导路垂直位置。3.4死点位置当机构在运动过程

23、中,出现传动角为零时或压力角为90,由于Pt = 0,则无论P力多大,均不能驱动从动件运动。这种顶死的现象称为机构的死点位置。死点出现在两类机构中:曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构和曲柄导杆机构中,作往复运动的构件为主动件时,曲柄与连杆共线位置会出现死点。平行四边形机构中,当主动曲柄与机架共线时,连杆也与输出曲柄与机架重合,从动件曲柄上传动角等于零,它将可能朝两个方向转动,也称为死点位置。4.汽车常用的凸轮机构及其从动件的常用运动规律4.1汽车常用的凸轮机构汽车中常用的凸轮机构,主要是汽车发动机中的进排气门机构,即燃机的配气机构。如图17-1所示为燃机的配气机构。可见：凸轮机构主要是由凸轮、从动件和

24、机架三个构件所组成的高副机构,并且这种高副机构中至少有一个构件作往复移动或摆动；从动件的位移s、速度v和加速度a随时间或凸轮转角的变化变化规律称为从动件的运动规律是由凸轮轮廓的形状、凸轮的尺寸决定的。凸轮机构几乎可以实现从动件的无限多种运动规律。它主要用于转换运动形式,可以把凸轮的转动变换为从动件的连续的或间歇的往复移动或摆动；或者将凸轮的移动转变为从动件的移动或摆动。此外,凸轮机构还具有结构简单、紧凑,设计方便等优点,所以广泛应用于各种自动机械、仪表以及自动控制装置中。但由于凸轮机构中凸轮与从动件属于高副接触,压强大,易磨损,凸轮轮廓线的制造精度对动力影响很敏感,所以凸轮机构只能用于传递功率

25、不大、从动件行程不大的场合。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的打开或关闭,气门杆从动件的运动规律是根据对汽车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的轮廓的形状、凸轮的尺寸决定实现的。4.2从动件的常用运动规律下面首先以图17-2所示的尖顶移动从动件盘形凸轮机构为例,首先介绍从动件的运动过程及有关名词术：基圆：凸轮基圆半径rb、起始位置： A点推程、升程或行程h、推程运动角0、远停程：远停程角远休止角1、回程：回程运动角2近停程：近停程角23 / 23近休止角通常,从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律,全面反映了从动件的运动特

26、性和动力特性的变化规律。凸轮机构从动件的运动规律,就是指从动件的位移、速度、加速度随时间或凸轮转角的变化规律情况。当把位移、速度、加对于汽车发动机,气门的打开和关闭不仅要求准时,还要求气门打开的时间要尽量短,保持打开的时间尽量长,关闭要快,但是考虑到噪音问题,所以汽车发动机气门杆的运动规律通常选用等速运动规律。但对于要求噪音更小的高级车,例如轿车,其从动件的运动规律是采用修正后的等速运动规律。 1等速运动规律当凸轮等速回转时,从动件推程或回程过程中的速度为常数,这种运动规律称为等运动从动件推程的运动方程为：运动线图如图17-3所示。回程时,从动件的运动方程与推程的区别,只是位移s由最大值h等速

27、降至零,且速度为负值。刚性冲击：这种运动规律只适合用于低速轻载的凸轮机构。 2修正后的等速运动规律由上所述,在运动规律的两端,因为存在着严重的冲击现象,虽然由于凸轮机构材料本身的弹性,使这种运动规律在工作中能够应用,但由于冲击的存在,工作的噪音大。所以,为改善这一状况,可以改变运动线图中的两端,使其缓和过渡,以减少冲击。修正的措施,就是在曲线的两端加上两段圆弧过渡,圆弧半径通常可以取h/2,如图17-4 所示,MN为两圆弧的公切线回程类同。这样加速度在曲线的两端就变成较小的有限值,冲击也变成有限值。5.凸轮机构的分类及应用5.1凸轮机构的分类凸轮机构常见的分类方法如下：按凸轮的形状有：盘形凸轮

28、、移动凸轮和圆柱凸轮等按从动件的形式分滚子从动件、平底或弧底从动件、尖顶从动件等。按凸轮与从动件维持高副的接触方法分 为了保证凸轮机构正常工作,必须使凸轮与从动件始终保持接触,这种作用称为封闭或锁合。按封闭的方式不同,可分为： 1力封闭利用重力、弹簧力或其它外力进行封闭。这种封闭方式比较简便,但凸轮经常承受一个附加的压力,所以只适用于小型和载荷不大的凸轮机构。 2利用凸轮结构进行封闭如图17-5所示圆柱形凸轮2加工有曲线沟槽a、b,将从动件摆杆3和8的滚子图中,滚子被凸轮蔽住置于槽中,依靠凹槽两侧的轮廓曲线使从动件滚子始终保持与凸轮接触。这种封闭形式最简单,但加大了凸轮的尺寸和重量。同时,在运

29、动过程中,滚子往往与凸轮槽两过交替接触,滚子经常变换转向,不利于滚子的轮槽的润滑,易于磨损。所以只适用于中、低速轻载的凸轮机构。此外,还有利用从动件的特殊结构进行封闭的方式,如采用等径凸轮、等宽凸轮和共轭凸轮等。5.2汽车发动机顶置凸轮机构简介汽车发动机是由曲柄连杆机构,配气机构,冷却系,燃油系,润滑系,电气系和机体等组成,大大小小零件有近千个,它们之中最具有代表性的就是凸轮轴了。在现代轿车的技术规格表上,经常可以看见凸轮轴这个名词出现在发动机性能栏里面。 凸轮轴是属于发动机的配气机构,配气机构是保证发动机在工作中定时将新鲜的可燃混合气充入气缸,并及时将燃烧后的废气排出气缸的机构。它由进气门,

30、排气门,气门挺杆,挺柱,摇臂,凸轮轴等组成,其中凸轮轴因其横截面形状近似桃子,又称桃子轴或偏心轴,是配气机构中的驱动件,专门驱动气门按时开启和关闭。各种车型发动机的凸轮轴的结构小异,主要差别在于安装的位置,凸轮的数目和形状尺寸不尽相同,特别是凸轮轴的安装位置,被列为区别发动机构造和性能的重要标志。目前发动机的凸轮安装位置分为下置,中置,顶置三种形式。 轿车发动机由于转速较快,每分钟转速可达5000转以上,为保证进排气效率,都采用进气门和排气门倒挂的形式,即顶置式气门装置,这种装置都适合用凸轮轴的三种安装形式。但是,如果采用下置式或者中置式的凸轮轴,由于气门与凸轮轴的距离较远需要气门挺杆和挺柱等

31、辅助零件,造成气门传动机件较多,结构复杂,发动机体积大,而且在高速运转下还容易产生噪声,而采用顶置式凸轮轴则可以改变这种现象。所以,现代轿车发动机一般都采用了顶置式凸轮轴,将凸轮轴配置在发动机的上方,缩短了凸轮轴与气门之间的距离,省略了气门的挺杆和挺柱,简化了凸轮轴到气门之间的传动机构,将发动机的结构变得更加紧凑。更重要的是,这种安装方式可以减少整个系统往复运动的质量,提高了传动效率。 当然,任何事物都有其两面性,顶置凸轮轴一方面缩短了与气门的距离,另一方面却拉大了凸轮轴与曲轴之间的距离。由于凸轮轴是由曲轴带动的,因此两者之间一拉开距离就必须要用链条及链轮做转动,结构比下置式凸轮轴的齿轮啮合传

32、动复杂得多。尽管如此,人们衡量利弊还是喜欢采用顶置式凸轮轴。 现在,顶置式凸轮轴有多种驱动气门的形式,有用摇臂过渡驱动式,也有直接驱动式,其中直接驱动式对凸轮轴和气门弹簧的设计要求相对较低,往复运动的惯量最少,特别适用于高速运转的轿车发动机上。另外,近年在高速轿车发动机上还广泛采用齿形皮带来代替传动链,这种皮带是用氯丁橡胶制作,混有玻璃纤维和尼龙织物以增加强度。采用齿形皮带代替传动链,可以减少噪声,减轻结构质量的降低成本。 轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目,分为单顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴,由于中高档轿车发动机一般是多气门及V型气缸排列,需采用双凸轮轴分别控制进排气门,因此双顶置凸轮轴被不少名牌发

33、动机所采用。由于凸轮轴的安装方式直接涉及到整台发动机的构造和性能,因此,顶置凸轮轴也和多气门一样,被视为衡量轿车发动机的一项重要的标志,列入了轿车技术规格表中。参考文献1家瑞汽车构造M：人民交通,200242臧 杰汽车构造：上册M：机械工业,20057 3束永平汽车发动机曲柄连杆机构动力学分析J东华大学学报,2005124周松鹤工程力学教程篇M：机械工业200325车工程手册编委会汽车工程手册：设计篇M：人民交通,200156明龙、王福林.车辆转向梯形优化设计及其求解方法的研究J.机械设计与制造.2007.5.7 濮良贵、纪名刚.机械设计M.：高等教育,2001.8胡建军,彤.汽车转向技术进展

34、分析J.液压与气动,2006.12.9超等.汽车工程手册M.：人民交通,2000.10家瑞.汽车构造下册M.：人民交通,2002.致 在本文完成之际,首先向我最尊敬的导师施红英老师致以最诚挚的敬意和最衷心的感。几个月以来,她不遗余力地对我的设计进行了指导。在我毕业设计这段时间,无论是在学习还是在生活上,恩师都给予了我无微不至的关怀,她渊博的知识,宽厚的胸怀、无私的敬业精神以及严谨的治学态度和开拓进取的精神激励着我,并言传身教,身体力行地不断培养我独立思考,深入探索,解决实际问题的能力,使我受益匪浅。本设计之能完成,施红英老师给与了关键性的技术指导,并指明了研究的方向,特此向施红英老师表示衷心的感和敬意!此外还要感那些给予过我关心、帮助的老师和同学,正是有了大家的关怀、鼓力和我自己的努力,此设计才得以顺利完成。同时还要感大学三年来所有的老师,为我们打下良好的汽车专业知识的基础；为我们以后的工作实践做好了铺垫。毕业设计虽已完成了,但由于知识水平的局限,实际经验缺乏,设计还存在许多不足,有很多地方需要改进。对于这些不足,我会在今后的工作、生活中努力去改正,并利用自已所学到的知识,为社会作更多的贡献,成为一个对社会有用的人。最后预祝职业技术学院发展越来越好,前程似锦！