第一節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和工作原理

1、第三章 配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造與維修杭后職教中心杭后職教中心石偉石偉第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)的構(gòu)造學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、配氣機(jī)構(gòu)的作用和對(duì)其要求2、配氣機(jī)構(gòu)的組成3、氣門組和氣門傳動(dòng)組的組成和作用4、配氣機(jī)構(gòu)的布置形式5、配氣機(jī)構(gòu)的工作過程一、配氣機(jī)構(gòu)的作用按照發(fā)動(dòng)機(jī)各缸作功的次序和每一個(gè)氣缸工作循環(huán)的要求，定時(shí)開啟關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，配合發(fā)動(dòng)機(jī)各缸實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣，壓縮，作功和排氣的工作過程。二、對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的要求：氣門要關(guān)閉嚴(yán)密，開閉及時(shí)，開度足夠。三、配氣機(jī)構(gòu)的組成氣門組和氣門傳動(dòng)組四、氣門組的組成氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、氣門彈簧座氣門組的作用：封閉氣缸的進(jìn)、排氣道口五、氣門傳動(dòng)組的組成:凸輪軸、挺柱、推桿、

2、搖臂軸及氣門間隙調(diào)整螺釘?shù)冉M成氣門傳動(dòng)組的作用：氣門傳動(dòng)組使氣門打開和控制開啟與關(guān)閉的時(shí)刻和規(guī)律六、配氣機(jī)構(gòu)的工作過程氣門的開啟是通過氣門傳動(dòng)組的作用完成的，而氣門的關(guān)閉則是由氣門彈簧來完成的。氣門的啟閉時(shí)刻和規(guī)律完全取決于凸輪的輪廓曲線。氣門開啟點(diǎn)氣門開啟點(diǎn)氣門升程最大時(shí)刻氣門升程最大時(shí)刻氣門關(guān)閉點(diǎn)氣門關(guān)閉點(diǎn)凸輪輪廓與氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪輪廓與氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律七、配氣機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)各缸的進(jìn)、排氣門需要開閉一次，即需要凸輪軸轉(zhuǎn)過一圈，而曲軸需要轉(zhuǎn)兩圈。曲軸轉(zhuǎn)速與凸輪軸轉(zhuǎn)速之比為2：1。氣門傳動(dòng)組使氣門開啟，氣門彈簧使氣門關(guān)閉。學(xué)習(xí)目標(biāo)1、頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)的分類2、每

3、缸氣門數(shù)及排列方式3、凸輪軸上置式、中置式及下置式用途，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)4、曲軸與凸輪軸之間的傳動(dòng)方式一、頂置氣門式配氣機(jī)構(gòu)的分類1、按每缸的氣門數(shù)雙氣門式、三氣門式（兩進(jìn)一排）、四氣門式（兩進(jìn)兩排）和五氣門式（三進(jìn)兩排）2、凸輪軸的位置頂置式、下置式、中置式3、曲軸到凸輪軸的傳動(dòng)方式齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、和同步帶傳動(dòng)二、每缸氣門數(shù)及其排列方式1、兩氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門排列方式進(jìn)、排氣門沿氣缸蓋的縱向排列一列，相鄰兩缸的同名氣門就可以合用一個(gè)氣道柴油機(jī)的進(jìn)、排氣道一般分置于氣缸蓋的兩側(cè)，以免排氣對(duì)進(jìn)氣加熱汽油機(jī)進(jìn)、排氣道通常置于缸蓋的一側(cè)，以便預(yù)熱進(jìn)氣道的混合氣2、三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門排列方式每缸三個(gè)氣門的發(fā)動(dòng)

4、機(jī)，有兩個(gè)進(jìn)氣門，一個(gè)排氣門。進(jìn)、排氣門各排成一列3、四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門排列方式同名氣門排列兩列，由一個(gè)凸輪軸通過t形桿同時(shí)驅(qū)動(dòng)，用一根凸輪軸驅(qū)動(dòng)同名氣門排成在同一列，一般用兩根凸輪軸驅(qū)動(dòng)三、凸輪軸的布置形式1、凸輪軸上置式用途： 轎車上的高速強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)形式： 同步帶傳動(dòng)或鏈條傳動(dòng)分類：、凸輪搖臂式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過搖臂擺動(dòng)將氣門打開、凸輪挺柱式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過挺柱將氣門打開2、凸輪軸下置式用途:大多數(shù)載貨汽車和大、中型客車發(fā)動(dòng)機(jī)，采用一對(duì)正時(shí)齒輪傳動(dòng)3、凸輪軸中置式：用途：多用于柴油機(jī)，采用在一對(duì)正時(shí)齒輪之間加入一個(gè)中間齒輪傳動(dòng)分類：四、曲軸與凸輪軸之間傳動(dòng)方式齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)1、

5、齒輪傳動(dòng)：凸輪軸下置式的采用一對(duì)齒輪傳動(dòng)凸輪軸中置式在一對(duì)正時(shí)齒輪之間加入了一個(gè)中間齒輪凸輪軸正時(shí)齒輪的齒數(shù)是曲軸正時(shí)齒輪的兩倍2、鏈傳動(dòng)分類：鏈條有滾子鏈和齒形鏈優(yōu)點(diǎn)：鏈條傳動(dòng)的可靠性好，使用壽命長缺點(diǎn)：噪聲大，需要潤滑和定期張緊3、同步帶傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：具有鏈傳動(dòng)的精確性，又具有帶傳動(dòng)的平穩(wěn)，噪聲小的優(yōu)點(diǎn)同步帶的張緊裝置1、組成： 張緊器、張緊輪支架和張緊輪2、工作過程：張緊輪繞張緊輪支架上的心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，張緊輪支架繞固定在機(jī)體上的心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)張緊器的頂桿彈性頂壓在支架心軸一側(cè)時(shí)，支架繞其心軸做正時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使左、右兩個(gè)張緊輪始終壓靠在同步帶的背側(cè)，使其保持張緊狀態(tài)。3、材料用氯丁橡膠制成，中間夾有高

6、強(qiáng)度的纖維心線鏈條傳動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、氣門間隙的定義、常見數(shù)值大小以及測(cè)量工具2、配氣相位的定義、理論與實(shí)際的差異3、進(jìn)氣門的配氣相位4、排氣門的配氣相位5、氣門重疊以及氣門重疊角6、配氣相位與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的關(guān)系一、氣門間隙1、定義：冷態(tài)時(shí)在凸輪軸基圓面到氣門桿端面之間留有供機(jī)件熱膨脹用的間隙，以確保氣門關(guān)閉嚴(yán)密，用表示2、氣門間隙的常見值：通常進(jìn)氣門間隙為0.25-0.30mm,排氣門間隙為0.30-0.35mm3、氣門間隙的測(cè)量工具以及調(diào)節(jié)裝置測(cè)量工具：塞尺因?yàn)槟p等原因，設(shè)有氣門間隙調(diào)整螺釘或調(diào)整墊塊等氣門間隙調(diào)整裝置。液力挺柱：不需要?dú)忾T間隙及其調(diào)整裝置，能隨時(shí)調(diào)整補(bǔ)償氣門的脹、縮量。

7、二、配氣相位1、定義：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門實(shí)際的開啟與關(guān)閉時(shí)刻與開啟持續(xù)的時(shí)間2、理論：進(jìn)氣門當(dāng)曲拐處于上止點(diǎn)時(shí)開啟，下止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉，排氣門上止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉，下止點(diǎn)時(shí)開啟。實(shí)際為使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣充足，排氣干凈，使氣門早開遲閉。3、進(jìn)氣門的配氣相位進(jìn)氣提前角： 在排氣行程接近終了時(shí)，活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前，即曲拐轉(zhuǎn)到離上止點(diǎn)位置還差一個(gè)角度時(shí)，進(jìn)氣門便開始開啟 進(jìn)氣遲后角： 在進(jìn)氣行程曲拐轉(zhuǎn)到活塞到達(dá)下止點(diǎn)位置時(shí)，進(jìn)氣門并未關(guān)閉，而是曲拐轉(zhuǎn)過下止點(diǎn)后一個(gè)角度，活塞上行進(jìn)入壓縮行程時(shí)，進(jìn)氣門才關(guān)閉。 4、排氣門配氣相位 排氣提前角 ：作功行程接近終了，活塞到達(dá)下止點(diǎn)之前，即曲拐轉(zhuǎn)到距下止點(diǎn)位置還差一個(gè)角度時(shí)，排氣門

8、便開始開啟。 排氣遲后角 ： 排氣行程曲拐轉(zhuǎn)到活塞到達(dá)上止點(diǎn)位置時(shí)，排氣門并未關(guān)閉，而是在曲拐轉(zhuǎn)過上止點(diǎn)后一個(gè)角度，活塞下行進(jìn)入進(jìn)氣行程時(shí)，排氣門關(guān)閉。 5、氣門重疊及氣門重疊角定義：進(jìn)氣門曲拐轉(zhuǎn)到距上止點(diǎn)位置角時(shí)打開，排氣門在曲拐轉(zhuǎn)過上止點(diǎn)位置角時(shí)關(guān)閉，在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟現(xiàn)象。 氣門重疊角+ ：進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟過程對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。 6、配氣相位與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷關(guān)系 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同，配氣相位也應(yīng)不同。轉(zhuǎn)速越高，每一次進(jìn)、排氣時(shí)間越短，要求提前角和遲后角越大。 發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷不同，配氣相位也應(yīng)不同，汽油機(jī)小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣壓力較低，氣門重疊角應(yīng)減小，否則易出現(xiàn)廢氣倒流現(xiàn)象。 目前大多

9、數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位是不能改變的，少數(shù)電腦控制發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位可以隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào)整。配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件一、氣門組 氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門鎖片、氣門油封及氣門彈簧。1、組成：2、種類:進(jìn)氣門和排氣門3、作用： 密封進(jìn)、排氣道 4、組成： 1）頭部： （1）氣門頂部形狀有平頂、球面頂、喇叭形頂（2）氣門密封錐面與頂平角之間夾角稱為氣門錐角2）桿身： 氣門桿與氣門導(dǎo)管配合，氣門桿端形狀取決于氣門彈簧座固定方式，分別是鎖片固定和鎖銷固定。 5、材料： 進(jìn)氣門采用中碳合金鋼 一、氣門導(dǎo)管 1.作用： 導(dǎo)向作用，導(dǎo)熱作用。 2.材料： 灰鑄鐵、球墨鑄鐵或粉末冶金制成。 二、氣門座 1.定

10、義： 進(jìn)、排氣道口與氣門密封錐面直接貼和部位。 2.作用： 密封作用、散熱作用。 3.形式： 4.密封干涉角： 鑲嵌式和缸蓋加工式。 氣門錐角比氣門座錐角小0.51，有利于磨合期加速磨合。 三、氣門彈簧1.功用： 關(guān)閉氣門，使氣門壓緊在氣門座上，防止發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)時(shí)發(fā)生跳動(dòng)。 2.安裝： 一端支承在氣缸蓋上，另一端壓在氣門桿的彈簧座上，彈簧座用鎖片固定在氣門末端。3.形式： 等螺距彈簧、變螺距圓柱彈簧、內(nèi)外彈簧。 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、氣門傳動(dòng)組的組成和作用2、凸輪軸的構(gòu)造和材料3、凸輪軸安裝和軸承安裝以及潤滑方式4、凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5、凸輪軸的輪廓曲線以及工作過程6、凸輪軸的相對(duì)位置角理論和實(shí)際的差別7

11、、通過凸輪軸的進(jìn)排氣門判斷各缸的發(fā)火順 序8、凸輪軸的軸向定位二、氣門傳動(dòng)組組成：凸輪軸和正時(shí)齒輪、挺柱及其導(dǎo)管、推桿、搖臂總成和搖臂軸等。作用：使進(jìn)、排氣門按配氣相位規(guī)定的時(shí)刻開閉，并保證有足夠的開度。1、凸輪軸 構(gòu)造： 凸輪軸上制有各缸進(jìn)、排氣凸輪，下置式凸輪軸上還有螺旋齒輪和偏心輪。 材料： 優(yōu)質(zhì)鋼模鍛而成，或合金鑄鐵、球墨鑄鐵鑄造。 凸輪軸軸承和潤滑： 軸承采用壓入氣缸體承孔中的襯套，頂置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)軸頸直接與氣缸蓋上鏜出承孔配合。潤滑方式為壓力潤滑。 凸輪軸安裝： 凸輪軸齒輪和曲軸正時(shí)齒輪上的正時(shí)記號(hào)對(duì)準(zhǔn)，保證正確配氣相位。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：凸輪軸是一根細(xì)長的軸，每缸的進(jìn)、排氣門凸輪兩側(cè)各

12、有一道凸輪軸頸的全支撐結(jié)構(gòu)，軸頸做成從前向后依次減小的結(jié)構(gòu)前端通過鍵裝有正時(shí)齒輪或同步帶輪等凸輪軸的輪廓曲線和凸輪軸的相對(duì)角位置a、凸輪軸的輪廓曲線凸輪的輪廓曲線的作用，氣門開啟與關(guān)閉過程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于此曲線。凸輪輪廓中，o為凸輪軸的軸心，圓弧ea為凸輪的基圓，ab和de為凸輪的緩沖段，bcd為凸輪的工作段，c點(diǎn)時(shí)升程最大，它決定了氣門的最大開度。 凸輪的工作過程如下：當(dāng)凸輪按圖中方向轉(zhuǎn)過ea時(shí)，挺柱處于最低位置不動(dòng)，氣門處于關(guān)閉狀態(tài)。凸輪轉(zhuǎn)至a點(diǎn)時(shí)，挺柱開始移動(dòng)。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在緩沖段ab內(nèi)的某點(diǎn)m處消除氣門間隙，氣門開始開啟，至c點(diǎn)時(shí)氣門開度最大，而后逐漸關(guān)小，至緩沖段de內(nèi)某點(diǎn)n時(shí)，氣門完

13、全關(guān)閉。此后，挺柱繼續(xù)下落，出現(xiàn)氣門間隙，至e點(diǎn)時(shí)挺柱又處于最低位置。b、凸輪的相對(duì)角位置理論：從排氣門開啟到進(jìn)氣門開啟，曲軸正好轉(zhuǎn)過180，對(duì)應(yīng)凸輪軸進(jìn)、排氣門凸輪軸的夾角為90實(shí)際：存在進(jìn)、排氣提前角且排氣提前角大于進(jìn)氣提前角對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角大于180，對(duì)應(yīng)的凸輪軸上兩異名凸輪排、進(jìn)氣凸輪之間的夾角略大于90c、通過凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，辨別進(jìn)排氣門凸輪，進(jìn)而判斷各缸的發(fā)火順序確定凸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向下置式凸輪軸采用一對(duì)正時(shí)齒輪傳動(dòng)，凸輪軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；采用同步帶或鏈傳動(dòng)的頂置式凸輪軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)辨別進(jìn)、排氣凸輪按照先排氣后進(jìn)氣的規(guī)律判別判定發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的發(fā)火順序從凸輪軸前端看，各缸同名凸輪逆著凸輪軸旋轉(zhuǎn)

14、方向便是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)（排）氣順序，也是發(fā)火順序d、凸輪軸軸承及潤滑軸承多采用壓入氣缸體承孔中的襯套，有的采用軸頸直接與氣缸蓋上鏜出的承孔配合采用壓力潤滑氣缸體和氣缸蓋上鉆有油道與軸承相通正時(shí)齒輪及凸輪軸的軸向定位a、凸輪軸正時(shí)齒輪多為用夾布膠木制成的圓柱斜齒輪優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小連接方式： 半圓鏈連接安裝：凸輪軸齒輪和曲軸正時(shí)齒輪上的正時(shí)記號(hào)對(duì)準(zhǔn)定位：止推凸緣、止推凸緣固定螺栓學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、挺柱的功用、材料、制作工藝和類型2、液力挺柱的制作工藝和一般構(gòu)造3、挺桿存在的機(jī)構(gòu)、安裝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、缺點(diǎn)4、搖臂組的組成、搖臂的定義、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5、無聲搖臂的組成和工作原理2、挺柱功用：將凸輪的推力傳給推桿或氣

15、門桿材料： 鎳鉻合金鑄鐵或冷激合金鑄鐵制作工藝： 表面熱處理后精磨類型： 筒式和滾輪式液力挺柱的一般構(gòu)造和工作原理一般構(gòu)造： 杯形油缸的外圓柱面與挺住體的導(dǎo)向孔配合，內(nèi)圓柱面與柱塞配合，球閥被補(bǔ)償彈簧壓靠在柱塞下端面的閥座上，補(bǔ)償彈簧使挺柱與油缸始終和凸輪與氣門桿保持接觸，挺柱體內(nèi)的低壓油腔，氣缸蓋油道內(nèi)的機(jī)油通過量油孔，斜油孔和環(huán)油槽進(jìn)入挺柱體內(nèi)的低壓油腔，柱塞下端油腔內(nèi)部稱為高壓油腔，當(dāng)球閥打開時(shí)，高壓油腔和低壓油腔相通。工作原理： 氣門打開過程，油路斷開，球閥壓緊在閥座上液力挺柱相當(dāng)于一個(gè)尺寸不變的剛體，氣門關(guān)閉氣門彈簧推動(dòng)氣門及挺柱上移，油路接通，球閥打開補(bǔ)償氣門間隙。3、推桿存在的機(jī)構(gòu)： 中置式和下置式的配氣機(jī)構(gòu)安裝：推桿下端與挺柱接觸、上端與搖臂調(diào)整螺釘接觸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：推桿下端常做成球形，上端做成凹球形，桿身多為空心管缺點(diǎn)：承受壓力的細(xì)長桿，很容易彎曲變形。4、搖臂組與搖臂搖臂組組成：搖臂、搖臂軸、搖臂軸支座及定位彈簧等安裝：搖臂軸為空心軸安裝在搖臂軸支座孔內(nèi)，支座用螺栓固定在氣缸蓋上，搖臂軸