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新聞主題 |
康明斯柴油發(fā)動機凸輪軸從動件特點和運動規(guī)律曲線圖 |
摘要：
一、凸輪機構(gòu)的分類
1、按凸輪的形狀
凸輪具有曲線輪廓（如圖1所示）或凹槽，有盤形凸輪、圓柱凸輪和移動凸輪等，其中圓柱凸輪的凹槽曲線是空間曲線，因而屬于空間凸輪。
2、按從動件的形式
滾子從動件、平底（或弧底）從動件、尖頂從動件等，如圖2所示。
（1）尖頂從動件：
外形如圖2（a）所示。從動件的尖端能夠與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現(xiàn)任意的運動規(guī)律。這種從動件結(jié)構(gòu)簡單，但尖端處易磨損，故只適用于速度較低和傳力不大的場合。
（2）滾子從動件：
外形如圖2（b）所示。為減小摩擦磨損，在從動件端部安裝一個滾輪，把從動件與凸輪之間的滑動摩擦變成滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用來傳遞較大的動力，故這種形式的從動件應(yīng)用很廣。
（3）平底從動件：
外形如圖2（c）所示。從動件與凸輪輪廓之間為線接觸，接觸處易形成油膜，潤滑狀況好。此外，在不計摩擦?xí)r，凸輪對從動件的作用力始終垂直于從動件的平底，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合。缺點是與之配合的凸輪輪廓必須全部為外凸形狀。
（4）曲面從動件：
為了克服尖端從動件的缺點，可以把從動件的端部做成曲面，稱為曲面從動件。這種結(jié)構(gòu)形式的從動件在生產(chǎn)中應(yīng)用較多。
3、按封閉的方式不同
為了保證凸輪機構(gòu)正常工作，必須使凸輪與從動件始終保持接觸，這種作用稱為封閉（或鎖合）。
（1）力封閉
利用重力、彈簧力或其它外力進(jìn)行封閉。這種封閉方式比較簡便，但凸輪經(jīng)常承受一個附加的壓力，所以只適用于小型和載荷不大的凸輪機構(gòu)。
（2）利用凸輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行封閉
這種封閉形式最簡單，但加大了凸輪的尺寸和重量。同時，在運動過程中，滾子往往與凸輪槽兩過交替接觸，滾子經(jīng)常變換轉(zhuǎn)向，不利于滾子的輪槽的潤滑，易于磨損。所以只適用于中、低速輕載的凸輪機構(gòu)。
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圖1 柴油機凸輪軸輪廓形狀 |
圖2 柴油機凸輪從動件分類 |
二、凸輪軸從動件的優(yōu)缺點
凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)的傳動特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便，只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，就可以使從動件實現(xiàn)預(yù)期運動規(guī)律的空間運動。
1、優(yōu)點
（1）構(gòu)件少，運動鏈短，結(jié)構(gòu)簡單緊湊
為了使從動件與凸輪始終保持接觸，可采用彈簧或施加重力。具有凹槽的凸輪可使從動件傳遞確定的運動，為確動凸輪的一種。一般情況下凸輪是主動的，但也有從動或固定的凸輪。多數(shù)凸輪是單自由度的，但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，最適用于要求從動件作間歇運動的場合。
（2）可塑性強
凸輪具有良好的可塑性和適應(yīng)性，因此能夠滿足不同的工作條件，適用于各種機械設(shè)備。
（3）操作安全
凸輪的設(shè)計能夠確保機械運行的安全，大大減少柴油機機械故障的發(fā)生。
（4）使用壽命長
凸輪制作材料可以是高強度合金，使其具有長久的使用壽命和較高的耐磨損能力。
2、缺點
（1）點、線接觸，易于磨損
從動件與凸輪作點接觸或線接觸，有滾子從動件、平底從動件和尖端從動件等。尖端從動件能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可實現(xiàn)任意運動，但尖端易磨損，適用于傳力較小的低速機構(gòu)中。
（2）加工難度高
凸輪的加工工藝比較復(fù)雜，需要高水平的加工技術(shù)和設(shè)備，因此制造成本較高。
（3）運轉(zhuǎn)過程中的慣性力
在凸輪高速旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生慣性力，使凸輪產(chǎn)生橫向振動，進(jìn)而影響機械設(shè)備的工作效果。
綜合來看，盡管凸輪具有一些缺點，但其優(yōu)點仍然非常突出。對于柴油機來說，凸輪仍然是不可替代的重要機械元件之一。當(dāng)然，在實際應(yīng)用過程中，我們需要根據(jù)不同的工作條件和要求來對凸輪的使用進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以提高其效率和使用壽命。
三、凸輪從動件運動規(guī)律
凸輪從動件運動規(guī)律一般有四種，通常從動件的位移s、速度v和加速度a的變化規(guī)律，全面反映了從動件的運動特性和動力特性的變化規(guī)律，運行特性比較如表1所列。凸輪機構(gòu)從動件的運動規(guī)律是指從動件的位移、速度、加速度隨時間（或凸輪轉(zhuǎn)角）的變化（規(guī)律）情況。當(dāng)把位移、速度、加速度作為縱坐標(biāo)，時間（或凸輪轉(zhuǎn)角）作為橫坐標(biāo)，以曲線的形式來表達(dá)它們之間的關(guān)系時，就分別稱為位移線圖（如圖3所示）、速度線圖和加速度線圖。
表1 凸輪從動件運行規(guī)律特性比較
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運動規(guī)律
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Vmax
（hω/σ0）X
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αmax
（hω/σ20）X
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沖擊
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推薦應(yīng)用范圍
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等速
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1.0
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∞
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剛性
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低速輕載
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等加等減速
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2.0
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4.0
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柔性
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中速輕載
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五次多項式
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1.88
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5.77
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無
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高速中載
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余弦加速度
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1.57
|
4.93
|
柔性
|
中速中載
|
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正弦加速度
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2.0
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6.28
|
無
|
高速輕載
|
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啓進(jìn)正弦加速度
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1.76
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5.53
|
無
|
高速重載
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1、等速運動
從動件在推程(回程)中的速度v=常數(shù)。修正方法如下：
在運動規(guī)律的兩端，因為存在著嚴(yán)重的沖擊現(xiàn)象，雖然由于凸輪機構(gòu)材料本身的彈性，使這種運動規(guī)律在工作中能夠應(yīng)用，但由于沖擊的存在，工作的噪音大。所以，為改善這一狀況，可以改變運動線圖中的兩端，使其緩和過渡，以減少沖擊。修正的措施，就是在曲線的兩端加上兩段圓弧過渡，圓弧半徑通?？梢匀/2，MN為兩圓弧的內(nèi)公切線（回程類同），如圖4所示。這樣加速度在曲線的兩端就變成較小的有限值，沖擊也變成有限值。
2、等加速-等減速
如圖3所示，等加速、等減速運動規(guī)律，在前半程用等加速運動規(guī)律，后半程采用等減速運動規(guī)律，兩部分加速度絕對值相等。
3、余弦加速度運動
余弦加速度運動規(guī)律的加速度曲線為1/2個周期的余弦曲線，位移曲線為簡諧運動曲線（又稱簡諧運動規(guī)律），如圖4所示。
4、正弦加速度
運動規(guī)律的加速度曲線是連續(xù)的，沒有任何沖擊，可用于高速。
從動件的運動規(guī)律特點主要表現(xiàn)在其運動形式、運動速度和加速度等方面。從動件的運動形式通常為直線運動或圓周運動，其運動速度和加速度的大小主要取決于凸輪的參數(shù)和從動件的特性。例如，當(dāng)凸輪的參數(shù)定死后，從動件的運動速度和加速度就可以通過調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)來達(dá)到所需的目標(biāo)。
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柴油機凸輪從動件運動規(guī)律圖 |
凸輪修正后的等速運動位移線圖 |
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柴油機凸輪轉(zhuǎn)角運動速度諾謨圖 |
柴油機凸輪轉(zhuǎn)角運動平衡諾謨圖 |
四、康明斯凸輪從動件零件圖
凸輪是一種具有特殊形狀的旋轉(zhuǎn)零件，通常為圓柱體或圓盤狀。它在周向上具有不規(guī)則的突起部分，稱為凸起或凸面。凸輪通常由高強度材料制成，以保證其在高速旋轉(zhuǎn)時能夠承受較大的載荷。從動件是凸輪機構(gòu)中被凸輪驅(qū)動的部分，它通過與凸輪的接觸，實現(xiàn)往復(fù)或旋轉(zhuǎn)運動。常見的從動件有凸輪追蹤器和搖桿。凸輪追蹤器是一種與凸輪接觸并沿其周向移動的裝置，它將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線或曲線運動。搖桿是一種通過與凸輪接觸并繞固定點旋轉(zhuǎn)的裝置，它將凸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為角度變化。
以下為適用于KTA19-G2/ G3等柴油發(fā)動機機型的康明斯凸輪從動件零件清單。
表2 凸輪軸從動件 Camshaft Follower BP 4026
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級別 |
零件號 |
圖上標(biāo)號 |
零件名稱Part Name |
數(shù)量 |
|
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中文 |
英文 |
||||
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02 |
AR10627 CE |
|
凸輪軸從動件 |
FOLLOWER，CAMSHAFT |
6 |
|
03 |
205439 |
1 |
卡環(huán) |
RING，RETAINING |
2 |
|
03 |
AR10626 |
|
軸和管塞 |
SHAFT&PLUG |
1 |
|
04 |
205227 |
11 |
碗形塞 |
PLUG，EXPANSION |
2 |
|
04 |
205301 |
10 |
凸輪從動件軸 |
SHAFT，CAM FOLLOWER |
1 |
|
03 |
3039163 B |
|
凸輪從動件 |
LEVER，CAM FOLLOWER |
1 |
|
04 |
205068 |
4 |
噴油凸輪從動件滾輪銷 |
PIN，CAM FOLLOWER |
1 |
|
04 |
205438 |
|
滾輪鎖緊鋼絲 |
LOCKWIRE，CAM ROL |
1 |
|
04 |
213559 |
6 |
凸輪軸從動件凹頭 |
SOCKET CAM FOLLOW |
1 |
|
04 |
3016825 |
5 |
凸輪從動件滾輪 |
ROLLER，CAM FOLLOW |
1 |
|
04 |
3655377 |
2 |
噴油凸輪從動件分總成 |
LEVER，CAM FOLLOWER |
1 |
|
03 |
3039164 B |
|
凸輪從動件 |
LEVER，CAM FOLLOWER |
2 |
|
04 |
205071 |
8 |
氣門凸輪從動件滾輪銷 |
PIN，CAM FOLLOWER |
1 |
|
04 |
205438 |
3 |
滾輪鎖緊鋼絲 |
LOCKWIRE，CAM ROL |
1 |
|
04 |
213559 |
6 |
凸輪軸從動件凹頭 |
SOCKET CAM FOLLOW |
1 |
|
04 |
3016826 |
9 |
凸輪從動件滾輪 |
ROLLER，CAM FOLLOWER |
1 |
|
04 |
3655378 |
7 |
氣門凸輪從動件分總成 |
LEVER，CAM FOLLOW |
1 |
|
02 |
MP 4987 |
|
凸輪從動件安裝 |
FOLLOWER，CAMSHAFT |
6 |
|
03 |
127362 |
19 |
平墊圈 |
WASHER，PLAIN |
2 |
|
03 |
3002886 |
13 |
凸輪從動件螺栓 |
SCREW，CAMFOLLOWER |
2 |
|
03 |
3002993 |
16 |
定位環(huán) |
DOWEL，RING |
2 |
|
03 |
S 604 |
18 |
彈簧墊圈 |
WASHER，LOCK |
2 |
|
02 |
3628755 |
12 |
凸輪從動件蓋 |
COVER CAMSHAFT |
4 |
|
02 |
MP 5297 |
|
凸輪從動件蓋安裝 |
COVER，CAM FOLLOWER |
6 |
|
03 |
S 602 |
19 |
平墊圈 |
WASHER，PLAIN |
4 |
|
03 |
3010596 |
14 |
帶墊圈螺栓 |
SCREW，CAPTIVE WAS |
2 |
|
03 |
3040721 |
17 |
凸輪從動件襯墊 |
GASKET，CAM FOL HOUSING |
1 |
|
03 |
S 126 |
15 |
六角螺栓 |
SCREW，HEXAGON HEAD CAP |
2 |
|
03 |
S 604 |
18 |
彈簧墊圈 |
WASHER，LOCK |
2 |
|
02 |
205492 |
21 |
推桿 |
ROD，PUSH |
12 |
|
02 |
3017961 |
20 |
噴油推桿 |
ROD，PUSH |
6 |
總結(jié)：
凸輪機構(gòu)從動件的應(yīng)用非常廣泛，主要用于涉及到機械工程、發(fā)電柴油機等各個領(lǐng)域。從動件的設(shè)計和應(yīng)用，可以提高機械傳動的精度、效率和可靠性，從而滿足各種柴油機配氣機構(gòu)傳動的要求。總結(jié)起來，凸輪機構(gòu)從動件運動規(guī)律特點及應(yīng)用，對于實現(xiàn)柴油機傳動功能有著重要的作用。此外，在機械工程領(lǐng)域中，凸輪機構(gòu)從動件的應(yīng)用，還可以涉及到各種不同的機械工程領(lǐng)域。
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