如何为汽油发动机和其他机械设计和生产简单而有效的凸轮中英二合一_第1页
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1 F ow to A is a  is  is of a be is of of of he of in 000 be of at 00 or be a In be is  in or to of of is in of an in to  In a be as a on of a or of a of of a or by is an in be  or of is be in on on of of to of is is a of in of it is to or in on of or on at of on is so of of to be in in  of is of a to of is at a is to of on on 2       in In of be as in at be is in In of is by of on is in In  I to to be of to me by in in in of in of I am on  to of in of or to It be of in no an or in of is of of in to of 1 of a of of no is as of is as on to is be as of of is of 2, of in A, as to of is to of by a a on It be by  in to it of a in in to in a as is in be an in of it is of On of at an is in as in of of at is as as it at it to a of It is in to a or at of a of 3 at on of   by a on at in to of in in is to in by a be be to of be so in of on to or at In it be to to on a in  of 2c) to be in of of be to in at of on a or a of a on a is of in of is by to as as It is to it in a to in If of is on of  if be  Of of A, B ,  on it it is in or to of a of a to of a  It is to of a of to In is to is to to at at In of or in an of in a as in be it of as at to in to of (3).  in a of be in  4 A in  as by  . to as an in in of or if of of or   of is in of is as  to in of  a in is a by to be  of of me to of on is to an of a in to by is no to a to  to by at as a as is by in of a in of To do it is to on at (4A). A be by at an as . of of of in of is by in is a if it be in of a is is to of to on a is it is  to at is is to a it is on  5 凸轮设计的基本内容  如何为汽油发动机和其他机械设计和生产简单而有效的凸轮  凸轮是被应用的最广泛的机械结构之一。凸轮是一种仅仅有两个组件构成的设备。主动件本身就是凸轮,而输出件被称为从动件。通过使用凸轮,一个简单的输入动作可以被修改成几乎可以想像得到的任何输出运动。常见的一些关于凸轮应用的例子有:   凸轮轴和汽车发动机工程的装配   专用机床   自动电唱机   印刷机   自动的洗衣机   自动的洗碗机  高速凸轮 (凸轮超过 1000 速度 )的轮廓必须从数学意义上来定义。无论如何,大多数凸轮以 低速 (少于 500 行而中速的凸轮可以通过一个大比例的图形表示出来。一般说来,凸轮的速度和输出负载越大,凸轮的轮廓在被床上被加工时就一定要更加精密。  在多种机械装置的操作中 凸轮在某种形式下是必不可少。他们最有名的应用是在内燃机阀门操作装置中,但在工业机器中,从印刷机到收割机械,凸轮机构也是一个相当重要的一部分。  一般来说,一个凸轮可以被定义为一个圆盘面或一个为产生接触间歇往复运动的零件或从动件。 大多数凸轮的运动是旋转运动,但这不是一个必要条件,在特殊情况下,它的运动是半旋转,振动或摆动。即使 原动件可能是直线运动,但在某种情况下凸轮也可能会适当地被考虑,。  在机构学大多数文本书籍中给了关于凸轮设计和凸轮类型的实例设计的一些信息,产生各种规定的运动。 在某种情况运行速度和机械的性能不是非常高,有一个规律是凸轮机构设计很好的协议,只需要避免过于陡峭的轮廓或从动件产生噪声,影响冲击,并侧压力的突然改变。  然而,凸轮速度或负荷增加或具有更严格的要求,寻求更精细的设计,并以极高的速度,在惯性运动部件上的作用最明显,因此,对举升的加速度和速度因素都必须考虑,这些很少在任何详细的标准教科书中得到处 理。  凸轮从动件的设计也是非常重要的,并且关系到凸轮自身的形状。 这是因为凸轮与从动件不能在一个固定点上接触。表面接触需要分配负荷,避免过度磨损,凸轮传送运动通过从动件各点位置,这都取决于两个互补零部件形状。目前凸轮在发动机气门设计的问题上特别困难。 在赛车引擎中,无论是负载还是速度都可能会被视为极端,因为在很多发动机中引擎的阀门上这些限制因素得不到有效控制。在某些方面,微型发动机凸轮的设计的简化是由于他们的打火工作部件(以及随之而来的惯量)的原因,但在另一方面,工作通常具有更 大的摩擦和旋转速度,一般都大大高于 全尺寸的做法更高。  对于小型四冲程发动机的许多设计已经出版,我力求简化操作阀门,并为凸轮可以简单而准确地运用在业余设计制作车间的设施。许多发动机的设计已提交,读者对设计中包含有错误的阀门装置,特别是凸轮和这些项目上的基本原则有普遍的误解,我给一些对此事的意见,而我的信任将有助于个别设计人员获得其发动机的最佳效果。    6 目前有许多关于发动机的凸轮设计,尽管如此,这些设计结果或多或少令它们不满意。可以说,它的速度在一定限度内可以满足要求,但在某些情况下,凸轮设计不良可以与发动机配合,但在工作细节上会出现错误 。   本文关注的主要是集成电路的阀门发动机凸轮设计,并且为了避免一些混淆的术语,图 1 显示了这种类型的凸轮的各个部分,并解释它们的功能。凸轮轮廓的同心部分,它没有操作效果,被称为基圆;凸轮(显示阴影)被称为叶轮,无论是从基圆上升到顶圆,这通常是圆形的侧翼。  推程可以被定义为基圆半径和顶圆之间的差值。点之间的封闭在两侧加入基圆的角被称为周期,代表整个周期运作期间,凸轮齿轮比例阀。  在图 2 中,对用于 线凸轮,一个已经固定在直线两侧,其中顾名思义形式向基圆的切线。这种凸轮式很容 易设计和生产,是由一个圆形铣加工过程形成了一个最简单的方法,它是在表面与基圆同心连续运行了切向那里的两翼开始和结束。它也可以产生和我在过去的描述如何与一个在轧辊车床休息备案,它借助与索引齿轮侧面结合的角度来定位。   切线凸轮的有效工作只能和一个凸弧形上的从动件一起,因为这是唯一的方式,侧面可以发挥作用,逐步平稳。前一段时间有一种引擎与切线凸轮一起被描述。这是不适合极高的速度的,极有可能产生力的集中现象,但相当清楚的是,它是切线凸轮的盘型平面。平面上推杆以上的侧翼突然变长,运动中突然出现运动噪音,效率低,从长 远来看具有破坏性。   滚子经常被用来作为与切线凸轮的从动件,并在其形状方面令人满意,但在这一点上引入滚动运动的想法并不好 ,因为它似乎是一相情愿,因为它只是转移的滑动摩擦要小得多,即枢轴销。然而,在某些情况下,有可能要使用一个球或滚子的比赛,对于这一点,无论如何,具有分布和均衡的磨损表面的优点。   切线凸轮已经使用于高性能型发动机的成功,在一定程度上,同一时间流行的赛车摩托车发动机,与一些形状往往是“设计”所具有的援助略有修改,但通常调谐器,碳化硅流失了!然而,他们更常见的应用一直在天然气和石油的发动机速 度相对缓慢,他们在哪里工作接触良好,附着在滚筒的两端阀门摇动运行引擎。凸齿面凸轮广泛应用于汽车及其他大众生产的发动机。在这方面的一个重要优势是,它们适合于制造一个复制过程中形成的准确数量从主凸轮。在这顶帽子的挺杆可以使用的事实也有利于批量生产,他们可以设计相当默默工作。该侧面轮廓可以绘制,使在凸轮加速度变化是避免突变,更重要的是,推杆将不能出现任何反弹或漂浮,在相当高的速度出现回复运动。在这种情况下,可能有必要引入一个小规模的复合曲线,但凸轮与两翼圆弧会作出合理有效的结合,并且在任何规模很容易的产生凹陷。两 侧凸轮的例子现在是比较少看到的,虽然他们已经在过去广泛地使用,获取最快速的开启和关闭的阀门的方法。理论上,他们可以被用来产生永久的加速,但在实践中非常高的速度和激烈的攻角时,阀门控制产生的侧压力使沉重挺杆困难。凹侧面必须始终比从动件半径更大,或者一个平面从动件切线凸轮产生左右运动。   大多数类型的凸轮,形状主要是出于减速所需要的,尽可能的作平缓运动。这种设计方式可以认为理想的条件,在实践中又是另一回事确保从动件保持密切与凸轮接触。如果凸起半径过小,从动件将会在凸轮侧翼反弹和回落。如果过大,阀门开关效率会 降低。   对凸轮的三种类型, A, B 和 C 都具有相同的举升和角度区间, B 叶包围面积最小,乍一看,它是可能出现的,它在产生足够的阀门打开效率最低或平均升力 7 面积,但是由于有挺杆的使用,其举升特性并不十分明显,不同于基圆的切线凸轮的挺杆,并不见得逊色于凹凸轮的侧面。   非对称凸轮   这是一种不常见的凸轮,利用不同的轮廓在凸轮两侧产生某种特定结果,这种考虑,设计者是可取的。在某些情况下,该对象产生迅速开放和逐步缩小现象,但有时相反的效果却为最佳。然而,当所有的因素都考虑在内,大多数试图与运动有关凸轮形式会引起并发症,实 际上可能失败,至少在非常高的速度。  在很多引擎中,特别是摩托车,凸轮通过杠杆或在一个摇滚的操作,用一条直线代替圆弧运动,如正统汽车挺杆。这可能是改善机械效率,但它修改了凸轮的升降特征,当在某点上,后者传递运动给从动件和杠杆臂的半径有关,(图 3)不同的凸轮升程的特性。随着凸轮顺时针方向旋转,杠杆的有效长度将会更大。  A 位置开启和 B 位置关闭阀门,用 X 和 Y 的尺寸来表示。与使用非对称凸轮是相对等的,如这个例子所示,会产生缓慢开启和迅速关闭的阀门的情况,或者相反,如果不论是凸轮的旋转方向,或相同于“手”的杠杆的方向将 会产生相反的效果。杆越短,运动速率的差异就越大,无论是凸轮机构的形式还是非对称凸轮枢轴杆不好的设计,但我一直在努力避免在我所设计的引擎产生这种情况,因为他们是一个非常复杂的问题,并保持相对简单的凸轮和直线挺杆因素,人们可以放心,不会有太多的障碍。  对于具有圆弧面的凸轮的运用,使没有详细说明的情况下,车床生产它们的手段和方法,更重要的是,用正确的关系来生产多汽缸引擎的关系具有同样简单的方式。这些方法已使许多发动机构造(不含以前的一些经验)成功地解决一个疑问,至少可以这样说。  很多设计师都试图改善凸轮的设计,以 最大时间来提高阀门的工作效率。换句话说,使得耳垂超过一定在其升力中心的角距离凸轮轴同心的顶部。但是要做到这一点,有必要作出过度陡峭的侧面,从而产生大量的挺杆侧向推力,在高转速时,使控制更加困难。   然而几乎没有考虑,同样的结果表明,这种方法是

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