1.凸轮轴
要点:
●凸轮轴是气门传动组的主要零件,其作用主要是利用凸轮控制气门的开启和关闭。此外,在有些发动机上,还利用凸轮轴驱动分电器、汽油泵和机油泵.
凸轮轴的构造如图3-30所示。凸轮和轴颈是凸轮轴的基本组成部分,凸轮用来驱动气门开启,并通过其轮廓形状控制气门开启和关闭的规律,轴颈则用来支承凸轮轴。早期发动机凸轮轴上设有偏心轮和螺旋齿轮,偏心轮用来驱动汽油泵,螺旋齿轮则用来驱动机油泵和分电器。凸轮轴的前端用以安装正时齿轮(正时链轮或正时带轮)。
图3-30 凸轮轴
每根凸轮轴上的凸轮数量因发动机结构形式而异,如直列六缸发动机,只装有一根凸轮轴,每个凸轮只驱动一个气门,每缸采用一进、一排两个气门,所以凸轮轴上有12个凸轮。
凸轮可分为两类:驱动进气门的进气凸轮和驱动排气门的排气凸轮。有些凸轮轴的轴颈上加工有不同形状的油槽或油孔,如图3-31所示,这些油槽或油孔用来储存润滑油或作为润滑油通道。
图3-31 凸轮轴轴颈上的油槽和油孔
1—凸轮轴 2—节流槽 3—气缸体 4—油堵 5—空腔 6—泄油孔 7—油孔
为防止凸轮轴发生轴向窜动,凸轮轴都设有轴向定位装置。常见的凸轮轴轴向定位装置如图3-32所示。在凸轮轴第一道轴颈与正时齿轮之间装有隔圈,止推凸缘松套在隔圈外面并用螺栓固定在气缸体上,这样当凸轮轴发生轴向窜动时,止推凸缘顶靠住正时齿轮的轮毂或凸轮轴第一道轴颈的端面,即起到了轴向定位的作用。为保证凸轮轴的正常转动,允许凸轮轴有一定的轴向窜动量,所以隔圈的厚度比止推凸缘厚度略厚,两者的差值即为凸轮轴的轴向间隙,此间隙一般为0.10~0.20mm。
图3-32 常见的凸轮轴轴向定位装置
1—凸轮轴正时齿轮 2—止推凸缘 3—隔圈 4—凸轮轴第一道轴颈
2.正时传动装置
(1)正时齿轮传动装置 正时齿轮传动具有传动平稳、可靠、不需调整等优点,下置凸轮轴式配气机构一般都采用此种传动装置。正时齿轮分别安装在曲轴和凸轮轴的前端,用螺栓或螺母固定,齿轮与轴靠键传动。凸轮轴正时齿轮的齿数为曲轴正时齿轮的2倍,以实现传动比为2:1。
为保证气门的开启和关闭时刻正确,装配时,必须对正两正时齿轮上的正时标记,如图3-33所示。
(2)正时链传动装置 侧置凸轮轴式配气机构或顶置凸轮轴式配气机构均可采用正时链传动装置。正时链传动装置的组成如图3-34所示,主要由正时链、正时链轮、正时链张紧装置等组成。凸轮轴正时链轮的齿数为曲轴正时链轮的2倍,以实现传动比为2:1。为防止正时链抖动,正时链传动装置设有导链板和张紧装置。导链板采用橡胶导向面为链条导向,一般应与链条一起更换。
图3-33 正时齿轮及啮合标记
1—曲轴正时齿轮 2—正时标记 3—凸轮轴正时齿轮
图3-34 正时链传动装置的组成
1—凸轮轴正时链轮 2—张紧器 3—链条 4—曲轴正时链轮
要点:
●张紧装置使正时链保持一定的紧度,可分为机械式和液压式两种,应用较多是液压式正时链张紧装置,当发动机工作时,利用润滑油压力推动液压缸活塞,使张紧链轮压紧正时链。
采用正时链传动装置的配气机构,正时标记多种多样,装配时应特别注意。常用的正时方法有对正两链轮上的标记、在两链轮标记之间保持一定的链节数、对正链条与链轮上的标记以及一缸活塞处于压缩上止点时对正凸轮轴链轮与缸盖或缸体上的标记四种。(www.xing528.com)
(3)正时带传动装置 如图3-35所示,正时带传动装置主要由正时同步带、正时带轮和张紧轮等组成,张紧轮靠弹簧压紧正时同步带,张紧轮也起到对正时同步带轴向定位的作用。凸轮轴正时带轮的直径等于曲轴正时带轮直径的2倍,传动比为2:1。
正时带传动装置与正时链传动装置一样,正时标记多种多样,装配时必须按相关维修手册中的规定对正正时标记。常见正时带传动装置的正时标记如图3-36所示,装配时,应对正下列标记:凸轮轴正时带轮与气缸盖上的标记,曲轴正时带轮与气缸体前端标记。
图3-35 正时带传动装置
1—凸轮轴正时带轮 2、6、9—张紧轮 3—张紧轮支架4—曲轴正时带轮 5—张紧器7—正时同步带8—张紧器弹簧
图3-36 正时带传动装置的正时标记
要点:
●正时同步带安装、调整或保护不当时,会造成正时同步带磨损和损伤。安装时,正时同步带齿必须与带轮相吻合。更换正时同步带时,新、旧正时同步带必须完全相同。正时同步带不能过度弯曲(如扭转90。以上或盘起存放等),也不能沾水或油,否则很容易造成正时同步带的损坏。
3.挺柱
挺柱一般可分为普通挺柱(图3-37)和液压挺柱(图3-38)两种,其作用一般都是与凸轮轴直接接触,将凸轮的推力传给推杆或气门。在有些发动机上挺柱只是摇臂的一个支点,也有些发动机上则没有挺柱。
图3-37 普通挺柱
图3-38 几种不同的液压挺柱
普通挺柱一般应用在下置凸轮轴式配气机构或中置凸轮轴式配气机构中。普通挺柱一般为筒式结构,在发动机工作时挺柱底部与凸轮接触,为使挺柱底部磨损均匀,挺柱底部的工作面制成球面。挺柱的下端设有油孔,以便将漏入挺柱内的润滑油排出到凸轮上进行润滑。普通挺柱内孔的底部也制成球面,它与推杆下端的球面接触,以降低磨损。
液压挺柱能自动保持配气机构无间隙传动,从而降低噪声和磨损,而且不需调整气门间隙,在轿车发动机上应用非常广泛。
发动机工作时,由于气门间隙的存在,配气机构中将产生冲击,发出声响。为了解决这个问题,许多高速发动机都采用液压挺柱(图3-39)来消除气门间隙。液压挺柱能自动补偿杆件的热胀冷缩,保持气门驱动机构无间隙,减小冲击噪声。其工作原理如下:当凸轮轴8转动时,挺柱体9和柱塞11向下移动,高压油腔l中的机油被压缩,加上补偿弹簧13的作用使球阀5紧压在柱塞的下端阀座上,这时高压油腔l与低压油腔6被分隔开,由于传动介质(油液)的不可压缩性,液压缸12和柱塞11就成为一个整体,开始推动气门15打开;挺柱体到达下止点后开始上行,高压油腔1在气门弹簧和凸轮轴8的作用下继续封闭,液压挺柱仍可认为是一个刚性挺柱,直至上升到凸轮轴8处与基圆和气门15关闭为止。此时,低压油腔6与缸盖14的主油道连通,高压油腔1中的压力油与补偿弹簧13一起推动柱塞11上行,油压下降,同时球阀5离座,两腔相通以至压力平衡。
图3-39 液压挺柱
1—高压油腔 2—缸盖油道 3—量油孔 4—斜油孔 5—球阀 6—低压油腔 7—键形槽 8—凸轮轴 9—挺柱体 10—柱塞焊缝 11—柱塞 12—液压缸 13—补偿弹簧 14—缸盖 15—气门
4.摇臂
摇臂总成的作用是将气门传动组的推力改变方向并驱动气门开启。摇臂是一个两臂不等长的双臂杠杆,采用摇臂驱动气门开启的配气机构,虽机构比较复杂,但可通过选择摇臂两端的长度,在气门升程一定时减小凸轮升程,同时气门间隙的调整也比较方便。常见摇臂如图3-40所示。
图3-40 摇臂
1—气门间隙调节螺钉 2—锁紧螺母 3—摇臂 4—摇臂轴套
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