康明斯凸輪軸從動件特點和運動規律曲線圖
發布時間：2023-10-23 點擊：155
康明斯柴油發動機凸輪軸從動件特點和運動規律曲線圖
柴油發動機的凸輪機構是由凸輪，從動件和機架三個基本構件組成的高副機構，凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件，一般為主動件作等速回轉運動或往復直線運動。從動件的位移s、速度ｖ和加速度a隨時間（或凸輪轉角）的變化變化規律是由凸輪輪廓的形狀、凸輪的尺寸決定的。
一、凸輪機構的分類
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：
從動件的尖端能夠與任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現任意的運動規律。這種從動件結構簡單，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：
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用很廣。
（3）平底從動件：
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，在不計摩擦時，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，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。這種結構形式的從動件在生產中應用較多。
3、按封閉的方式不同
為了保證凸輪機構正常工作，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行封閉。這種封閉方式比較簡便，但凸輪經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。
（2）利用凸輪結構進行封閉
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，滾子經常變換轉向，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。
圖1 凸輪軸輪廓形狀
圖2 康明斯凸輪從動件
二、特點
1、優點∶
構件少，運動鏈短，結構簡單緊湊。
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。多數凸輪是單自由度的，但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機構結構緊湊，最適用于要求從動件作間歇運動的場合。
2、缺點∶
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雜的凸輪輪廓保持接觸，可實現任意運動，但尖端易磨損，適用于傳力較小的低速機構中。
三、凸輪從動件運動規律
凸輪從動件常用運動規律有四種，通常從動件的位移s、速度v和加速度a的變化規律，全面反映了從動件的運動特性和動力特性的變化規律。凸輪機構從動件的運動規律是指從動件的位移、速度、加速度隨時間（或凸輪轉角）的變化（規律）情況。當把位移、速度、加速度作為縱坐標，時間（或凸輪轉角）作為橫坐標，以曲線的形式來表達它們之間的關系時，就分別稱為位移線圖、速度線圖和加速度線圖（如圖3所示）。
1、等速
從動件在推程(回程)中的速度v=常數。修正方法如下：
在運動規律的兩端，因為存在著嚴重的沖擊現象，雖然由于凸輪機構材料本身的彈性，使這種運動規律在工作中能夠應用，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，圓弧半徑通常可以取h/2，如圖4所示，mn為兩圓弧的內公切線（回程類同）。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
等加速、等減速運動規律，在前半程用等加速運動規律，后半程采用等減速運動規律，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（又稱簡諧運動規律）。
4、正弦加速度
運動規律的加速度曲線是連續的，沒有任何沖擊，可用于高速。
圖3 凸輪從動件運動規律圖
圖4 修正后的等速運動位移線圖
表1 凸輪從動件運行規律特性比較
運動規律
vmax
（hω/σ0）x
αmax
（hω/σ20）x
沖擊
推薦應用范圍
等速
1.0
∞
剛性
低速輕載
等加等減速
2.0
4.0
柔性
中速輕載
五次多項式
1.88
5.77
無
高速中載
余弦加速度
1.57
4.93
柔性
中速中載
正弦加速度
2.0
6.28
無
高速輕載
啓進正弦加速度
1.76
5.53
無
高速重載
四、康明斯凸輪從動件零件圖
以下為適用于kta19-g2/ g3等柴油發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
級別
lv
零件號
part number
圖上標號
ref no
零件名稱part name
數量
req
中文
英文
02
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一、凸輪機構的分類
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：
從動件的尖端能夠與任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現任意的運動規律。這種從動件結構簡單，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：
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用很廣。
（3）平底從動件：
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，在不計摩擦時，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，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。這種結構形式的從動件在生產中應用較多。
3、按封閉的方式不同
為了保證凸輪機構正常工作，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行封閉。這種封閉方式比較簡便，但凸輪經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。
（2）利用凸輪結構進行封閉
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，滾子經常變換轉向，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。
圖1 凸輪軸輪廓形狀
圖2 康明斯凸輪從動件
二、特點
1、優點∶
構件少，運動鏈短，結構簡單緊湊。
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。多數凸輪是單自由度的，但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機構結構緊湊，最適用于要求從動件作間歇運動的場合。
2、缺點∶
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雜的凸輪輪廓保持接觸，可實現任意運動，但尖端易磨損，適用于傳力較小的低速機構中。
三、凸輪從動件運動規律
凸輪從動件常用運動規律有四種，通常從動件的位移s、速度v和加速度a的變化規律，全面反映了從動件的運動特性和動力特性的變化規律。凸輪機構從動件的運動規律是指從動件的位移、速度、加速度隨時間（或凸輪轉角）的變化（規律）情況。當把位移、速度、加速度作為縱坐標，時間（或凸輪轉角）作為橫坐標，以曲線的形式來表達它們之間的關系時，就分別稱為位移線圖、速度線圖和加速度線圖（如圖3所示）。
1、等速
從動件在推程(回程)中的速度v=常數。修正方法如下：
在運動規律的兩端，因為存在著嚴重的沖擊現象，雖然由于凸輪機構材料本身的彈性，使這種運動規律在工作中能夠應用，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，圓弧半徑通常可以取h/2，如圖4所示，mn為兩圓弧的內公切線（回程類同）。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
等加速、等減速運動規律，在前半程用等加速運動規律，后半程采用等減速運動規律，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（又稱簡諧運動規律）。
4、正弦加速度
運動規律的加速度曲線是連續的，沒有任何沖擊，可用于高速。
圖3 凸輪從動件運動規律圖
圖4 修正后的等速運動位移線圖
表1 凸輪從動件運行規律特性比較
運動規律
vmax
（hω/σ0）x
αmax
（hω/σ20）x
沖擊
推薦應用范圍
等速
1.0
∞
剛性
低速輕載
等加等減速
2.0
4.0
柔性
中速輕載
五次多項式
1.88
5.77
無
高速中載
余弦加速度
1.57
4.93
柔性
中速中載
正弦加速度
2.0
6.28
無
高速輕載
啓進正弦加速度
1.76
5.53
無
高速重載
四、康明斯凸輪從動件零件圖
以下為適用于kta19-g2/ g3等柴油發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
級別
lv
零件號
part number
圖上標號
ref no
零件名稱part name
數量
req
中文
英文
02
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