康明斯凸轮轴从动件特点和运动规律曲线图
发布时间：2023-10-23 点击：156
康明斯柴油发动机凸轮轴从动件特点和运动规律曲线图
柴油发动机的凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构，凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件作等速回转运动或往复直线运动。从动件的位移s、速度ｖ和加速度a随时间（或凸轮转角）的变化变化规律是由凸轮轮廓的形状、凸轮的尺寸决定的。
一、凸轮机构的分类
1、按凸轮的形状
凸轮具有曲线轮廓（如图1所示）或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。
2、按从动件的形式
滚子从动件、平底（或弧底）从动件、尖顶从动件等，如图2所示。
（1）尖顶从动件：
从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件结构简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低和传力不大的场合。
（2）滚子从动件：
为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮，把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形式的从动件应用很广。
（3）平底从动件：
从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。缺点是与之配合的凸轮轮廓必须全部为外凸形状。
（4）曲面从动件：
为了克服尖端从动件的缺点，可以把从动件的端部做成曲面，称为曲面从动件。这种结构形式的从动件在生产中应用较多。
3、按封闭的方式不同
为了保证凸轮机构正常工作，必须使凸轮与从动件始终保持接触，这种作用称为封闭（或锁合）。
（1）力封闭
利用重力、弹簧力或其它外力进行封闭。这种封闭方式比较简便，但凸轮经常承受一个附加的压力，所以只适用于小型和载荷不大的凸轮机构。
（2）利用凸轮结构进行封闭
这种封闭形式最简单，但加大了凸轮的尺寸和重量。同时，在运动过程中，滚子往往与凸轮槽两过交替接触，滚子经常变换转向，不利于滚子的轮槽的润滑，易于磨损。所以只适用于中、低速轻载的凸轮机构。
图1 凸轮轴轮廓形状
图2 康明斯凸轮从动件
二、特点
1、优点∶
构件少，运动链短，结构简单紧凑。
为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。
2、缺点∶
点、线接触，易于磨损。
从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端易磨损，适用于传力较小的低速机构中。
三、凸轮从动件运动规律
凸轮从动件常用运动规律有四种，通常从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律，全面反映了从动件的运动特性和动力特性的变化规律。凸轮机构从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度随时间（或凸轮转角）的变化（规律）情况。当把位移、速度、加速度作为纵坐标，时间（或凸轮转角）作为横坐标，以曲线的形式来表达它们之间的关系时，就分别称为位移线图、速度线图和加速度线图（如图3所示）。
1、等速
从动件在推程(回程)中的速度v=常数。修正方法如下：
在运动规律的两端，因为存在着严重的冲击现象，虽然由于凸轮机构材料本身的弹性，使这种运动规律在工作中能够应用，但由于冲击的存在，工作的噪音大。所以，为改善这一状况，可以改变运动线图中的两端，使其缓和过渡，以减少冲击。修正的措施，就是在曲线的两端加上两段圆弧过渡，圆弧半径通常可以取h/2，如图4所示，mn为两圆弧的内公切线（回程类同）。这样加速度在曲线的两端就变成较小的有限值，冲击也变成有限值。
2、等加速-等减速
等加速、等减速运动规律，在前半程用等加速运动规律，后半程采用等减速运动规律，两部分加速度绝对值相等。
3、余弦加速度运动
余弦加速度运动规律的加速度曲线为1/2个周期的余弦曲线，位移曲线为简谐运动曲线（又称简谐运动规律）。
4、正弦加速度
运动规律的加速度曲线是连续的，没有任何冲击，可用于高速。
图3 凸轮从动件运动规律图
图4 修正后的等速运动位移线图
表1 凸轮从动件运行规律特性比较
运动规律
vmax
（hω/σ0）x
αmax
（hω/σ20）x
冲击
推荐应用范围
等速
1.0
∞
刚性
低速轻载
等加等减速
2.0
4.0
柔性
中速轻载
五次多项式
1.88
5.77
无
高速中载
余弦加速度
1.57
4.93
柔性
中速中载
正弦加速度
2.0
6.28
无
高速轻载
啓进正弦加速度
1.76
5.53
无
高速重载
四、康明斯凸轮从动件零件图
以下为适用于kta19-g2/ g3等柴油发动机机型的康明斯凸轮从动件零件清单。
表2 凸轮轴从动件 camshaft follower bp 4026
级别
lv
零件号
part number
图上标号
ref no
零件名称part name
数量
req
中文
英文
02
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一、凸轮机构的分类
1、按凸轮的形状
凸轮具有曲线轮廓（如图1所示）或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。
2、按从动件的形式
滚子从动件、平底（或弧底）从动件、尖顶从动件等，如图2所示。
（1）尖顶从动件：
从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件结构简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低和传力不大的场合。
（2）滚子从动件：
为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮，把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形式的从动件应用很广。
（3）平底从动件：
从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。缺点是与之配合的凸轮轮廓必须全部为外凸形状。
（4）曲面从动件：
为了克服尖端从动件的缺点，可以把从动件的端部做成曲面，称为曲面从动件。这种结构形式的从动件在生产中应用较多。
3、按封闭的方式不同
为了保证凸轮机构正常工作，必须使凸轮与从动件始终保持接触，这种作用称为封闭（或锁合）。
（1）力封闭
利用重力、弹簧力或其它外力进行封闭。这种封闭方式比较简便，但凸轮经常承受一个附加的压力，所以只适用于小型和载荷不大的凸轮机构。
（2）利用凸轮结构进行封闭
这种封闭形式最简单，但加大了凸轮的尺寸和重量。同时，在运动过程中，滚子往往与凸轮槽两过交替接触，滚子经常变换转向，不利于滚子的轮槽的润滑，易于磨损。所以只适用于中、低速轻载的凸轮机构。
图1 凸轮轴轮廓形状
图2 康明斯凸轮从动件
二、特点
1、优点∶
构件少，运动链短，结构简单紧凑。
为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。
2、缺点∶
点、线接触，易于磨损。
从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端易磨损，适用于传力较小的低速机构中。
三、凸轮从动件运动规律
凸轮从动件常用运动规律有四种，通常从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律，全面反映了从动件的运动特性和动力特性的变化规律。凸轮机构从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度随时间（或凸轮转角）的变化（规律）情况。当把位移、速度、加速度作为纵坐标，时间（或凸轮转角）作为横坐标，以曲线的形式来表达它们之间的关系时，就分别称为位移线图、速度线图和加速度线图（如图3所示）。
1、等速
从动件在推程(回程)中的速度v=常数。修正方法如下：
在运动规律的两端，因为存在着严重的冲击现象，虽然由于凸轮机构材料本身的弹性，使这种运动规律在工作中能够应用，但由于冲击的存在，工作的噪音大。所以，为改善这一状况，可以改变运动线图中的两端，使其缓和过渡，以减少冲击。修正的措施，就是在曲线的两端加上两段圆弧过渡，圆弧半径通常可以取h/2，如图4所示，mn为两圆弧的内公切线（回程类同）。这样加速度在曲线的两端就变成较小的有限值，冲击也变成有限值。
2、等加速-等减速
等加速、等减速运动规律，在前半程用等加速运动规律，后半程采用等减速运动规律，两部分加速度绝对值相等。
3、余弦加速度运动
余弦加速度运动规律的加速度曲线为1/2个周期的余弦曲线，位移曲线为简谐运动曲线（又称简谐运动规律）。
4、正弦加速度
运动规律的加速度曲线是连续的，没有任何冲击，可用于高速。
图3 凸轮从动件运动规律图
图4 修正后的等速运动位移线图
表1 凸轮从动件运行规律特性比较
运动规律
vmax
（hω/σ0）x
αmax
（hω/σ20）x
冲击
推荐应用范围
等速
1.0
∞
刚性
低速轻载
等加等减速
2.0
4.0
柔性
中速轻载
五次多项式
1.88
5.77
无
高速中载
余弦加速度
1.57
4.93
柔性
中速中载
正弦加速度
2.0
6.28
无
高速轻载
啓进正弦加速度
1.76
5.53
无
高速重载
四、康明斯凸轮从动件零件图
以下为适用于kta19-g2/ g3等柴油发动机机型的康明斯凸轮从动件零件清单。
表2 凸轮轴从动件 camshaft follower bp 4026
级别
lv
零件号
part number
图上标号
ref no
零件名称part name
数量
req
中文
英文
02
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