活动情景
配气机构是汽车发动机中又一重要机构，配气机构的工作正常与否，直接影响发动机工况。通过对顶置凸轮式配气机构的拆装和对发动机进、排气门的打开和关闭过程的观察，了解凸轮机构的相关知识。
任务要求
（1）观察顶置凸轮式配气机构的基本组成。
（2）观察顶置凸轮式配气机构各构件之间的相互装配关系。
（3）观察顶置凸轮式配气机构的工作过程演示，了解盘形凸轮机构的运动规律。（4）通过观察顶置凸轮式配气机构，进一步了解“运动副”的种类和特点。
技能训练
进行顶置凸轮式配气机构气门传动组的拆卸，所需器材和操作步骤如下。
1．所需器材
拆卸顶置凸轮式配气机构气门传动组所需工具有发动机拆装翻转架、拆装用桑塔纳发动机、套筒组合扳手、T形扳手、梅花扳手、磁性表架、0～20mm百分表、扭力扳手、张紧轮专用扳手，如图3－45所示。
2．操作步骤
（1）用T形扳手均匀地拧松气门室盖固定螺栓，如图3－46所示。
图3－45 拆卸顶置凸轮式配气机构气门传动组所需工具
图3－46 拆卸气门室盖
（2）取下气门室盖、气门室盖密封垫等，如图3－47所示。
（3）用梅花扳手拧松正时齿形带张紧轮固定螺母，如图3－48所示。
图3－47 取下气门室盖
图3－48 拧松正时齿形带张紧轮固定螺母
（4）取下正时齿形带及其后的凸轮轴，如图3－49、图3－50所示。
图3－49 取下正时齿形带
图3－50 取下正时齿形带后的凸轮轴
（5）将百分表用磁性表架固定好，百分表量头抵在凸轮轴的凸轮轮廓表面，使百分表有一定的压缩量，转动百分表表盘，校正百分表大指针对正“零”位，如图3－51、图3－52所示。
图3－51 百分表量头抵住凸轮轴的轮廓表面
图3－52 百分表大指针对正“零”位
用百分表测量凸轮的升程，选择的百分表量程应大于凸轮的升程，一般应选用量程在0～20mm的百分表。
注意
（6）用扭力扳手旋转凸轮轴，如图3－53所示；观察凸轮轴旋转一周，百分表指针的摆动情况，分别表示凸轮在不同位置时气门的上升和下降情况。
图3－53 扭力扳手旋转凸轮轴
（7）测量凸轮轮廓曲线的变动量，可以近似测量气门的移动距离，即凸轮机构从动件的移动距离。通过旋转凸轮轴，读取不同位置时百分表的读数，从而反应出凸轮转角与凸轮机构从动杆件移动量的关系。
（8）拆卸完毕，清洁、归还工具和实习器材。
注意
对顶置凸轮式配气机构气门传动组的装配不作要求，感兴趣的同学可以在老师的指导下完成装配任务。
基本活动
1．顶置凸轮式配气机构气门传动组的组成
顶置凸轮式配气机构气门传动组一般由曲轴正时齿形带轮、正时齿形带、正时齿形带张紧轮、凸轮轴正时齿形带轮、凸轮轴、液压挺杆等组成，如图3－54所示。
2．顶置凸轮式配气机构气门传动组工作过程演示
（1）通过对解剖台架发动机的运转过程演示，观察顶置凸轮式配气机构气门传动组各构件间的相互运动关系。
（2）观察顶置凸轮式配气机构气门传动组的工作过程。
（3）通过对顶置凸轮式配气机构气门传动组传动过程的演示观察，了解盘式凸轮机构中从动杆件的运动过程。
图3－54 顶置凸轮式配气机构气门传动组
高级技术
1．凸轮机构的组成和特点
1）凸轮机构的组成
凸轮机构是利用凸轮的轮廓曲线或凹槽轮廓与其接触的推杆，达到预定运动规律的一种机构。凸轮机构主要由凸轮、从动件、机架3个主要构件组成，如图3－55所示。凸轮为主动件，做定轴等速转动，从动件随凸轮轮廓的变化而做不同的运动规律的往复运动或摆动，如凸轮推动气门做上下运动，实现气门的关闭与开启，就是凸轮机构的典型应用实例之一。
2）凸轮机构的特点
从凸轮机构的运动规律可知，只要有合适的凸轮轮廓曲线，就能使推杆实现各种预期的运动规律，且机构简单紧凑；凸轮轮廓曲线与
推杆之间是点接触，易磨损，一般应用在受力不大的运动机构中。
图3－55 凸轮机构的组成
2．凸轮机构的分类与应用
凸轮机构的类型很多，一般按凸轮的形状和从动件的形式进行分类。1）按凸轮形状分
常用凸轮机构的凸轮形状与特点见表3－3。
表3－3 常用凸轮机构的凸轮形状与特点
续表
2）按从动件形式分
常用凸轮机构从动件形式与特点见表3－4。
表3－4 常用凸轮机构从动件形式与特点
续表
3．凸轮机构的基本参数
1）凸轮的基圆与从动件的行程
在图3－56所示的凸轮机构中，以凸轮的转动中心O为圆心、以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为基圆，r0称为凸轮的基圆半径。当凸轮以等角速度ω逆时针转动时，从动件在凸轮轮廓曲线的推动下，从最低位置被推到最高位置，从动件运动的最大升距称为行程，用h表示，凸轮转过的角度称为转角，用φ表示。
2）凸轮机构的转角位移曲线
将凸轮转角φ与从动件位移s的关系用曲线表示，此曲线称为从动件的位移曲线。从动件位移s是随凸轮转角φ和时间t的变化而变化的。因此，凸轮以等角速度ω转动时，从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律，都由凸轮的轮廓决定。
4．凸轮机构从动件常用运动规律
1）等速运动规律
当凸轮以等角速度ω转动时，从动件在上升或下降过程中的运动速度v为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。其从动件的位移曲线，如图3－57所示。这种运动在上升或下降过程中会产生刚性冲击，故只能用于低速轻载的凸轮机构。
图3－56 凸轮机构基本参数
图3－57 凸轮机构从动件等速运动位移曲线
图3－58 凸轮机构从动件等加速等减速运动位移曲线
2）等加速等减速运动规律
当凸轮以等角速度ω2转动时，从动件的运动在整个行程中分为两段，前半个行程做等加速运动，后半个行程做等减速运动，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。其从动件位移曲线，如图3－58所示。这种运动在上升或下降过程中会产生柔性冲击，可用于中低速的凸轮机构。
拓展训练
通过对顶置凸轮式配气机构的拆卸实践，我们了解了凸轮机构的作用、组成，感兴趣的同学可以通过拆卸配气机构的气门组，进一步观察配气机构的工作过程和顶置凸轮式配气机构各构件之间的相互连接关系，并完成装配工作。
注意
安装凸轮轴时活塞应处于中间位置，以免将气门顶弯，如图3－59所示。
图3－59 活塞处于中间位置
任务归纳
（1）通过拆装顶置凸轮式配气机构，了解凸轮机构的组成、分类及应用。
（2）通过拆装顶置凸轮式配气机构，了解凸轮机构各构件间的相互关系。
（3）观察顶置凸轮式配气机构的工作过程演示，了解凸轮轮廓曲线对凸轮机构从动件运动的影响。
思考练习
（1）顶置凸轮式配气机构的基本组成包括哪些？它们有何装配关系？
（2）凸轮机构如何分类，其特点及应用如何？
（3）凸轮机构的基本参数有哪些，相互有何关系？
（4）凸轮机构从动件常用运动规律是什么？
表3－5 任务测评表
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