项目四汽车常用机构学习任务二凸轮机构
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机械设计与实践教案 项目2 凸轮机构设计 (教案)
项目2 凸轮机构设计1．教学目标（1）了解凸轮机构的分类及应用；（2）了解推杆常用运动规律的选择原则；（3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题；（4）能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线。
2．教学重点和难点（1）推杆常用运动规律特点及选择原则；（2）盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；（3）凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。
难点：“反转法原理”与压力角的概念。
3．讲授方法多媒体课件4．讲授时数8学时任务一凸轮机构的应用【任务导入】凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。
其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。
从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。
受奥拓汽车零部件制造有限公司委托带领学员分析汽车内燃机凸轮机构的工作过程。
【任务分析】在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构，汽车机构也不例外，如图2.1是汽车内燃机凸轮机构的工作简图。
【力学知识】平面汇交力系的简化与平衡方程按照力系中各力的作用线是否在同一平面内，可将力系分为平面力系和空间力系。
若各力作用线都在同一平面内并汇交于一点，则此力系称为平面汇交力系。
按照由特殊到一般的认识规律，我们先研究平面汇交力系的简化与平衡规律。
设刚体上作用有一个平面汇交力系F 1、F 2、…、F n ，各力汇交于A 点（图2.2a ）。
根据力的可传性，可将这些力沿其作用线移到A 点，从而得到一个平面共点力系（图2.2b ）。
故平面汇交力系可简化为平面共点力系。
连续应用力的平行四边形法则，可将平面共点力系合成为一个力。
在图2.3b 中，先合成力F 1与F 2（图中未画出力平行四边形），可得力F R1，即 F R1＝F 1+ F 2；再将F R1与F 3合成为力F R2，即F R2＝F R1+ F 3；依此类推，最后可得F R ＝F 1+ F 2+…+ F n ＝∑F i （2－1）式中 F R 即是该力系的合力。
项目四汽车常用机构学习任务二 凸轮机构
图4-2-9（a）所示。轮廓曲线位于柱体面上并绕其轴线旋转的凸轮 称为圆柱凸轮，如图4-2-9（b）所示。 小提示：
圆柱凸轮是具有曲线沟槽的圆柱体构件，从动件的运动规律由这 条曲线沟槽决定。圆柱凸轮可使从动件有较大的运动行程，但制造 困难。
(a)端面凸轮机构
(b)圆柱凸轮机构 图4-2-9 柱体凸轮
（1）盘形凸轮机构 具有径向廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮称为盘形凸轮，如
图4-2-7所示。 （2）移动凸轮机构
移动凸轮可视为回转中心趋近于无穷远的盘形凸轮，它相对机架 做直线往复移动，如图4-2-8所示。
图4-2-8 移动凸轮
（3）柱体凸轮机构 轮廓曲线位于柱体端部并绕其轴线旋转的凸轮称为端面凸轮，如
谢谢
2.按从动件的运动形式不同分类
（1）直动从动件凸轮机构 直动从动件就是从动件在直线位置做往复移动，如图4-21、图4-2-7、图4-2-8所示，其对应的凸轮机构称为直动从 动件凸轮机构。 （2）摆动从动件凸轮机构 摆动从动件就是从动件只做往复摆动，如图4-2-9（b）所 示，其对应的凸轮机构称为摆动从动件凸轮机构。
轮廓保持接触，从而保证从动件实现复杂的运动规律。（
）
（2）尖顶从动件尖顶易磨损，故只适用于传递动力不大的低速凸
轮机构中。
(
)
（3）发动机油作为润滑系的工作液，它的主要作用是润滑、冷却
、清净、密封、防腐蚀和减振缓冲。
（）
（4）不同牌号的发动机油可以混用。
（）
【课后作业】
（1）凸轮机构的作用是什么？ （2）凸轮机构如何分类的？
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，如图4-2-7 所示。凸轮机构的作用主要是将凸轮的连续转动转化为从动 件的往复移动或摆动。
圆柱凸轮是具有曲线沟槽的圆柱体构件，从动件的运动规律由这 条曲线沟槽决定。圆柱凸轮可使从动件有较大的运动行程，但制造 困难。
(a)端面凸轮机构
(b)圆柱凸轮机构 图4-2-9 柱体凸轮
（1）盘形凸轮机构 具有径向廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮称为盘形凸轮，如
图4-2-7所示。 （2）移动凸轮机构
移动凸轮可视为回转中心趋近于无穷远的盘形凸轮，它相对机架 做直线往复移动，如图4-2-8所示。
图4-2-8 移动凸轮
（3）柱体凸轮机构 轮廓曲线位于柱体端部并绕其轴线旋转的凸轮称为端面凸轮，如
谢谢
2.按从动件的运动形式不同分类
（1）直动从动件凸轮机构 直动从动件就是从动件在直线位置做往复移动，如图4-21、图4-2-7、图4-2-8所示，其对应的凸轮机构称为直动从 动件凸轮机构。 （2）摆动从动件凸轮机构 摆动从动件就是从动件只做往复摆动，如图4-2-9（b）所 示，其对应的凸轮机构称为摆动从动件凸轮机构。
轮廓保持接触，从而保证从动件实现复杂的运动规律。（
）
（2）尖顶从动件尖顶易磨损，故只适用于传递动力不大的低速凸
轮机构中。
(
)
（3）发动机油作为润滑系的工作液，它的主要作用是润滑、冷却
、清净、密封、防腐蚀和减振缓冲。
（）
（4）不同牌号的发动机油可以混用。
（）
【课后作业】
（1）凸轮机构的作用是什么？ （2）凸轮机构如何分类的？
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，如图4-2-7 所示。凸轮机构的作用主要是将凸轮的连续转动转化为从动 件的往复移动或摆动。
凸轮机构(汽车机械基础教案)
二、填空题
1、凸轮机构由———— 、 ————和 ————三个基本构件组成。 2、凸轮机构的从动件通常有———— 、 ————和 ————三种形 式。
三、判断题
1、铰链四杆机构两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机 构，称为曲柄摇杆机构。（ ） 2、双曲柄机构中，通常主动曲柄作匀速转动，从动曲柄作同向匀速转 动。（ ） 3、铰链四杆机构存在曲柄的条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等 于其余两杆长度之和，并且最短杆为机架或连架杆。（ ）
识别汽车常用机构
任务二 认机构由 凸轮、从动件和 机架三个基本构 件组成。 图6-22所示 为内燃机配气机 构。
二、凸轮机构的分类
凸轮机构的类型很多，通常按凸轮和从动件的几何形状及运动类型 分类。 1．按凸轮形状分类 （1）盘形凸轮 盘形凸轮是一种外缘或凹槽具有变化半径的盘形 构件，如图6-22所示的内燃机配气机构。 （2）圆柱凸轮 圆柱凸轮是一种在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆 柱端面上制出曲线轮廓的构件，如图6-23所示为缝纫机拉线机构。
（3）移动凸轮
如图6-24所示为自动机床靠模机构。
盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动，属于 平面凸轮机构；而圆柱凸轮与从动件之间的相对运动不在平行平面内， 属于空间凸轮机构。
2． 按从动件形式分类 （如图6-25所示） （1）尖顶从动件 （2）滚子从动件 （3）平底从动件 此外，凸轮可按从动件的运动类型分为直动从动件和摆动从动件。
复习试题
一、选择题
1、铰链四杆机构中与机架相连，并能实现360°旋转的构件是—— ———。 A、曲柄 B、连杆 C、摇杆 D、机架
2、铰链四杆机构中与机架相连，只能在一定角度内进行摆动的构件 是————。 A、曲柄 B、连杆 C、摇杆 D、机架
课题二汽车常用机构教案
曲柄滑块机构一、汽车常用机构主要有平面连杆机构和凸轮单元二汽车常用机构课题一汽车四杆机构一、平面连杆机构平面连杆机构是由若干刚性构件通过转动副或移动副的形式相互连接,并在同一平面或相互平行平面内运动的机构。
其构件的形状多种多样,但从运动原理来看,均可用等效的杆状构件替代。
常用的平面连杆机构是由四个构件组成的,称为平面四杆机构,其构件数目最少且能转换运动,应用非常广泛,也是组成多杆机构的基础。
平面四杆机构可分为铰链四杆机构和滑块四杆机构,前者的四个构件都用铰链(转动副)连接,如图3-1所示,后者由前者演化而来。
平面连杆机构具有压强小、磨损轻、寿命较长,形状简单、易于加工,能进行多种运动变换等优点;但与高副机构相比,它难以准确实现预期运动,设计计算复杂。
二、铰链四杆机构的基本类型和基本特性铰链四杆机构由机架、连架杆和连杆组成,如图3-1所示,机架AD是机构中固定不动的杆,连架杆AB与CD是与机架直接连接的杆,连杆BC是与两连架杆相连的杆。
在铰链四杆机构中,连杆通常做平面运动,连架杆AB与CD绕各自的回转中心A与D转动。
其中能做整周回转运动的连架杆称为曲柄,仅能在一定角度范围内摆动的连架杆称为摇杆。
(一)铰链四杆机构的基本类型(二)根据连架杆运动形式的不同,可将铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本类型。
1.曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中,若两连架杆分别为曲柄和摇杆,则该机构称为曲柄摇杆机构。
如图3-2所示的汽车刮水器,曲柄为主动件做回转运动,摇杆为从动件做往复摆动,利用摇杆的延长部分实现刮水动作。
2.双曲柄机构在铰链四杆机构中,若两连架杆均为曲柄,则该机构称为双曲柄机构。
根据曲柄长度和旋转方向的不同,双曲柄机构常用的有平行双曲柄机构和反向双曲柄机构两种。
3.双摇杆机构在铰链四杆机构中,若两连架杆均为摇杆,则该机构称为双摇杆机构。
目前,大多数汽车的转向机构就是双摇杆机构,如图3-5所示。
汽车机械基础--汽车常用机械机构培训
3.按从动件的运动形式分：移动（直线移动）和摆动
项目四 汽车常用机构
27 任务三 凸轮机构
移动和摆动凸轮
项目四 汽车常用机构
任务三 凸轮机构
28
三、凸轮机构的基本参数和从动件的运动规律
1．基本概念
基圆：以凸轮轮廓的最小向径r0为半径所绘制的圆。 推程：从动件由最低处上升到最高处的过程。 升程：推程中从动件所走过的距离（从动件的最大位移），用h表示。
2) 以BC为机架时，即最短杆成连杆，故 机构为双摇杆机构；
3)以AD为机架时，即以最短杆为机架， 机构为双曲柄机构。
项目四 汽车常用机构
26 任务三 凸轮机构
一 凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。
二、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分
(1)盘形凸轮
(2)移动凸轮 (3)圆柱凸轮
2.按从动件的型式分 (1)尖顶从动件。 (2)滚子从动件。 (3)平底从动件。
项目四 汽车常用机构
任务二 平面连杆机构及其特性分析
四、平面四杆机构的基本特性
1．急回运动
2．死点位置
项目四 汽车常用机构
24 任务二 平面连杆机构及其特性分析
3．压力角和传动角
项目四 汽车常用机构
25 任务二 平面连杆机构及其特性分析
【任务实施】
1) 以AB或CD为机架时，即最短杆AD成 连架杆，故为曲柄摇杆机构；
4. 双滑块机构
（1）两个移动到相邻，且均不与机架相关联 （2）两个移动副都与机架相关联。 （3）两个移动副不相邻， （4）两个移动副相邻，且其中一个移动副 与机架相关联
C）
d）
项目四 汽车常用机构
任务二 平面连杆机构及其特性分析
机械设计基础凸轮机构及其他常用机构
详细描述
凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计灵活等优点，能够实现精确的位移、速度 和加速度控制，因此在自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等众多领域得 到广泛应用。
凸轮机构的应用领域
总结词
凸轮机构广泛应用于自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等领域，用于实现 精确的往复运动或摆动。
详细描述
在自动化生产线中，凸轮机构可用于控制传送带的启停、进给等动作；在内燃机 中，凸轮机构用于控制气门的开闭和汽油的喷射；在压缩机中，凸轮机构用于驱 动活塞的往复运动；在印刷机中，凸轮机构用于控制印版的滚筒运动。
高效率原则
凸轮机构的设计应保证运动传 递效率高，减少摩擦和能量损 失。
可靠性原则
凸轮机构的设计应保证其具有 足够的强度和刚度，能够承受
工作载荷和冲击。
凸轮机构的设计步骤
分析运动需求
明确凸轮机构需要实现的运动规律， 如推程、回程和停歇等阶段的要求。
选择凸轮类型
根据运动需求选择合适的凸轮类型， 如盘形、圆柱形或圆锥形等。
优点是可实现多种复杂的运动规律和运动 轨迹；缺点是连杆的铰链处易磨损，且不 适合用于高速传动。
05
凸轮机构的设计与优化
凸轮机构的设计原则
功能需求原则
凸轮机构的设计应满足预定的 运动规律和动力要求，如位移 、速度和加速度等参数应符合
工作需求。
结构简单原则
凸轮机构的结构应尽量简单， 减少零件数量，降低加工难度 和成本。
03
常用机构介绍
常用机构介绍
• 请输入您的内容
04
凸轮机构与其他常用机构的比较
工作原理的比较
凸轮机构
通过凸轮的转动，使从 动件产生预期的运动规
律。
齿轮机构
凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计灵活等优点，能够实现精确的位移、速度 和加速度控制，因此在自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等众多领域得 到广泛应用。
凸轮机构的应用领域
总结词
凸轮机构广泛应用于自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等领域，用于实现 精确的往复运动或摆动。
详细描述
在自动化生产线中，凸轮机构可用于控制传送带的启停、进给等动作；在内燃机 中，凸轮机构用于控制气门的开闭和汽油的喷射；在压缩机中，凸轮机构用于驱 动活塞的往复运动；在印刷机中，凸轮机构用于控制印版的滚筒运动。
高效率原则
凸轮机构的设计应保证运动传 递效率高，减少摩擦和能量损 失。
可靠性原则
凸轮机构的设计应保证其具有 足够的强度和刚度，能够承受
工作载荷和冲击。
凸轮机构的设计步骤
分析运动需求
明确凸轮机构需要实现的运动规律， 如推程、回程和停歇等阶段的要求。
选择凸轮类型
根据运动需求选择合适的凸轮类型， 如盘形、圆柱形或圆锥形等。
优点是可实现多种复杂的运动规律和运动 轨迹；缺点是连杆的铰链处易磨损，且不 适合用于高速传动。
05
凸轮机构的设计与优化
凸轮机构的设计原则
功能需求原则
凸轮机构的设计应满足预定的 运动规律和动力要求，如位移 、速度和加速度等参数应符合
工作需求。
结构简单原则
凸轮机构的结构应尽量简单， 减少零件数量，降低加工难度 和成本。
03
常用机构介绍
常用机构介绍
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04
凸轮机构与其他常用机构的比较
工作原理的比较
凸轮机构
通过凸轮的转动，使从 动件产生预期的运动规
律。
齿轮机构
常用机构-凸轮机构
根据凸轮机构实现的功能， 可分为开启式凸轮机构和 关闭式凸轮机构。
02 凸轮机构的工作原理
Байду номын сангаас
凸轮机构的运动规律
凸轮机构是一种常见的机械机构，其工作原理是通过凸轮的转动来驱动从动件按照 预定的运动规律进行往复运动或周期性摆动。
凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成，其中凸轮通常是主动件， 其转动通过从动件传递到执行机构，实现所需运动。
凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件的位移、速度、加速度等运动 参数。通过合理设计凸轮的轮廓，可以使得从动件实现预期的运动规律。
凸轮机构的工作过程
当凸轮转动时，其轮廓与从动件之间 产生接触力，推动从动件按照预定规 律运动。
在凸轮机构的工作过程中，凸轮与从 动件之间的接触力会随着凸轮的转动 而变化，从而影响从动件的加速度、 速度和位移等运动参数。
常用机构-凸轮机构
contents
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的工作原理 • 凸轮机构的设计与优化 • 凸轮机构的常见问题与解决方案 • 凸轮机构的发展趋势与展望
01 凸轮机构概述
定义与特点
定义
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，主要用于实现从动件预期的往复运动规律或特定运动 形式。
从动件可以是平面或空间的，其运动 形式可以是往复直线运动、摆动或复 杂的曲线运动。
凸轮机构的设计要素
凸轮机构的性能和可靠性取决于多个 设计要素，包括凸轮和从动件的形状、 尺寸、材料、润滑、摩擦和热处理等。
从动件的设计应确保其运动稳定、可 靠，同时与凸轮的接触应力在允许范 围内，以防止过度磨损和破坏。
选择合适的凸轮形状
根据运动规律，选择合适的凸轮形状， 如平底、曲面或滚子凸轮。
02 凸轮机构的工作原理
Байду номын сангаас
凸轮机构的运动规律
凸轮机构是一种常见的机械机构，其工作原理是通过凸轮的转动来驱动从动件按照 预定的运动规律进行往复运动或周期性摆动。
凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成，其中凸轮通常是主动件， 其转动通过从动件传递到执行机构，实现所需运动。
凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件的位移、速度、加速度等运动 参数。通过合理设计凸轮的轮廓，可以使得从动件实现预期的运动规律。
凸轮机构的工作过程
当凸轮转动时，其轮廓与从动件之间 产生接触力，推动从动件按照预定规 律运动。
在凸轮机构的工作过程中，凸轮与从 动件之间的接触力会随着凸轮的转动 而变化，从而影响从动件的加速度、 速度和位移等运动参数。
常用机构-凸轮机构
contents
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的工作原理 • 凸轮机构的设计与优化 • 凸轮机构的常见问题与解决方案 • 凸轮机构的发展趋势与展望
01 凸轮机构概述
定义与特点
定义
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，主要用于实现从动件预期的往复运动规律或特定运动 形式。
从动件可以是平面或空间的，其运动 形式可以是往复直线运动、摆动或复 杂的曲线运动。
凸轮机构的设计要素
凸轮机构的性能和可靠性取决于多个 设计要素，包括凸轮和从动件的形状、 尺寸、材料、润滑、摩擦和热处理等。
从动件的设计应确保其运动稳定、可 靠，同时与凸轮的接触应力在允许范 围内，以防止过度磨损和破坏。
选择合适的凸轮形状
根据运动规律，选择合适的凸轮形状， 如平底、曲面或滚子凸轮。
机械设计基础之凸轮机构
总结词
印刷机传纸机构是利用凸轮机构来实现纸张的传递和定位的机构，它保证了印 刷机的高效稳定运行。
详细描述
在印刷机传纸机构中，凸轮的转动带动曲柄滑块机构的运动，从而实现纸张的 传递。通过合理设计凸轮的形状和尺寸，可以保证纸张传递的准确性和稳定性 ，提高印刷质量和效率。
谢谢聆听
B
C
紧固
使用合适的紧固件和润滑剂将凸轮与其他零 件连接并固定。
调整
对装配好的凸轮机构进行调整，确保其正常 运转和达到预期的性能。
D
凸轮机构的精度检测
径向跳动检测
检查凸轮的径向跳动是否符合要求，以确保 其运转平稳。
轴向窜动检测
检查凸轮的轴向窜动是否在允许范围内，以 确保其正常工作。
表面粗糙度检测
检查凸轮表面的粗糙度是否满足设计要求， 以确保良好的润滑和耐磨性。
运动学分析
通过分析凸轮机构在不同 工作阶段的运动特性，为 后续设计提供依据。
凸轮机构的压力角
定义
01
压力角是指与凸轮接触的推杆在运动方向上所受的力与该力的
作用线到回转中心的连线之间的夹角。
压力角的影响
02
压力角的大小直接影响到凸轮机构的传动效率和使用寿命，因
此设计中需要合理控制压力角的大小。
压力角的计算
机械设计基础之凸轮 机构
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的基本理论 • 凸轮机构的设计 • 凸轮机构的制造与装配 • 凸轮机构的应用实例
01 凸轮机构概述
定义与特点
定义
凸轮机构是一种由凸轮、从动件和机 架三个基本构件组成的机构，通过凸 轮的轮廓曲线与从动件之间的相互作 用，实现预定的运动规律。
自动机的分度机构
总结词
印刷机传纸机构是利用凸轮机构来实现纸张的传递和定位的机构，它保证了印 刷机的高效稳定运行。
详细描述
在印刷机传纸机构中，凸轮的转动带动曲柄滑块机构的运动，从而实现纸张的 传递。通过合理设计凸轮的形状和尺寸，可以保证纸张传递的准确性和稳定性 ，提高印刷质量和效率。
谢谢聆听
B
C
紧固
使用合适的紧固件和润滑剂将凸轮与其他零 件连接并固定。
调整
对装配好的凸轮机构进行调整，确保其正常 运转和达到预期的性能。
D
凸轮机构的精度检测
径向跳动检测
检查凸轮的径向跳动是否符合要求，以确保 其运转平稳。
轴向窜动检测
检查凸轮的轴向窜动是否在允许范围内，以 确保其正常工作。
表面粗糙度检测
检查凸轮表面的粗糙度是否满足设计要求， 以确保良好的润滑和耐磨性。
运动学分析
通过分析凸轮机构在不同 工作阶段的运动特性，为 后续设计提供依据。
凸轮机构的压力角
定义
01
压力角是指与凸轮接触的推杆在运动方向上所受的力与该力的
作用线到回转中心的连线之间的夹角。
压力角的影响
02
压力角的大小直接影响到凸轮机构的传动效率和使用寿命，因
此设计中需要合理控制压力角的大小。
压力角的计算
机械设计基础之凸轮 机构
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的基本理论 • 凸轮机构的设计 • 凸轮机构的制造与装配 • 凸轮机构的应用实例
01 凸轮机构概述
定义与特点
定义
凸轮机构是一种由凸轮、从动件和机 架三个基本构件组成的机构，通过凸 轮的轮廓曲线与从动件之间的相互作 用，实现预定的运动规律。
自动机的分度机构
总结词
汽车机械基础 第15讲 汽车常用机构-凸轮机构
❖凸轮轴 ❖水泵 ❖机油泵 ❖平衡轴
➢需要 ➢不需要 ➢不需要 ➢需要
问：如果配气正时错误，会发生什么情况？
学习重点
•凸轮机构组成 •气门间隙的调整 •配气相位 •对配气正时 •气门机构的拆装
END
气门弹簧座
气门传动组 凸轮轴、凸轮轴正时带轮、摇臂、液力挺柱、摇臂轴。
液力挺柱
液力挺柱
请大家思考为什么要装液力挺柱？ 答：为了补偿气门间隙。
为了补偿气门受热膨胀的量而留有气门间隙。 装有液力挺柱就不用预留气门间隙。 请大家思考:气门间隙过大或过小的危害？
气门间隙过大，使气门有效升程减少，气门进 气量少。
《汽车机械基础》 第15讲 汽车常用机构
凸轮机构
学习目标 1、讲述的重点内容 •凸轮机构组成 •气门间隙的调整 •配气相位 •配气正时 2、实训部分 •重点掌握对配气正时的方法 •配气机构的拆装（拆装气门弹簧时注意安全！！）
凸轮机构
1、作用
按照发动机做功的顺序，定时开 启进排气门。
2、组成
❖气门组：气门、气门导管、气 门弹簧、气门弹簧座、气门锁片、 气门油封。
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•进气门早开：为了减小进气 阻力，当活塞从上止点下行时， 气门已经有了大的进气通道。 进气门早开10～30度曲轴转角。
•进气门迟闭：为了利用进气 气流的惯性多进气，增加进气 量，气门迟后关闭40～80度曲 轴转角。
3、排气门的配气相位
•排气门早开:为了使排 气冲程开始时气门有较 大开度,减少排气阻力,排 气门要早开,早开40~80 度曲轴转角.
❖气门传动组：凸轮轴、凸轮轴 正时齿轮、液力挺柱、摇臂、摇 臂轴等。
凸轮机构
汽车机械基础4.常用机构
4.1 平面连杆机构
三、平面四杆机构的性质
3.死点位置
如图A，若摇杆为主动件，则当摇杆处于两个极限位置时，连杆与曲柄共线， 此时传动角γ =0°。 主动件摇杆CD通过连杆作用于从动曲柄AB上的力，恰好通过曲柄的回转中心A， 所以理论上不论作用多大的力，均不能使曲柄AB转动，因而产生“顶死”现象 如图b所示的偏置曲柄滑块机构，当滑块主动并处于极限位置（C1，C2）时， 机构的这种状态位置称为死点位置。
4.1 平面连杆机构
一、铰链四杆机构
最基本的是铰链四杆机构，即四个杆全部用铰链（转动副）连接的平面四杆机构 机架——机构中固定不动的杆，如图中的杆4。 连架杆——与机架直接连接的杆，如图中的杆1和杆3。 连杆——机构中不与机架直接连接的杆，如图的杆2。
在铰链四杆机构中，连杆通常做平面运动，连架杆1和3绕各自的回转中 心A和D转动。其中能做整周回转运动的连架杆称为曲柄；而仅能在一定 角度范围内摆动的连架杆称为摇杆。
4.1 平面连杆机构
一、铰链四杆机构
1. 曲柄摇杆机构 一个连架杆做循环整周运动，而另一连架杆做摆动
构件AB可作整圈的转动，构成曲柄；天 线3作为机构的另一连架杆可作一定范 围的摆动，构成摇杆；随着曲柄的缓缓 转动，天线仰角得到改变。
随着电动机带着曲柄AB 转动，刮雨胶与摇杆CD 一起摆动，完成刮雨功 能。
当两曲柄的长度相等且平行布置时，成为平行双曲柄机构
路灯检修车的载人升斗利用了平动的特点
车门的启闭机构利用了两曲柄反向转动的特点
4.1 平面连杆机构
一、铰链四杆机构
3.双摇杆机构 两根连架杆均只能在不足一周的范围内运动的铰链四杆机构称为双摇杆机构。
港口用起重机吊臂结构原理图 ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下，随着机构 的运动连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动，使吊重Q能作水 平移动而大大节省了移动吊拌 爪与连杆一起作往复的摆动，爪 端点E作轨迹为椭圆的运动，实现 搅拌功能。 搅拌机
凸轮机构
1.凸轮的组成
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 个具有曲线轮廓或槽的构件，主动件凸轮通常作等速转动或移动，凸轮机构是通 过高副接触使从动件得到所预期的运动规律。
单元4 凸轮机构
图4-2 凸轮机构示意图 1-凸轮 2-从动件 3-机架
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任务1 认识凸轮机构
单元4 凸轮机构
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任务3 设计凸轮轮廓
2.反转原理求位移线图
单元4 凸轮机构
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任务3 设计凸轮轮廓
3.直动从动件盘形凸轮轮廓设计
（1）对心尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的设计 已知：基圆半径为r0,逆时针方向等速回转。推杆运动规律如图。试设计凸轮轮廓线。
单元4 凸轮机构
单元4 凸轮机构
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任务3 凸轮轮廓设计
练习题
一对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构，凸轮按顺时针方向转动，其基圆半 径r0=20mm。从动件的行程h=30mm运动规律如下：
凸轮转角
0°～150° 150°～180° 180°～300° 300°～360°
从动件运动规律 等速上升30
停止不动
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单元4 凸轮机构
任务1 认识凸轮机构 任务2 从动件常用的运动规律 任务3 设计凸轮轮廓
单元4 凸轮机构
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任务1 认识凸轮机构
知识目标： 1.熟悉凸轮机构的组成 2.掌握凸轮机构的类型及特点
技能目标： 合理选择凸轮机构的种类
单元4 凸轮机构
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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 个具有曲线轮廓或槽的构件，主动件凸轮通常作等速转动或移动，凸轮机构是通 过高副接触使从动件得到所预期的运动规律。
单元4 凸轮机构
图4-2 凸轮机构示意图 1-凸轮 2-从动件 3-机架
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任务1 认识凸轮机构
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任务3 设计凸轮轮廓
2.反转原理求位移线图
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任务3 设计凸轮轮廓
3.直动从动件盘形凸轮轮廓设计
（1）对心尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的设计 已知：基圆半径为r0,逆时针方向等速回转。推杆运动规律如图。试设计凸轮轮廓线。
单元4 凸轮机构
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任务3 凸轮轮廓设计
练习题
一对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构，凸轮按顺时针方向转动，其基圆半 径r0=20mm。从动件的行程h=30mm运动规律如下：
凸轮转角
0°～150° 150°～180° 180°～300° 300°～360°
从动件运动规律 等速上升30
停止不动
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单元4 凸轮机构
任务1 认识凸轮机构 任务2 从动件常用的运动规律 任务3 设计凸轮轮廓
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任务1 认识凸轮机构
知识目标： 1.熟悉凸轮机构的组成 2.掌握凸轮机构的类型及特点
技能目标： 合理选择凸轮机构的种类
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《汽车机械基础》汽车常见四杆机构
平面四杆机构
铰链四杆机构 滑块四杆机构
铰链四杆机构：全部用回转副相连的平面四杆机构，简称铰 链四杆机构。
滑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ四杆机构：凡含有移动副的平面四杆机构，简称滑块四 杆机构。
汽车机械基础
1.铰链四杆机构的组成
2
3
1
4
铰链
机 架：机构固定不动的构件4 连架杆：与机架相连的构件1、3 连 杆：不与机架相连的构件2
汽车机械基础
【任务分析】 汽车风窗刮水器、汽车前轮转向机构、汽
车车门启闭机构采用的是平面四杆机构。 铰链四杆机构是平面四杆机构中最基本的
形式，学习铰链四杆机构学生能对机械运动有 较为直观的认识，同时为以后各类机构的学习 打下必要的基础。
汽车机械基础
【学习目标】 1．掌握铰链四杆机构的基本类型。 2．掌握铰链四杆机构的基本性质。 3．掌握铰链四杆机构的演化形式。
汽车机械基础
项目一 汽车常用机构
任务一 平面机构的结构分析 任务二 汽车常见四杆机构 任务三 汽车凸轮机构与棘轮机构
汽车机械基础
汽车机械基础
【任务引入】
汽车风窗刮水器 汽车车门启闭机构
汽车前轮转向机构
汽车风窗刮水器、汽车前 轮转向机构、汽车车门启闭机 构分别采用的是哪种四杆机构？ 是怎样进行工作的？
反平行双曲柄机构 两曲柄转向相反，角速 度不等。
汽车机械基础
应用：机车车轮联动机构
被联动的各轮与主动轮作相同的运动！
汽车机械基础
（3）双摇杆机构
主要用途：改变 摆 角 。
汽车机械基础
应用：港口起重机
汽车机械基础
应用：飞机起落架
汽车机械基础
双摇杆机构有一种特殊机构：等腰梯形机构（两摇杆长度相等）。
凸轮机构及其他常用机构ppt课件
11
4.1.2 凸轮机构的分类
3.按从动件的运动方式分类 (1)移动从动件，从动件做往复直线移动。 (2)摆动从动件，从动件做往复摆动。 4.按锁合方式分类 使从动件与凸轮轮廓始终保持接触的特性称为 锁合。 (1)力锁合 利用重力、弹簧力或其他力锁合。 凸轮机构利用弹簧力锁合。 (2)形锁合 利用凸轮和从动件的特殊几何形状 锁合。
从动件的端部结构精选形pp式t
10
4.1.2 凸轮机构的分类
(2)滚子从动件
从动件端部装有可以自由转动的滚子， 滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，借以减小 与凸轮轮廓接触表面的磨损。
(3)平底从动件
从动件的端部是一平底，这种从动件与
凸轮轮廓接触处在一定条件下易形成油膜，
利于润滑，能传动较大的作用力。
精选ppt
滚子半径的精选选pp择t
23
4.4.1 滚子半径的选择
1.凸轮理论轮廓的内凹部分
由图(a)可得
ρa=ρmin+rT
实际轮廓曲线曲率半径总大于理论轮廓曲 线曲率半径。因此，不论选择多大的滚子，都 能作出实际轮廓曲线。
由图(b)～图(d)可得
ρa=ρmin-rT
精选ppt
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4.4.1 滚子半径的选择
凸轮加给从动件
的作用力F沿凸轮轮 廓的法线n-n方向传
递。从动件上受到
的力F的方向与该力 作用点的线速度v的
方向之间所夹锐角
α称为凸轮机构在
该位置的压力角。
精选ppt 凸轮机构压力角
27
4.4.3 基圆半径的确定
基圆半径一般可根据经验公式选择
即
r0≥0.9ds+（7～9）mm
依据选定的r0设计出凸轮轮廓后，应进行
汽车机械基础教案项目四
A.最短杆B.与最短杆相对的构件C.最长杆D.与最短杆相邻的构件8、铰链四杆机构ABCD各杆长度分别为mmlAB40，mmlBC90，mmlCD55，mmlAD100。
若取AB为机架，则此铰链四杆机构为（）。
A、双摇杆机构； B、双曲柄机构； C、曲柄摇杆机构9、凸轮机构会产生刚性冲击时，从动件的规律为（）。
A、等速运动 B、等加速等减速运动 C、简谐运动10、从动件的推程采用等速运动规律时，在（）会发生刚性冲击。
A、推程的起点B、推程的中点C、推程的终点D、推程的起始点和终点11、凸轮机构的从动件运动规律与凸轮的（）有关。
A、实际廓线 B、轮廓曲线 C 、表面硬度 D、基圆四、问答题1、什么是机构的急回运动特性？急回特性系数K表示什么意义？2、什么是死点位置？通常采用哪些方法使机构顺利通过死点位置？3、根据下图所注尺寸（单位：mm），判别各铰链四杆机构的类型。
4、凸轮机构中，从动件常用的端部形式有哪几种？各有什么应用特点？5、螺旋传动有哪些类型？简述其特点和应用？6、棘轮机构是如何实现间歇运动的？应用于什么场合？7、槽轮机构是如何实现间歇运动的？应用于什么场合？比较说明。
单元3常用机械传动装置教学目标：1、了解带传动的类型与特点。
2、掌握各种带传动在汽车中的应用。
3、了解带传动和链传动的张紧和维护。
4、了解链传动的运动特性。
5、了解齿轮传动的类型和特点。
6、掌握标准圆柱齿轮几何尺寸的计算。
7、了解齿轮传动的正确啮合条件。
8、了解涡轮传动的特点和应用、基本参数。
9、了解定轴轮系、周转轮系的组成和特点。
10、掌握轮系传动比的计算。
11、了解轮系在汽车中的应用。
2、某机床上有一对标准直齿圆柱齿轮啮合传动，传动比为4，由于小齿轮已损坏，测得大齿轮齿数为84，齿顶圆直径为172mm，请你选择一小齿轮为其配对使用。
3、下左图所示轮系中，已知Z1=18,Z2=24，Z3=20，Z4=30，Z5=2（右旋蜗杆），Z6=40，升降机卷筒直径D=200mm，由轮6带动运转。
凸轮机构02
O Φ
O
Φ
D
E
第三节 图解法设计平面凸轮轮廓
一、直动从动件盘状凸轮机构 y
B1 S
-ω ω
B0
S ϕ
x
2π π
S
ω O e
K0 K1
S0
ϕ
C1
B1
ϕ
L = bmax+b’max+(4~10)mm
• 凸轮轮廓的向径不能变化太快 3 4 5 5’
4’
2
3’
1
2’ 1’
二 摆 动 从 动 件 盘 状 凸 轮 机 构
式中， 为凸轮的转角（ 式中，ϕ为凸轮的转角（rad）； c0，c1，c2，… ，为 ）； n+1个待定系数。 个待定系数。 个待定系数 1、n=1的运动规律 、 的运动规律 h S = ϕ s = c0+c1ϕ Φ v = hω Φ v= c1 ω ϕ=0, s=0; ϕ =Φ, s=h Φ a=0 a=0
1）应满足机器的工作要求； ）应满足机器的工作要求； 2）对于高速凸轮机构，应使凸轮机构具有良好的运 ）对于高速凸轮机构， 动和动力性能。 动和动力性能。 3）设计从动件运动规律，应考虑到凸轮轮廓具有良 ）设计从动件运动规律， 好的工艺性。 好的工艺性。
第四节 用解析法设计平面凸轮轮廓曲线
x θA A0 一、移动从动件盘形凸轮机构 1、尖顶从动件 、
由 ∆ OO 1' A 可求得向径 rA
-ω ω B1 B x
rA = l 2 + a 2 − 2al cos(ψ 0 + ψ )
ω O rb
l +a −r cos ψ 0 = 2 al A点的极角 θ A = δ 0 + ϕ − δ 点的极角
《汽车机械基础》汽车凸轮机构与棘轮机构
汽车机械基础 二、棘轮机构
1.棘轮机构的组成 棘轮机构主要由棘爪、棘轮和机架组成。
棘轮机构
汽车机械基础
2.棘轮机构的工作原理
当摇杆逆时针摆 动时，驱动棘爪便插 入棘轮的齿槽中，推 动棘轮转过一定角度， 而制动棘爪，则在棘 轮的齿上滑过；当摇 杆顺时针摆动时，驱 动棘爪在棘轮的齿上 滑过，而制动棘爪将 阻止棘轮做顺时针转 动，故棘轮静止不动。 因此，摇杆做连续的 往复摆动时，棘轮做 单向间歇转动。
汽车机械基础
项目一 汽车常用机构
任务一 平面机构的结构分析 任务二 汽车常见四杆机构 任务三 汽车凸轮机构与棘轮机构
汽车机械基础
汽车机械基础
【任务引入】
内燃机配气机构
驻车制动锁止机构
汽车内燃机配气机构是发动机中的重要机构，工作时要求 在一个工作循环内，气门要迅速打开，随即迅速关闭，然后保 持关闭不动。汽车停在斜坡上不会下滑是驻车制动锁止机构在 起作用。那么，内燃机配气机构采用的是哪种机构，是怎样进 行工作的？驻车制动锁止机构采用的又是哪种机构，是怎样进 行工作的？
汽车机械基础
（二）凸轮机构的类型
1.按凸轮的形状分类：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。
盘形凸轮
平板凸轮
圆柱凸轮
结构简单，易 于加工，应用最为 广泛。
它可视为盘形凸轮 的回转轴心处于无穷远 处时的演化型式。
空间凸轮机构，可 使从动件获得大的工作 行程。
汽车机械基础
2.按从动件的形状分类：尖顶从动杆、曲面从动杆、滚子从动杆、 平底从动杆。
汽车机械基础
汽车机械基础
3.棘轮机构的应用 棘轮机构应用：制动！
汽车机械基础
自行车后轮轴棘轮机构
当人脚蹬自行车 踏板时，经自行车前 轮轴上链轮和其上链 条带动后轮轴上的链 轮（内圈具有棘齿） 转动，链轮再通过棘 轮和棘爪带动后轮轴 转动，后轮轴与自行 车后轮之间为刚连接， 使后轮也随之转动， 从而驱使自行车前行。
相关主题
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3．按从动件端部的结构形式分类
（1）尖顶从动件凸轮机构 尖顶从动件结构简单，如图4-2-10所示，且能与复杂的凸轮轮廓
保持点或线接触，因而从动件可以实现复杂的运动规律。 小提示：
因为尖顶易磨损，故只适用于传递动力不大的低速凸轮机构中。
图4-2-10 尖顶从动件凸轮机构
（2）平底从动件凸轮机构 平底从动件受力方向始终与底面垂直，如图4-2-11所示，
调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具
有良好的综合机械性能。
【课堂小结】
1. 简述凸轮机构的组成； 2. 简述凸轮机构的分类； 3. 简述凸轮的材料。
【课堂练习】
一、选择题
(1)能够实现从动件绕固定点摆动的凸轮机构是（
）。
A. 盘形凸轮机构 B. 圆柱凸轮机构
C. 移动凸轮机构
(2)在要求（
谢谢
图4-2-5 卸下凸轮轴轴承盖紧固螺母
图4-2-6 取出凸轮轴
2.配气机构的安装
按与配气机构的拆卸相反的顺序进行安装。
知识链接： 一、凸轮机构的组成
汽车发动机的配气机构，它通过连续转动的凸轮的轮廓， 驱动气门杆往复运动，从而按预定的时间打开或关闭气门， 完成配气要求。 小提示：
弹簧的作用是使气门组件紧贴凸轮的轮廓曲面。
）的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件。
A. 传力较大
B. 传动准确、灵敏 C. 转速较高
（3）发动机油的黏度是随着温度变化的，温度升高，黏度
（
）
A. 变大
牌号中，在数字后面带“W”字母的表示（
）
A. 低温系列 B. 普通系列 C. 四季通用 D. 多级油
二、判断题
（1）尖顶从动件凸轮机构最为简单，且尖顶能与任意复杂的凸轮
学习任务二 凸轮机构
胡琼
2014 年 11 月 10 日
凸轮机构
【学习目标】
1．能规范进行5A-FE发动机配气机构的拆装。 2. 能叙述凸轮机构的组成。 3. 能述凸轮机构的分类。 4. 知道凸轮的材料。
【学习重点】
1. 凸轮机构的组成。 2. 凸轮机构的分类。
凸轮机构
【学习内容】
一、凸轮机构的组成 二、凸轮机构的分类 三、凸轮的材料
因此受力较平稳。 小提示：
在高速工作时，底面与凸轮之间较易形成油膜，从而减少 摩擦、磨损，故在高速凸轮机构中应用较多。
图4-2-11 平底从动件凸轮机构
（3）滚子从动件凸轮机构 如图4-2-12所示，滚子从动件的滚子与凸轮做滚动摩擦，摩
擦阻力小，不易磨损，因此可用来传递较大的动力。 小提示:
滚子从动件的滚子与凸轮耐磨损，承载力大，是最常用的一 种型式。
轮廓保持接触，从而保证从动件实现复杂的运动规律。（ ）
（2）尖顶从动件尖顶易磨损，故只适用于传递动力不大的低速凸
轮机构中。
(
)
（3）发动机油作为润滑系的工作液，它的主要作用是润滑、冷却
、清净、密封、防腐蚀和减振缓冲。
（）
（4）不同牌号的发动机油可以混用。
（）
【课后作业】
（1）凸轮机构的作用是什么？ （2）凸轮机构如何分类的？
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，如图4-2-7 所示。凸轮机构的作用主要是将凸轮的连续转动转化为从动 件的往复移动或摆动。
凸轮是具有曲线或曲面轮廓形状的构件，从动杆与凸轮始 终保持直接接触，当凸轮运动时，迫使从动件实现各种复杂 的运动规律。
图4-2-7 凸轮机构的组成
二、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状不同分类
2.按从动件的运动形式不同分类
（1）直动从动件凸轮机构 直动从动件就是从动件在直线位置做往复移动，如图4-2-
1、图4-2-7、图4-2-8所示，其对应的凸轮机构称为直动从 动件凸轮机构。 （2）摆动从动件凸轮机构
摆动从动件就是从动件只做往复摆动，如图4-2-9（b）所 示，其对应的凸轮机构称为摆动从动件凸轮机构。
凸轮机构在机器上的应用广泛，特别是在自动化和半自动 化机械中，如汽车发动机配气机构（图4-2-1）、柴油机柱 塞式喷油泵以及载货汽车气压制动装置中。
图4-2-1 汽车发动机配气机构
技能训练： 一、设备及汽车维修资料的准备
（1）组套工具（图4-2-2）、扭力扳手（图4-2-3）、常用工具及 专用工具等。 （2）5A-FE发动机及台架，如图4-2-4所示。
图4-2-9（a）所示。轮廓曲线位于柱体面上并绕其轴线旋转的凸轮 称为圆柱凸轮，如图4-2-9（b）所示。 小提示：
圆柱凸轮是具有曲线沟槽的圆柱体构件，从动件的运动规律由这 条曲线沟槽决定。圆柱凸轮可使从动件有较大的运动行程，但制造 困难。
(a)端面凸轮机构
(b)圆柱凸轮机构 图4-2-9 柱体凸轮
图4-2-12 滚子从动件凸轮机构
三、凸轮材料
凸轮和滚子的工作表面要求硬度高，耐磨损，对于受冲击 载荷的凸轮机构还要求凸轮心部有较好的韧性。多数凸轮采 用碳素钢制造，有些操纵机构的凸轮是由塑料制成。凸轮一 般采用45 钢或40Cr 钢进行表面淬火或调质。当要求较高时 ，可用15 钢或20Cr 钢，渗碳淬火。 小提示：
（1）盘形凸轮机构 具有径向廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮称为盘形凸轮，如
图4-2-7所示。 （2）移动凸轮机构
移动凸轮可视为回转中心趋近于无穷远的盘形凸轮，它相对机架 做直线往复移动，如图4-2-8所示。
图4-2-8 移动凸轮
（3）柱体凸轮机构 轮廓曲线位于柱体端部并绕其轴线旋转的凸轮称为端面凸轮，如
（3）5A-FE发动机维修手册。
图4-2-2 组套工具
图4-2-3 扭力扳手 图4-2-4 5A-FE发动机及台架
二、计划、实施和检查
以5A-FE发动机为例来演示、讲解配气机构的拆装步骤。 1.配气机构的拆卸 （1）卸下凸轮轴轴承盖紧固螺母，如图4-2-5所示。 （2）取出凸轮轴，将零件摆放好，如图4-2-6所示。 （3）取出挺柱，用专用工具拆下气门锁片，取出气门弹簧、气门 油封和气门。