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本任务主要讲述凸轮机构的组成、分类以及凸轮机构在汽车上的应用。通过对凸轮机构的分析，掌握汽车发动机配气机构的工作原理，理解凸轮对于汽车制动系统的作用。
关键点：凸轮机构的组成和分类，凸轮机构在汽车上的应用。
完成本任务的学习后，你应：
★能描述凸轮机构的组成和特点；
★能区分不同的凸轮机构类型；
★能说出配气机构的工作原理；
★能说出制动系统中凸轮的作用。
图1-25 凸轮机构的组成
高副：点或线接触的运动副在接触部分的压强较高，被称为高副。
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架3个主要构件所组成的高副机构。在凸轮机构中，一般凸轮为主动件，凸轮的轮廓与从动件始终直接接触，推动从动件做来回的移动或往复的摆动，如图1-25所示。
凸轮机构几乎可以实现从动件的无限多种运动规律，只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件的规律性运动。凸轮机构结构的优点是简单、紧凑、运动可靠。它的缺点是凸轮与从动件之间为点或线接触，难以保持良好的润滑，容易磨损。凸轮机构适用于传力不大的机械中，尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。
●盘形凸轮：盘形凸轮（图1-26）是绕固定轴转动并且具有变化向径的盘形零件。当其绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。它是凸轮的最基本形式，结构简单，加工便利，维修方便，应用广泛。这种结构在汽车上运用较多，如气门凸轮轴、柴油机输油泵等，都有凸轮的应用。
图1-26 盘形凸轮
图1-27 移动凸轮
图1-28 圆柱凸轮
●移动凸轮：当盘形凸轮的转轴线位于无穷远处时，就演化成了移动凸轮（图1-27），凸轮呈板状，相对机架作往复直线移动。在盘形凸轮机构和移动凸轮机构中，凸轮与从动件之间的相对运动均为平面运动，故又称为平面凸轮机构。
图1-29 移动从动件凸轮机构
图1-30 摆动从动件凸轮机构
●圆柱凸轮：圆柱凸轮（图1-28）是一个在圆柱面上开有曲线凹槽的构件。圆柱凸轮与从动件之间的相对运动不在平面内，属于空间凸轮机构。圆柱凸轮机构在汽车上运用得不多，主要适用于做平面往复运动的工作场合和两边点击的机械设备上，如自动机床的进刀机构。
●移动从动件凸轮机构：这种从动件只能随凸轮的转动做往复移动，如图1-29所示。
●摆动从动件凸轮机构：这种从动件只能随凸轮的转动做来回摆动，如图1-30所示。
●滚子从动件：由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广，如图1-31所示。
●尖顶从动件：这种从动件的构造简单，但易磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合（如仪表等机构中），如图1-32所示。
●平底从动件：优点是凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中，如图1-33所示。
图1-31 滚子从动件
图1-32 尖顶从动件
图1-33 平底从动件
图1-34 配气机构凸轮轴的应用
汽车上最常见的凸轮形式是配气机构上使用的凸轮轴，如图1-34所示。汽车发动机，要实现正常工作，汽车发动机的进排气门必须按规定的运动规律按时打开或关闭，气门杆的运动规律根据发动机性能等方面的特征选择，最终是由发动机凸轮轴上的凸轮运动实现的。
图1-35 配气机构凸轮轴的不同位置
视频配气机构组成
当凸轮轴匀速转动时，由于凸轮轮廓径向尺寸的变化，迫使气门上、下往复移动，从而实现气门开启或闭合的控制。按工作过程的需要，适时开启、关闭进排气门，使新鲜气体充分进入，废气排出。充气量越大，发动机可能发出的功率越大。如图1-35所示，根据凸轮轴的不同位置，配气机构分为凸轮轴上置式、中置式和下置式3种形式。不管是哪一种，都是通过杆高点和低点往复做功，气门杆在高点时气门关闭（压缩），气门杆在低点时气门（打开）排气或进气。其中凸轮轴上置式是目前应用较多的形式，此种形式凸轮轴与气门距离近，不需要推杆、挺柱，使往复运动的惯量减少，有利于降低振动和噪声。常用于高速汽车发动机，配合多气门的使用（如四气门、五气门），增加进气通道面积，使进气更充分，排气更彻底，燃烧更完全。
汽车制动系统一般至少有2套独立的制动装置，一是行车制动装置（脚制动装置），在行车中使用；二是驻车制动装置（手制动装置），主要用于停车后防止汽车滑溜。
凸轮机构应用在气压刹车制动器中，称为刹车凸轮，如图1-36所示为凸轮式制动器。其工作原理为：用压缩空气将刹车分泵膜片顶开，推杆使凸轮轴旋转一定角度顶开刹车蹄片与制动鼓工作面产生摩擦，从而达到制动的目的。
该凸轮机构还应用在大货车、大客车的手制动（驻车制动）上。如图1-37所示为机械式驻车制动器，当停车后，驾驶员用手向后拉动驻车手柄（凸轮旋转摩擦片张开），在手柄下方的棘轮自锁作用下，拉紧时（会发出哒、哒数响声）两制动蹄片及摩擦片与制动鼓工作面紧贴后产生摩擦，使车轮不能转动而驻车；当手柄放开后，驻车蹄片在回位弹簧的作用下，蹄片与制动鼓工作面分离而没有产生摩擦，故而汽车可正常行驶。
图1-36 凸轮式制动器
图1-37 机械式驻车制动器
请在图1-38中标出凸轮机构中1、2、3所表示的构件名称。
请在图1-39中标出凸轮机构的类型。
图1-38 凸轮机构组成
（1）在配气机构里，凸轮的形式为____。使用凸轮机构控制进排气门的启闭，能使配气机构具有进气____，排气____，燃烧____的特点。
（2）根据凸轮轴的位置不同，配气机构可分为_____、_____和_____3种形式。
（1）汽车制动系一般至少有2套独立的制动装置，分别是：____，在行车中使用；____，主要用于停车后防止汽车滑溜。
图1-39 凸轮机构的类型
（2）凸轮机构在汽车制动系统的应用主要是货车、大巴车的____式制动器，凸轮的主要作用是____与____工作面紧贴后产生摩擦，使车轮不能转动而驻车。
●基圆：以凸轮轮廓的最小向径 r 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。
●行程（升程）：推程中，从动件所走过的距离，用 h 表示。
●回程：从动件由最高处下降到最低处的过程。
大家在图中找到各零件的所在、功用、结构原理及相互关联作用，理解后可运用到实际工作中去。
凸轮轴下置式配气机构的工作原理：凸轮轴推动挺柱，挺柱推动推杆，推杆推动摇臂，摇臂推动气门，如图1-40所示。
凸轮轴上置式配气机构的工作原理：凸轮轴匀速旋转，带动气门摇臂控制气门的启闭，如图1-41所示。
图1-40 凸轮轴下置式配气机构
图1-41 凸轮轴上置式配气机构
评价表
1.复习凸轮机构的特点，指出它最大的优点和缺点，思考在生活中以及汽车上还有哪些凸轮机构的实例。
2.为了保证发动机正常工作，气门凸轮轴必须与曲轴之间有相应关系，即配气有正时。凸轮轴的不同位置决定了二者之间的连接是不同的，上置式、中置式、下置式凸轮轴和曲轴是如何连接的？