【導讀】——Printingmachines

　　

【正文】 ——自動電唱機——印刷機——自動的洗衣機——自動的洗碗機高速凸輪(凸輪超過1000 rpm的速度)的輪廓必須從數(shù)學意義上來定義。無論如何，大多數(shù)凸輪以低速(少于500 rpm)運行而中速的凸輪可以通過一個大比例的圖形表示出來。一般說來，凸輪的速度和輸出負載越大，凸輪的輪廓在被床上被加工時就一定要更加精密。在多種機械裝置的操作中凸輪在某種形式下是必不可少。他們最有名的應用是在內(nèi)燃機閥門操作裝置中，但在工業(yè)機器中，從印刷機到收割機械，凸輪機構也是一個相當重要的一部分。一般來說，一個凸輪可以被定義為一個圓盤面或一個為產(chǎn)生接觸間歇往復運動的零件或從動件。大多數(shù)凸輪的運動是旋轉(zhuǎn)運動，但這不是一個必要條件，在特殊情況下，它的運動是半旋轉(zhuǎn)，振動或擺動。即使原動件可能是直線運動，但在某種情況下凸輪也可能會適當?shù)乇豢紤]。在機構學大多數(shù)文本書籍中給了關于凸輪設計和凸輪類型的實例設計的一些信息，產(chǎn)生各種規(guī)定的運動。在某種情況運行速度和機械的性能不是非常高，有一個規(guī)律是凸輪機構設計很好的協(xié)議，只需要避免過于陡峭的輪廓或從動件產(chǎn)生噪聲，影響沖擊，并側(cè)壓力的突然改變。然而，凸輪速度或負荷增加或具有更嚴格的要求，尋求更精細的設計，并以極高的速度，在慣性運動部件上的作用最明顯，因此，對舉升的加速度和速度因素都必須考慮，這些很少在任何詳細的標準教科書中得到處理。凸輪從動件的設計也是非常重要的，并且關系到凸輪自身的形狀。這是因為凸輪與從動件不能在一個固定點上接觸。表面接觸需要分配負荷，避免過度磨損，凸輪傳送運動通過從動件各點位置，這都取決于兩個互補零部件形狀。目前凸輪在發(fā)動機氣門設計的問題上特別困難。在賽車引擎中，無論是負載還是速度都可能會被視為極端，因為在很多發(fā)動機中引擎的閥門上這些限制因素得不到有效控制。在某些方面，微型發(fā)動機凸輪的設計的簡化是由于他們的打火工作部件（以及隨之而來的慣量）的原因，但在另一方面，工作通常具有更大的摩擦和旋轉(zhuǎn)速度，一般都大大高于全尺寸的做法更高。對于小型四沖程發(fā)動機的許多設計已經(jīng)出版，我力求簡化操作閥門，并為凸輪可以簡單而準確地運用在業(yè)余設計制作車間的設施。許多發(fā)動機的設計已提交，讀者對設計中包含有錯誤的閥門裝置，特別是凸輪和這些項目上的基本原則有普遍的誤解，我給一些對此事的意見，而我的信任將有助于個別設計人員獲得其發(fā)動機的最佳效果。 目前有許多關于發(fā)動機的凸輪設計，盡管如此，這些設計結(jié)果或多或少令它們不滿意?？梢哉f，它的速度在一定限度內(nèi)可以滿足要求，但在某些情況下，凸輪設計不良可以與發(fā)動機配合，但在工作細節(jié)上會出現(xiàn)錯誤??。 本文關注的主要是集成電路的閥門發(fā)動機凸輪設計，并且為了避免一些混淆的術語，圖1顯示了這種類型的凸輪的各個部分，并解釋它們的功能。凸輪輪廓的同心部分，它沒有操作效果，被稱為基圓；凸輪（顯示陰影）被稱為葉輪，無論是從基圓上升到頂圓，這通常是圓形的側(cè)翼。推程可以被定義為基圓半徑和頂圓之間的差值。點之間的封閉在兩側(cè)加入基圓的角被稱為周期，代表整個周期運作期間，凸輪齒輪比例閥。在圖2中。切線凸輪，一個已經(jīng)固定在直線兩側(cè)，其中顧名思義形式向基圓的切線。這種凸輪式很容易設計和生產(chǎn)，是由一個圓形銑加工過程形成了一個最簡單的方法，它是在表面與基圓同心連續(xù)運行了切向那里的兩翼開始和結(jié)束。它也可以產(chǎn)生和我在過去的描述如何與一個在軋輥車床休息備案，它借助與索引齒輪側(cè)面結(jié)合的角度來定位。 切線凸輪的有效工作只能和一個凸弧形上的從動件一起，因為這是唯一的方式，側(cè)面可以發(fā)揮作用，逐步平穩(wěn)。前一段時間有一種引擎與切線凸輪一起被描述。這是不適合極高的速度的，極有可能產(chǎn)生力的集中現(xiàn)象，但相當清楚的是，它是切線凸輪的盤型平面。平面上推桿以上的側(cè)翼突然變長，運動中突然出現(xiàn)運動噪音，效率低，從長遠來看具有破壞性。 滾子經(jīng)常被用來作為與切線凸輪的從動件，并在其形狀方面令人滿意，但在這一點上引入滾動運動的想法并不好，因為它似乎是一相情愿，因為它只是轉(zhuǎn)移的滑動摩擦要小得多，即樞軸銷。然而，在某些情況下，有可能要使用一個球或滾子的比賽，對于這一點，無論如何，具有分布和均衡的磨損表面的優(yōu)點。 切線凸輪已經(jīng)使用于高性能型發(fā)動機的成功，在一定程度上，同一時間流行的賽車摩托車發(fā)動機，與一些形狀往往是“設計”所具有的援助略有修改，但通常調(diào)諧器，碳化硅流失了！然而，他們更常見的應用一直在天然氣和石油的發(fā)動機速度相對緩慢，他們在哪里工作接觸良好，附著在滾筒的兩端閥門搖動運行引擎。凸齒面凸輪廣泛應用于汽車及其他大眾生產(chǎn)的發(fā)動機。在這方面的一個重要優(yōu)勢是，它們適合于制造一個復制過程中形成的準確數(shù)量從主凸輪。在這頂帽子的挺桿可以使用的事實也有利于批量生產(chǎn)，他們可以設計相當默默工作。該側(cè)面輪廓可以繪制，使在凸輪加速度變化是避免突變，更重要的是，推桿將不能出現(xiàn)任何反彈或漂浮，在相當高的速度出現(xiàn)回復運動。在這種情況下，可能有必要引入一個小規(guī)模的復合曲線，但凸輪與兩翼圓弧會作出合理有效的結(jié)合，并且在任何規(guī)模很容易的產(chǎn)生凹陷。兩側(cè)凸輪的例子現(xiàn)在是比較少看到的，雖然他們已經(jīng)在過去廣泛地使用，獲取最快速的開啟和關閉的閥門的方法。理論上，他們可以被用來產(chǎn)生永久的加速，但在實踐中非常高的速度和激烈的攻角時，閥門控制產(chǎn)生的側(cè)壓力使沉重挺桿困難。凹側(cè)面必須始終比從動件半徑更大，或者一個平面從動件切線凸輪產(chǎn)生左右運動。 大多數(shù)類型的凸輪，形狀主要是出于減速所需要的，盡可能的作平緩運動。這種設計方式可以認為理想的條件，在實踐中又是另一回事確保從動件保持密切與凸輪接觸。如果凸起半徑過小，從動件將會在凸輪側(cè)翼反彈和回落。如果過大，閥門開關效率會降低。對凸輪的三種類型，A，B和C都具有相同的舉升和角度區(qū)間，B葉包圍面積最小，乍一看，它是可能出現(xiàn)的，它在產(chǎn)生足夠的閥門打開效率最低或平均升力面積，但是由于有挺桿的使用，其舉升特性并不十分明顯，不同于基圓的切線凸輪的挺桿，并不見得遜色于凹凸輪的側(cè)面。 非對稱凸輪 這是一種不常見的凸輪，利用不同的輪廓在凸輪兩側(cè)產(chǎn)生某種特定結(jié)果，這種考慮，設計者是可取的。在某些情況下，該對象產(chǎn)生迅速開放和逐步縮小現(xiàn)象，但有時相反的效果卻為最佳。然而，當所有的因素都考慮在內(nèi)，大多數(shù)試圖與運動有關凸輪形式會引起并發(fā)癥，實際上可能失敗，至少在非常高的速度。在很多引擎中，特別是摩托車，凸輪通過杠桿或在一個搖滾的操作，用一條直線代替圓弧運動，如正統(tǒng)汽車挺桿。這可能是改善機械效率，但它修改了凸輪的升降特征，當在某點上，后者傳遞運動給從動件和杠桿臂的半徑有關，（圖3）不同的凸輪升程的特性。隨著凸輪順時針方向旋轉(zhuǎn)，杠桿的有效長度將會更大。A位置開啟和B位置關閉閥門，用X和Y的尺寸來表示。與使用非對稱凸輪是相對等的，如這個例子所示，會產(chǎn)生緩慢開啟和迅速關閉的閥門的情況，或者相反，如果不論是凸輪的旋轉(zhuǎn)方向，或相同于“手”的杠桿的方向?qū)a(chǎn)生相反的效果。桿越短，運動速率的差異就越大，無論是凸輪機構的形式還是非對稱凸輪樞軸桿不好的設計，但我一直在努力避免在我所設計的引擎產(chǎn)生這種情況，因為他們是一個非常復雜的問題，并保持相對簡單的凸輪和直線挺桿因素，人們可以放心，不會有太多的障礙。對于具有圓弧面的凸輪的運用，使沒有詳細說明的情況下，車床生產(chǎn)它們的手段和方法，更重要的是，用正確的關系來生產(chǎn)多汽缸引擎的關系具有同樣簡單的方式。這些方法已使許多發(fā)動機構造（不含以前的一些經(jīng)驗）成功地解決一個疑問，至少可以這樣說。很多設計師都試圖改善凸輪的設計，以最大時間來提高閥門的工作效率。換句話說，使得耳垂超過一定在其升力中心的角距離凸輪軸同心的頂部。但是要做到這一點，有必要作出過度陡峭的側(cè)面，從而產(chǎn)生大量的挺桿側(cè)向推力，在高轉(zhuǎn)速時，使控制更加困難。 然而幾乎沒有考慮，同樣的結(jié)果表明，這種方法是可以實現(xiàn)的，出現(xiàn)很少的機械問題，解除閥也更容易效率也更高，如B所示。這避免了推桿突然加速和減速，并促進流動閥門的工作效率。兩個凸輪的陰影部分顯示了葉面積的差異，顯示出真正的高效性。只有在不進行額外的控制時，氣門的高效升程是非常理想的，閥門的最大開口區(qū)，等于閥座直徑的四分之一，但是由于對閥頭莫名其妙的影響，如果它是可行的，較高的升程流動效率將會更好。10