- Yêu cầu
• Khi chọn dạng cam, cần phải xét các điểm sau:
• Dạng cam phải đảm bảo cơ cấu phối khí có trị số “thời gian – tiết diện” lớn nhất nghĩa là khả năng lưu thơng dịng khí lớn nhất. Vì vậy cam phải mở xupáp thật nhanh, giữ cho xupáp mở ở vị trí lớn nhất thật lâu và khi đóng thì đóng thật nhanh xupáp.
• Dạng cam phải thích hợp để giai đoạn mở và đóng xupáp có gia tốc và vận tốc nhỏ nhất. Do đó cơ cấu phân phối khí làm việc êm, ít va đập và hao mịn.
• Dạng cam phải đơn giản, dễ chế tạo.
• Trên cơ sở đảm bảo 3 yêu cầu trên, động cơ ta thiết kế dùng loại cam lồi.
- Phương pháp thiết kế cam.
• Cam của động cơ N20 được ta chọn là loại cam thiết kế trên cơ sở định sẵn dạng cam. Với phương pháp này, mặt cam là tập hợp của những cung tròn, cung parabol hoặc đường thẳng.v.v. để dễ gia cơng. Sau đó căn cứ vào quy luật nâng đã định, đạo hàm hai lần với góc quay của trục cam để tìm quy luật gia tốc rồi kiểm tra xem có phù hợp với yêu cầu về gia tốc của cơ cấu phân phối khí hay khơng.
• Theo phương pháp này có ưu điểm là đảm bảo tính cơng nghệ gia cơng trục cam được đơn giản. Ngoài ra khi thiết kế theo phương pháp này sẽ phù hợp cho động cơ có tốc độ thấp và trung bình.
• Loại cam lồi cung trịn có trị số thời gian – tiết diện lớn nhất. Tuy vậy loại cam lồi này có gia tốc dương lớn nhất do đó cơ cấu phối khí khi làm việc va đập rất mạnh. Trong giai đoạn đóng mở xupáp, lực qn tính tác dụng lên mặt cam có trị số rất lớn. Vì vậy trị số cho phép của gia tốc dương phụ thuộc vào độ cứng của bề mặt tiếp xúc của cam với con đội và độ cứng vững của trục cam cũng như khả năng chịu tải của ổ trục cam. Trị số cho phép của gia tốc âm, phụ thuộc vào khả năng làm việc của lị xo. Để giảm kích thước của lị xo và giảm phụ tải tác dụng lên lò xo, thường phải khống chế trị số tuyệt đối của gia tốc âm ở phạm vi nhỏ nhất.
• Từ quan điểm trên ta thấy dạng cam lồi có trị số tuyệt đối của gia tốc âm nhỏ nhất nên kích thước của lị xo xupáp nhỏ nhất. Để khắc phục nhược điểm gia tốc dương quá lớn của dạng cam lồi có thể dùng các biện pháp cơng nghệ và thiết kế để tăng độ cứng bề mặt và độ cứng vững của trục cam.
- Dựng hình cam lồi.
Cam nạp.
Góc cơng thác của cam nạp:
Đường kính trục cam: dc = 30 (mm).
Độ nâng lớn nhất của con đội: h = 10 (mm).
Bán kính lưng cam: R1 = (1,5 2,5) h = 1,75.7 = 17,5 (mm).
Để thõa mãn dạng cam lồi của xupáp ta phải có điều kiện chọn h < r < h/2 10< r <5. Ta chọn bán kính cung đỉnh cam nạp: r = 6.5 (mm).
Vẽ vòng tròn tâm O bán kính R, xác định góc AOA' = φ = 118. Trên đường phân giác của góc AOA' ta lấy EC = h.
Vẽ vịng trịn đỉnh cam có tâm O1 bán kính r nằm trên đường phân giác ấy, vịng trịn ấy đi qua C.
Vẽ cung trịn bán kính ρ tiếp tuyến với hai vịng trịn trên có tâm O2 nằm trên đường kéo dài của AO, ρ xác định như sau:
Hình 4.12 Dựng hình cam lồi của cam nạp. Kẻ O1M vng góc với OA. Xét tam giác vng O1MO2 có: (O1O2)2 = (O1M)2 + (O2M)2.
Đặt D = R1 + hmax – r = 17,5 + 10 – 6.5 = 21 (mm) Ta có:
Từ đó xác định :
Hình 4.13 Xác định bán kính ρ của cam nạp
Bán kính R của nấm con đội. Để con đội khơng bị kẹt, bán kính R phải lớn hơn OK.
Nếu muốn cho con đội không bị kẹt, phải đảm bảo điều kiện:
(mm) Chọn R = 17,5 (mm).
Cam thải.
Góc cơng thác của cam thải:
-
Đường kính trục cam: dc = 30 (mm).
Độ nâng lớn nhất của con đội: h = 10 (mm).
Bán kính lưng cam: R1 = (1,5 2,5) h = 1,75.10 = 17,5 (mm).
Để thõa mãn dạng cam lồi của xupáp ta phải có điều kiện chọn h < r < h/2 10 < r < 5. Ta chọn bán kính cung đỉnh cam nạp: r = 5 (mm).
Vẽ vịng trịn tâm O bán kính R, xác định góc AOA' = φ = 111,5. Trên đường phân giác của góc AOA' ta lấy EC = h.
Vẽ vịng trịn đỉnh cam có tâm O1 bán kính r nằm trên đường phân giác ấy, vòng tròn ấy đi qua C.
Vẽ cung trịn bán kính ρ tiếp tuyến với hai vịng trịn trên có tâm O2 nằm trên đường kéo dài của AO, ρ xác định như sau:
Hình 4.14 Dựng hình cam lồi của cam nạp. Kẻ O1M vng góc với OA. Xét tam giác vng O1MO2 có:
(O1O2)2 = (O1M)2 + (O2M)2. Đặt D = R1 + hmax – r = 17,5 + 10 – 5 = 22,5 (mm) Ta có:
Từ đó xác định :
Hình 4.15 Xác định bán kính của cam nạp
Bán kính R của nấm con đội. Để con đội không bị kẹt, bán kính R phải lớn hơn OK.
Từ tam giác O1MO2 ta có:
Nếu muốn cho con đội khơng bị kẹt, phải đảm bảo điều kiện:
Chọn R = 17,5 (mm).