24任务3配气机构认识.docx
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24任务3配气机构认识
任务二配气机构认识实训
一、课前准备
（一）汽车认识与维护保养实训室
1.实训室分区及桌椅摆放
实训场地须包含多媒体教学区（图例中所示）、实际操作区、设备设施摆放区。
以每班30人为例，分为3组。
桌椅摆放同任务一。
2.展示台架
汽车发动机展示台架3台（每组一台），通过该设备，学生可以学会汽车发动机的基本知识，理解相关理论。
3.电脑、投影仪
用于播放PPT、视频和查阅资料用。
（二）零配件
气门组
名称
编号
说明
气门锁片
附FPQ001
每小组工作台上一套散件，教师讲解一套，共计4套
气门油封
附FPQ002
气门弹簧座
附FPQ003
气门导管
附FPQ004
气门弹簧
附FPQ005
气门
附FPQ006
气门传动组
凸轮轴
附FPQ007
同上
挺柱
附FPQ008
表2-10配气机构零部件表
此表所需零部件，详单参考附表
（三）信息
1.发动机配气机构
（1）简述
配气机构是汽车发动机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。
工作中，曲柄连杆机构在做功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。
总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。
（2）功用
配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。
新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的棍合气，对于柴油机而言是纯空气。
（3）配气机构的类型
1.按照气门的布置，可分为气门顶置式和气门气门侧置式。
气门顶置式：
进气门和排气门都倒挂在气缸盖上。
压缩比受到限制，进排气门阻力较大，发动机的动力性和高速性均较差，逐渐被淘汰。
气门侧置式：
进气门和排气、门都装置在气缸体的一侧。
目前国产的汽车发动机都采用气门顶置式配气机构。
2.按照凸轮轴布置的位置，分为凸轮轴下置式，凸轮轴中置式和凸轮轴上置式。
3.按照曲轴与凸轮轴的传动方式，分为齿轮传动，链传动和齿型带传动。
齿轮传动
链传动
齿形带传动
优点：
配气相位准确，工作可靠性好，耐久性好。
缺点：
噪音、磨损较大，布置困难。
应用：
凸轮轴下置式、凸轮轴中置式。
优点：
布置自由度大，制造成本低，工作可靠。
缺点：
配气相位易变，噪声、磨损大，耐久性较差。
应用：
凸轮轴上置式
优点
配气相位准确，布置自由度大，磨损、噪声小。
缺点
可靠性、耐久性差，摩擦阻力大，随温度变化大。
表2-11传动优缺点表
2.气门组
（1）气门
作用
气门分为进气门和排气门两种，其作用是密封进、排气道。
气门由头部、杆身和带密封锥面的气门盘组成。
头部用来封闭进、排气道，杆身用来在气门开闭过程中起导向作用。
气门头部与具有腐蚀介质的高温燃气接触，并在关闭时承受很大的落座冲击力。
气门头部温度很高（进气门570~670，排气门1050~1200），而且还承受气体的压力、气门弹簧的作用力和传动组件惯性力，其润滑、冷却条件差，要求气门必须有一定强度、刚度、耐热和耐磨性能。
进气门一般采用合金钢（铬钢、镍铬钢），排气门采用耐热合金（硅铬钢）。
有时为了省耐热合金，排气门头部用耐热合金，而杆部用铬钢，然后将两者旱起来。
气门头部的形状有平顶、球面顶和喇叭顶等。
一般是使用平顶的。
平顶气门头部结构简单、制造方便、吸热面积小、质量较小、进排气门都可以使用。
球面顶气门适用于排气门，其强度高、排气阻力小、废气消除效果好，但其受热面积大，质量和惯性大、加工复杂。
喇叭型有一定的流线型，可减少进气阻力,但其头部受热面积大，只适合进气门。
气门杆呈圆柱型，在气门导管中不断进行往复运动，其表面必经过热处理和磨光。
气门杆端部的形状取决于气门弹簧的固定形式，常用的结构是两半锁片来固定弹簧座，气门杆的端部有环槽来安装锁片，有的是用锁销来固定，其端部有一安装锁销用的孔。
进气门和排气门的区别：
如果发动机未拆卸，通过区分进排气管来判断进排气门，进气管一侧是进气门，排气管一侧是排气门。
如果是拆检，则进气门的颜色比排气门的颜色要浅很多，排气门是有烧蚀。
如果是新的，又没有任何标识，那就要看大小，通常情况下，每缸的排气门比进气门总面积要小。
（2）气门导管
气门导管的工作温度较高，约500K，气门杆在其中运动，紧靠配气机构飞溅出来的机油进行润滑，易磨损，所以气门导管大多数适用灰铸铁、球墨铸铁等制造的。
气门导管外圆柱面经过机加工后压入汽缸盖，为了防止气门导管在使用中松脱，有的发动机用卡环定位。
气门杆与气门导管之间有0.05~0.12mm间隙，使气门杆能在导管中自由运动。
（3）气门座
气门座可以在汽缸盖（气门顶置）或汽缸体（气门侧置）上直接搪出和气门座用交好的材料单独制作，然后镶嵌到汽缸盖或汽缸体上。
他们与气门的头部共同对汽缸起密封作用，并接受气门出来的热量。
进气门的温度较低，可以直接搪出但排气门的温度较高，润滑条件较差，及易磨损，多用镶嵌式。
镶嵌式的缺点是导热性差、加工精度高、容易脱落，一般直接搪出来好。
用铝合金的汽缸盖，由于铝合金材质软，进排气门均镶嵌。
（4）气门弹簧
气门弹簧多为圆柱型螺旋弹簧，其材料为高炭锰钢冷拔钢丝，加工后热处理，钢丝表面要磨光、抛光或用喷丸处理。
为了防止生锈，表面镀锌。
气门弹簧的一端支承在气缸盖或气缸体上，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的末端。
3.气门传动组
（1）凸轮轴
●凸轮轴下置
优点：
简化了曲轴与凸轮轴之间的传动装置。
缺点：
凸轮轴与气门相距较远，动力传递路线较长，不适用于高速发动机。
●凸轮轴中置
传动方式：
凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去了推杆。
应用：
适用于发动机转速较高时，可以减少气门传动机构的往复运动质量。
●凸轮轴顶置
特点：
凸轮轴与气门距离近，不需要推杆，使往复运动的惯量减少。
应用于高速发动机。
（2）气门挺柱
对于气门侧置式配气机构，其挺柱一般做成菌式，在挺柱的顶部装有调节螺钉，用来调节气门间隙。
气门顶置式配气机构的挺柱一般制成筒式，以减轻重量。
所示为滚轮式挺住，其优点是可以减小摩擦所造成的对挺柱的侧向力。
这种挺柱结构复杂，重量较大。
一般多用于大缸径柴油机上。
挺柱常用镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁制造。
其摩擦表面应经热处理后精磨。
有的发动机的挺柱直接装在气缸体上相应处铝出的导向孔中，也有的发动机的挺柱装在可拆式的挺柱导向体中。
（3）推杆
推杆的作用是将从凸轮轮经过挺柱传来的推力传给摇行、它是气门机构中最易弯曲的零件。
要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。
对于缸体与缸盖部是铝合金制造的发动机，其推杆最好用硬铝制造。
推杆可以是实心，或亩心的．钢制实心推杆，一般是同球形支座锻成一个整体，然后进行热处理。
（4）摇臂
图2-13摇臂
用来将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端以推开气门。
端头的工作表面一般制成圆柱形，当摇臂摆动时可沿气门杆端面滚滑。
这样可以使二者之间的力尽可能沿气门轴线作用。
摇臂内有润滑油道和油孔。
二、课程实施（180分钟）
开课采用视频辅助法，教师首先播放视频，让学生对配气机构有一个初步的认识和了解。
播放视频后，教师简单讲解配气机构是由哪几部分组成，由此开始本节课的讲解。
（一）开课（10分钟）
1.播放视频
视频内容为配气机构的概述和作用原理，组成。
2.学习内容
Ø配气机构的定义及功用；
Ø配气机构的组成；
Ø配气机构的零部件名称及作用；
Ø配气机构的各零部件安装位置；
3.学习目标
Ø能够说出配气机构的组成；
Ø能够说出配气机构的零部件及作用；
Ø能够说出配气机构的各零部件安装位置；
Ø能够完整、正确地填写项目单。
开课时，学生通过视频已经对配气机构的组成和工作原理有了一定了解，所以正式上课时，教师采用讲授法，分项目来具体讲解各组成部分的零部件，首先项目一为认识气门组，教师首先向学生展示一个分解好的气门组各零部件让学生认识，然后分别介绍气门组各零部件的定义、作用和位置。
项目一认识气门组
1.资讯（20分钟）
（1）气门组
气门组主要由气门油封、气门锁片、气门弹簧座和气门等零件组成。
（2）气门
●种类：
进气门和排气门；
●作用：
密封进、排气道；
●组成：
头部、杆身和带密封锥面的气门盘组成。
图2-14气门
进气门和排气门的区别：
详见信息2.1
（3）气门导管
作用：
●导向作用，保证气门做直线运动；
●使气门与气门座能正确贴合；
●在气门杆与气缸体之间起导热作用。
图2-15气门导管
（4）气门弹簧
图2-16气门弹簧
作用：
保证气门复位。
在气门关闭时，保证气门及时关闭和紧密贴合，同时防止气门在发动机振动时因跳动而破坏密封；在气门开启时，保证气门不因运动惯性而脱离凸轮。
2.实施（30分钟）
实施步骤说明：
每个小组都会有一个工作台，台上摆放散件，每组一个展示台架。
●教师让学生在工作台上辨识散件。
（10分钟）
●小组讨论，并参考展示台架，将项目单填写完整。
（10分钟）
教师让每个小组代表分享实施结果，最后教师公布答案。
（10分钟）
在工作台上辨识零部件，并结合发动机台架，填写项目单。
图例
名称
安装位置
气门导管
气缸盖内部
气门弹簧座
一般固定在气门杆的末端
气门油封
气门导管上
气门
气门导管内
气门锁片
气门上端，气门弹簧座中间
气门弹簧
气门弹簧的一端支承在气缸盖，而另一端则压靠在气门杆端的弹簧座上。
表2-12实施项目单
项目二认识气门传动组
气门组认识结束之后，是项目二气门传动组的认识，教师采取实体展示和讲授法，通过将气门传动组的各个零部件展示给学生看，由此来介绍气门传动组的作用和组成。
以及各零部件名称、作用和位置。
同时，学生来填写项目单。
1.资讯（20分钟）
▪气门传动组包括凸轮轴、定时齿轮、挺柱，推杆、摇臂、摇臂轴等。
▪气门传动组的作用是使进、排气门能按配气相位规定的时刻开闭，且保证有足够的开度。
图2-17气门传动组
（1）气门传动组分类
●根据凸轮轴所在位置不同，气门传动组可分为凸轮轴下置、凸轮轴中置及凸轮轴顶置三大类型。
如图所示。
__凸轮轴下置___
__凸轮轴中置_
__凸轮轴顶置
图2-18气门传动组的三种不同结构形式
现代发动机一般都采用凸轮轴顶置的结构形式，只有部分柴油机依然采用凸轮轴中置的结构形式。
●根据曲轴和凸轮轴传动形式不同，有可分为齿轮传动，链传动和齿型带传动。
●根据气门位置分为气门顶置式和气门侧置式。
●根据顶置凸轮轴的数量不同，又分为单顶置和双顶置。
（2）凸轮轴
凸轮轴
正时带轮
图2-19凸轮轴
作用：
●进、排气凸轮：
用以使气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭，并保证气门有足够的升程。
●凸轮轴轴颈：
用来支承凸轮轴，一般凸轮轴每隔两个气缸设置一个轴颈，也有全支撑的。
（3）挺柱
作用：
将凸轮的推力传给推杆（或气门杆），并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。
种类：
机械挺住和液压挺住。
图2-20挺柱
实施步骤说明：
教师首先让学生在工作台上辨识散件，每组一个工作台。
然后结合展示台架，将下表中的零部件安装位置填写至项目单中。
并且组织学生到实车上，找到配气机构，并写出它在实车上的位置。
最后分享评价实施结果。
实施时间安排
●工作台辨识散件，实车上找到配气机构。
（10分钟）
●结合展示台架和实车，填写项目单。
（10分钟）
●分享实施结果。
（10分钟）
二、实施（30分钟）
通过展示台架和实车，查找下面零部件以及配气机构的安装位置。
零部件
安装位置
凸轮轴
气缸盖内
正时
凸轮轴顶端
挺住
气门上部
推杆
摇臂下方
配气机构在实车上的位置
气缸体上部
表2-13实施项目单
（五）检查（40分钟）
自检通过填表的形式学生自己检查零部件是否都认识，教师让学生自己在项目单上的表格填写完整。
并挑出部分同学进行展示，然后公布正确答案。
互检通过小组之间互相提问的方式，比如1组挑出5个零部件，让2组的同学答出其名称，安装位置和作用。
然后交换角色。
2组提问1组答。
教师终检的内容为自检和互检的综合，教师每次随机抽取3个零部件让每个小组轮流回答，说出名称，安装位置和作用。
备注：
终检时，教师可以观察在上课过程中不积极的学生，在此对其进行提问，激发学生积极性。
检查时间安排
自检20分钟（10分钟填写表格，10分钟结果展示。
）
互检10分钟
终检10分钟
1.自检
仔细辨认下表中的元件，写出他们的名称，并注明其所属组别。
元件
名称
所属组别
挺住
气门组□
气门传动组□√
气门弹簧
气门组□√
气门传动组□
凸轮轴
气门组□
气门传动组□√
气门导管
气门组□√
气门传动组□
气门
气门组□√
气门传动组□
气门锁片
气门组□√
气门传动组□
气门油封
气门组□√
气门传动组□
气门弹簧座
气门组□√
气门传动组□
表2-14配气机构认识实训检查表
2.互检
小组
提问小组
提问零部件
是否正确答出其名称、位置及作用
1组
2组
是否
是否
是否
表2-15互检项目单
3.终检
教师给每组提问一个零部件，让每个小组排代表回答其零部件的名称、安装位置和作用。
（六）评估（15分钟）
教师在最后评估时，将整个上课过程中，学生容易辨认出错或者辨认困难的零部件再次进行讲解，让学生进行巩固知识。
并且可以给学生进行知识拓展，最后不要忘记对实施优秀的小组或个人进行褒奖，使他们再接再厉。
知识拓展内容
摇臂与摇臂轴
推杆的作用
气门顶部的形状等等，详细内容见信息。
三、课程结束
设备设施恢复
Ø将各种零部件擦拭干净并收回到库房，清点数量，方便下次上课；
Ø清扫实训室卫生。
Ø关灯、断电，课程结束。
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