頂上凸輪式引擎閥門機構分析的數學模式

Abstract

頂上凸輪式閥門機構（Overhead Cam Shaft Engine Value Train System）被廣泛的 使用汽車引擎上，它有許多種型式，例如直接驅動式，端點支承搖臂式，中間支承搖 臂式…等。本文將討論中間支承搖臂式閥門機構，並假設閥門機構為剛體。使用微分 幾何及座標轉換原理以處理兩剛體間的嚙合關係在齒輪機構已被證明十分有效，本文 將引用這些原理以推導閥門機構。 本文係針對下列三個重點，進行頂上凸輪式閥門機構之研究與分析： １﹒提出凸輪及其從動件模擬的數學模式似推導凸輪外形：使用微分幾何及座標轉換 原理推導凸輪之數學方程式，進而利用電腦繪圖可繪出其外形以取代傳統的繪圖法。 ２﹒模擬凸輪系統的嚙合條件：以電腦輔助的平面凸輪接觸分析探討因製造及裝配誤 差所產生的運動誤差（Kinematic Errors），並提出補償之方法似消除或大幅降低因 製造或裝配誤差所造成的運動誤差。 ３﹒凸輪系統的動力分析：由慣性力及彈箕力的平衡條件導出接觸點的應力，並探討 閥門與凸輪、搖臂，進而推導出合理彈箕常數。 經由上述三項之研究與分析，對於頂上凸輪式閥門機構的特性探討及其設計與分析助 期甚大，同時亦可做為此型閥門機構最佳化設計的重要依據。