（1）凸轮轴

凸轮轴的作用是驱动和控制发动机各缸气门的开启和关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位及气门开度的变化规律等要求。此外，有些汽油发动机还用它来驱动汽油泵、机油泵和分电器等。它是气门驱动组件中最主要的零件。

1）凸轮轴的构造。凸轮轴主要由凸轮和凸轮轴轴颈组成。凸轮分为进气凸轮和排气凸轮两种，用来驱动气门的开启与关闭。轴颈对凸轮轴起支承作用。图3-12所示为下置式凸轮轴的结构，其上有进气凸轮、排气凸轮、轴颈、驱动机油泵及分电器的齿轮和推动汽油泵摇臂的偏心轮。

图3-12 凸轮轴的结构

①凸轮的轮廓。凸轮的轮廓应保证气门开闭的持续时间符合配气相位的要求，并使气门有合适的升程及其升降过程的运动规律，如图3-13所示。

不同型号发动机的凸轮具有不同的轮廓形状。整个轮廓由凸顶、凸根、打开凸面、关闭凸面组成。凸轮升程是指从基圆直径向上凸轮能达到的高度，它决定了气门的升程大小。凸轮的顶部称作凸顶，它的长度决定了气门将在完全打开的位置保持多长时间。凸顶可能有多种不同的轮廓形状，这取决于气门需在完全打开的位置保持多久。凸根是指凸轮外形的底部部分，当挺柱或气门在凸根部分移动时，气门处于完全关闭状态。凸轮的这些外形特征决定了气门打闭过程的具体特性——时间和速度。

②凸轮的相对位置。凸轮的数目由气缸的数目决定。通常每一气缸有两个凸轮，分别用于控制进气和排气。各个凸轮相互间的位置必须与发动机所采用的工作顺序相适应。在四缸发动机中，同名凸轮（进气或排气凸轮）间的位置相差90°夹角，而在六缸发动机中则相差60°。

2）凸轮轴的驱动。凸轮轴由曲轴驱动，其驱动方式有正时齿轮式、链条式和同步带式。

图3-13 凸轮的轮廓

①正时齿轮驱动式。多用于下置式和中置式凸轮轴的驱动。汽油机一般只用一对正时齿轮，即曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮，如图3-14所示。柴油机需要同时驱动喷油泵，所以增加一个中间齿轮。曲轴正时齿轮用中碳钢制造，凸轮轴正时齿轮则多用夹布胶木。为保证配气和点火正时，齿轮上都有正时记号，装配时必须要将记号对齐。

②链条驱动式。多用于顶置式凸轮轴的驱动，如图3-15所示。链条一般为滚子链，工作时应保持一定的张紧度，不易产生振动和噪声，为此，在链传动机构中装有导链板，并在链条松边装有张紧器。

图3-14 正时齿轮驱动式

③同步带驱动式。多用于上置式凸轮轴的传动，如图3-16所示。同步带式驱动与齿轮和链条驱动相比，具有噪声低、重量轻、成本低、工作可靠和不需要润滑等优点。另外，同步带伸缩小，适合精度高的传动。因此，现代轿车高速发动机大多采用同步带驱动式。

图3-15 链条驱动式

图3-16 同步带驱动式

为了确保传动可靠，同步带需要保持一定张紧力，为此，在同步带传动机构中也设置张紧轮。

（2）挺柱

挺柱的作用是将凸轮的推力传给推杆或气门。它安装在气缸体或气缸盖上相应处镗出的导向孔中，常用镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁制造。

挺柱常用的形式有普通挺柱和液压挺柱两种。(www.daowen.com)

1）普通挺柱。普通挺柱有以下两种形式，如图3-17所示，一种为筒式（可以减轻重量），另一种为滚轮式（可以减轻磨损）。

以上两种挺柱的发动机都必须有调整气门间隙的措施。气门间隙解决了材料热膨胀对气门工作的影响，但在发动机工作时易发生撞击而产生噪声。为了解决这一矛盾，有些发动机采用了液压挺柱。

2）液压挺柱。液压挺柱外形及结构如图3-18所示。由挺柱体、油缸、柱塞、球形阀、压力弹簧等组成。

图3-17 挺柱

挺柱体外圆柱面上有一环形油槽，油槽内有一进油孔与低压油腔相通，背面上有一键形槽将低压油腔与柱塞上部相通。油缸外圆与挺柱体内导向孔配合，内孔则与柱塞配合，两者都有相对运动。油缸底部的压力弹簧把球形阀压靠在柱塞底部的阀座上，当球阀关闭柱塞的中间孔时，可将挺柱分成上部的低压油腔和下部的高压油腔；当球形阀开启时，则成为一个通腔。

图3-18 液压挺柱

当凸轮基圆与挺柱接触时，压力弹簧使挺柱顶面和凸轮轮廓线保持紧密接触，油缸下端面与气门杆尾部紧密接触，因此没有气门间隙，且挺柱体上的环形油槽与缸盖上的斜油孔对齐，来自气缸盖油道的润滑油经量油孔、斜油孔和环形油槽流入挺柱体内的低压油腔，并经挺柱背面上的键形槽进入柱塞上方的低压油腔。

当凸轮按图3-18中所示方向转过基圆使凸起部分与挺柱接触时，挺柱体和柱塞向下移动，高压油腔中的润滑油被压缩，油压升高，加上压力弹簧的作用，使球阀紧压在柱塞下端的阀座上，这时高压油腔与低压油腔被分隔开。由于液体的不可压缩性，整个挺柱如同一个刚体一样下移打开气门。此时，挺柱体环形油槽已离开了进油的位置，停止进油。

当挺柱到达下止点后开始上行时，由于仍受到气门弹簧和凸轮两方面的顶压，高压油腔继续封闭，球阀也不会打开，液压挺柱仍可认为是一个刚体，直至气门完全关闭时为止。此时凸轮重新转到基圆与挺柱接触位置，气缸盖油道中的压力油又重新进入挺柱的低压油腔。同时，挺柱无凸轮的压力，高压油腔内的压力油和压力弹簧一起推动柱塞上行，高压油腔油压下降。从低压油腔来的压力油推开球阀进入高压油腔，使两腔连通充满润滑油。这时挺柱顶面仍和凸轮紧贴，气门间隙得到补偿。

在气门受热膨胀时，柱塞和油缸作轴向相对运动，高压油腔中的油液可经过油缸与柱塞间的缝隙挤入低压油腔，使挺柱自动“缩短”，保证气门关闭紧密。当气门冷却收缩时，压力弹簧将油缸向下推动，而使柱塞与挺柱体向上移动，高压油腔内压力下降，球阀打开，低压油腔油液进入高压油腔，挺柱自动“伸长”，保证配气机构无间隙。故使用液压挺柱时，可以不预留气门间隙，也不需调整气门间隙。

采用液压挺柱既消除了配气机构中的间隙，减小了各零件的冲击载荷和噪声，同时凸轮轮廓可设计得比较陡一些，使气门开启和关闭速度更快，以减小进气、排气阻力，改善发动机的换气特性，提高发动机的性能。

（3）推杆

推杆的作用是把挺柱所受的推力传至摇臂，如图3-19所示。推杆用钢管或钢杆制成，质量轻、刚度大。一端为球形（或配以下端头），与挺杆凹螺栓碗支承相接触；另一端成凹球碗形（或配以上端头），与摇臂一端的调整螺钉的球形头相接触。采用球状连接的目的是为了减少侧向力的影响。

（4）摇臂和摇臂轴

如图3-20所示，摇臂起杠杆作用，它将推杆的作用力改变方向而传给气门杆推动气门，一般用铸铁或铸钢制成。气门摇臂制成不等长的，靠气门一边比靠推杆一边的臂约长30%～50%，这样可获得较大的气门升程，而减少推杆与挺柱的移动量，从而也减少了它们往复运动产生的惯性力。气门摇臂一端为扁圆的工作面，与气门杆端相接触；另一端为带球头的调整螺钉，与推杆相接触，以调整热间隙之用。中部为摇臂轴承，装有青铜衬套，与摇臂轴相结合。

摇臂轴的作用是支撑摇臂。它是一根中空的圆轴，用几个支座架安装在气缸盖上。摇臂与支座架之间装有防止轴向移动的弹簧，轴的内孔用油管与主油道相通，以便供给润滑油。摇臂轴用碳钢制成，为了耐磨，它的工作面一般都经过表面淬火。

图3-19 推杆

图3-20 摇臂