【正文】 — 0062cos1 62cos*7 ? = mmrhra r )( 2m a x0 ??? ? ?popooo aarr arrarr c o s2 c o s22022221 ?????? ? = )c o s(2/c o s** 20222 aarraa ?????? =138 為了保證氣門的間隙，凸輪的背面部分的半徑 0r 加工的比 kr 小一個間隙 oon srrs ???? : s? 值中包括了配氣機(jī)構(gòu)的溫度間隙及彈性變形量。特別是挺柱的底面，由于和凸輪表面接觸的面積很小，接觸應(yīng)力很大，表面磨損很大，甚至可能刮傷，因此挺柱側(cè)面以及底面要求耐磨。對于高速發(fā)動機(jī)也是比較適合的。凸輪軸的材料為 45 鋼，凸輪表面淬火處后，硬度為 BRC54~65。 挺柱頭部球面支座的設(shè)計： 挺柱頭部加工有凹形的球面支座，它是支撐推桿球頭的。 表面磷化處理。 預(yù)防的措施： 改善潤滑； 降低接觸應(yīng)力； 降低殘余應(yīng)力；材料的化學(xué)成分和金相組織； 采用熱導(dǎo)性好的材料 材料內(nèi)部應(yīng)盡量減少氣泡。這種拋光的過程常開始于凸輪廓線的加速度為零的位置，而止于凸輪廓線的頂端之前，頂端不會被磨平。 推桿的材料： 45 鋼。此外，縮短推桿的長度是減輕質(zhì)量，提高縱向彎曲應(yīng)力和整個配氣機(jī)構(gòu)剛度的有效辦法。高速 船用發(fā)動機(jī)， pn =3~5 （ 3）、固定式和船用發(fā)動機(jī) pn =4~6 四、 推桿球頭與挺柱球面支座，推桿球頭與搖臂調(diào)節(jié)螺釘球面支座間接觸應(yīng)力的計算： 接觸應(yīng)力按下面的公式計算： 32212 113 3 ???????? ??rrEP mpr? 322551 ???????? ??mEx = 180? ?2/mmkgf 式中 p — 作用于推桿上的最大作用力（ kgf） Em— 挺柱與推桿兩種材料的平均彈量 ? ?2/mmkgf 1r— 推桿的球頭半徑（ mm） 2r — 挺柱球面支座的半徑（ mm） 對于各種用途發(fā)動機(jī)的許用接觸應(yīng)力 ??r? 如下： (1)汽車拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)， ??r? =150~200? ?2/mmkgf （ 2）固定式和船用發(fā)動機(jī)， ??r? =100~120? ?2/mmkgf 五、搖臂的設(shè)計 搖臂的工作原理： 搖臂是推桿和氣門之間的傳動件，它是推桿傳來的力改變方向后作用于氣門尾部以推開氣門。 搖臂比： 搖臂有長、短臂之分，長短之比成為搖臂比，其值在 左右。在 195B 柴油機(jī)上，采用的是用搖臂支座將兩個搖臂分開，并且在兩邊緣處用卡簧將其鎖緊。 六、氣門組的設(shè)計 一、氣門的設(shè)計： 氣門設(shè)計的基本要求： ① 材料方面： 氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。進(jìn)氣門錐面多屬磨損摩擦，因此進(jìn)氣門側(cè)重耐磨。排氣門是氣門組中 的高溫零件，氣門頭部 75%左右的熱量經(jīng)氣門座導(dǎo)出， 25%的熱量經(jīng)氣門導(dǎo)管導(dǎo)出，因此，氣門的設(shè)計應(yīng)與氣缸蓋的設(shè)計密切配合，氣門座周圍必須加強(qiáng)冷劑，并使溫度盡量均勻。 氣門的工作條件分析： 氣門室發(fā)動機(jī)的重要零件之一。 氣門材料的選擇： 氣門材料的選擇必須考利到它的工作溫度、腐蝕、沖擊載荷以及氣門桿部與端面的耐磨等因素。 氣門選擇材料的方法：（ 1）馬氏體鋼 一般氣門中采用鐵素體合金鋼，含碳量在 ~%之間，經(jīng)淬火后可得到馬氏體組織以上耐磨的要求，這種材料的機(jī)械性能加工性好，滑動性好，在工作溫度超過 650c0 的排氣門上廣泛應(yīng)用，如 4crsi2.、 4Cr10Si2Mn 等。應(yīng)從以下兩個方面 來考慮： 1）界面處應(yīng)在氣門頭部應(yīng)力區(qū)之外并離頸部頂圓弧中點(diǎn)附近的熱點(diǎn)較遠(yuǎn)； 2）耐熱性較差的桿部材料不要受到高溫燃?xì)獾那治g；焊接的部位以選在氣門全開時界面與導(dǎo)管下端相齊或略高為宜。 國產(chǎn)常用氣門鋼的化學(xué)成分以及機(jī)械性能見下表： 氣門剛化學(xué)成分 氣門剛機(jī)械性能 氣門剛參數(shù)性能 除表列的氣門鋼之外，我國還試制了新的氣門鋼種，如 TF— 3,奧氏體鋼，這種鋼在機(jī)械性能和耐磨性能方面超過了 4Cr10Si2Mn 從而逐步形成了國產(chǎn)排氣門鋼系列。為了使奧氏體鋼氣門桿端面耐磨也可采用堆焊或焊上一小段馬氏體鋼。因為這種氣門的結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、受熱面小，具有一定的剛度，基本上式滿足進(jìn)排去的要求。 （ 3）氣門錐面斜角： 在氣門開啟初期及接近關(guān)閉時，氣門錐面斜角 ? 的大小對于氣體的流通斷面有較大的影響。由于頭部厚度Ｔ對氣門的剛度影響比頸部圓?。乙蟮枚?，因此當(dāng)需要增加氣門剛度 時首先考慮增加頭部的厚度。 注意提醒的是，并不是所有的 b 都參與了密封，真正起到密封的是一條位于寬度 b 中間附近的密封帶，密封帶的寬度 b 小得多，氣門的大部分熱量是通過這條密封帶傳出去的，密封帶較寬則傳熱的效果就較好，氣門的工作溫度就較低，但氣門的密封性就較差。桿的頸部選擇還決定于它在導(dǎo)管中運(yùn)動時側(cè)向力的大小。考慮到加工和維修的方便，一般進(jìn)排氣門桿的頸部取相等。才能滿足其工作條件。195B 型柴油機(jī)采用的是下置強(qiáng)制式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 三、氣門座圈的設(shè)計： （ 1）氣門材料：氣門溫度工作溫度一般在 200~300 度之間，對座圈材料的要求為：熱膨脹系數(shù)與氣缸蓋材料接近，在工作溫度下有一定的強(qiáng)度、硬度和耐蝕性，并有較好的導(dǎo)熱性和切削性能。 （ 2）氣門座圈的作用 : 以一般材料鑄造的汽缸蓋，當(dāng)氣門座不能滿足耐沖擊、耐腐蝕和熱硬度時，為延長氣門和氣門座的使用期限，就需要采用氣門座。因為過盈過大會使座圈的壓縮應(yīng)力過高，如超過材料的彈性極限，則出現(xiàn)塑性變形，座圈反而會脫落。 四、 氣門導(dǎo)管的設(shè)計： （ 1）氣門導(dǎo)管的材料：氣門導(dǎo)管與氣門桿的匹配應(yīng)有較好的滑動性，即使在潤滑條件較差的情況下也要可靠地工作。導(dǎo)管與氣門這對摩擦副由于靠近氣門頭部，所以溫度較高，潤滑油易結(jié)碳，但供給摩擦副的潤滑油又不能過多，以免流入燃燒室中，因此，要求導(dǎo)管在潤滑條件較差的情況下能耐磨。如圖： （ 4） 導(dǎo)管外徑與氣缸蓋導(dǎo)管孔德間隙選擇：一般選擇其過盈量為導(dǎo)管的~ 倍。對與 195B 柴油機(jī)的間隙： 10*（ ~） =（ ~） mm。 二、預(yù)防的措施： ① 選擇在高溫下耐腐蝕性好的材料。 ④ 改善冷卻水道的布置，適當(dāng)?shù)脑黾託忾T座圈的接觸高度，以利充分散熱，降低氣門的工作溫度。 ⑤ 氣門在導(dǎo)管內(nèi)卡住，活塞與氣門相碰撞 ⑥ 鎖夾槽處的過渡處圓角太小，甚至留有切削裂紋 （二）預(yù)防措施 由于氣門的斷裂是設(shè)計和加工工藝兩個方面的原因，因此需針對損壞原因加以解決。 2) 高溫疲勞，由于氣門座圈變形，當(dāng)氣門落座之后在氣缸壓力作用下使氣門頭部的某些部位產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力，這個應(yīng)力分成徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力，如徑向應(yīng)力過大，造成圓周方向裂紋，切向應(yīng)力過大，造成徑向裂紋，如裂紋不斷擴(kuò)大即可整塊金屬從氣門頭部碎落下來。 此外，當(dāng)在氣門錐面堆焊鈷基合金時，要嚴(yán)格控制堆焊 溫度，避免局部過熱，過熱后的鈷基合金，硬度顯著降低，晶粒粗大，耐磨迅速下降并在過熱區(qū)的邊界處產(chǎn)生很大的應(yīng)力，在氣門工作時易產(chǎn)生裂紋。 在氣門機(jī)構(gòu)零件之間運(yùn)動學(xué)的關(guān)系保證在： 2jnpnp KPP ? 式中 K— 儲備系數(shù)（對柴油機(jī)機(jī)械離心式調(diào)速器時，去K=~,對化油器式發(fā)動機(jī)取 K=~； 2jnpP — 在挺柱有負(fù)加速運(yùn)動時，換算到氣門一邊的機(jī)構(gòu)慣性力， N。氣門彈簧一旦斷裂會造成嚴(yán)重的發(fā)動機(jī)事故。采用雙彈簧時，內(nèi)、外彈簧的螺旋方向應(yīng)相反。 氣門彈簧材料一般為碳素彈簧鋼絲（ I、 II、 III 組）、 65mn 和 50CrVA 彈簧鋼絲等。油淬火 — 回火鋼絲的優(yōu)點(diǎn)在于熱穩(wěn)定性較好，可適應(yīng)用較高工作溫度。彈簧的材料采用彈簧鋼， 1?? =35 兆帕 kpan 1500?? 。 （ 2）彈簧最小的彈力： rrrnrnnp llrrKMP /)( 220m in ??? =195** 62 10*293 ? / =239N （ 3）彈簧的剛度： C= 2RRnKM ? =195** 2293 * 610? / = n/m （ 4） 彈簧變形： 1） 預(yù)壓縮變形量： )( 20min rrf ?? rRnll / =（ ） * = 2） 總變形量： m a xm i nm a x Rnhff ?? =+ = （ 5）內(nèi)、外彈簧之間的負(fù)荷分配： 1） 內(nèi)彈簧： m a a x. nnpnnp PP ? =*448 = 3 9* m i nm i n. ??? npnnp PP N 2） 外彈簧： NPPP nnpnpnnp a a xm a x. ????? NPPP nnpnpnnp i i nm i n. ????? （ 6）內(nèi)外彈簧的 剛度： m a xm a x. / fPc npnnp ?=291* 33 10*?? = mKNfPcnnpnnp /** 5 6/ 33m a xm a x.. ??? ?? mKNcc nnp /. ???? 根據(jù)以求得的值 ： m a a a x nnpnnpnp PPP ?? m i i nm i n nnpnpnnp PPP ?? （ 7）彈簧的尺寸： A、 彈簧鋼絲直徑 : mmnnp 4. ?? mmnnp 3. ?? B、 彈簧的平均直徑： 28. ?nDnp mmD nnp 19. ? C、 彈簧的工作圈數(shù)： *10*269*8 ** 3643 .m a x. m a x4 .. ??? ?nnpnnp nnpnp DPfGi ? *10*1 4 5*8 9 1 ** . 3643 .m a x. m a x4 . ????nnpnnp nnppn DPfGi ? 式中 G=—— 鋼絲剪切彈性模量 D、 彈簧總?cè)?shù) : ????? pnnn ii ????? pnnn ii F、 氣門全開時彈簧的長度 : m i n...m i n ??? npnnpnnn iiL ? =*+*= m i n...m i n ??? npnnpnnn iiL ?=*+*= mmLL n inm in ?? G、 氣門關(guān)閉時彈簧的長度： a xm i n0 ????? knhLL mm H、 自由彈簧的長度： a xm i n. ????? fLL nn mm m a xm in. fLL nn ?? =+= I、 彈簧的最大和最小應(yīng)力： 1） 內(nèi)彈簧 3 . .m a x.`m a x8nnpnnpnP npB Dk ??? ? = 5 9 510** 10*19*1 4 5* 93 9