【正文】 在此向 耿老師 深深的感謝和崇高的敬意！ 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機會向在這 四 年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示 由衷的謝意，感謝他們 四 年來的辛勤栽培。仿真對排氣門的速度加速度位移進行了分析得到其仿真圖形曲線，改變凸輪軸的轉(zhuǎn)速在對各個參數(shù)進行測量得到不同的曲線進行比較從而得到凸輪軸的轉(zhuǎn)速對配氣機構(gòu)運動情況的影響。在兩挺住與凸輪軸之間、兩氣門與搖臂之間添加 contact 力。單面組裝完畢，同樣原理組裝另一半，便可得到最終的 總裝配圖。分別插入，氣門、鎖片、彈簧座、內(nèi)彈簧、外彈簧。 圖 氣門 （ 2） 彈簧座、鎖片 利用旋轉(zhuǎn)命令，得到氣門鎖片、彈簧座，如圖 。 ADAMS/VIEW 采用簡單的分層方式完成建模工作，提供了豐富的零件幾何圖形庫、約束和力 /力矩庫，并且支持布爾運算，采用 Parasolid 作為實體建模的核，支持FORTRAN/77 和 FORTRAN/90 中所有的函數(shù) 。 。為防止由此引起的對配氣定時的不良影響，需要采用軸向定位措施。（ 2）從柴油機的總體布局來設(shè)計凸輪的允許彎曲變形，合理的計算出支撐它的軸頸數(shù)目，軸頸的直徑、和凸輪軸的最小直徑尺寸。 S195 柴油機的配氣相位角，根據(jù)手冊可以得到： 表 配氣相位角 進氣前角 進氣滯后角 排氣提前角 排氣滯后角 19176。 h. 應(yīng)使氣門彈簧產(chǎn)生共振的傾向達到最小程度。因此在設(shè)計配氣機構(gòu)時選用這樣的凸輪型線，使它保證可以有足夠的氣缸沖量的同時，同時也保證運動零件的慣性力數(shù)值在允許的范圍內(nèi)。 以上 eu 或 ru 當(dāng)使用的材料為鑄鐵可取做 ，材料為鋼材是取 。 對于 195 柴油機采用的是平面挺柱，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕。 pxpp PPn ? 10?? （ ） 式中， tP 為作用在推桿上的最大作用力。 對于 195 柴油機選擇 ? ? 2/5 mmkgfr ?? 。長臂推動氣門的桿端，短臂端的螺孔中裝有氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母，氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^與推桿上端的凹球端頭接觸，根據(jù) 195 柴油機的外形結(jié)構(gòu)確定其搖臂比為46/32=。 彈簧的尺寸： a、 彈簧鋼絲直徑 ：外彈簧鋼絲直徑 4w mm? ? ，內(nèi)彈簧鋼絲直徑 mmnnp 3. ?? 。在初步選定了 2p 和 1p 后，在氣門升程曲線右方作出彈簧曲線方程，并在方程曲線上的 C C C3 、 C0 等點處引水平線和垂直線，將水平線上截得的彈簧長度量到對應(yīng)的垂直線上，在慣性力圖上（圖 ） 得到彈簧力曲線，彈簧力至少要比慣性力大 30%，在慣性力從正變負區(qū)域彈簧力的儲備量還應(yīng)更大一些，此時可對 2P 、 1P 作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以來滿足要求。一般認為彈簧力小于名義值的 85%以下時，彈簧就已經(jīng)失效，不能繼續(xù)使用，這是決定彈簧使用期限的一個重要因素，在彈簧設(shè)計時應(yīng)根據(jù)彈簧的工作溫度和應(yīng)力大小合理的選擇彈簧材料。氣門彈簧一旦斷裂會造成嚴重的發(fā)動機事故。 e. 采用氣門選裝機構(gòu)。 1 氣門 2— 氣門鎖夾 3— 彈簧座 4— 氣門彈簧 9 圖 氣門彈簧鎖緊圖 氣門的主要損壞形式和預(yù)防措施 （ 1）排氣門的燒損原因 a. 材料的高溫耐蝕性不夠。 195 柴油機的氣門桿的直徑： (16 ~ 25 ) % ( ~ )dD?? mm。 氣門桿的設(shè)計 （ 1）氣門桿的結(jié)構(gòu) 氣門桿通常是做成實心的，但是為了減輕質(zhì)量，對于 高速發(fā)動機，它的溫度很高，將氣門桿做成空心，并在排氣門的桿內(nèi)充油金屬鈉進行冷卻以降低熱負荷，對也 S195柴油機為了考慮到它的成本問題，就直接將它設(shè)計成實心氣門桿。 ( ~ )TD? （ ） 式中， T 為氣門頭部錐面厚度， D 為氣門頭部外圓直徑。 （ 2）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。 氣門頭的設(shè)計 （ 1） 氣門頭部的形狀 氣門頭部的形狀除了影響氣體的流通特性之外，還會影響到氣門的剛度、重量、導(dǎo)熱性能以及制造成本等，同時也關(guān)系到氣門的使用期限。 %之間，經(jīng)淬火后可得到馬氏體組織以上耐磨的要求，這種材料的機械性能加工性好，滑動性好，在工作 溫度超過 650℃ 的排氣門上廣泛應(yīng)用，如 4crsi 4Cr、 10Si2Mn 等。而排氣門則可達 650186。 （ 2）結(jié)構(gòu)方面 要求結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，且頸部形狀也要恰當(dāng)，以便減少氣體的流動阻力，增加其進氣沖量。 （ 2）根據(jù)設(shè)計要求運用 Pro/e 三維繪圖軟件在計算機內(nèi)建立準確的軸系各構(gòu)件的實體模型，主要包括 凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、氣門等。 在動態(tài)設(shè)計中，考慮到系統(tǒng)的彈性變形，氣門在工作中會產(chǎn)生振動，影響配氣機構(gòu)動力性能和平穩(wěn)性，因此必須對配氣機構(gòu)在工作中的動態(tài)特性進行評估。通常用挺柱升程、豐滿系數(shù)和時 面值來表示，希望此值越大越好。目前，國內(nèi)大學(xué)和企業(yè)己進行了機構(gòu)運動、動力學(xué)仿真方面的研究和局部應(yīng)用，能在設(shè)計初期及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機曲柄連桿機構(gòu)運動干涉，校核配氣機構(gòu)運動、動力學(xué)性能等，為設(shè)計人員提供了基本的設(shè)計依據(jù)。例如在實驗室中建立水利模型，進行水利學(xué)方面的研究。由于配氣機構(gòu)是一個彈性系統(tǒng)，它由許許多多的零部件所組成，往往一個成功柴油機所采用的凸輪應(yīng)用于其他類型的柴油機上不一定效果會好，凸輪必須和整個配 氣機構(gòu)系統(tǒng)結(jié)合在一起進行考慮，良好的凸輪設(shè)計也必須與系統(tǒng)的其他零部件正確匹配，才能達到希望的效果 圖 [1~4]。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速不斷提高以及廣泛采用的多氣門方案都可能導(dǎo)致發(fā)動機進排氣閥門噪聲的增加。 Valve train VPT。s Degree Movement Simulation of Input Air and Outputair Valve of Engine based on Pro/e Candidate： Lu Liangliang Specialty： Mechanical Design Manufacturing and Automation Class： 083 Supervisor： Lecturer Geng Ruiguang Heilongjiang Institute of Technology 202106 本文對 配氣機構(gòu)給零件形狀、尺寸進行了設(shè)計，并且應(yīng)用 proengineer 進行了實體建模，得到了配氣機構(gòu)的三維裝配圖。為配氣機構(gòu)的設(shè)計提供便利。計算機輔助系統(tǒng)的出現(xiàn)為設(shè) 計人員的工作帶來了巨大的變化，其極大的緩解了傳統(tǒng)手工制圖設(shè)計存在的勞動量大、不易修改等缺點，促進了設(shè)計工作的改革以及工作效率的提高。多自由度質(zhì)量模型具有比單自由度質(zhì)量模型更為真實反映實際機構(gòu)狀況的優(yōu)點，利用多自由度質(zhì)量模型能精確地研究各傳動部件的運動規(guī)律和受力情況，也能分析氣門彈簧的振動情況 [5~10]。在國防工業(yè)領(lǐng)域，建成了不同類型的半實物仿真系統(tǒng)。 再將模型導(dǎo)入 ADAMS軟件進行多體動力學(xué)計算， 3 流行的多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)的動力學(xué)方程。設(shè)計凸輪時，應(yīng)避免凸輪曲率半徑過小，否則會導(dǎo)致接觸應(yīng)力過大，使凸輪出現(xiàn)過早磨損。 本文研究內(nèi)容 本文主要對配氣機構(gòu)的個零件的形狀和尺寸進行設(shè)計，得到個零件圖的詳細尺寸，再通過計算機軟件即 Proengineer 進行三維的實體建模，得到個零件的三維圖，將各個零件裝配到一起，得到配氣機構(gòu)的裝配圖。韌性和表面硬度。氣門工作時承受落座沖擊負荷及燃氣壓力給以的靜負荷，這種靜負荷一般在 4 2/mmkgf 左右，而沖擊負荷一般為 2/mmkgf 左右；氣門的工作溫度：進氣門約為 200186。而且進、排氣門的對材料的要求也是不同。 （ 2） 奧氏體鋼 這類鋼在常溫和工作溫度下基本上全是奧氏體組織，不能淬硬。圖 是平底型氣門的示意圖。由于頭部厚度Ｔ對氣門的剛度影響比頸部圓?。乙蟮枚啵虼水?dāng)需要增加氣門剛度時首先考慮增加頭部的厚度。 取 b 為 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。根據(jù)經(jīng)驗公式，氣門桿的頸部可取頭部外徑的（ 16 錯誤 !未找到引用源。 （ 5）氣門桿與彈簧的鎖緊 為了防止氣門彈簧和氣門鎖夾斷裂時氣門落入氣缸而引起嚴重的事故，可以在氣門鎖夾槽的下部增加一段凹槽，然后嵌入彈簧圈，凹槽的位置應(yīng)能保證氣門的下落量只比氣門最大升程大 1 錯誤 !未找到引用源。 b. 在氣門錐面堆焊基合金。 在氣門機構(gòu)零 件之間運動學(xué)的關(guān)系保證在： 2jnpnp KPP ? （ ） 式中 ， K 為儲備系數(shù)（對柴油機機械離心式調(diào)速器時，取 K= ,對化油器式發(fā)動機取 K= ； 2jnpP 是在挺柱有負加速運動時，換算到氣門一邊的機構(gòu)慣性力。此外，由于兩個彈簧的自振率不相同，可以相反阻尼作用，從而減少共振危險。油淬火 — 回火鋼絲的優(yōu)點在于熱穩(wěn)定性較好，可適應(yīng)用較高工作溫度。 彈簧最小的彈力： 2m in 0 2( ) /n p xn rn r rP km r r l l??? =149N （ ） 彈簧預(yù)壓縮變形量： )( 20min rrf ?? /mrll = （ ） 式中， 0r 為凸輪基圓半徑， 2r 為凸輪頂部半徑。為了獲得較輕的質(zhì)量剛性好的結(jié)構(gòu)，往往才有 T 字型的或者 I 字型的斷面。 搖臂與氣門桿頂面間接觸應(yīng)力的計算 2320 .3 3 8 rmr PEr? ? 420? ? ?2/mmkfg （ ） 式中， rP 為氣門桿頂面上的最大作用力， r 為搖臂敲擊部分的球面半徑； 搖臂與氣門頂面間的許用接觸應(yīng)力： ? ? 450?r? ? ?2/mmkfg 。此外，縮短推桿的長度是減輕質(zhì)量，提高縱向彎曲應(yīng)力和整個配氣機構(gòu)剛度的有效辦法。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。凸輪軸的材料為 45 鋼，凸輪表面淬火處后，硬度為BRC54~ 65。 與 2r 錯誤 !未找到引用源。 e. 具有恰當(dāng)?shù)臍忾T落座速度 ，以免氣門和氣門座的過度磨損和損壞。為了使圓弧凸輪可靠的工作，必須使 其外形圓滑，各段圓弧在交接點處有公切線，這就要求圓弧凸輪各幾何參數(shù)只見滿足一定的關(guān)系式。 (180 )aa? ?? ? ? 110?? 凸輪頂部的圓弧半徑 2 0 01 2cosr r D ?? ? ? ? ?? ?m a x0 c o s / 21 c o s / 2thr ???? ? ? （ ）取 2 8r mm? 。因為凸輪軸要承受一定的機械強度，必須要有足夠的強度和韌性，同時還應(yīng)具有一定的耐磨性，才能讓發(fā)動機在正常的工況下工作，選擇碳鋼，一般選擇 45 鋼就可以滿足要求了。 =14，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，支承軸頸間距離較大、凸輪上受力較大時取上限值。 ADAMS/VIEW 是 ADAMS 系列產(chǎn)品的核心模塊。 ADAMS/View 有自己的高級編程語言，支持命令行輸 λ 命令和 C++語言，有豐富的宏命令以及快捷方便的圖標、菜單和對話框創(chuàng)建和修改工具包，而且具有在線幫助功能。 圖 推桿 （ 6） 挺柱 利用旋轉(zhuǎn)命令獲得挺柱的三維模型，如圖 。再將推桿插入，推桿與挺柱相切并且在同一軸線上。用 interface 功能導(dǎo)出 Adams viewer 文件。氣門升程和速度曲線光滑，說明配氣機構(gòu)運行平穩(wěn)，沒有發(fā)生飛脫現(xiàn)象。 [28] 史春濤 ,王韜 ,孫立星 .國內(nèi)內(nèi)燃機數(shù)字化仿真技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 [J]. 拖拉機與農(nóng)用運輸車 。 我還要感謝 我的同學(xué) ，在畢業(yè)設(shè)計的這段時間里， 他 們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對于你們 的 幫助和支持，在此我表示深深地感謝！ 最后，向所有在 校園 曾經(jīng)關(guān)心和幫助過 我 老師和同學(xué)表示最誠摯的謝意！ 。 （ 3）基于 ADAMS 建立的配氣機構(gòu)虛擬樣機仿真可提供大量的運動學(xué)和力學(xué)參數(shù)，這些依據(jù)不僅可用于分析機構(gòu)運動與動力學(xué)特性，也可為進一步有限