【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(jī)會(huì)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(lái)的辛勤栽培。仿真對(duì)排氣門(mén)的速度加速度位移進(jìn)行了分析得到其仿真圖形曲線(xiàn)，改變凸輪軸的轉(zhuǎn)速在對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量得到不同的曲線(xiàn)進(jìn)行比較從而得到凸輪軸的轉(zhuǎn)速對(duì)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況的影響。在兩挺住與凸輪軸之間、兩氣門(mén)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(mén)、鎖片、彈簧座、內(nèi)彈簧、外彈簧。 圖 氣門(mén) （ 2） 彈簧座、鎖片 利用旋轉(zhuǎn)命令，得到氣門(mén)鎖片、彈簧座，如圖 。 ADAMS/VIEW 采用簡(jiǎn)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(kù)、約束和力 /力矩庫(kù)，并且支持布爾運(yùn)算，采用 Parasolid 作為實(shí)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(duì)配氣定時(shí)的不良影響，需要采用軸向定位措施。（ 2）從柴油機(jī)的總體布局來(lái)設(shè)計(jì)凸輪的允許彎曲變形，合理的計(jì)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(jī)的配氣相位角，根據(jù)手冊(cè)可以得到： 表 配氣相位角 進(jìn)氣前角 進(jìn)氣滯后角 排氣提前角 排氣滯后角 19176。 h. 應(yīng)使氣門(mén)彈簧產(chǎn)生共振的傾向達(dá)到最小程度。因此在設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)時(shí)選用這樣的凸輪型線(xiàn)，使它保證可以有足夠的氣缸沖量的同時(shí)，同時(shí)也保證運(yùn)動(dòng)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(duì)于 195 柴油機(jī)采用的是平面挺柱，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)于 195 柴油機(jī)選擇 ? ? 2/5 mmkgfr ?? 。長(zhǎng)臂推動(dòng)氣門(mén)的桿端，短臂端的螺孔中裝有氣門(mén)間隙調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母，氣門(mén)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(jī)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(mén)升程曲線(xiàn)右方作出彈簧曲線(xiàn)方程，并在方程曲線(xiàn)上的 C C C3 、 C0 等點(diǎn)處引水平線(xiàn)和垂直線(xiàn)，將水平線(xiàn)上截得的彈簧長(zhǎng)度量到對(duì)應(yīng)的垂直線(xiàn)上，在慣性力圖上（圖 ） 得到彈簧力曲線(xiàn)，彈簧力至少要比慣性力大 30%，在慣性力從正變負(fù)區(qū)域彈簧力的儲(chǔ)備量還應(yīng)更大一些，此時(shí)可對(duì) 2P 、 1P 作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以來(lái)滿(mǎn)足要求。一般認(rèn)為彈簧力小于名義值的 85%以下時(shí)，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(gè)重要因素，在彈簧設(shè)計(jì)時(shí)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(mén)彈簧一旦斷裂會(huì)造成嚴(yán)重的發(fā)動(dòng)機(jī)事故。 e. 采用氣門(mén)選裝機(jī)構(gòu)。 1 氣門(mén) 2— 氣門(mén)鎖夾 3— 彈簧座 4— 氣門(mén)彈簧 9 圖 氣門(mén)彈簧鎖緊圖 氣門(mén)的主要損壞形式和預(yù)防措施 （ 1）排氣門(mén)的燒損原因 a. 材料的高溫耐蝕性不夠。 195 柴油機(jī)的氣門(mén)桿的直徑： (16 ~ 25 ) % ( ~ )dD?? mm。 氣門(mén)桿的設(shè)計(jì) （ 1）氣門(mén)桿的結(jié)構(gòu) 氣門(mén)桿通常是做成實(shí)心的，但是為了減輕質(zhì)量，對(duì)于 高速發(fā)動(dòng)機(jī)，它的溫度很高，將氣門(mén)桿做成空心，并在排氣門(mén)的桿內(nèi)充油金屬鈉進(jìn)行冷卻以降低熱負(fù)荷，對(duì)也 S195柴油機(jī)為了考慮到它的成本問(wèn)題，就直接將它設(shè)計(jì)成實(shí)心氣門(mén)桿。 ( ~ )TD? （ ） 式中， T 為氣門(mén)頭部錐面厚度， D 為氣門(mén)頭部外圓直徑。 （ 2）氣門(mén)錐面斜角 在氣 門(mén)開(kāi)啟初期及接近關(guān)閉時(shí)，氣門(mén)錐面斜角 ? 的大小對(duì)于氣體的流通斷面有較大的影響。 氣門(mén)頭的設(shè)計(jì) （ 1） 氣門(mén)頭部的形狀 氣門(mén)頭部的形狀除了影響氣體的流通特性之外，還會(huì)影響到氣門(mén)的剛度、重量、導(dǎo)熱性能以及制造成本等，同時(shí)也關(guān)系到氣門(mén)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(jī)械性能加工性好，滑動(dòng)性好，在工作 溫度超過(guò) 650℃ 的排氣門(mén)上廣泛應(yīng)用，如 4crsi 4Cr、 10Si2Mn 等。而排氣門(mén)則可達(dá) 650186。 （ 2）結(jié)構(gòu)方面 要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，且頸部形狀也要恰當(dāng)，以便減少氣體的流動(dòng)阻力，增加其進(jìn)氣沖量。 （ 2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求運(yùn)用 Pro/e 三維繪圖軟件在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立準(zhǔn)確的軸系各構(gòu)件的實(shí)體模型，主要包括 凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂、氣門(mén)等。 在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中，考慮到系統(tǒng)的彈性變形，氣門(mén)在工作中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，影響配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能和平穩(wěn)性，因此必須對(duì)配氣機(jī)構(gòu)在工作中的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行評(píng)估。通常用挺柱升程、豐滿(mǎn)系數(shù)和時(shí) 面值來(lái)表示，希望此值越大越好。目前，國(guó)內(nèi)大學(xué)和企業(yè)己進(jìn)行了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)仿真方面的研究和局部應(yīng)用，能在設(shè)計(jì)初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉，校核配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)性能等，為設(shè)計(jì)人員提供了基本的設(shè)計(jì)依據(jù)。例如在實(shí)驗(yàn)室中建立水利模型，進(jìn)行水利學(xué)方面的研究。由于配氣機(jī)構(gòu)是一個(gè)彈性系統(tǒng)，它由許許多多的零部件所組成，往往一個(gè)成功柴油機(jī)所采用的凸輪應(yīng)用于其他類(lèi)型的柴油機(jī)上不一定效果會(huì)好，凸輪必須和整個(gè)配 氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)合在一起進(jìn)行考慮，良好的凸輪設(shè)計(jì)也必須與系統(tǒng)的其他零部件正確匹配，才能達(dá)到希望的效果 圖 [1~4]。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷提高以及廣泛采用的多氣門(mén)方案都可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣閥門(mén)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(duì) 配氣機(jī)構(gòu)給零件形狀、尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且應(yīng)用 proengineer 進(jìn)行了實(shí)體建模，得到了配氣機(jī)構(gòu)的三維裝配圖。為配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供便利。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的出現(xiàn)為設(shè) 計(jì)人員的工作帶來(lái)了巨大的變化，其極大的緩解了傳統(tǒng)手工制圖設(shè)計(jì)存在的勞動(dòng)量大、不易修改等缺點(diǎn)，促進(jìn)了設(shè)計(jì)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(shí)反映實(shí)際機(jī)構(gòu)狀況的優(yōu)點(diǎn)，利用多自由度質(zhì)量模型能精確地研究各傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力情況，也能分析氣門(mén)彈簧的振動(dòng)情況 [5~10]。在國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域，建成了不同類(lèi)型的半實(shí)物仿真系統(tǒng)。 再將模型導(dǎo)入 ADAMS軟件進(jìn)行多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算， 3 流行的多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，應(yīng)避免凸輪曲率半徑過(guò)小，否則會(huì)導(dǎo)致接觸應(yīng)力過(guò)大，使凸輪出現(xiàn)過(guò)早磨損。 本文研究?jī)?nèi)容 本文主要對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的個(gè)零件的形狀和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到個(gè)零件圖的詳細(xì)尺寸，再通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件即 Proengineer 進(jìn)行三維的實(shí)體建模，得到個(gè)零件的三維圖，將各個(gè)零件裝配到一起，得到配氣機(jī)構(gòu)的裝配圖。韌性和表面硬度。氣門(mén)工作時(shí)承受落座沖擊負(fù)荷及燃?xì)鈮毫o以的靜負(fù)荷，這種靜負(fù)荷一般在 4 2/mmkgf 左右，而沖擊負(fù)荷一般為 2/mmkgf 左右；氣門(mén)的工作溫度：進(jìn)氣門(mén)約為 200186。而且進(jìn)、排氣門(mén)的對(duì)材料的要求也是不同。 （ 2） 奧氏體鋼 這類(lèi)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(mén)的示意圖。由于頭部厚度Ｔ對(duì)氣門(mén)的剛度影響比頸部圓?。乙蟮枚?，因此當(dāng)需要增加氣門(mén)剛度時(shí)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(mén)的大部分熱量是通過(guò)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(mén)的工作溫度就較低，但氣門(mén)的密封性就較差。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，氣門(mén)桿的頸部可取頭部外徑的（ 16 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 5）氣門(mén)桿與彈簧的鎖緊 為了防止氣門(mén)彈簧和氣門(mén)鎖夾斷裂時(shí)氣門(mén)落入氣缸而引起嚴(yán)重的事故，可以在氣門(mén)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(mén)的下落量只比氣門(mén)最大升程大 1 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 b. 在氣門(mén)錐面堆焊基合金。 在氣門(mén)機(jī)構(gòu)零 件之間運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)系保證在： 2jnpnp KPP ? （ ） 式中 ， K 為儲(chǔ)備系數(shù)（對(duì)柴油機(jī)機(jī)械離心式調(diào)速器時(shí)，取 K= ,對(duì)化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)取 K= ； 2jnpP 是在挺柱有負(fù)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，換算到氣門(mén)一邊的機(jī)構(gòu)慣性力。此外，由于兩個(gè)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(xiǎn)。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(mén)桿頂面間接觸應(yīng)力的計(jì)算 2320 .3 3 8 rmr PEr? ? 420? ? ?2/mmkfg （ ） 式中， rP 為氣門(mén)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(mén)頂面間的許用接觸應(yīng)力： ? ? 450?r? ? ?2/mmkfg 。此外，縮短推桿的長(zhǎng)度是減輕質(zhì)量，提高縱向彎曲應(yīng)力和整個(gè)配氣機(jī)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(cuò)誤 !未找到引用源。 e. 具有恰當(dāng)?shù)臍忾T(mén)落座速度 ，以免氣門(mén)和氣門(mén)座的過(guò)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(diǎn)處有公切線(xiàn)，這就要求圓弧凸輪各幾何參數(shù)只見(jiàn)滿(mǎn)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?yàn)橥馆嗇S要承受一定的機(jī)械強(qiáng)度，必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)還應(yīng)具有一定的耐磨性，才能讓發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的工況下工作，選擇碳鋼，一般選擇 45 鋼就可以滿(mǎn)足要求了。 =14，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，支承軸頸間距離較大、凸輪上受力較大時(shí)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(jí)編程語(yǔ)言，支持命令行輸 λ 命令和 C++語(yǔ)言，有豐富的宏命令以及快捷方便的圖標(biāo)、菜單和對(duì)話(huà)框創(chuàng)建和修改工具包，而且具有在線(xiàn)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(xiàn)上。用 interface 功能導(dǎo)出 Adams viewer 文件。氣門(mén)升程和速度曲線(xiàn)光滑，說(shuō)明配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，沒(méi)有發(fā)生飛脫現(xiàn)象。 [28] 史春濤 ,王韜 ,孫立星 .國(guó)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)數(shù)字化仿真技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 [J]. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē) 。 我還要感謝 我的同學(xué) ，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里， 他 們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見(jiàn)，對(duì)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(guò) 我 老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意！ 。 （ 3）基于 ADAMS 建立的配氣機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)仿真可提供大量的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)參數(shù)，這些依據(jù)不僅可用于分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)特性，也可為進(jìn)一步有限