【正文】 Cs=(Htmaxrpq+Q(rp+rq+qpqrp+1))/((qs)(ps)(rs))。 異名夾角為： 34 ? ? ? ?1 2 1 2119 0 9 0 5 3 2 1 2 1 5 3 1 0 644? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 所以同一氣缸的進(jìn)、排氣凸輪之間的夾角為： ??106? 四、凸輪的設(shè)計(jì) 本次凸輪的設(shè)計(jì)按高次多項(xiàng)式型凸輪設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)凸輪為對(duì)稱(chēng)凸輪。+53176。 5. 凸輪作用角 ? 的選取決定于發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求，并應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)氣流通道的形狀和斷面尺寸相適應(yīng)。 三、凸輪軸尺寸參數(shù)的確定 1. 基圓半徑 0r 0r = bd +(1～ 2) （ mm） 最小直徑 bd ： bd =(～ )D （ mm） 其中， D 為缸徑， D=85mm bd =(～ )85=～ 本次設(shè)計(jì)中取 db=23mm 0r =23+(1～ 2)=+=13mm 理論基圓半徑： 39。 6. 工作時(shí)噪聲較小。 凸輪軸尺寸的設(shè)計(jì) 一、凸輪外形設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求： 凸輪外形設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求選擇適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，編制依凸輪轉(zhuǎn)角為自變量的挺柱升程表，以作為加工凸輪的依據(jù)，同時(shí)計(jì) 算出挺柱或氣門(mén)運(yùn)動(dòng)的一些重要參數(shù)，如速度、加速度、慣性力、時(shí)間面積等，以便對(duì)配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和比較 [ 16 18]。 一般認(rèn)為彈簧自振頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸最高工作轉(zhuǎn)速之比應(yīng)大于 10，這樣設(shè)計(jì)的彈簧則是安全的。 外彈簧的工作極限切應(yīng)力 j 222 8 0 0 0 3 . 5 1 8 . 2 5 1 . 2 1 6 5 8 . 5 22 6 5bG d f KnD? ??? ? ?? ? ??kgf/mm2 58 .52 15 0 75jb??? ? ? ? ? 因此，外彈簧的工作極限切應(yīng)力滿(mǎn)足要求。經(jīng)噴丸處理的彈簧 0? 可提高 20%以上。 五、彈簧有效圈數(shù) n 和總?cè)?shù) 1n 的確定 彈簧有效圈數(shù) n 可從其計(jì)算公式求出 4 23228Gd fn PD? 式中彈簧最大變形量 2 1 m ax ()vf f h m m?? 。 由于進(jìn)、排氣門(mén)的彈簧相同，參考柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，得預(yù)緊力 P1 的公式： 預(yù)緊力 2 4Pd??=12 (kgf)，式中 d1 為進(jìn)氣口直徑 (cm)。 二、工作條件與設(shè)計(jì)要求 氣門(mén)彈簧承受高頻交變載荷，工況惡劣，故需精心設(shè)計(jì)，才能使其長(zhǎng)期可靠地工作?？捎脷忾T(mén)最大升程下（如圖 52），流通通路斷面處的假定平均氣流速度值來(lái)進(jìn)行校核。導(dǎo)管的長(zhǎng)度取決于氣缸蓋的布置，只要位置允許，應(yīng)盡量長(zhǎng)些，最好不要小于氣門(mén)桿直徑的 6 倍，以減小對(duì)導(dǎo)管的側(cè)壓力，并有利于氣門(mén)的導(dǎo)向和散熱。 19 167。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，氣門(mén)桿徑取為頭部外徑的 16～ 25%。 4. 氣門(mén)頭部厚度及錐面寬度的確定 （ 1） 氣門(mén)頭部厚度 1t 設(shè)計(jì)原則：氣門(mén)頭部厚度的設(shè)計(jì)主要是從氣門(mén)的剛度來(lái)考慮的，氣門(mén)在燃燒壓力的作用下會(huì)引起變形，變形過(guò)大會(huì)引起氣門(mén)的密封 性下降，錐面磨損增加。氣門(mén)頭部直徑θ 17 尺寸的確定，依據(jù)柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中冊(cè) [1]中參考公式： ( ~ )viDD? ( ~ )veDD? ( ~ )v e v iDD? 根據(jù)缸徑 D=85mm，代入上式得： ~ ? mm D 31. 2 34. 85ve ? mm 考慮燃燒室、噴油器和缸蓋螺栓等多方面因素，本設(shè)計(jì)取 38viD mm? 32veD mm? 3. 氣門(mén)錐面斜角 氣門(mén)錐面斜度一般為 30176。 167。由于排氣門(mén)錐面的磨損常為腐蝕磨損，因此選材時(shí)排氣門(mén)必須考慮耐化學(xué)腐蝕（主要是硫和釩）的性能。 15 第五章 氣門(mén)組的設(shè)計(jì) 167。 167。 確定氣缸中心距的大小，考慮曲柄臂和主軸徑、曲柄銷(xiāo)長(zhǎng)度，使主軸承和連桿軸承有足夠的承壓面積，并保證曲 柄有良好的剛度和強(qiáng)度。 13 本設(shè)計(jì)中曲柄連桿比： 50 167RL? ? ? ? 167。 [1] 行程： 3 36 0 1 0 6 0 8 .6 7 1 0 1002 2 2 6 0 0mCS m mn? ??? ? ?? 所以 / 100 / 85 ?? 167。 2. 可降低直列式柴油機(jī)的高度，因而可以減小外形尺寸并相應(yīng)地減輕重量。首先是對(duì)于給定工作容積的柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，所發(fā)出的功率將過(guò)小，即每升工作容積所發(fā)出的功率將過(guò)低。即熱負(fù)荷隨mC的增大而增大?；钊骄俣纫彩菦Q定柴油機(jī)高速性的指標(biāo)。它需要設(shè)計(jì)師在整機(jī)尺寸應(yīng)盡可能小、總質(zhì)量盡可能輕和具有較高的動(dòng)力性、熱可靠性與機(jī)械可靠性這兩個(gè)互相矛盾的開(kāi)發(fā)目標(biāo)之間找到折中點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)考慮整機(jī)外形美觀。 167。對(duì)于農(nóng)用來(lái)說(shuō)主要應(yīng)具有足夠的使用壽命，其他要求都是次要的 [68]。同一系列柴油機(jī)應(yīng)該作到多數(shù)零件或總成，尤其是易損件通用。衡量柴油機(jī)重量的指標(biāo)是比重量。操縱使用方便是指使用人員不需要很特別的專(zhuān)門(mén)技能，可方便操作、維護(hù)、保養(yǎng)?，F(xiàn)代農(nóng)用柴油機(jī)，為了具備良好的動(dòng)力性，其性能、結(jié)構(gòu)和使用情況隨地區(qū)不同而差別懸殊，而且大部分柴油機(jī)的工作環(huán)境惡劣，同時(shí)使用負(fù)荷 不均勻，有時(shí)超負(fù)荷，有時(shí)較低負(fù)荷運(yùn)行，而且有時(shí)候可能連續(xù)工作幾十個(gè)小時(shí)，因此這類(lèi)柴油機(jī)應(yīng)有較好的動(dòng)力性。 3 第一章 485 柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求 485 柴油機(jī)主要應(yīng)用于 農(nóng)用、輕型載重汽車(chē)、工程機(jī)械等 車(chē)輛中。 我國(guó)柴油機(jī)技術(shù)的攻關(guān)重點(diǎn)應(yīng)放在電控技術(shù)、排放后處理技術(shù)、整機(jī)開(kāi)發(fā)和匹配技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究和材料開(kāi)發(fā)上 ，加快開(kāi)發(fā)與配套主機(jī)更加適應(yīng)的節(jié)能、節(jié)材和高可靠性的新一代機(jī)型。因此，柴油機(jī)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì) 、 國(guó)防建設(shè) 以及人民生活 都具有十分重要的意義。 氣門(mén)彈簧的強(qiáng)度校核 .......................................................... 28 167。 氣門(mén)的工作條件與設(shè)計(jì)要求 ............................................. 15 167。 平均有效壓力meP ....................................................................... 10 167。 485 柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算 ....................................................... 6 167。 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性， 因此配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)整體設(shè)計(jì)上占有相當(dāng)重要的作用。在氣門(mén)選擇上，采用每缸兩個(gè)氣門(mén)的方案，其優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單、可靠，對(duì)于自然吸氣式柴油機(jī)可以提高新鮮空氣的進(jìn)氣量，降低氣缸的熱負(fù)荷，增加氣缸的耐 久性和使用壽命。 一般參數(shù)的計(jì)算 .................................................................... 6 167。 活塞平均速度mC ........................................................................ 10 167。 氣門(mén)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) .............................................................. 16 IV 167。 氣門(mén)彈簧的共振校核 .......................................................... 29 第七章 凸輪軸與氣門(mén)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) ................................................. 31 167。近 三 十年來(lái)，柴油機(jī)朝 著 提高柴油機(jī)功率，降低油耗、污染和噪聲以及提高工作可靠性和延長(zhǎng)使用壽命的方向發(fā)展 。現(xiàn)有產(chǎn)品要提高可靠性、降低噪音和煙度，下一步應(yīng)推廣直噴化、輕量化、多缸化，同時(shí)還應(yīng) 提高柴油品質(zhì)，為各類(lèi)柴油機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ) 。從 485柴油機(jī)的使用范圍就可以知道其特點(diǎn)。 三、可靠性與耐久性指標(biāo) 柴油機(jī)的可靠性是指柴油機(jī)在設(shè)計(jì)規(guī)定的使用條件下，具有持續(xù)工作、不致因故障而影響柴油機(jī)正常工作的能力 。 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)是指柴油機(jī)平衡良好，振動(dòng)小。本次設(shè)計(jì)的 485柴油機(jī)主要應(yīng)用于 中小型工程機(jī)械 ，因此緊湊性 指標(biāo)較低 [1]。 2. 零部件通用化。 6 第二章 485 柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算 在柴油機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)始階段，根據(jù)選定的參數(shù)進(jìn)行工作過(guò)程熱計(jì)算，其主要作用有： 1) 對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性 能和經(jīng)濟(jì)性能參數(shù)起一定的校核作用；提供柴油機(jī)主要熱力參數(shù)之間相互關(guān)系的簡(jiǎn)單計(jì)算方法。 一般參數(shù)的計(jì)算 一、氣缸工作容積 sV (L) 24s DVS???= 285 1004?? = 7 二、燃燒室容積 cV (L) 0 .5 6 7 0 .0 3 31 1 8 1sc cVV ?? ? ???L 三、理論空氣量 0L 0 0 . 8 7 0 . 0 0 43 4 . 4 1 ( ) 3 4 . 4 1 ( 0 . 1 2 6 ) 1 4 . 2 9 73 8 3 8CO HggLg? ? ? ? ? ? ?kg 四、新鮮空氣量 L 0 ?? ? ? ?= 五、燃燒產(chǎn)物量 M 4 32OH ggML? ? ? = 0 .1 2 6 0 .0 0 42 4 .3 1 4 3 2??= 六、理論分子變更系數(shù) 0? 0 ? ??= 七、實(shí)際分子變更系數(shù) ? 01 rr??? ??? ? = 167。 針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求正確選擇這些參數(shù)，在估計(jì) Pe 值時(shí)，一方面應(yīng)考慮技術(shù)力量的因素，另一方面還應(yīng)該給發(fā)動(dòng)機(jī)留一定的余 地， 以免影響其壽命。提高柴油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與活塞平均速度是提高柴油機(jī)單位體積功率的有效措施之一。如果當(dāng)mC過(guò)大時(shí)，可能造成熱負(fù)荷過(guò)大，甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)闊嶝?fù)荷超過(guò)極限，使發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作 [9,10]。其次，mC過(guò)低將導(dǎo)致活塞環(huán)和氣缸壁在表面間不能建立起有效的潤(rùn)滑油膜 而使摩擦加劇。 3. 由于柴油機(jī)曲柄半徑減小，曲軸主軸頸和曲柄銷(xiāo)軸頸的重疊度則增大，因而剛度增加，應(yīng)力狀態(tài)改善。 曲柄連桿比 LR/ 連桿長(zhǎng)度 L（大小頭孔中心距）是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該慎重考慮的一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，通常用連桿比 λ= LR/ 來(lái)表示，λ值越小，連桿越長(zhǎng)，連桿質(zhì)量對(duì)慣性力的影響可能更大。 氣缸中心距 氣缸中心距是表征柴油機(jī)長(zhǎng)度的緊湊性和重量指標(biāo)的重要參數(shù)。 本設(shè)計(jì)中缸心距： 01 2 33 35 2 22 11 2pL L L h? ? ? ? ? ? ? ?mm。 氣門(mén)數(shù)目、布置和驅(qū)動(dòng) 本設(shè)計(jì)采用每缸一進(jìn)一排兩氣門(mén)的設(shè)計(jì)方案，氣門(mén)的驅(qū)動(dòng)采用 凸輪軸 —挺柱 — 推桿 — 搖臂 — 氣門(mén)機(jī)構(gòu)。 氣門(mén)的設(shè)計(jì) 167。進(jìn)氣門(mén)錐面多屬摩擦磨損，因此排氣門(mén)則著重耐磨。 氣門(mén)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 氣門(mén)主要由桿部和頭部?jī)刹糠纸M成。和 45176。 參考柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中冊(cè) [1]，氣門(mén)頭部厚度 1t 的公式為： 1t =（ ～ ） vD 因此，對(duì)于進(jìn)氣門(mén)， 1t =(～ )? 38=～ ，取 1t =； 對(duì)于排氣門(mén)， 1t =(～ )? 32=～ ，取 1t =?？紤]到加工和維修的方便，一般進(jìn)、排氣門(mén)桿直徑相等。 氣門(mén)材料的選擇 在氣門(mén)材料的選擇必須考慮到其工作溫度、腐蝕情況、沖擊載荷以及氣門(mén)桿桿部與端面的耐磨等因素。 導(dǎo)管與氣門(mén)桿的配合間隙應(yīng)認(rèn)真選擇，間隙過(guò)大則 散熱不良，同時(shí)氣門(mén)在導(dǎo)管中易擺動(dòng)、沖擊，使氣門(mén)和氣門(mén)座磨損不均勻而造成漏氣、漏油，這種滲漏甚至使氣門(mén)頭部燒損。 校核公式： vW = mpvCFCF?? 式中， vW —— 相當(dāng)于在整個(gè)進(jìn)氣或排氣過(guò)程中，氣門(mén)經(jīng)常保持最大升程時(shí)，氣門(mén)通路斷面處的假定平均氣流速 (m/s) C —— 一個(gè)氣缸中同名氣門(mén)的數(shù)目 vF —— 氣門(mén)在最大升程時(shí)的通路面積 (m2) PF —— 活塞面積 (m2)，PF = 42D? mC —— 活塞平均速 度， Cm=D —— 氣缸直徑 (m), D =85mm S —— 活塞行程， S=100mm N —— 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， n=2600r/min 氣門(mén)在最大升程時(shí)的通路面積公式： vF = ldD VV 2?? [ 1] 式中， vD —— 進(jìn)氣門(mén)頭部外徑 (mm) vd —— 進(jìn)氣門(mén)頭部?jī)?nèi)徑 (mm) l —— k k2 間的距離 (mm) l = ? ? ?? tanc o s2 m a x2m a x2 ??????????? ??VVVVVV hdDhdD 21 圖 52 氣門(mén)最大升程示意圖 對(duì)柴油機(jī)的進(jìn)氣門(mén)的校核： l = ? ?2 23 8 3 2 9 3 8 3 2 9 ta n 4 52 c o s 4 5??? ? ? ? ? ? ???????=（ mm） 3 8 3 2 6 . 7 1 7 3 7 . 82ViF ? ?? ? ? ?（ mm2） 4 737 .8ViW ? ????? （ mm/s） 2 21 32