【正文】 ’s high power, superspeed, people demand a higher index. That is, when the engine runs under a high speed, it can still work steadily and dependably, which demand that the valve train system should have a high performance. Cam profile is the hard core of the valve train, which design is one of the important ways to carry out valve train optimal design. Simulation calculation and experimentation research are two important ways to carry out research and development on valve train of internalbustion engine. This thesis devise the parts shape and dimension for the valve train, obtain the 3D assembly diagram base on model entities by proengineer. Importing the valve train to ADAMS software, then creating the constraints and adding drives. Sequentially, analyze the whole anization performance, after get the various data curve from valve train be capable simulation in ADAMS software. Finally, obtain the optimum design of valve train according to various data analysis. Key words: Internal bustion engine。同時(shí)，進(jìn)排氣閥門噪聲也是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的主要來源之一。 柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)現(xiàn)狀 過去的配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，只單一研究凸輪，而沒有考慮其他零部件產(chǎn)生的影響。 20 世紀(jì)初仿真技 術(shù)已得到應(yīng)用。我國的多媒體仿真技術(shù)正處于起步和發(fā)展時(shí)期，清華大學(xué)、北京大學(xué)、華中理工大學(xué)和一些部隊(duì)院校已開始了有關(guān)這方面的研究。 用計(jì)算機(jī)輔助配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 在靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，將配氣機(jī)構(gòu)看作絕對(duì)剛體，不考慮它在運(yùn)動(dòng)時(shí)的彈性變形，用該方法設(shè)計(jì)凸輪型線，主要用以下三項(xiàng)指標(biāo)來判別其好壞：（ 1）靜態(tài)充氣性能。但當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升時(shí)，配氣機(jī)構(gòu)的彈性變形會(huì)引起氣門的劇烈振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞氣門的正常工作，產(chǎn)生飛脫和反跳，這不僅加劇了柴油機(jī)的振動(dòng)、噪聲和零件間的磨損，還會(huì)使充氣效率下降，為了 解決靜態(tài)設(shè)計(jì)的不足，人們提出了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的方法 [19~25]。主要內(nèi)容如下： 4 （ 1）通過對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的分析與計(jì)算、配氣機(jī)構(gòu)桿構(gòu)受力的分析與計(jì)算，建立 S195 型柴油機(jī)曲軸連桿機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。進(jìn)氣門錐面多屬磨損摩擦，因此進(jìn)氣門側(cè)重耐磨。 450186。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 錯(cuò)誤 !未找到引用源。國產(chǎn)奧氏體鋼 4Cr14NiW2Mo 廣泛用作機(jī)車和大型載重汽車的柴油機(jī)排氣門。綜上的條件 195 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣門的直徑都取 36mm。厚度Ｔ與氣門頭部的外徑有一定的比例，一般 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 , S195 柴油機(jī)的密封帶寬度，經(jīng)過查表是 ?？紤]到加工和維修的方便，一般進(jìn)排氣門桿的頸部取相等。如圖 柴油機(jī)的鎖緊的組合圖。 d. 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。 （ 2）氣門彈簧的工作條件 氣門彈簧承受高頻交變載荷，工況惡劣，故需精心設(shè)計(jì)，才能使其長期可靠地工作。 （ 4）氣門彈 簧的選材 氣門彈簧在應(yīng)的工作溫度下承受交變載荷，為使彈簧能長期的可靠工作，要求彈簧材料不僅具有良好的機(jī)械性能，而且應(yīng)有足夠的抗應(yīng)力溫度松弛的能力，在工作中不致產(chǎn)生過大的彈力消失現(xiàn)象。 表 各彈簧材料最高工作溫度表 11 材料 最高工作溫度（ ℃ ） 碳素彈簧鋼 絲和 65Mn 彈簧鋼絲 120 油淬火 — 回火碳素彈簧鋼絲 150 50CrVA 彈簧鋼絲 210 （ 5）氣門彈簧特性曲線與氣門慣性力曲線的配合 在設(shè)計(jì)時(shí)首先作出氣門升程曲線和發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速時(shí)的加速度曲線，將加速度的坐標(biāo)乘以配氣機(jī)構(gòu)在氣門端的總當(dāng)量質(zhì)量即得到氣門慣性力曲線（實(shí)際慣性力應(yīng)與加速度方向相反）、由氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)試表明，實(shí)際的氣門慣性力變化如下圖虛線所示的情況，在從正慣性力過渡到負(fù)慣性力的波動(dòng)最大，最易發(fā)生系統(tǒng)的脫落，彈簧力應(yīng)超過氣門系數(shù)振動(dòng)時(shí)的慣性力，并且有一定的余量。 外彈簧： . m a x m a x . m a x 16 w np np nP P P N? ? ? . m in m in . m in w np np nP P P N? ? ? （ ） 式中， . maxnpwP 為外彈簧最大壓力， . minnpwP 為外彈簧最小壓力。 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。 上述應(yīng)力 c? 的許用值 ??c? 如下：鑄鐵 ? ? 2/ mmkgfr ?? ，鍛造碳鋼 ? ? 2/10 mmkgfr ?? ，鍛造合金鋼： ? ? 2/20 mmkgfr ?? ，鑄鋼： ? ? 2/5 mmkgfr ?? ，輕合金： ? ? 2/ mmkgfr ?? 。 （ 1） 推桿校核 推桿的縱向彎曲按下列計(jì)算： ? ?kgfl EjPrp 22?? 10kgf?? （ ） 式中， P 為作用于推桿上的臨界力， E 為推桿材料的彈性模量， J 推桿中央橫斷面的慣性力； ? ?2264 mf ddJ ?? ? 10 mm?? （ ） 式中， fd 為推桿的外徑， md 為空心推桿的孔徑。它的這種結(jié)構(gòu)同時(shí)也保證凸輪軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，挺柱底面所受的偏心切向力使挺柱產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證工作表面的 磨損時(shí)很均勻的挺柱的軸線相對(duì)于凸輪的軸線的偏移量為 1~ 3，而 195 柴油機(jī)的偏移量為 2mm。 m axm ax 26rmk dl? 17 239. 36 /kgf mm? 平面挺柱的最大速度 平面挺柱的最大速度受限于挺柱端面的直徑 tD ，依據(jù) 平面挺柱的凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，挺柱與凸輪的接觸點(diǎn)偏移量 e 與挺柱的速度 rv 成正比： rv ew? 因此，挺柱端面直徑 mmDr 35? ， 由發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布 置決定，則確定挺柱的最大速度max/htdd?必須保證凸輪與平面挺柱不產(chǎn)生干涉，為此滿足 ? ? 22m a xm a x 22 ?????? ?????????? BaDedd tht? ? ?22m a x 2/)2/( BaDe t ??? ? ?1 3 ~ 1 4 /ms? （ ） 凸輪與挺柱間接觸應(yīng)力的計(jì)算 （ 1）平面挺柱接觸應(yīng)力 r? 的計(jì)算： ???????? ????eerrrEuEuBF22 110565 ?? （ ） 式中， F 作用在凸輪上的力， P 凸輪廓線瞬時(shí)曲率半徑， B 為凸輪與挺柱底面間的接觸線寬度， eu 、 ru 分別為凸輪材料與挺柱所用材料的泊松比， eE 、 rE 分別為凸輪材料與挺柱所用材料的彈性模量。 凸輪的設(shè)計(jì) 雖然瞬時(shí)的打開和關(guān)閉氣門能夠獲得最大的時(shí)間截面，但是這樣做會(huì)使零件產(chǎn)生很大的慣性力。 g. 工作時(shí)噪聲較小。 凸輪型線從基圓開始繪制，從保證配氣機(jī)構(gòu)有足夠剛性的條件出發(fā)選擇它的基圓半徑 0r ，其值是根據(jù)凸輪軸直徑 cd 來決定的，已知凸輪軸的直徑 28cd mm? ，一般取0 (1 ~ 4)cr d mm?? ，取 0 18r mm? 。 20 凸輪軸的設(shè)計(jì) 凸輪軸基本要求 凸輪軸設(shè)計(jì)的要求 ,（ 1）正確的設(shè)計(jì)進(jìn)排氣凸輪的位置，實(shí)現(xiàn)配氣正時(shí)，使柴油機(jī)正確的按照一定規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。 表 軸承座尺寸 內(nèi)徑 外徑 寬度 前端 40 47 27 后端 28 35 26 凸輪軸計(jì)算 （ 1）凸輪軸的定位方式： 定位的原因 :由于汽車的上下坡或者在加速的時(shí)候，都可能使凸輪軸發(fā)生軸向竄動(dòng)。 ，范圍內(nèi)， 21 軸向間隙為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。其界面如圖 。 23 第 4 章 建模與仿真 Proengineer 實(shí)體建模 （ 1） 氣門 利用 proe 中的旋轉(zhuǎn)命令，根據(jù)氣門的尺寸畫出氣門如圖 。 26 圖 凸輪軸 建立 Proe 裝配圖 （ 1） 氣門組 在 proe 中新建組建，插入組建，元件裝配。插入氣門組，氣門組在搖臂的下方，之間有 的調(diào)整間隙。 圖 adams 總裝配圖 （ 3） 添加約束 在凸輪軸、搖臂上添加旋轉(zhuǎn)約束，在挺住、氣門上添加直線移動(dòng)約束，在挺住與推桿之間、推桿與搖臂之間添加求約束。 圖 進(jìn)、排氣彈簧受力曲線 凸輪軸 挺柱 推桿 搖臂 大地 （剛體） 氣門 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 30 圖 進(jìn)、排氣門位移曲線 本章小結(jié) 本章通過 proe 軟件進(jìn)行實(shí)體建模，再通過接口軟件（ mechpro）進(jìn)行中間轉(zhuǎn)換，從而將三維模型導(dǎo)入 adams 軟件進(jìn)行仿真。在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間， 耿老師 為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，耿老師 一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。 結(jié) 論 （ 1）在分析裝配約束關(guān)系的基礎(chǔ)上利用 Pro／ E 軟件為工具，實(shí)現(xiàn)了 S195 柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體建模、裝配過程及裝配模型，同時(shí)在裝配過程中利用裝配干涉檢查，使設(shè)計(jì)效率大為提高。在氣門與地面（即剛體）之間添加彈簧，凸輪 軸處添加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。如圖 。按照一定的位置關(guān)系組裝在一起獲得氣門組，如圖 。 （ 3） 彈簧 利用旋轉(zhuǎn)掃描命令，獲得內(nèi)外彈簧的三維模型，如圖 。除此之外，還提供了豐富的位移函數(shù)、速度函數(shù)、加速度函數(shù)、接觸函數(shù)、樣條函數(shù)、力 /力矩函數(shù)、合力 /力矩函數(shù)、數(shù)據(jù)元函數(shù)、若干用戶子程序函數(shù)以及常量和變量等。 結(jié)構(gòu)如圖 。對(duì) s195 型柴油機(jī)的采用的是軸向定位方式。（ 3）選擇合理的材料和熱處理工藝，使它不僅有足夠的剛度與韌性，而且要使凸輪和支撐軸的表面有合理的硬度，具有較好的耐磨性。 49176。 i. 應(yīng)使配氣機(jī)構(gòu)各傳動(dòng)零件受力和磨損較小，工作可靠，使用期長。 （ 1）凸輪的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足以下的要求 a. 具有合適的配氣相位。彈性模量經(jīng)過查表可知 :碳鋼： 10? （ 2/kgf mm ），如使 ?? er uu 并將此值代入公式中則可以簡(jiǎn)化： 0565 11rreFB EE??? ??????? 10?? （ 2）挺柱的導(dǎo)向面直徑 rd 與長度 rl 按照下面的公式確定 18 ( ~ )rdD? （ ） =（ 19） 取 16mm 式中， D 氣缸直徑， ( ~ )rrLd? =（ 48 59） mm。對(duì)于高速發(fā)動(dòng)機(jī)也是比較適合的。 對(duì)于各種用途的發(fā)動(dòng)機(jī)， pn 在如下的范圍：高功率輕型發(fā)動(dòng)機(jī)， ~3pn ? ，汽