【正文】 ................. 23 167。 凸輪軸的布置和傳動 ................................................................ 14 第五章 氣門組的設計 .......................................................................... 15 167。 指示參數(shù)的計算 .................................................................... 9 167。 關鍵詞： 柴油機，配氣機構(gòu)，凸輪軸，氣門車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 II THE DESIGN OF VALVE TIMING MECHANISM OF 485 DIESEL ENGINES ABSTRACT This thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines, mainly the design of its various ponents. The 485 diesel engine in this design is mostly used in light truck. The function of valve timing mechanism is to realize the exchange process, namely according to engine cylinder working order, ensure that the intake and exhaust valves open and close at the proper time. The valve gear play a direct impact on the economy and power parameters of the engine, therefore, the design of gas distribution agency in the overall design of the engine play a rather important role. Arranging twovalve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple, reliable, for the naturally aspirated diesel engines can improve the fresh air into the cylinder, reduce the heat load of the cylinder to increase the durability of the cylinder and use life. The driving mechanism of valves is camshaft, tappet, pushrod, rocker, valve train. Camshaft arrangement is under the form of homestyle, using the integral camshaft, such camshafts have simple structure, high precision machining, and good interchangeability. This design, including exhaust valve, intake valve, valve spring, and camshaft. Write Matlab program, calculate tappet lift table, map the curves of tappet lift, speed and acceleration. KEY WORDS: Diesel engine, Valve timing mechanism, Camshaft, Valve車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 III 目 錄 前 言 ......................................................................................................... 1 第一章 485 柴油機的設計要求 ............................................................ 3 第二章 485 柴油機工作過程熱計算 .................................................... 6 167。本次設計的 485 柴油機主要 用于輕型載貨車。凸輪軸布置形式是下置式，采用的是整體式凸輪軸，這樣的凸輪軸結(jié)構(gòu)簡單，加工精度高，能有良好的互換性。 壓縮終點參數(shù)計算 ................................................................ 8 167。 曲柄連桿比 LR/ ......................................................................... 12 167。 氣門導管的設計 ........................................................................ 19 167。 凸輪軸的設計要求及結(jié)構(gòu) ................................................. 31 167。 我國重型柴油車的產(chǎn)量在逐年增加，中型、輕型車柴油化步伐也在加快，但在微型汽車、轎車領域，柴油車所占比例仍 很少。由于 485 柴油機具有許多方面的優(yōu)點，所以不論在國外還是在國內(nèi)，其應用越來越廣泛，特別是輕型運輸車輛，把 485 柴油機作為其首選動力。 柴油機的燃油消耗率是隨運轉(zhuǎn)工況的不同而變化的，一般常以額定工況時每千瓦時有效功率所消耗的燃油克數(shù)作為衡量指標 (有的采用外特性最低的燃油消耗率作為衡量指標 )。目前，一般還只采用保證期中的故障情況以及使用壽命作為衡量柴油機可靠性指標，并以使用壽命作為衡量柴油機耐久性的指標。加速性好是指速度提升得快，一般在柴油機在短時間內(nèi)能夠達到所需的速度。 1. 產(chǎn)品系列化。事實上，工業(yè)中使用廣泛的產(chǎn)品其規(guī)格已經(jīng)標準化了，所以零部件通用化也包含了凡是能采用標準件時就采用標準件的含義。 3) 為柴油機的性能改進提供初步的理論依據(jù)。 壓縮終點參數(shù)計算 一、壓縮終點壓力 cop (kPa) 1 1. 3591 18 45 04nc o de cpp ?? ? ? ?kPa≈ 二、壓縮終點溫度 coT (K) 1 1 1. 35 13 3 6 .2 1 8 9 2 4 .6nc o de cTT ? ? ?? ? ? ?K 167。 平均有效壓力meP 柴油機在額定功率時的平均有 效壓力是表示柴油機整個工作過程完善性和熱力過程強烈程度的重要參數(shù)之一。 一、mC對性能的影響 當其他參數(shù)不變化時，mC與柴油機功率 eP 成正比。因此必須合理的選擇活塞速度mC。 行程缸徑比 DS/ DS/ 對柴油機的影響是多方面的。 4. 由于柴油機氣缸直徑的增大，氣缸蓋上的氣道和配氣機構(gòu)的安排較容易。 設計過程中應該滿足： 1. 對于四沖程高速柴油機來說，最合理的連桿長度應該是保證連桿及相關機件在運動中不與其他機件相碰情況下的最短長度。 缸心距的選取要考慮氣缸蓋上的進排氣道的布置、冷卻系統(tǒng)的布置以及潤滑系統(tǒng)的布置。其要求為： 1. 進排氣門的時面值足夠大，泵氣損失小。 凸輪軸的布置和傳動 目前，除強化強度特別高的發(fā)動機采用頂置式凸輪軸外，一般都采用下置式凸輪軸和中置凸輪軸的布置。工作時需要承受較高的機械負 荷和熱負荷，尤其是排氣門，由于經(jīng)常受到高溫燃氣的沖刷，因而易產(chǎn)生漏氣、腐蝕與燒損現(xiàn)象，工作條件就更為嚴酷。在保證足夠的的強度、剛度和耐磨性的前提下氣門的重量要輕。 圖 51 氣門的基本結(jié)構(gòu)及名稱 1— 氣門頭部 2— 氣門桿部 3— 氣門徑部 4— 鎖夾槽 5— 氣門桿端面 6— 氣門錐面 7— 氣門頭部端面 Dv— 氣門頭部直徑 d0— 氣門桿直徑 1t — 氣門頭厚度 R— 氣門頸部圓弧半徑 ? — 氣門錐面斜角 一、氣門頭部的設計 1. 氣門頭部形狀 氣門頭部形狀除影響氣體流通特性外，還影響氣門的剛度、重量、導熱性能以及制造成本等，同時以關系到氣門的使用期限。在設計中考慮到排氣門中氣門與氣門座之間的單 位壓力較大，則錐面上的積炭就容易被壓扁或擦掉，因此我們采用 45176。反之密封帶太窄，雖然密封性較好，但散熱不良，且接觸壓力較大，會加速氣門的磨損，因此綜合考慮這兩方面的因素來選取氣門密封帶的寬度，其寬度的一般范圍是 ～ 毫米之間。 2. 氣門桿長度的設計 氣門桿長度 L 取決于氣缸蓋和氣門彈簧的設計，一般希望短些，以便降低發(fā)動的總高度，減小氣門重量。 167。進、排氣門工作條件不同，所取間隙也不同，一般進氣門取氣門桿直徑的 ～ 倍，排氣門取氣門桿直徑的 ～ 倍 。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 23 第六章 氣門彈簧的設計 167。 三、氣門彈簧材料的選擇 氣門彈簧在一定的工作溫度下承受交變載荷，為使彈簧能長期地可靠工作，要求彈簧材料不僅有良好的機械性能，而且應有足夠的抗應力 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 [1]。 三、內(nèi)外彈簧載荷的分配 內(nèi)外彈簧載荷的分配比例一般為 1: 到 1:。 本 次 設 計 中 內(nèi) 彈 簧 最 小 間 隙 取min? =，外彈簧最小間隙 min? =， 彈簧并圈時高度 bH ： ? ?1n ?? 氣門全開時彈簧的高度 2H ： 2 minbH H n? ? ? 氣門彈簧關閉時的高度 1H ： 1 2 maxvH H h?? 彈簧的自由高度 0H ： 0 2 2 1 1H H f H f? ? ? ? h vmax 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 27 彈簧并圈變形量 bf ： 0bbf H H?? 彈簧自由狀態(tài)的螺距 t : 2 d dn? ? ? 將相關數(shù)據(jù)代入上式得彈簧的相關參數(shù)，見表 61 所示。 外彈簧 的切應力 3 21min 8 d DKP?? ?=38 1 .2 1 6 1 5 2 6 2 8 .1 73 .5?? ? ? ??kgf/mm2 22max 38KP Dd? ?? = 38 1 .2 1 6 3 0 2 6 5 6 .33 .5?? ? ? ?? kgf/mm2 疲勞強度的安全系數(shù) N 可按下式求出： m axm in0 ? ?? ?? 式中 0? 為彈簧材料的脈動疲勞極限，對于常用氣門彈簧材料， 0? = b? 。共振校核就是以彈簧自振頻率大于凸輪轉(zhuǎn)速倍數(shù)作為衡量彈簧共振情況的一項車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 30 技術指標 [1]。 凸輪軸的設計 167。它能照顧到發(fā)動機功率、扭距、轉(zhuǎn)速、燃油消耗率、怠速和啟動等方面性能的要求。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 32 上述這些要求往往相互矛盾，必須根據(jù)發(fā)動機的具體要求，抓住主要矛盾，協(xié)調(diào)各種因素，妥善解決。 在本次 485 柴油機的設計中，根據(jù)柴油機設計 手冊，取凸輪軸支承軸頸為 2(13++)=40mm。+ 1? + 2? ) 其中 1?—— 進氣提前開啟角，本設計取 1? =21176。 同名夾角為： 720 9024? ?? ? ?? 本次設計的 485 柴油機的發(fā)火順序為 1— 3— 4— 2。 本設計凸輪升程曲線的表達式為： 0() p 。凸輪轉(zhuǎn)角處，第四缸的進氣凸輪在第三缸進氣凸輪后 90176。； 排氣凸輪： ? ? ??? ????? 其中 1?—— 排氣提前開啟角，本設計取 1? =53176。全支承凸輪軸有很好的彎曲剛度，因而有可能減小軸的直徑，但因凸輪的基圓半徑常不能隨之減小，所以減小軸直徑的好處不大，另外支承軸頸加多，使加工工藝復雜，成本提高。 二、凸輪軸的傳動設計主要遵循以下原則： 1. 正確配置各進排氣凸輪的位置以實現(xiàn)配氣正時，保證發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。 3. 加速度不宜過大，并應連續(xù)變化。 2. 根據(jù)發(fā)動機總體布置的要求以及允許的彎曲變形，合理地確定其支承的軸頸數(shù)、軸頸大小和凸輪軸的最小直徑尺寸。 一般 認為彈簧自振頻率與發(fā)動機凸輪軸最高工作轉(zhuǎn)速之比應大于 10，這樣設計的彈簧則是安全的。安全系數(shù)應不小于 。 氣門彈簧的校核 167。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 25 鋼絲 直徑 d 可按公式 (51)計算，彈簧的最大工作切應力應小于或等于材料的許用應力，為便于計算，將公式改寫成如下形式： ? ? 22328 K DC P?? ? (53) 式中 ??? —— 材料的許用切用力（ kgf/mm2）。 在本次設計的