【正文】 ................. 23 167。 凸輪軸的布置和傳動(dòng) ................................................................ 14 第五章 氣門組的設(shè)計(jì) .......................................................................... 15 167。 指示參數(shù)的計(jì)算 .................................................................... 9 167。 關(guān)鍵詞： 柴油機(jī)，配氣機(jī)構(gòu)，凸輪軸，氣門車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 III 目 錄 前 言 ......................................................................................................... 1 第一章 485 柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求 ............................................................ 3 第二章 485 柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算 .................................................... 6 167。本次設(shè)計(jì)的 485 柴油機(jī)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(jiǎn)單，加工精度高，能有良好的互換性。 壓縮終點(diǎn)參數(shù)計(jì)算 ................................................................ 8 167。 曲柄連桿比 LR/ ......................................................................... 12 167。 氣門導(dǎo)管的設(shè)計(jì) ........................................................................ 19 167。 凸輪軸的設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu) ................................................. 31 167。 我國(guó)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(lǐng)域，柴油車所占比例仍 很少。由于 485 柴油機(jī)具有許多方面的優(yōu)點(diǎn)，所以不論在國(guó)外還是在國(guó)內(nèi)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是輕型運(yùn)輸車輛，把 485 柴油機(jī)作為其首選動(dòng)力。 柴油機(jī)的燃油消耗率是隨運(yùn)轉(zhuǎn)工況的不同而變化的，一般常以額定工況時(shí)每千瓦時(shí)有效功率所消耗的燃油克數(shù)作為衡量指標(biāo) (有的采用外特性最低的燃油消耗率作為衡量指標(biāo) )。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(jī)可靠性指標(biāo)，并以使用壽命作為衡量柴油機(jī)耐久性的指標(biāo)。加速性好是指速度提升得快，一般在柴油機(jī)在短時(shí)間內(nèi)能夠達(dá)到所需的速度。 1. 產(chǎn)品系列化。事實(shí)上，工業(yè)中使用廣泛的產(chǎn)品其規(guī)格已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，所以零部件通用化也包含了凡是能采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)就采用標(biāo)準(zhǔn)件的含義。 3) 為柴油機(jī)的性能改進(jìn)提供初步的理論依據(jù)。 壓縮終點(diǎn)參數(shù)計(jì)算 一、壓縮終點(diǎn)壓力 cop (kPa) 1 1. 3591 18 45 04nc o de cpp ?? ? ? ?kPa≈ 二、壓縮終點(diǎn)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(jī)在額定功率時(shí)的平均有 效壓力是表示柴油機(jī)整個(gè)工作過(guò)程完善性和熱力過(guò)程強(qiáng)烈程度的重要參數(shù)之一。 一、mC對(duì)性能的影響 當(dāng)其他參數(shù)不變化時(shí)，mC與柴油機(jī)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(duì)柴油機(jī)的影響是多方面的。 4. 由于柴油機(jī)氣缸直徑的增大，氣缸蓋上的氣道和配氣機(jī)構(gòu)的安排較容易。 設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該滿足： 1. 對(duì)于四沖程高速柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，最合理的連桿長(zhǎng)度應(yīng)該是保證連桿及相關(guān)機(jī)件在運(yùn)動(dòng)中不與其他機(jī)件相碰情況下的最短長(zhǎng)度。 缸心距的選取要考慮氣缸蓋上的進(jìn)排氣道的布置、冷卻系統(tǒng)的布置以及潤(rùn)滑系統(tǒng)的布置。其要求為： 1. 進(jìn)排氣門的時(shí)面值足夠大，泵氣損失小。 凸輪軸的布置和傳動(dòng) 目前，除強(qiáng)化強(qiáng)度特別高的發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)需要承受較高的機(jī)械負(fù) 荷和熱負(fù)荷，尤其是排氣門，由于經(jīng)常受到高溫燃?xì)獾臎_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(yán)酷。在保證足夠的的強(qiáng)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(shè)計(jì) 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(dǎo)熱性能以及制造成本等，同時(shí)以關(guān)系到氣門的使用期限。在設(shè)計(jì)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(huì)加速氣門的磨損，因此綜合考慮這兩方面的因素來(lái)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(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 氣門桿長(zhǎng)度 L 取決于氣缸蓋和氣門彈簧的設(shè)計(jì)，一般希望短些，以便降低發(fā)動(dòng)的總高度，減小氣門重量。 167。進(jìn)、排氣門工作條件不同，所取間隙也不同，一般進(jìn)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(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 第六章 氣門彈簧的設(shè)計(jì) 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(zhǎng)期地可靠工作，要求彈簧材料不僅有良好的機(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(guò)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(shè) 計(jì) 中 內(nèi) 彈 簧 最 小 間 隙 取min? =，外彈簧最小間隙 min? =， 彈簧并圈時(shí)高度 bH ： ? ?1n ?? 氣門全開時(shí)彈簧的高度 2H ： 2 minbH H n? ? ? 氣門彈簧關(guān)閉時(shí)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(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(guān)數(shù)據(jù)代入上式得彈簧的相關(guān)參數(shù)，見表 61 所示。 外彈簧 的切應(yīng)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(qiáng)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(dòng)疲勞極限，對(duì)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(xiàng)車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 30 技術(shù)指標(biāo) [1]。 凸輪軸的設(shè)計(jì) 167。它能照顧到發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭距、轉(zhuǎn)速、燃油消耗率、怠速和啟動(dòng)等方面性能的要求。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 32 上述這些要求往往相互矛盾，必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)柴油機(jī)設(shè)計(jì) 手冊(cè)，取凸輪軸支承軸頸為 2(13++)=40mm。+ 1? + 2? ) 其中 1?—— 進(jìn)氣提前開啟角，本設(shè)計(jì)取 1? =21176。 同名夾角為： 720 9024? ?? ? ?? 本次設(shè)計(jì)的 485 柴油機(jī)的發(fā)火順序?yàn)?1— 3— 4— 2。 本設(shè)計(jì)凸輪升程曲線的表達(dá)式為： 0() p 。凸輪轉(zhuǎn)角處，第四缸的進(jìn)氣凸輪在第三缸進(jìn)氣凸輪后 90176。； 排氣凸輪： ? ? ??? ????? 其中 1?—— 排氣提前開啟角，本設(shè)計(jì)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(fù)雜，成本提高。 二、凸輪軸的傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要遵循以下原則： 1. 正確配置各進(jìn)排氣凸輪的位置以實(shí)現(xiàn)配氣正時(shí)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 3. 加速度不宜過(guò)大，并應(yīng)連續(xù)變化。 2. 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)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(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。安全系數(shù)應(yīng)不小于 。 氣門彈簧的校核 167。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 25 鋼絲 直徑 d 可按公式 (51)計(jì)算，彈簧的最大工作切應(yīng)力應(yīng)小于或等于材料的許用應(yīng)力，為便于計(jì)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(shè)計(jì)的