基于proe的四缸內(nèi)燃機(jī)凸輪配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)仿真分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-15 16:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 還由于內(nèi)燃機(jī)平均有效壓力的增加。因此配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的研究已經(jīng)成為研究小型高速內(nèi)燃機(jī)的重要課題。此外隨著發(fā)動(dòng)機(jī)低排放、高速化的發(fā)展趨勢，對(duì)其性能指標(biāo)要求越來越高，要求其在高速運(yùn)行的條件下仍然能夠平穩(wěn)、可靠地工作，因此對(duì)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來越高。 2 基于Pro /E 的配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2． 1 配氣機(jī)構(gòu)總體骨架設(shè)計(jì)骨架在大型產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)建模中是非常重要的。它是一種典型的自頂而下組件設(shè)計(jì)。建立的骨架模型可以在多個(gè)組件中使用，這對(duì)于團(tuán)隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)十分適合。骨架裝配的基本思想是: 用點(diǎn)、線、軸、面或?qū)嶓w繪制組件的基本骨架，再將零部件與骨架一一匹配來生成組件，或者直接參照骨架來生成組件。骨架模型能同時(shí)控制組件的大小和形狀。通過骨架裝配，簡化了零件的裝配，也避免了一些不必要的零件之間的父子關(guān)系，還可以通過改變骨架來改變組件的結(jié)構(gòu)和大小。配氣機(jī)構(gòu)總體骨架包括配氣機(jī)構(gòu)骨架，凸輪軸骨架。它們的設(shè)計(jì)不能違背整機(jī)的設(shè)計(jì)要求。整機(jī)骨架除了需要確定發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的基本布置形式，如發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門驅(qū)動(dòng)形式，直列還是V 型，還需確定發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的基本參數(shù)，如缸數(shù)、缸徑、行程、點(diǎn)火順序、沖程數(shù)、缸心距等。這些參數(shù)作為最高一級(jí)參數(shù)，它們將傳遞給配氣機(jī)構(gòu)骨架和凸輪軸骨架并作為他們的設(shè)計(jì)參數(shù)。配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)流程如圖21所示。 圖21 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)總成整機(jī)骨架設(shè)計(jì)總成凸輪軸圖紙凸輪軸凸輪軸骨架配氣機(jī)構(gòu)骨架氣門/導(dǎo)管/座圈圖紙氣門/導(dǎo)管/座圈氣門彈簧圖紙氣門彈簧氣門彈簧上/下座氣門彈簧上/下座圖紙氣門鎖夾氣門鎖夾圖紙挺桿/挺柱圖紙挺桿/挺柱 裝配流 幾何流 參照流2． 2 配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸設(shè)計(jì)凸輪軸是直接安裝在凸輪軸軸承座孔內(nèi)，查找相關(guān)四缸內(nèi)燃機(jī)數(shù)據(jù)得到如下表21所示內(nèi)徑外徑寬度前端404727后端283526 表21 凸輪軸的最小尺寸可以按照下面的公式：Db=2Ro—（2~4）（mm）上式中的Ro是凸輪的基圓半徑，由表可知：Ro=15Db=2Ro—（2~4） =2x15—（2~4）=（26~28）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。 ~，范圍內(nèi)，~。 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。因此在設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)時(shí)選用這樣的凸輪型線，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)。1 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R，其值在R=（~）x 范圍2 R=(~)x10=15~25 對(duì)此內(nèi)燃機(jī)取50mm。 挺柱的設(shè)計(jì)挺柱的功能是按凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)承受凸輪的側(cè)向壓力。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。形狀是筒型，這種結(jié)構(gòu)可以減輕它的質(zhì)量，從而達(dá)到減小它的往復(fù)慣性力。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。此內(nèi)燃機(jī)采用的是曲面挺柱，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕。挺柱導(dǎo)向面直徑 與長度按照下面的公式確定：=(~）D （mm） =（~）*95 =(~19) 取 16mm 式中 D—?dú)飧字睆?mm） =（~） （mm） =（~)*16 =(48~59)mm根據(jù)結(jié)構(gòu)取=58mm~。 推桿的設(shè)計(jì)推桿與挺桿設(shè)計(jì)思路相同， 氣門桿的設(shè)計(jì)增大進(jìn)、排氣流通截面是減少進(jìn)、排氣阻力，提高進(jìn)氣量的途徑，同時(shí)氣門頭部直徑的選擇還要考慮到燃燒室的形狀，氣缸蓋進(jìn)、排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的設(shè)計(jì)以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。綜上的條件四缸內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣門的直徑42和36mm。氣門桿長度L:氣門桿長度決定于氣缸蓋和氣門彈簧的設(shè)計(jì)，一般總希望短些，以便降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總高度，減小氣門的質(zhì)量，通常L=（~）D，D是氣門的頭部直徑。內(nèi)燃機(jī)的L=（~）*42=（105~147）mm 氣門彈簧的設(shè)計(jì)氣門彈簧的設(shè)計(jì)要求：（1）要使氣門在氣門座上嚴(yán)密的配合和在挺柱沿著基圓運(yùn)動(dòng)的整個(gè)周期內(nèi)保持氣門關(guān)閉狀態(tài)密封；（2）在挺柱帶有負(fù)加速度時(shí)，在氣門、挺柱和凸輪要保證不變的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。彈簧的尺寸： A、彈簧鋼絲直徑 : B、彈簧的平均直徑： 然后，建立基準(zhǔn)平面及坐標(biāo)系。整機(jī)骨架如圖25 所示。圖25 整機(jī)骨架模型圖26 凸輪軸骨架2． 8 使用PRO/E創(chuàng)建配氣機(jī)構(gòu)的相關(guān)元件將配氣機(jī)構(gòu)的骨架搭建好以后，就可以根據(jù)骨架創(chuàng)建各組件的三維模型了。如圖27所示的箱體模型，圖28 所示的凸輪軸模型，圖29所示的氣門模型和圖210所示的平底從動(dòng)件、圖211所示的彈簧。 圖27 箱體圖28 凸輪軸圖29 氣門圖210 平底從動(dòng)件圖211 彈簧圖212所示為內(nèi)燃機(jī)凸輪配氣機(jī)構(gòu)的截面圖，凸輪1繞其作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)其凸起部分作用在平底從動(dòng)件2上時(shí)，即驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件向下運(yùn)動(dòng)，彈簧被壓縮；汽門挺桿是與從動(dòng)件裝配固定在一起的，從動(dòng)件和汽門挺桿的下一即可打開汽門近氣或排氣。當(dāng)凸輪輪廓的等半徑部分租用在從動(dòng)件上時(shí)，從動(dòng)件和汽門挺桿在彈簧的恢復(fù)力作用下向上運(yùn)動(dòng)，從而把汽門關(guān)閉。布置在凸輪軸上的若干個(gè)凸輪具有不同的方位，因此凸輪軸在旋轉(zhuǎn)的過程中就能夠與活塞運(yùn)動(dòng)的各個(gè)沖程想匹配，
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