基于proe的四缸內(nèi)燃機凸輪配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運動仿真分析畢業(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)燃機平均有效壓力的增加。因此配氣機構(gòu)動力學(xué)的研究已經(jīng)成為研究小型高速內(nèi)燃機的重要課題。此外隨著發(fā)動機低排放、高速化的發(fā)展趨勢，對其性能指標(biāo)要求越來越高，要求其在高速運行的條件下仍然能夠平穩(wěn)、可靠地工作，因此對配氣機構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高。 2 基于Pro /E 的配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2． 1 配氣機構(gòu)總體骨架設(shè)計骨架在大型產(chǎn)品的裝配設(shè)計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。建立的骨架模型可以在多個組件中使用，這對于團隊標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計十分適合。骨架裝配的基本思想是: 用點、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。配氣機構(gòu)總體骨架包括配氣機構(gòu)骨架，凸輪軸骨架。它們的設(shè)計不能違背整機的設(shè)計要求。整機骨架除了需要確定發(fā)動機結(jié)構(gòu)的基本布置形式，如發(fā)動機的氣門驅(qū)動形式，直列還是V 型，還需確定發(fā)動機整機的基本參數(shù)，如缸數(shù)、缸徑、行程、點火順序、沖程數(shù)、缸心距等。這些參數(shù)作為最高一級參數(shù)，它們將傳遞給配氣機構(gòu)骨架和凸輪軸骨架并作為他們的設(shè)計參數(shù)。配氣機構(gòu)設(shè)計流程如圖21所示。 圖21 機構(gòu)設(shè)計流程圖配氣機構(gòu)設(shè)計總成整機骨架設(shè)計總成凸輪軸圖紙凸輪軸凸輪軸骨架配氣機構(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 配氣機構(gòu)凸輪軸設(shè)計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，支承軸頸間距離較大、凸輪上受力較大時取上限值。 ~，范圍內(nèi)，~。 凸輪的設(shè)計雖然瞬時的打開和關(guān)閉氣門能夠獲得最大的時間截面，但是這樣做會使零件產(chǎn)生很大的慣性力。因此在設(shè)計配氣機構(gòu)時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，同時也保證運動零件的慣性力數(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 對此內(nèi)燃機取50mm。 挺柱的設(shè)計挺柱的功能是按凸輪的運動規(guī)律推動傳動機構(gòu)，同時承受凸輪的側(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，從而達到減小它的往復(fù)慣性力。它的這種結(jié)構(gòu)同時也保證凸輪軸在旋轉(zhuǎn)時，挺柱底面所受的偏心切向力使挺柱產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，保證工作表面的磨損時很均勻的挺柱的軸線相對于凸輪的軸線的偏移量為1~3。此內(nèi)燃機采用的是曲面挺柱，它的特點是結(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—氣缸直徑(mm） =（~） （mm） =（~)*16 =(48~59)mm根據(jù)結(jié)構(gòu)取=58mm~。 推桿的設(shè)計推桿與挺桿設(shè)計思路相同， 氣門桿的設(shè)計增大進、排氣流通截面是減少進、排氣阻力，提高進氣量的途徑，同時氣門頭部直徑的選擇還要考慮到燃燒室的形狀，氣缸蓋進、排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的設(shè)計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)燃機的進、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，一般總希望短些，以便降低發(fā)動機的總高度，減小氣門的質(zhì)量，通常L=（~）D，D是氣門的頭部直徑。內(nèi)燃機的L=（~）*42=（105~147）mm 氣門彈簧的設(shè)計氣門彈簧的設(shè)計要求：（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動的整個周期內(nèi)保持氣門關(guān)閉狀態(tài)密封；（2）在挺柱帶有負加速度時，在氣門、挺柱和凸輪要保證不變的運動學(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。整機骨架如圖25 所示。圖25 整機骨架模型圖26 凸輪軸骨架2． 8 使用PRO/E創(chuàng)建配氣機構(gòu)的相關(guān)元件將配氣機構(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 平底從動件圖211 彈簧圖212所示為內(nèi)燃機凸輪配氣機構(gòu)的截面圖，凸輪1繞其作逆時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)其凸起部分作用在平底從動件2上時，即驅(qū)動從動件向下運動，彈簧被壓縮；汽門挺桿是與從動件裝配固定在一起的，從動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件上時，從動件和汽門挺桿在彈簧的恢復(fù)力作用下向上運動，從而把汽門關(guān)閉。布置在凸輪軸上的若干個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動的各個沖程想匹配，
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