【文章內容簡介】 Ρ — 凸輪廓線瞬時曲率半徑（ mm）； B— 凸輪與挺柱底面間的接觸線寬度（ mm）； 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（ kgf/mm） 以上 eu 或 ru 當使用的材料為鑄鐵可取做 ，材料為鋼材是取 。 彈性模量經過查表可知 :碳鋼： 410 （ kgf/ 2mm ） 如使 ?? er uu 并將此值代入公式中則可以簡化： ? ?2/110565 mmk gfEEBFerr???????? ?? ?? ???????? ??44 10*110*118*p ? 610 挺柱的導向面直徑 rd 與長度 rL 按照下面的公式確定： rd =(~） D （ mm） =（ ~） *95 =(~19) 取 16mm 式中 D— 氣缸直徑 (mm） rL =（ ~） rd （ mm） =（ ~)*16 =(48~59)mm 根據 195 的結構取 rd =58mm 挺柱的導向面直徑與挺柱孔間的徑向間隙一般在 ~ 的范圍內。 挺柱頭部球面支座的設計： 挺柱頭部加工有凹形的球面支座，它是支撐推桿球頭的。在這種球頭與球面支座的配合副中，為了再兩者之間形成楔形油膜，球面支座半徑 2r 應比推桿的球頭半徑略大，但 2r 與 1r 也不應相差過大，否則將使接觸應力劇增，一般 mmrr ~ ?? ，如圖： 凸輪和挺柱的主要損壞形式及其預防： 一、表面刮傷 刮傷的原因：由于凸輪和挺柱讓潤滑 情況惡化引起的。 防止的方法： 改善潤滑：（ 1）保證在凸輪與挺柱面之間經常供給黏度、成分、溫度和數量均勻合適的潤滑油；（ 2）采用具有特殊添加劑的潤滑油；（ 3）使凸輪與挺柱的接觸面光潔度盡可能的高一些； 降低接觸應力：（ 1）盡量減輕配氣機構的往復運動質量；（ 2）增加凸輪的剛度 。(3)采用彈性模量較小的但有較高硬度和強度的金屬作為凸輪和挺柱的材料。 表面磷化處理。 凸輪、挺柱的化學成分及其金相組織的選擇適當。 采用熱導性好的材料。 二、 表面蝕點 發(fā)生的主要原因：點蝕是金屬的疲勞過程。 預防的措施： 改善潤滑； 降低接觸應力； 降低殘余應力；材料的化學成分和金相組織； 采用熱導性好的材料 材料內部應盡量減少氣泡。夾渣等缺陷。 提高材料的抗疲勞強度和抗腐蝕能力。 三、 表面磨損 凸輪磨損有兩種情況：（ 1）是一個緩慢的拋光過程，最后形成一個硬而光滑的摩擦表面。這種拋光的過程常開始于凸輪廓線的加速度為零的位置，而止于凸輪廓線的頂端之前，頂端不會被磨平。（ 2）隨著時間加長會迅速磨損下去，直至影響發(fā)動機的性能。不正常的迅速磨損，嚴重者則在幾個小時內即可將凸輪定磨平。 四、 推桿的設計 推桿的功能： 把凸輪的運動從凸輪軸傳至頂置氣門處，完成發(fā)動機的配氣。 推桿的材料： 45 鋼。 推桿的結構形式： 推桿是一個細長桿，在工作時容易發(fā)生縱向彎曲，它是配氣機構中剛度薄弱的環(huán)節(jié)。在 195B 型柴油機上是采用冷拔無縫鋼管（或鋁制空心管）制造。采用冷拔無縫鋼管可減輕它的質量，減小往復慣性力。此外，縮短推桿的長度是減輕質量，提高縱向彎曲應力和整個配氣機構剛度的有效辦法。 二、 尺寸設計： 根據 195B 柴油機的結構，它的長度設計為 291mm ，外徑 9mm，球頭半徑 。才可以滿足其要求。 三、 推桿穩(wěn)定性安全系數的確定 推桿的縱向彎曲按下列計算： ? ?k gflEjPrp22?? = 2 62 3 3 0 10*** E x? kgf 式中： P— 作用于推桿上的臨界力； E— 推桿材料的彈性模量； J— 推桿中央橫斷面的慣性力； ? ?2264 mf ddJ ?? ? ? ?26445964/mmx??? fd — 推桿的外徑 md — 空心推桿的孔徑 L— 推桿的長度 pxpp PPn ? = x 510 /4 x? 式中 tP — 作用在推桿上的最大作用力 對于各種用途的發(fā)動機， pn 在如下的范圍： （ 1）、高功率輕型發(fā)動機， pn =~3 (2)、汽車拖拉機發(fā)動機。高速 船用發(fā)動機， pn =3~5 （ 3）、固定式和船用發(fā)動機 pn =4~6 四、 推桿球頭與挺柱球面支座，推桿球頭與搖臂調節(jié)螺釘球面支座間接觸應力的計算： 接觸應力按下面的公式計算： 32212 113 3 ???????? ??rrEP mpr? 322551 ???????? ??mEx = 180? ?2/mmkgf 式中 p — 作用于推桿上的最大作用力（ kgf） Em— 挺柱與推桿兩種材料的平均彈量 ? ?2/mmkgf 1r— 推桿的球頭半徑（ mm） 2r — 挺柱球面支座的半徑（ mm） 對于各種用途發(fā)動機的許用接觸應力 ??r? 如下： (1)汽車拖拉機發(fā)動機， ??r? =150~200? ?2/mmkgf （ 2）固定式和船用發(fā)動機， ??r? =100~120? ?2/mmkgf 五、搖臂的設計 搖臂的工作原理： 搖臂是推桿和氣門之間的傳動件，它是推桿傳來的力改變方向后作用于氣門尾部以推開氣門。 搖臂的結構： 搖臂的幾何尺寸決定于氣門和凸輪軸的相對位置。為了獲 得較輕的質量剛性好的結構，往往才有 T 字型的或者 I 字型的斷面。 195B 柴油機采用的就是 T 字型搖臂斷面。 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。長臂推動氣門的桿端，短臂端的螺孔中裝有氣門間隙調節(jié)螺釘和鎖緊螺母，氣門間隙調節(jié)螺釘的球頭與推桿上端的凹球端頭接觸， 195B 柴油機的搖臂比：46/32=1..43。 搖臂潤滑： 搖臂依靠搖臂軸支撐在搖臂支座上，搖臂鉆有油孔，搖臂軸為中空型，機油由支座油道經搖臂軸內腔潤滑到搖臂的襯套，然后從搖臂上油道上流出，滴落在搖臂兩端進行潤 滑。 搖臂的定位 ： 搖臂軸上兩搖臂間裝有搖臂彈簧，防止搖臂軸向竄動，從而保證各搖臂相對氣門桿的確定位置。在 195B 柴油機上，采用的是用搖臂支座將兩個搖臂分開，并且在兩邊緣處用卡簧將其鎖緊。 搖臂的材料： 所采用的材料是 QT60— 2 搖臂在與氣門的尾部接觸時既有滾動又有滑動，所以對材料的要求是要耐磨，為了防止磨損影響正常的配氣相位，故該表面要求淬火熱處理的工藝。 搖臂與氣門桿頂面間接觸應力的計算： 3 223 rEP mer ?? ? ?2/mmkgf 3 2 mEx? 420? ? ?2/mmkfg 式中 rP— 氣門桿頂面上的最大作用力（ kgf）； R— 搖臂敲擊部分的球面半徑（ mm）； 搖臂與氣門頂面間的許用接觸應力： ? ? 450?r? ? ?2/mmkfg 。 搖臂斷面 AA 中的總應力為： （如圖） AAG FaPWaP 1c o s???? ?? ? ?2/mmkgf 25c o s*18005*1800 1aW A ?? =400? ?2/mmkgf 式中 rP— 氣門上的最大作用力； aW — 氣門側搖臂計算斷面的斷面模數； AF — 氣門側搖臂斷面的面積； A1— 從計算斷面重心到作用力的垂直距離 A2— 作用力的垂直線與計算斷面 AA 的夾角； 斷面 B_B 中的總應力： AAG FaPWaP 1c o s???? ?? ? ?2/mmkgf 25c o s*19005*1900 1aW A ?? =420? ?2/mmkgf 式中 rP— 氣門上的最大作用力； aW — 氣門側搖臂計算斷面的斷面模數； AF — 氣門側搖臂斷面的面積； A1— 從計算斷面重心到作用力的垂直距離 A2— 作用力的垂直線與計算斷面 AA 的夾角； 上述應力 c? 的許用值 ??c? 如下： （ 1）鑄鐵 ： ? ? 2/ mmk g fr ?? （ 2）鍛造碳鋼： ? ? 2/10 mmk g fr ?? （ 3）鍛造合金鋼： ? ? 2/20 mmk g fr ?? (4) 鑄鋼： ? ? 2/5 mmk g fr ?? （ 5）輕合金： ? ? 2/ mmk g fr ?? 對于 195B 柴油機選擇（ 4）式中的 ? ? 2/5 mmk g fr ?? 。 六、氣門組的設計 一、氣門的設計： 氣門設計的基本要求： ① 材料方面： 氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。在氣門工作溫度范圍內材料應具有足夠的強度。韌性和表面硬度。由于排氣呢錐面磨損常為腐蝕磨損，因此在選擇材料時候必須考慮化學腐蝕（主要是硫和磷）的性能。進氣門錐面多屬磨損摩擦，因此進氣門側重耐磨。 ② 機構方面： 要求結構簡單、加工方便，且頸部形狀也要恰當，以便減少氣體的流動阻力，增加其進氣沖量。在保證足夠的強度、剛度和耐磨性的前提下的重量選擇。 ③ 盡可能的降低熱負荷，是氣門設計的一個重要方面 。排氣門是氣門組中 的高溫零件，氣門頭部 75%左右的熱量經氣門座導出， 25%的熱量經氣門導管導出，因此，氣門的設計應與氣缸蓋的設計密切配合，氣門座周圍必須加強冷劑，并使溫度盡量均勻。此外，如結構允許，盡量增加導管的長度，適當減小氣門桿與導管的間隙，以減低氣門的溫度。 ④ 氣門室配氣機構從凸輪開始的整個運動鏈中的末端零 件 。它的運動受到凸輪廓線、挺柱、搖臂、氣門彈簧等零件特性的制約，因此氣門的設計還必須從整個配氣結構來考慮分析，要避免氣門在落座時承受過大的沖擊和振動，因為在這些機械負荷也是造成氣門及氣門座磨損的原因之一。 氣門的工作條件分析： 氣門室發(fā)動機的重要零件之一。工作時需要承受較高的機械負荷和熱負荷，尤其是排氣門，由于經常高溫燃氣的沖刷，因而易于產生漏氣。腐蝕與燒損等現(xiàn)象，工作條件也更為嚴酷。氣門工作時承受落座沖擊負荷及燃氣壓力給以的靜負荷，這種靜負荷一般在 4 2/mmkgf 左右，而沖擊負荷一般為 2/mmkgf 左右；氣門的工作溫度：進氣門約為 200~450 度，而排氣門則可達 650~850 度，甚至更高，下面是 195 B 柴油機的排氣門的溫度場。 氣門材料的選擇： 氣門材料的選擇必須考利到它的工作溫度、腐蝕、沖擊載荷以及氣門桿部與端面的耐磨等因素。而且進、排氣門的對材料的要求也是不同。因為進氣門的溫度要低一些，排氣門的溫度要高些。就 195B 發(fā)動機的選材：進氣門的材料用 40Cr；排氣門的材料用 40Cr9Si2。 氣門選擇材料的方法：（ 1）馬氏體鋼