【正文】 直徑： d2=(～ )D=～ ，本設計取進氣口直徑d2=28。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。 參考柴油機設計手冊中冊 [1]，氣門頭部厚度 1t 的公式為： 1t =（ ～ ） vD 因此，對于進氣門， 1t =(～ )? 38=～ ，取 1t =； 對于排氣門， 1t =(～ )? 32=～ ，取 1t =。 頸部圓弧半徑 R 為一般取氣口直徑的 ～ 倍，多數(shù)情況下進氣門的頸部圓弧半徑 R 可取進氣口直徑的 倍，排氣門的頸部圓弧半徑 R 可取排氣口直徑的 倍，考慮到加工方便的原則我們統(tǒng)一取頸部圓弧半徑為[1]。對于進氣門的斜角，考慮到制造和維修的方便，一般在非增壓柴油機中也取 45176。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。和 45176。 2. 氣門頭部直徑 增大進、排氣的流通斷面是減少進排氣阻力，提高充量的途徑，同時氣門頭部直徑的選擇還應考慮到燃燒室的型式，汽缸蓋進、排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的設計以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。其中平底型氣門的優(yōu)點 是結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、受熱面小，具有一定的剛度，基本上能滿足進、排氣門的工作要求，因此在多種類型的柴油機中得到了廣泛應用。 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(guān)系到氣門的使用期限。 氣門的結(jié)構(gòu)和設計 氣門主要由桿部和頭部兩部分組成。 另外，氣門的運動受到凸輪、挺柱、搖臂、氣門彈簧等零件特性的制約，車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 16 因此氣門設計還必須從整個配氣機構(gòu)來分析考慮，要避免氣門在落座時承受過大的沖擊和振動，因為這些機械負荷也是造成氣門與氣門座磨損的原因之一 [1]。排氣門是氣門組中的高溫零件，氣門頭部有 75%左右的熱量經(jīng)氣門座導出， 25%左右的熱量經(jīng)氣門導管傳出，因此，氣門的設計應 與汽缸蓋密切配合，氣門座周圍必須加強冷卻，并使溫度盡量均勻。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。進氣門錐面多屬摩擦磨損，因此排氣門則著重耐磨。在氣門工作溫度的范圍內(nèi)材料應具 有足夠的強度、韌性和表面硬度。盡可能使氣門在較低的熱負荷和機械負荷下進行工作是氣門設計的重要任務 [1]。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。 氣門的設計 167。[1] 綜合考慮上述要求，本次設計的 485 柴油機的凸輪軸采用下置式。 2. 在決定凸輪軸高度位置時，應保證曲軸對凸輪軸的傳動，并要求配氣機構(gòu)驅(qū)動也比較簡便。 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。 氣門數(shù)目、布置和驅(qū)動 本設計采用每缸一進一排兩氣門的設計方案，氣門的驅(qū)動采用 凸輪軸 —挺柱 — 推桿 — 搖臂 — 氣門機構(gòu)。因此在設計時必須根據(jù)具體情況綜合考慮，有所側(cè)重，盡可能合理滿足這些要求。 3. 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。其要求為： 1. 進排氣門的時面值足夠大，泵氣損失小。 本設計中缸心距： 01 2 33 35 2 22 11 2pL L L h? ? ? ? ? ? ? ?mm。同樣會使排氣阻力增大，使氣缸壓力過高而降低充氣效率。但是若氣缸中心距選取過小則會使氣缸蓋的設計造成困難。 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。 氣缸中心距 氣缸中心距是表征柴油機長度的緊湊性和重量指標的重要參數(shù)。 3. λ值越大，連桿縮短會引起活塞側(cè)壓力 np 加大， 可能增加活塞與氣缸的磨檫與磨損。所以使發(fā)動機結(jié)構(gòu)緊湊。 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(guān)機件在運動中不與其他機件相碰情況下的最短長度。 曲柄連桿比 LR/ 連桿長度 L（大小頭孔中心距）是設計時應該慎重考慮的一個結(jié)構(gòu)參數(shù)，通常用連桿比 λ= LR/ 來表示，λ值越小，連桿越長，連桿質(zhì)量對慣性力的影響可能更大。因此，在選定 DS/ 值時必須適當。同時，由于單列式柴油機的長度主要決定于氣缸直徑，所以對于一般直列式來說長度將增大。 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。 3. 由于柴油機曲柄半徑減小，曲軸主軸頸和曲柄銷軸頸的重疊度則增大，因而剛度增 加，應力狀態(tài)改善。其優(yōu)點為： 1. 可相應地提高柴油機曲軸轉(zhuǎn)速而不至于使活塞平均速度超過許可值，車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 12 因而可以提高升功率。在具體選擇 DS/ 值時，應注意三個問題：盡量使氣缸的散熱面積與氣缸的容積之比為最小，有利于燃燒室設計且使整臺柴油機的尺寸最為緊湊。 行程缸徑比 DS/ DS/ 對柴油機的影響是多方面的。其次，mC過低將導致活塞環(huán)和氣缸壁在表面間不能建立起有效的潤滑油膜而使摩擦加劇。但是，mC選取過低也不 恰當。同時由于進排氣流量增大，進排氣阻力與氣流速度平方成正比例的增加，使沖氣系數(shù) v? 下降。因此必須合理的選擇活塞速度mC。如果當mC過大時，可能造成熱負荷過大，甚至造成發(fā)動機因為熱負荷超過極限，使發(fā)動機不能正常工作 [9,10]。所以氣缸的熱負荷與mC成正比。因此，mC的提高導致 meP 的下降。 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。提高柴油機的額定轉(zhuǎn)速與活塞平均速度是提高柴油機單位體積功率的有效措施之一。 活塞平均速度mC 柴油機 的額定轉(zhuǎn)速和活塞平均速度指柴油機在額定功率時的轉(zhuǎn)速和活塞平均速度。 mep 是標志柴油機熱力循環(huán)進行的有效性、結(jié)構(gòu)合理性和制造完善性的綜合指標。 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。 針對設計任務的要求正確選擇這些參數(shù)，在估計 Pe 值時，一方面應考慮技術(shù)力量的因素，另一方面還應該給發(fā)動機留一定的余 地， 以免影響其壽命。 有效參數(shù)的計算 一、機械效率 m? iPP? ?? =% 二、平均有效壓力 mep 8 729 .4m e m m ipp?? ? ? ?=611kPa 三、有效熱效率 et? t m i? ? ?? ? ? ?= 四、有效比油耗 eb mbb ??? =242g/(kW?h) 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 10 第三章 485 柴油機主要性能參數(shù)的選擇 柴油機的主要參數(shù)的選擇必須緊密結(jié)合實際情況進行選擇。 膨脹終點參數(shù)的計算 一、膨脹終點壓力 exp m a x2 1 . 2 58 0 0 0 8 0 0 0 2 5 0 . 7 81 5 . 9 7 3 1 . 9ex npp ?? ? ? ?kPa 式中 18 1 5 .9 71 .1 2 7c?? ?? ? ? 二、膨脹終點溫度 exT 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 9 2m a x 1 1 7 7 0 1 7 7 0 8 8 9 . 51 5 . 9 7 1 . 9 9ex nTT ? ?? ? ? ?K 167。 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。 一般參數(shù)的計算 一、氣缸工作容積 sV (L) 24s DVS???= 285 1004?? = 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 7 二、燃燒室容積 cV (L) 0 .5 6 7 0 .0 3 31 1 8 1sc cVV ?? ? ???L 三、理論空氣量 0L 0 0 . 8 7 0 . 0 0 43 4 . 4 1 ( ) 3 4 . 4 1 ( 0 . 1 2 6 ) 1 4 . 2 9 73 8 3 8CO HggLg? ? ? ? ? ? ?kg 四、新鮮空氣量 L 0 ?? ? ? ?= 五、燃燒產(chǎn)物量 M 4 32OH ggML? ? ? = 0 .1 2 6 0 .0 0 42 4 .3 1 4 3 2??= 六、理論分子變更系數(shù) 0? 0 ? ??= 七、實際分子變更系數(shù) ? 01 rr??? ??? ? = 167。 485 柴油機工作過程熱計算 本章對 485 柴油機工作過程進行熱計算，分以下七個部分： 1) 一般參數(shù)計算； 2) 進排氣過程計算； 3) 壓縮終點參數(shù)計算； 4) 燃燒過程計算； 5) 膨脹終點參數(shù)計算； 6) 指示參數(shù)計算； 7) 有效參數(shù)計算。 485 柴油機工作過程熱計算已知參數(shù) 485 柴油機工作過程熱計算的已知參數(shù)見表 21 所示。 3) 為柴油機的性能改進提供初步的理論依據(jù)。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 6 第二章 485 柴油機工作過程熱計算 在柴油機設計開始階段，根據(jù)選定的參數(shù)進行工作過程熱計算，其主要作用有： 1) 對柴油機的動力性能和經(jīng)濟性能參數(shù)起一定的校核作用；提供柴油機主要熱力參數(shù)之間相互關(guān)系的簡單計算方法。因此應在保證主要要求的前提下，盡可能的滿足其他要求 。它是指在設計中應按國家機械制圖標準繪圖，并盡可能地按照有關(guān)標準制定技術(shù)條件。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。 2. 零部件通用化。型譜中同一系列的 柴油機，缸徑和基本結(jié)構(gòu)相同，通過改變缸數(shù)以及其他結(jié)構(gòu)上的變形來滿足多方面的不同需要。機型少就便于集中力量進行深入研究，也便于組織大規(guī)模生產(chǎn)。 1. 產(chǎn)品系列化。本次設計的 485柴油機主要應用于 中小型工程機械 ，因此緊湊性指標較低 [1]。它是評價柴油機結(jié)構(gòu)緊湊性和金屬材料利用程度的一個指標。 五、緊湊性指標 柴油機的緊湊性指標，通常是指柴油機 的重量和外形尺寸指標。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。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)是指柴油機平衡良好，振動小。 四、運轉(zhuǎn)性指標 柴油機的運轉(zhuǎn)性指標，主要是指操縱使用是否方便，運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，起動性與加速性的好壞以及噪聲與排放污染等。車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 4 柴油機的大修期一般決定于氣缸套和曲軸磨損到達規(guī)定極限的時間 (即此時柴油機不能繼續(xù)正常工作 )，中小型工程機械的柴油機使用壽命大約在600010000 小時。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。 三、可靠性與耐久性指標 柴油機的可靠性是指柴油機在設計規(guī)定的使用條件下，具有持續(xù)工作、不致因故障而影響柴油機正常工作的能力 。一臺柴油機的功率，根據(jù)不同的使用要求，需要隨工況而變化。高速柴油機在額定工況時的燃油消耗率一般在 215285g / ? ?kwh? 間。 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 )。從 485柴油機的使用范圍就可以知道其特點。因此，此機型在未來的市場應用中有很大的發(fā)展?jié)摿Α? 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 2 總之，本次設計的 485 柴油機具備動力大、油耗低、使用可靠性高、經(jīng)久耐用、經(jīng)濟省油和維修方便等優(yōu)點，是更省油，更清潔的環(huán)保機 型。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?，F(xiàn)有產(chǎn)品要提高可靠性、降低噪音和煙度，下一步應推廣直噴化、輕量化 、多缸化，同時還應 提高柴油品質(zhì)，為各類柴油機新技術(shù)的應用奠定基礎(chǔ) 。 柴油品質(zhì)差、柴油標準的修訂嚴重滯后于汽車工業(yè)發(fā)展的需要，對柴油機技術(shù)的發(fā)展以及各種新技術(shù)、改善柴油機排放措施的應用造成障礙?，F(xiàn)在，我國柴油機技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，還不具備完整的全新柴油機產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件開發(fā)能力。 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(lǐng)域，柴油車所占比例仍 很少。近 三 十年來，柴油機朝 著 提高柴油機功率，降低油耗、污染和噪聲以及提高工作可靠性和延長使用壽命的方向發(fā)展 。由于它的效率高，適應性好、功率范圍廣， 柴油機 已廣泛應用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運輸業(yè)和國防建設事業(yè)。 挺柱的設計 ..............................................................