测量模块用于测量发动机转速和凸轮轴当前相位模拟量采样模块用于测量节气门开度相位调整模块用于计算步进电动机运行步数，并对伺服直流电动机运行频率进行修正伺服直流电动机控制模块用于正确地分配脉冲，使步进电动机按要求进行工作故障显示模块用于检查控制部分工作是否正常，并给故障显示电路发送相应的信号数字显示模块用于读取并向数字显示电路发送各控制参数的瞬时值。.简介汽车气门系统中的凸轮机构人类对凸轮机构的使用要追朔到世纪，但是，直到世纪末，对凸轮机构还未曾有过详细历史记载的系统研究。随着人类文明的进步和工业化的逐步发展，对高效的自动机械的需求大大增加．特别是在内燃机诞生之后，以内燃机为动力的机械逐渐增多，大大提高了人们对凸轮机械的重视程度。随着内燃机动力机械的逐渐普及和发展，内燃机配气机构的特性对工作性能的影响逐步被认识。到了世纪初，随着汽车工业的迅速发展，凸轮机构的研究受到广泛重视。在世纪年代以后，由于内燃机转速增加，配气凸轮乃至配气系统引起的故障日益增多，人们开始了对配气凸轮机构进行深入研究．研究的方法也从经验性的设计过渡到有理论依据的运动学与动力学的分析研究．从世纪年代以来，有关凸内轮机构运动学与动力学的理论研究为凸轮机构的优化设计，奠定了坚实的理论基础。随着计算技术和电子计算机技术的发展，解析化的数值计算设计方法逐步得到了发展，计算机辅助设计和辅助制造技术也逐步得到了应用。在气门机构的设计中，凸轮的设计是核心内容。气门机构的设计目标就是要让进气愈多，排气愈干净。除了气门正时外，气门尺寸升程加速曲线都会影响进排气效率。这些因素乃是由凸轮轴的凸轮形状及凸轮轴与曲轴的相对位置所控制。凸轮的形状是以圆为基础，称为基圆，并由气门的开启角度及关闭角度的决定开启点及关闭点凸轮的转速是发动机曲轴转速的，在决定升程之后，凸轮的基本雏形就已出现，最后还要根据气门加速曲线的需求修正凸轮的轮廓。气门全开时与关闭时的高度差就称为升程，也可说是凸轮的基圆的中心到凸峰凸轮上距离回转中心最远的点的距离减掉基圆的半径所得的值。而气门开始动作到完全打开或关闭所需的时间长短与凸轮轴角度的关系称为气门启闭加速度，以图形表现就成为气门启闭加速曲线。而发动机的容积效率正可由气门升程与凸轮角度所构成的曲线图形来判断。曲线下所围成的面积越大则容积效率越高。当气门尺寸及气门正时不变时，气门急开急闭可得到最佳的容积效率也就是提高气门加速度，当然最好是瞬间打开或关闭，但这在考虑对气门座的冲击力及受到传统凸轮系统的先天限制必须以圆弧面接触以维持机构运转之顺畅，并不可能达成。此外适度的提高气门升程也可提高容积效率。.简介直流电机滚珠丝杠与圆锥齿轮的特性和选择使物体运动时,般来讲需要将动力产生的旋转运动转变为从动部件直线运动，这就能用到滚珠丝杠。在发动机内,由于要控制发动机的活塞的进排气的可变性,这能通过个伺服直流电机驱动单级圆锥齿轮减速器,再通过发动机控制部件和位置传感器来控制滚珠丝杠的运动,从而来带动控制轴的运动,达到气门正时及升程的可变性。为了提高响应，在这个系统中用了低摩擦的滚珠丝杠。另外使用对锥齿轮来改变控制轴的旋转方向，直流电动机平行作用于驱动轴。为了使变换响应能达到令人满意的效果，除要利用滚珠丝杠外，另种设备被并入这种控制方式。考虑到减速器的传递速度和控制轴的转矩,通过控制轴后会产生变化。根据控制轴位置的变化，种用来控制控制轴的位置的计算机操作装置被运用上来.在.节中有说明由于此系统只起控制作用，它所需要的功率是很小的，因此，使用最大输出率为的低输出直流发动机是可行的，它能使达到良好响应时的动能消耗减少。由此，可以判断现在控制轴紧随着指定位置的变化而变化，这就要求尽量用电动机负载来控制而不是使用节流阀。由于曲线齿锥齿轮，又很高的传动速度，还由于轮齿啮合的重叠作用，曲线齿锥齿轮比直齿锥齿轮运转要平稳的多。曲线齿锥齿轮在节圆锥上齿线为曲线，轮齿啮合缓慢的开始，从端到另端连续平稳的进行。所以选用曲线齿锥作为改变方向的传动部件。设计圆锥齿轮首先必须知道齿轮运转的必要条件，即额定功率启动扭矩载荷作用方式过载和冲击条件润滑方式运转温度速比转速及所要求的运转精度等切与运转有关的数据。根据这些条件，可以得出所用齿轮的尺寸。这是个高精密的控制系统，所以使用高精度的滚珠丝杠来作为精确移动控制部件。使用级滚珠丝杠的特点高导程精度，超静音，低起动扭矩及高顺畅，高效率及可逆性，零背隙及高刚性。根据使用范围及要求将滚珠丝杠副分为定位滚珠线杠副传动滚珠丝杠副，精度分为七个等级，即级。级精度最高，依次逐渐降低。根据我们的需要，根据以上条件选择合适的滚珠丝杠。伺服直流电动机的选择.伺服直流电动机用途特点及其技术参数系列直流伺服电动机，分别系永磁式和电磁式直流伺服电动机。该电机具有体积小重量轻伺服性能好力能指标高等优点。广泛用于自动控制系统中作执行元件，亦可作驱动元件。系列直流伺服电动机系电磁式直流伺服电动机，可用作中大功率直流伺服系统的执行元件。该系列直流伺服电动机机械特性和调节特性的线性度较好，调速范围广，启动转矩大，运行稳定，且体积小重量轻，力能指标高，产品结构较牢固。如下图图.直流伺服电动对于装置，我们需要电动机是能够正反转的并且体积小容易安装，我所选用的是型直流伺服电动机它的具体参数如下转矩.转速功率电压电枢励磁电流不大于电枢.励磁.容许顺逆差转速外形尺寸出轴尺寸.伺服直流电动机使用条件环境温度相对湿度时海拔不超过振动频率，双振幅冲击次，加速度.允许温度不超过工作制度连续电动机的机电时间常数不大于。电动机空载启动电压。.伺服直流电机的外型和安装尺寸选定电机型号之后，可以在机械设计手册中查到具体的外型和安装尺寸，具体如下显示于图,以下参数单位都为型号.图.型直流伺服电动机的外形尺寸圆锥齿轮的选择与设计.圆锥齿般设计步骤与特点圆锥齿轮传动设计步骤简化设计根据齿轮传动的传动功率输入转速传动比等条件，确定小轮大端分度圆直径等主要参数。如果分度圆直径已知，可跳过这步。几何设计计算设计和计算齿轮的基本参数，并进行几何尺寸计算。强度校核在基本参数确定后，进行精确的齿面接触强度和齿根弯曲强度校核。如果校核不满足强度要求，可以返回，修改参数，重新计算。圆锥齿轮传动的特点圆锥齿轮用于轴线相交的两轴间的传动，能灵活地改变传动方向。当量圆柱齿轮概念的引入，方便了圆锥齿轮的设计计算及对些问题的研究。采用假想平面齿轮的啮合作为切齿原理与计算的依据。.圆锥齿轮的初步设计圆锥齿轮初步选择与参数我选用弧齿锥齿轮，因为它主要可以用于高速传动,两锥齿轮轴线交角为，能改变其运动方向。主要作用在.部分有详细说明。材料为，要经过渗碳淬火，磨齿后达到级精度。它的主要特点有齿线是段圆弧。齿形较复杂，制造较难。承载能力高，运转平稳，噪声小齿面局部接触，装配误差及轮齿变形对偏载的影响不显著。轴向力大，其方向与齿轮的转向有关。应用范围多用于大载荷，周速或转速，要求噪声小的传动。磨齿后可用于高速传动。它的些具体参数如下弧齿齿制变位方式齿高种类格里森径向切向变位等顶隙收缩齿表.格里森弧齿锥齿轮齿廓齿形角法向压力角顶隙系数齿顶高系数齿宽中点分度圆螺旋角。由发动机的转速为可知，主动轴的转速应为它的半，因此我们可以假设控制轴的转速和主动轴的样，实际上控制轴只控制输入凸轮摆动的大小从而控制气门升程，主动轴转动周输入凸轮摆动个来回，控制轴也是靠摆动定的角度完成控制的，它的摆角为到，它的转速是很小的，但是滚珠丝杠的螺杆是高速转动以带动控制轴快速反应电动机的转速为，所以可以确定传动比.。确定小轮的大分度圆直径齿轮的许用接触应力取.根据所选材料和齿轮的热处理过程，达到中等要求我们取.合金渗碳刚经淬火载荷系数取.小轮传递的额定转矩为.•为传动比由上文知为.为载荷系数取几何计算确定齿数模数大端分度圆直径.齿轮齿数必须互质。两齿轮的传动是精密传动所以齿数应该比较多，以利于整个系统的调节。我们可以初步确定齿轮的齿数我取.分锥角外锥距齿宽齿宽系数取.齿宽•取整中点模数切向变位系数径向变位系数.查机械设计手册得出中点法向模数齿形角齿顶高.齿根高.顶隙.齿顶角是等顶隙收缩齿齿根角顶锥角是等顶隙收缩齿根锥角大端齿顶圆直径.中点法向齿厚.Л.Л.中点法向齿厚半角中点齿厚角系数.中点分度圆弦齿厚.中点分度圆弦齿高切齿刀盘直径.当量齿数对曲线齿来说他的重合度有轴向重合度ε和端面重合度εεЛ.当端面重合度ε可以查表得ε.εεεε.总重合度ε任意点螺旋角任意点的锥距，大端为，中点为.齿轮的强度校核齿轮的接触强度校核由于圆锥齿轮的强度计算是按机械原理中当量齿轮是按大端背锥展开的，但强度计算时考虑载荷作用于中点,所以是安齿宽中点背锥展开的当量直齿圆柱齿轮进行的，所以要了解的参数包括当量齿轮的参数，齿数比，锥顶距，大端分度圆直径，平均分度圆直径齿数，大端模数，齿宽等。计算接触应力必须小于等于许用接触应力才能达到要求。分度圆的切向力使用系数.查表得动载荷系数因为齿轮是级精度，所以查表后得.为齿宽中点的圆周速度Л载荷分布系数.载荷分配系数.查表得以下相同节点区域系数.弹性系数.重合度系数螺旋角系数.锥齿轮系数计算结果.许用接触应力最小安全系数.寿命系数是长期工作润滑油膜影响系数.尺寸系数工作硬化系数许用应力结论查设计手册得时,后对齿轮未进入啮合区就开始接触，产生动载荷此时过接触点作齿廓的公法线与连心线交点节点与不重合，这样使实际的措施从动轮齿顶修缘，使齿轮在齿顶处，使开始啮合时轮齿法向基节小些，减小动载。时如图，则前对齿将脱开啮合时，后对齿虽已进入啮合区，但尚未接触，而要待前对齿离开正确啮合区段距离后，后对齿才开始啮合产生齿腰中间冲击措施主动轮齿顶修缘虚线齿廓，延长对齿的啮合时间圆周速度。降低措施提高齿轮制造安装精度减小减小齿轮直径齿顶修缘。注意修缘要适当，过大则重合度下降过大。般高速齿轮和硬齿面齿轮应进行修缘，但修缘量与修缘的曲线确定则比较复杂。齿向载荷分布系数考虑轴的弯曲扭转变形轴承支座弹性变形及制造和装配误差而引起的沿齿宽方向载荷分布不均匀的影响。影响因素支承情况对称布置，好非对称布置，悬臂布置，差。齿轮宽度↑，↑。齿面硬度，硬度越高，赵易偏载，齿面较软时有变形退让。制造安装精度精度越高，越小。减小措施提高制