（优秀毕业全套设计）汽车进排气的瞬时运动分析设计（整套下载）

油淬火回火钢丝的优点在于热稳定性较好，可适应用较高工作温度。

对于各种弹簧材料适用的最高工作温度见表。

表.各弹簧材料最高工作温度表材料最高工作温度碳素弹簧钢丝和弹簧钢丝油淬火回火碳素弹簧钢丝弹簧钢丝气门弹簧特性曲线与气门惯性力曲线的配合在设计时首先作出气门升程曲线和发动机最高转速时的加速度曲线，将加速度的坐标乘以配气机构在气门端的总当量质量即得到气门惯性力曲线实际惯性力应与加速度方向相反由气门运动规律测试表明，实际的气门惯性力变化如下图虚线所示的情况，在从正惯性力过渡到负惯性力的波动最大，最易发生系统的脱落，弹簧力应超过气门系数振动时的惯性力，并且有定的余量。

在初步选定了和后，在气门升程曲线右方作出弹簧曲线方程，并在方程曲线上的等点处引水平线和垂直线，将水平线上截得的弹簧长度量到对应的垂直线上，在惯性力图上图.得到弹簧力曲线，弹簧力至少要比惯性力大，在惯性力从正变负区域弹簧力的储备量还应更大些，此时可对作出适当的调整，以来满足要求。

图.弹簧惯性力气门弹簧的有关计算已知凸轮轴的转速，和凸轮轴的角速，进气门的最大升程，进气门喉口直径，圆弧凸轮线的尺寸，摇臂的尺寸，挺柱的升程速度和加速度曲线图。

弹簧的材料采用弹簧钢。

弹簧的最大弹力.式中，为单面气门机构总重量，为挺柱升程，为摇臂比，为凸轮轴角速度。

弹簧最小的弹力.弹簧预压缩变形量式中，为凸轮基圆半径，为凸轮顶部半径。

内外弹簧之间的负荷分配内弹簧.式中，为内弹簧最大压力，为内弹簧最小压力。

外弹簧.式中，为外弹簧最大压力，为外弹簧最小压力。

弹簧的尺寸弹簧钢丝直径外弹簧钢丝直径，内弹簧钢丝直径。

弹簧的平均直径外弹簧平均直径，内弹簧平均直径。

弹簧的工作圈数.式中，.是钢丝剪切弹性模量，为弹簧直径，为最大变形量。

弹簧总圈数.气门全开时弹簧的长度.自由弹簧的长度摇臂的设计摇臂的工作原理摇臂是推杆和气门之间的传动件，它是推杆传来的力改变方向后作用于气门尾部以推开气门。

摇臂的几何尺寸决定于气门和凸轮轴的相对位置。

为了获得较轻的质量刚性好的结构，往往才有字型的或者字型的断面。

柴油机采用的就是字型摇臂断面。

摇臂比摇臂有长短臂之分，长短之比成为摇臂比，其值在.左右。

长臂推动气门的杆端，短臂端的螺孔中装有气门间隙调节螺钉和锁紧螺母，气门间隙调节螺钉的球头与推杆上端的凹球端头接触，根据柴油机的外形结构确定其摇臂比为.。

摇臂润滑摇臂依靠摇臂轴支撑在摇臂支座上，摇臂钻有油孔，摇臂轴为中空型，机油由支座油道经摇臂轴内腔润滑到摇臂的衬套，然后从摇臂上油道上流出，滴落在摇臂两端进行润滑。

摇臂的定位摇臂轴上两摇臂间装有摇臂弹簧，防止摇臂轴向窜动，从而保证各摇臂相对气门杆的确定位置。

在柴油机上，采用的是用摇臂支座将两个摇臂分开，并且在两边缘处用卡簧将其锁紧。

摇臂的材料所采用的材料是摇臂在与气门的尾部接触时既有滚动又有滑动，所以对材料的要求是要耐磨，为了防止磨损影响正常的配气相位，故该表面要求淬火热处理的工艺。

摇臂与气门杆顶面间接触应力的计算.式中，为气门杆顶面上的最大作用力，为摇臂敲击部分的球面半径摇臂与气门顶面间的许用接触应力。

摇臂断面总应力为.式中，为气门上的最大作用力，为气门侧摇臂计算断面的断面模数，气门侧摇臂断面的面积。

上述应力的许用值如下铸铁，锻造碳钢，锻造合金钢，铸钢，轻合金。

对于柴油机选择。

.推杆的设计推杆的功能结构形式推杆是把凸轮的运动从凸轮轴传至顶置气门处，完成发动机的配气。

推杆是个细长杆材料为号钢，在工作时容易发生纵向弯曲，它是配气机构中刚度薄弱的环节。

在型柴油机上是采用冷拔无缝钢管或铝制空心管制造。

采用冷拔无缝钢管可减轻它的质量，减小往复惯性力。

此外，缩短推杆的长度是减轻质量，提高纵向弯曲应力和整个配气机构刚度的有效办法。

尺寸设计根据柴油机的结构，拟取它的长度设计为，外径，球头半径.。

推杆校核推杆的纵向弯曲按下列计算.式中，为作用于推杆上的临界力，为推杆材料的弹性模量，推杆中央横断面的惯性力.式中，为推杆的外径，为空心推杆的孔径。

.式中，为作用在推杆上的最大作用力。

对于各种用途的发动机，在如下的范围高功率轻型发动机汽车拖拉机发动机，高速船用发动机固定式和船用发动机。

接触应力的计算接触应力按下面的公式计算.式中，为作用于推杆上的最大作用力，为挺柱与推杆两种材料的平均弹量，为推杆的球头半径，为挺柱球面支座的半径。

对于各种用途发动机的许用接触应力如下汽车拖拉机发动机的接触许用应力为，固定式和船用发动机为，因为故设计尺寸满足要求，即，推杆的长度为，外径，球头半径.。

.挺柱的设计挺柱的结构挺柱的功能是按凸轮的运动规律推动传动机构，同时承受凸轮的侧向压力。

特别是挺柱的底面，由于和凸轮表面接触的面积很小，接触应力很大，表面磨损很大，甚至可能刮伤，因此挺柱侧面以及底面要求耐磨。

形状是筒型，这种结构可以减轻它的质量，从而达到减小它的往复惯性力。

它的这种结构同时也保证凸轮轴在旋转时，挺柱底面所受的偏心切向力使挺柱产生旋转运动，保证工作表面的磨损时很均匀的挺柱的轴线相对于凸轮的轴线的偏移量为，而柴油机的偏移量为。

对于柴油机采用的是平面挺柱，它的特点是结构简单，质量轻。

对于高速发动机也是比较适合的。

挺柱的材料般用的是低碳钢底部堆焊合金，或者铸铁底部采用冷激，或球墨铸铁制造，其摩擦表面应经过热处理提高硬度后精磨。

挺柱的材料和底面的硬度是和凸轮轴材质及凸轮表面的硬度相匹配的。

对与柴油机的是钢制造，底部堆焊合金，热处理的硬度≧。

凸轮轴的材料为钢，凸轮表面淬火处后，硬度为。

平面挺柱导向面与导向孔之间的挤压应力的计算最大挤压应力按下式计算.式中，为挺柱导向面直径，是在凸轮的计算位置是，挺柱插入导向孔中的长度是作用在凸轮上的最大力矩。

平面挺柱的最大速度平面挺柱的最大速度受限于挺柱端面的直径，依据平面挺柱的凸轮机构运动学可知，挺柱与凸轮的接触点偏移量与挺柱的速度成正比因此，挺柱端面直径，由发动机的总体布置决定，则确定挺柱的最大速度必须保证凸轮与平面挺柱不产生干涉，为此满足.凸轮与挺柱间接触应力的计算平面挺柱接触应力的计算.式中，作用在凸轮上的力，凸轮廓线瞬时曲率半径，为凸轮与挺柱底面间的接触线宽度，分别为凸轮材料与挺柱所用材料的泊松比，分别为凸轮材料与挺柱所用材料的弹性模量。

以上或当使用的材料为铸铁可取做.，材料为钢材是取.。

弹性模量经过查表可知碳钢，如使并将此值代入公式中则可以简化挺柱的导向面直径与长度按照下面的公式确定取式中，气缸直径，。

根据的结构取，挺柱的导向面直径与挺柱孔间的径向间隙般在的范围内。

挺柱头部球面支座的设计挺柱头部加工有凹形的球面支座，它是支撑推杆球头的。

在这种球头与球面支座的配合副中，为了再两者之间形成楔形油膜，球面支座半径应比推杆的球头半径略大，但与也不应相差过大，否则将使接触应力剧增，般。

.凸轮的设计虽然瞬时的打开和关闭气门能够获得最大的时间截面，但是这样做会使零件产生很大的惯性力。

因此在设计配气机构时选用这样的凸轮型线，使它保证可以有足够的气缸冲量的同时，同时也保证运动零件的惯性力数值在允许的范围内。

凸轮的设计时应该满足以下的要求.具有合适的配气相位。

它能照顾到发动机功率扭矩转速.燃油消耗量怠速工况和启动等各方面的性能要求。

.为使发动机具有良好的充气性能，因而时间面积值应尽可能大些。

.加速度不宜过大，并应连续变化。

.具有恰当的气门落座速度，以免气门和气门座的过度磨损和损坏。

.应使配气机构在所有工作转速范围内都在平稳工作，不产生脱离现象和过大的振动。

.工作时噪声较小。

.应使气门弹簧产生共振的倾向达到最小程度。

.应使配气机构各传动零件受力和磨损较小，工作可靠，使用期长。

上述这些要求往往相互矛盾，必须根据发动机的具体情况要求，抓住主要矛盾，协调各种因素，妥善解决。

凸轮线性通常根据所选的线型形成规律做出，这样保证制造比较简单的凸轮线形。

凸轮的基圆设计圆弧凸轮凸轮的外形轮廓由若干段圆弧构成。

为了使圆弧凸轮可靠的工作，必须使其外形圆滑，各段圆弧在交接点处有公切线，这就要求圆弧凸轮各几何参数只见满足定的关系式。

这种凸轮设计比较方便，被广泛应用于般柴油机配气机构。

凸轮型线从基圆开始绘制，从保证配气机构有足够刚性的条件出发选择它的基圆半径，其值是根据凸轮轴直径来决定的，已知凸轮轴的直径，般取，取。

柴油机的配气相位角，根据手册可以得到表.配气相位角进气前角进气滞后角排气提前角排气滞后角配气相位与凸轮的作用角.式中，为进排气的提前开启角，进排气的滞后关闭角。

凸轮顶部的圆弧半径.取。

凸轮腹弧半径.取。

.凸轮轴的设计凸轮轴基本要求凸轮轴设计的要求，正确的设计进排气凸轮的位置，实现配气正时，使柴油机正确的按照定规律运转。

从柴油机的总体布局来设计凸轮的允许弯曲变形，合理的计算出支撑它的轴颈数目，轴颈的直径和凸轮轴的最小直径尺寸。

选择合理的材料和热处理工艺，使它不仅有足够的刚度与韧性，而且要使凸轮和支撑轴的表面有合理的硬度，具有较好的耐磨性。

凸轮轴的结构，柴油机是小功率柴油机，可以采用整体式凸轮轴，它的结构较紧凑，这种结构都是将凸轮轴从机体端插入的，所以将它的两个支撑轴颈加工的尺寸大小是不同，前端的支撑轴颈尺寸大，后端的小些，而且前端轴颈的尺寸必须大于凸轮轴的高度，这样便于安装。

轴颈上安装滑动轴承。

凸轮轴支承轴颈的数目，由于该柴油机是单缸四冲程发动机，不需要将支承轴颈设计的过多，只是将凸轮轴的前后端各设计个就已经足够了，所以将该轴颈数目为个。

因为凸轮轴要承受定的机械强度，必须要有足够的强度和韧性，同时还应具有定的耐磨性，才能让发动机在正常的工况下工作，选择碳钢，般选择钢就可以满足要求了。

柴油机经过查表得知，采用铁基粉末冶金，它是将它直接安装在凸轮轴轴承座孔内，它的型号如表.。

表.轴承座尺寸内径外径宽度前端后端凸轮轴计算凸轮轴的定位方式定位的原因由于汽车的上下坡或者在加速的时候，都可能使凸轮轴发生轴向窜动。

为防止由此引起的对配气定时的不良影响，需要采用轴向定位措施。

对型柴油机