.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，为气门上的最气门弹簧的设计常常受到尺寸上的限制，因此气门弹簧应有合理的结构与尺寸，弹簧材料应有较高的疲劳强度，制造上应保证定的精度并尽力避免各种缺陷。气门弹簧的结构气门弹簧通常采用圆柱螺旋压缩弹簧。目前在大多数柴油机上都是个气门装两个气门弹簧，它既可充分利用空间，减小弹簧高度尺寸，又易保证弹簧所需要的弹簧力，并且在个弹簧万断裂时，也有可能在定时间内防止气门落入气缸。采用双弹簧时，内外弹簧的螺旋方向应相反。此外，由于两个弹簧的自振率不相同，可以相反阻尼作用，从而减少共振危险。气门弹簧钢丝直径大多在范围内，弹簧旋绕比般为为弹簧的中径。气门弹簧的选材气门弹簧在应的工作温度下承受交变载荷，为使弹簧能长期的可靠工作，要求弹簧材料不仅具有良好的机械性能，而且应有足够的抗应力温度松弛的能力，在工作中不致产生过大的弹力消失现象。般认为弹簧力小于名义值的以下时，弹簧就已经失效，不能继续使用，这是决定弹簧使用期限的个重要因素，在弹簧设计时应根据弹簧的工作温度和应力大小合理的选择弹簧材料。气门弹簧材料般为碳素弹簧钢丝组和弹簧钢丝等。碳素弹簧钢丝有冷拉和油催化回火两种状态。对于柴油机的气门弹簧用的就是冷拉钢丝。因为冷拉钢丝有较高的抗拉强度钢丝的直径越小，强度就越高，成本低廉，但是抗应力温度松弛能力较差，使用与中等负荷的发动机使用，对于油淬火钢丝的强度与钢丝直径关系不大，与冷拉钢丝相比较，直径在左右的钢丝，它们的弹性极限大致相同，小于此直径的，冷拉钢丝强度高，反之，油催化回火钢丝强度高。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。弹簧的头部直径的选择还要考虑到燃烧室的形状，气缸盖进排气门的布置，气道之间冷却水套的设计以及气门受热和冷却的均匀性等因素。综上的条件柴油发动机的进排气门的直径都取。气门锥面斜角在气门开启初期及接近关闭时，气门锥面斜角的大小对于气体的流通断面有较大的影响。这时的流通断面大致与斜角的余弦成正比。此外，气门与气门座之间的单位压力随斜角的增加而增大，而气门与气门座之间的相对滑移则随斜角的减小人减小，因此气门的确定必须根据发动机的综合情况而定，对于柴油发动机的气门斜角都是。气门头部厚度及锥面宽度气门头部厚度的设计，主要是从气门的刚度来考虑，气门在燃烧压力的作用下会引起变形，变形过大会使气门的密封性下降，锥面磨损加剧。由于头部厚度对气门的刚度影响比颈部圆弧要大得多，因此当需要增加气门刚度时首先考虑增加头部的厚度。如果还受到气门质量的限制，则常用适当减小颈部圆弧半径来得到弥补。厚度与气门头部的外径有定的比例，般.式中，为气门头部锥面厚度，为气门头部外圆直径。柴油机气门的头部厚度取.。气门锥面的宽度与厚度有关，般当时.式中，为气门锥面的宽度。对于柴油机的气门锥面宽度。取为.注意提醒的是，并不是所有的都参与了密封，真正起到密封的是条位于宽度中间附近的密封带，密封带的宽度小得多，气门的大部分热量是通过这条密封带传出去的，密封带较宽则传热的效果就较好，气门的工作温度就较低，但气门的密封性就较差。反之，密封带太窄，虽然密封性较好，但散热不良，且接触压力较大，会加速气门的磨损，因此需综合这两个方面的因素来选取气门密封带的宽度，其宽度般取,柴油机的密封带宽度，经过查表是.。气门杆的设计气门杆的结构气门杆通常是做成实心的，但是为了减轻质量，对于高速发动机，它的温度很高，将气门杆做成空心，并在排气门的杆内充油金属钠进行冷却以降低热负荷，对也柴油机为了考虑到它的成本问题，就直接将它设计成实心气门杆。气门杆颈气门杆的颈部选择决定也排气所需的耐久性，增加杆的颈部有利于气门的热量逸散。杆的颈部选择还决定于它在导管中运动时侧向力的大小。气门通过凸轮挺柱和摇臂来驱动时，杆部受到的侧向力就比较小。气门杆的颈部增大也会引起质量的增加，工作时的惯性力增加，落座时冲击负荷增加的系列问题。根据经验公式，气门杆的颈部可取头部外径的。考虑到加工和维修的方便，般进排气门杆的颈部取相等。汽车,排气,瞬时,运动,分析,设计,毕业设计,全套,图纸第章绪论.课题研究的目的和意义设计的目的建立在计算机实体建模及可视化基础上的虚拟样机技术是应用于现代工程设计领域的数字化设计及分析工具。应用计算机技术对柴油机配气机构进行仿真分析，从而得到发动机在供作时，配气机构中个零件的参数。为配气机构的设计提供便利。设计的意义气门机构是发动机进排气系统的重要组成部分。同时，进排气阀门噪声也是发动机噪声的主要来源之。随着发动机转速不断提高以及广泛采用的多气门方案都可能导致发动机进排气阀门噪声的增加。在发动机噪声法规的日益严格的今天，对发动机进排气阀门的运动分析是很有意义的。计算机辅助设计也是意义重大。现代社会分工中，设计工作是项各行业都需要的重要工作，其对行业的发展各项工作的开展都有着重要的积极。服装设计机械设计工程设计汽车设计图形图像设计等已经成为了行业工作所必须的工作。计算机辅助系统的出现为设计人员的工作带来了巨大的变化，其极大的缓解了传统手工制图设计存在的劳动量大不易修改等缺点，促进了设计工作的改革以及工作效率的提高。科学的分析计算机辅助设计对设计工作的重要意义有助于相关软件企业针对行业应用细化计算机辅助设计系统，为设计工作提供更加便捷稳定的辅助设计系统。.柴油机配气机构现状过去的配气机构设计，只单研究凸轮，而没有考虑其他零部件产生的影响。由于配气机构是个弹性系统，它由许许多多的零部件所组成，往往个成功柴油机所采用的凸轮应用于其他类型的柴油机上不定效果会好，凸轮必须和整个配气机构系统结合在起进行考虑，良好的凸轮设计也必须与系统的其他零部件正确匹配，才能达到希望的效果图。为了准确研究配气机构的动态性能，了解气门的实际运动规律，在机构动力学仿真分析方面，目前已采用了多种分析模型。其中比较基础的是单自由度质量模型。它是将机构简化成由个质点弹簧及阻尼器组成的系统，它把机构的质量简化到个质点上，把机构的弹性等加到个等刚度无质量的弹簧上，阻尼等效到阻尼器上，该模型具有简单方便等特点，可以满足般的低中速柴油机的要求，但由于把质量和刚度都等效到个点上，不能求出机构各部件的运动和受力情况，不能判断机构零件之间是否发生飞脱，也无法得知弹簧的振动情况。为了克服单自由度模型存在的不足，发展了多自由度质量模型。多自由度质量模型具有比单自由度质量模型更为真实反映实际机构状况的优点，利用多自由度质量模型能精确地研究各传动部件的运动规律和受力情况，也能分析气门弹簧的振动情况。对于多自由度质量模型，最主要的问题是计算的复杂性，随着计算机技术的发展和广泛应用，各种商业配气机构软件的推广，多自由度质量模型已逐渐成为配气机构动力学建模的主要方式。世纪初仿真技术已得到应用。例如在实验室中建立水利模型，进行水利学方面的研究。年航空航天和原子能技术的发展推动了仿真技术的进步。年计算机技术的突飞猛进，为仿真技术提供了先进的工具，加速了仿真技术的发展。采用仿真技术，可以在计算机内对内燃机产品的部件装配并进行机构运动仿真，由仿真运行可校核部件运动轨迹，及时发现运动中部件干涉隐患对部件装配进行动力学仿真，可校核机构受力情况根据机构运动约束及保证性能最优的目标进行机构设计优化，可最大限度地满足性能要求，对设计提供指导和修正。通过几个五年计划的努力，我国仿真技术得到了快速发展，并取得了突破性成果。在国防工业领域，建成了不同类型的半实物仿真系统。在军事领域建立了指挥作战训练的仿真系统及半实物仿真试验室。我国的多媒体仿真技术正处于起步和发展时期，清华大学北京大学华中理工大学和些部队院校已开始了有关这方面的研究。目前，国内大学和企业己进行了机构运动动力学仿真方面的研究和局部应用，能在设计初期及时发现内燃机曲柄连杆机构运动干涉，校核配气机构运动动力学性能等，为设计人员提供了基本的设计依据。.设计内容气门凸轮式配气是目前内燃机上应用最广泛的配气形式,本文采用的柴油机配气机构为下置凸轮轴式滚轮随动件叉型摇臂双气门配气机构，主要由凸轮轴滚轮推杆挺柱摇臂气门垫块气门气门座等部件组成。用软件对配气机构各