柴油機配氣機構(gòu)畢業(yè)設(shè)計說明書學(xué)術(shù)參考

1、485柴油機設(shè)計（配氣機構(gòu)）摘要本設(shè)計介紹了 485柴油機配氣機構(gòu)的設(shè)計，主要是其各零部件的設(shè)計。 本次設(shè)計的485柴油機主要用于輕型載貨車。配氣機構(gòu)的功用就是實現(xiàn)換氣過程，即根據(jù)發(fā)動機氣缸的工作順序，定 時的開啟和關(guān)閉進排氣門，以保證氣缸排出廢氣和吸進新鮮空氣。配氣機構(gòu) 設(shè)計的好壞直接影響發(fā)動機整體的經(jīng)濟性和動力性，因此配氣機構(gòu)的設(shè)計在 發(fā)動機整體設(shè)計上占有相當重要的作用。在氣門選擇上，釆用每缸兩個氣門 的方案，其優(yōu)點是比較簡單、可靠，對于自然吸氣式柴油機可以提高新鮮空 氣的進氣量，降低氣缸的熱負荷，增加氣缸的耐久性和使用壽命。氣門的驅(qū) 動采用凸輪軸一挺柱一推桿一搖臂一氣門機構(gòu)。凸輪軸布置形

2、式是下置式， 采用的是整體式凸輪軸，這樣的凸輪軸結(jié)構(gòu)簡單，加工精度高，能有良好的 互換性。本次配氣機構(gòu)的設(shè)計，主要包括進、排氣門的設(shè)計，氣門彈簧的設(shè)計， 以及凸輪軸的設(shè)計。編寫matlab程序，計算得到挺柱升程表，繪出挺柱升程、 速度、加速度曲線。關(guān)鍵詞：柴油機，配氣機構(gòu)，凸輪軸，氣門the design of valve timing mechanism of 485 diesel enginesabstractthis thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines，mainly th

3、e design of its various components. the 485 diesel engine in this design is mostly used in light truck.the function of valve timing mechanism is to realize the exchange process， namely according to engine cylinder working order，ensure that the intake and exhaust valves open and close at the proper t

4、ime. the valve gear play a direct impact on the economy and power parameters of the engine，therefore, the design of gas distribution agency in the overall design of the engine play a rather important role. arranging two-valve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple，reliable, fo

5、r the naturally aspirated diesel engines can improve the fresh air into the cylinder, reduce the heat load of the cylinder to increase the durability of the cylinder and use life. the driving mechanism of valves is camshaft, tappet, pushrod，rocker, valve train. camshaft arrangement is under the form

6、 of home-style, using the integral camshaft, such camshafts have simple structure, high precision machining, and good interchangeability.this design, including exhaust valve, intake valve, valve spring, and camshaft. write mat lab program，calculate tappet lift table，map the curves of tappet lift，spe

7、ed and acceleration.key words: diesel engine, valve timing mechanism，camshaft，valve教-學(xué)第一章485柴油機的設(shè)計要求3第二章485柴油機工作過程熱計算62.1 485柴油機工作過程熱計算已知參數(shù)62.2 485柴油機工作過程熱計算62.2.1 一般參數(shù)的計算62.2.2進排氣過程計算72.2.3壓縮終點參數(shù)計算82.2.4燃燒過程的計算82.2.5膨脹終點參數(shù)的計算82.2.6指示參數(shù)的計算92.2.7有效參數(shù)的計算9第三章485柴油機主要性能參數(shù)的選擇103.1平均有效壓力p 10vme3.2活塞平均速度cw

8、103.3行程缸徑比113.4曲柄連桿比123.5氣缸中心距13第四章配氣機構(gòu)總體布置144.1氣門數(shù)目、布置和驅(qū)動144.2凸輪軸的布置和傳動14第五章氣門組的設(shè)計155.1氣門的設(shè)計155.1.1氣門的工作條件與設(shè)計要求155.1.2氣門的結(jié)構(gòu)和設(shè)計165.1.3氣門材料的選擇195.2氣門導(dǎo)管的設(shè)計195.3氣門通路面積的校核20第六章氣門彈簧的設(shè)計236.1氣門彈簧概述236.2氣門彈簧尺寸的確定236.3氣門彈簧的校核286.3.1氣門彈簧的強度校核286.3.2氣門彈簧的共振校核29第七章凸輪軸與氣門傳動件的設(shè)計317.1凸輪軸的設(shè)計317.1.1凸輪軸的設(shè)計要求及結(jié)構(gòu)317.1.

9、2凸輪軸尺寸的設(shè)計317.2挺柱的設(shè)計357.3推桿和搖臂的設(shè)計36 i侖37參考文獻38附錄39教-學(xué)柴油機的發(fā)展，已有一百多年的歷史，通過這一長時間的不斷改進和更 新，己經(jīng)發(fā)展到了比較完善的程度。由于它的效率高，適應(yīng)性好、功率范圍 廣，柴油機已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運輸業(yè)和國防建設(shè)事業(yè)。因此， 柴油機工業(yè)的發(fā)展，對國民經(jīng)濟、國防建設(shè)以及人民生活都具有十分重要的 意義。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。我國柴油機產(chǎn)業(yè)自20世紀80年代以來有了較快發(fā)展，但我國柴油機產(chǎn) 業(yè)的整體發(fā)展仍然面臨著許多問題。1、我國重型柴油車的

10、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。2、柴油機行業(yè)投入不足，嚴重制約了生產(chǎn)工藝水平、規(guī)模發(fā)展和自主開 發(fā)能力的提高?，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。3、我國柴油機技術(shù)的落后、產(chǎn)品質(zhì)量差以及車輛使用中維修保養(yǎng)措施不 力，導(dǎo)致低性能、高排放柴油車在使用中對城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良影 響，使社會產(chǎn)生厭柴心理。4、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(yīng)用造成障礙。我國柴油機技術(shù)的攻關(guān)重點應(yīng)放在電控技術(shù)、排放后處理技術(shù)

11、、整機開 發(fā)和匹配技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究和材料開發(fā)上，加快開發(fā)與配套主機更加適應(yīng) 的節(jié)能、節(jié)材和高可靠性的新一代機型?，F(xiàn)有產(chǎn)品要提高可靠性、降低噪音 和煙度，下一步應(yīng)推廣直噴化、輕量化、多缸化，同時還應(yīng)提高柴油品質(zhì)， 為各類柴油機新技術(shù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。485柴油機結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、制造成本也較低、比較省油，且具有 較大的輸出扭矩。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(yīng)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。隨著國民經(jīng)濟建設(shè)和生產(chǎn)的發(fā)展，485柴油機已越來越廣泛地得 到應(yīng)用，它為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻?？傊敬卧O(shè)計的485柴

12、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。特別 是其強勁的動力，合理的價格必將深受廣大客戶青瞇。因此，此機型在未來 的市場應(yīng)用中有很大的發(fā)展?jié)摿Α＝?學(xué)485柴油機主要應(yīng)用于農(nóng)用、輕型載重汽車、工程機械等車輛中。從485 柴油機的使用范圍就可以知道其特點。其材料盡可能采用一般鋼材，零部件 工藝性要好，要適合于大量生產(chǎn)，而且這類柴油機除了和其他機械一樣，都 要求產(chǎn)品重量輕、體積小、質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便和維修、 保養(yǎng)簡單，對于這一類柴油機是具體要求可以概括為：一、經(jīng)濟性指標柴油機的經(jīng)濟性指標通常都是以燃油消耗率和機油消耗率

13、作為柴油機經(jīng) 濟性的主要指標。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)。燃油消耗率主要與柴油機的工作過程、燃燒室 結(jié)構(gòu)以及機械效率等有密切關(guān)系。高速柴油機在額定工況時的燃油消耗率一 般在 sisdssg/aw./z)間。二、動力性指標柴油機的動力性指標是指柴油機的額定功率、額定轉(zhuǎn)速及扭矩，這些指 標是根據(jù)與之配套的使用要求而確定的。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?，F(xiàn)代農(nóng)用柴油機，為了具備良好的動力性，其 性能、結(jié)構(gòu)和使用情況隨地區(qū)不同而差別懸殊，而且大

14、部分柴油機的工作環(huán) 境惡劣，同時使用負荷不均勻，有時超負荷，有時較低負荷運行，而且有時 候可能連續(xù)工作幾十個小時，因此這類柴油機應(yīng)有較好的動力性。三、可靠性與耐久性指標柴油機的可靠性是指柴油機在設(shè)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?？煽啃灾笜送ǔＪ且栽诒ＷC期內(nèi) 不停車故障次數(shù)、停車故障次數(shù)以及更換主要零件和非主要零件的數(shù)目來表 示。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。使用壽命是指柴 油機從開始使用到第一次大修前累計運轉(zhuǎn)的小時數(shù)，或車輛行駛的公里數(shù)。教-學(xué)柴油機的大修期一般決定于

15、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 6000-10000小時。本次設(shè)計中的485柴油機主要應(yīng)用在輕型卡車、農(nóng)用運輸 車、裝卸車、叉車等各種中小型工程機械中，其工作負荷變化較大，因此要 有較高的可靠性與耐久性指標3_5。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。操縱使用方便是指使用人員不 需要很特別的專門技能，可方便操作、維護、保養(yǎng)。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)是指柴油機平 衡良好，振動小。起動性好即指柴油機起動迅速可靠，一般柴油機要求在-5c 氣溫下不附加任何輔助裝置

16、就能順利起動。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。噪聲與排放污染是指柴油機在 運轉(zhuǎn)時噪聲和排放要在一定的范圍內(nèi)。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。衡量柴 油機的外形尺寸指標是單位體積功率。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。衡量柴油機重量的指標是比重量。本次設(shè)計的485 柴油機主要應(yīng)用于中小型工程機械，因此緊湊性指標較低1。六、“三化”問題所謂三化問題是指產(chǎn)品系列化、零部件通用化和設(shè)計標準化。1. 產(chǎn)品系列化。柴油機的用途雖然十分廣泛，但是從生產(chǎn)和管理的角度 看，卻希望產(chǎn)品的類型不要過多。機型少就便于集中

17、力量進行深入研究，也 便于組織大規(guī)模生產(chǎn)。為此目的，國家擬訂出以缸徑為基本尺寸的系列型譜。 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。同一系列柴油機應(yīng)該作到多數(shù)零件或 總成，尤其是易損件通用。2. 零部件通用化。意義如上所述。事實上，工業(yè)中使用廣泛的產(chǎn)品其規(guī) 格己經(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。3. 零件設(shè)計標準化。它是指在設(shè)計中應(yīng)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。但是發(fā)動機要想同時滿足上述全部要求是相當困難的，因為這些要求是 相互矛盾的。因此應(yīng)在保證主要要求的前

18、提下，盡可能的滿足其他要求。對 于農(nóng)用來說主要應(yīng)具有足夠的使用壽命，其他要求都是次要的6-8。在柴油機設(shè)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。2) 提供在設(shè)計階段零部件強度計算的依據(jù)。3) 為柴油機的性能改進提供初步的理論依據(jù)。2.1 485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2-1所示。表2-1 485柴油機的相關(guān)參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值參致名稱參數(shù)值有效功率t (kw)30壓縮比18柴油機轉(zhuǎn)速n(r/min)2600最高燃燒壓力/ax

19、 (mpa)8氣缸數(shù)i4過量空氣系數(shù)1.7氣缸直徑(mm)85充量系數(shù)0.85活塞行程s(mm)1002.2 485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。2.2.1 般參數(shù)的計算一、氣缸工作容積r (l)v = s = 85 n xioo =0.567l教-學(xué)二、燃燒室容積匕(l)v 0.567tv = = 0.033 l -1 18-1c三、理論空氣量l。=14.297 kggcga0.870.004l. = 34.

20、41(+ g - ) = 34.41(+ 0.126 3 838四、新鮮空氣量1l l。=1.7xl4.3=24.31kg五、燃燒產(chǎn)物量mgh g()0.1260.004m = l + + = 24.31 +=24.34kg432432六、理論分子變更系數(shù)m 24.34fj = =1.001l 24.31七、實際分子變更系數(shù)#ft =/o+ =1.001 i + t 293 + 0.05 x 800t,td = = 336.2 k1 +(j)r1 + 0.05五、沖量系數(shù)=0.85六、柴油機總空氣流量人（kg/h)49.17g/s=177kg/hpahvsin 0.85 x 0.98xl01x

21、 0.5 67 x 4 x 2600a : (p - = 30rrdtd30 x 4 x 0.287 x 293教-學(xué)2.2.3壓縮終點參數(shù)計算一、壓縮終點壓力l(kpa)p = p/te nx = 91 xi8 35 = 4 5 0 4 kpa4.5mpa* co r de c二、壓縮終點溫度l(k)t =tae w,_1 = 336.2 x 1 8i35_1 = 924.6 kcode c2.2.4燃燒過程的計算一、壓力升高比、p8000a = flmax = 1.78p4504r co二、最高燃燒溫度rmax(k)8 hluic ) t = -+ (/c ) + 8.313(/l - l

22、)-r廠 廠 pz / m maxlpcy mv p / j co弋 m1 + ln ta p ,1.7 x 0.495293729.4ih = 8.3138.3 13 x xx=40.3%hp h (j44100990.85u1 ab t c四、指示油耗3600 x 1 03600x10/iib. =202.6g/(kw*h)tj h0.403x44100、 iu2.2.7有效參數(shù)的計算一、機械效率/?=83.8%pe 30pi 35.8二、平均有效壓力p = n p = 0.838x 729.4 =611kpame 1 m * mi三、有效熱效率rj ef = rj m rj t = 0.

23、838 x 0.403 =0.338四、有效比油耗be = = 202 6 =242g/(kw-h)n 0.838、,m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。它需要設(shè)計 師在整機尺寸應(yīng)盡可能小、總質(zhì)量盡可能輕和具有較高的動力性、熱可靠性 與機械可靠性這兩個互相矛盾的開發(fā)目標之間找到折中點，同時還應(yīng)考慮整 機外形美觀。針對設(shè)計任務(wù)的要求正確選擇這些參數(shù)，在估計pe值時，一方面應(yīng)考慮 技術(shù)力量的因素，另一方面還應(yīng)該給發(fā)動機留一定的余地，以免影響其壽命。3.1平均有效壓力pme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。它決定于混合

24、氣形成的方法、燃料的 種類、混合氣形成的過程、燃燒過程與換氣過程的質(zhì)量、機械效率、進氣壓 力和溫度以及柴油機的冷卻方式與沖程數(shù)。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：30tp30x4x30p = = 0.610mp = 6.1 barvni 0.567 x 2600 x 43.2活塞平均速度cm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。活塞平均速度也是決定柴油機高速性的指標。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。通常采用 短沖程而提高轉(zhuǎn)速，使活塞平均速度在不至于過高的情況下來提高

25、柴油機的 單位體積功率。一、c對性能的影響m當其他參數(shù)不變化時，q與柴油機功率匕成正比。但是當柴油機結(jié)構(gòu)不教-學(xué)變時，進排氣阻力與c成正比，在柴油機摩擦磨損中占最大份額的是活塞組m的摩擦損失，而活塞組的磨檫損失平均壓力/_與成正比。因此，c的提ntmmm高導(dǎo)致的下降。二、c對熱負荷的影響m柴油機氣缸內(nèi)單位時間所發(fā)出的熱量與功率匕成正比，因而與成正 比。所以氣缸的熱負荷與成正比。即熱負荷隨q的增大而增大。如果當 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91()。三、c對磨損和壽命的影響m柴油機氣缸活塞組由氣壓引起的磨損速率可認為與摩擦功率成正比，即 隨

26、c提高，柴油機的壽命可能急速下降。因此必須合理的選擇活塞速度c。mmc增大使發(fā)動機的功率提高，但活塞組的熱負荷和曲柄連桿機構(gòu)的慣性m負荷增大，磨損加劇，壽命下降。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)下降。所以隨活塞平均速度提 高，必須增大氣門通道面積，選用好材料，提高加工精度。但是，c選取過m低也不恰當。首先是對于給定工作容積的柴油機來說，所發(fā)出的功率將過小， 即每升工作容積所發(fā)出的功率將過低。其次，過低將導(dǎo)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。30x485、0.7856 x 4 x 6.1 x/lioo j活塞平均速度：0.7

27、856zp1,1003.3行程缸徑比s/d對柴油機的影響是多方面的。d小則氣缸余隙容積比減小，影響 混合氣形成和燃燒。在具體選擇值時，應(yīng)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(shè)計且使整臺柴油機的尺 寸最為緊湊。當每一氣缸工作容積一定時，應(yīng)采用較小的值。其優(yōu)點為：1.可相應(yīng)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，因而可以提高升功率。2. 可降低直列式柴油機的高度，因而可以減小外形尺寸并相應(yīng)地減輕重js-o3. 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(yīng)力狀態(tài)改善。同時，連桿也可以短一些，這對其強度 和剛度都有利

28、。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。然而，當采用較小的s/d值時，由于氣缸直徑的增大，熱負荷、機械負 荷和噪聲都加大。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。此外，較小的s/d值對燃燒室設(shè)計不利， 而且對直流式換氣的換氣品質(zhì)將變壞。因此，在選定s/d值時必須適當。160c x 10360x8.67x103打程：s = = = loomwin2x2600所以 s/z) = 100/8 5= 1.13.4曲柄連桿比連桿長度i (大小頭孔中心距）是設(shè)計時應(yīng)該慎重考慮的一個結(jié)構(gòu)參數(shù)， 通常用連桿比來表示，a值越小，連桿越長

29、，連桿質(zhì)量對慣性力的影 響可能更大。因此在現(xiàn)代高速柴油機的設(shè)計實踐中，一般都是盡量縮短連桿 長度l,也就是說采用大的x值。設(shè)計過程中應(yīng)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(yīng)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。2. 人值越大，連桿越短，則發(fā)動機總高度或總長度越小。所以使發(fā)動機 結(jié)構(gòu)緊湊。而且，柴油機總高度減小，總重量減小，且連桿越短，重量越輕， 往復(fù)直線運動部分的質(zhì)量和不平衡回轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量件減小，其運動時產(chǎn)生的 慣性力也減小，可以減少發(fā)動機的振動。3. 入值越大，連桿縮短會引起活塞側(cè)壓力&加大，可能增加活塞與氣 缸的磨檫與磨損。教-學(xué)本設(shè)計中曲柄

30、連桿比：l 1673.5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)。缸心距 大小取決于氣缸蓋型式和曲軸的結(jié)構(gòu)型式和尺寸分配。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。若氣缸中心距選取過大，則會降低發(fā)動機的整體緊湊性， 造成材料浪費，使制造成本提高，同樣給機體的冷卻造成困難。但是若氣缸 中心距選取過小則會使氣缸蓋的設(shè)計造成困難。有可能造成進、排氣道與氣 缸蓋緊固螺栓相打架，這樣就影響充氣效率，造成燃燒不充分，經(jīng)濟性降低。 同樣會使排氣阻力增大，使氣缸壓力過高而降低充氣效率。確定氣缸中心距的大小，考慮曲柄臂和主軸徑、曲柄銷長度，使主軸承

31、和連桿軸承有足夠的承壓面積，并保證曲柄有良好的剛度和強度。本設(shè)計中缸心距：l0 +112mm。教-學(xué)第四章配氣機構(gòu)總體布置配氣機構(gòu)的任務(wù)是實現(xiàn)換氣過程，即根據(jù)發(fā)動機工作次序定時開啟和關(guān) 閉進、排氣門，以保證氣缸排除廢氣和吸進新鮮空氣。其要求為：1. 進排氣門的時面值足夠大，泵氣損失小。2. 振動、噪聲較小，并且工作可靠和耐磨。3. 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。1應(yīng)該指出，同時滿足這三個要求是比較困難的。因此在設(shè)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。4.1氣門數(shù)目、布置和驅(qū)動本設(shè)計釆用每缸一進一排兩氣門的設(shè)計方案，氣門的驅(qū)動采用凸輪軸一 挺柱一推桿一搖臂一氣門機構(gòu)。4.2凸輪軸的

32、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。在凸輪軸布置時應(yīng)考慮以下原則：1. 決定凸輪軸橫向尺寸和位置時，應(yīng)保證不與曲柄連桿機構(gòu)運動軌跡相 碰，并盡可能靠近氣缸中心線，以便減小機體和發(fā)動機寬度。2. 在決定凸輪軸高度位置時，應(yīng)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。3. 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，為了減小氣門傳動機構(gòu)的往復(fù)運動質(zhì)量，可將 凸輪軸位置移動到氣缸體上部,有凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅(qū)動搖臂而省去推桿。綜合考慮上述要求，本次設(shè)計的485柴油機的凸輪軸采用下置式。第五章氣門組的設(shè)計5.1氣門的設(shè)計5.1.1氣門的工作條件與

33、設(shè)計要求一、氣門的工作條件氣門是發(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(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。氣門工作時承受落座沖擊負荷及燃氣壓 力所給的靜負荷，這種靜負荷一般為5kgf/mm2左右，而沖擊負荷一般為11.6kgpmm2左右；氣門的工作溫度，進氣門約為200450c,而排氣門則 可達650850c,甚至更高。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(shè)計的重要任務(wù)。二、氣門設(shè)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依據(jù)。在氣門工作溫度的范圍內(nèi) 材料應(yīng)具有足夠的強度、韌

34、性和表面硬度。由于排氣門錐面的磨損常為腐蝕 磨損，因此選材時排氣門必須考慮耐化學(xué)腐蝕（主要是硫和釩）的性能。進 氣門錐面多屬摩擦磨損，因此排氣門則著重耐磨。2. 結(jié)構(gòu)方面要求結(jié)構(gòu)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。在保證足夠的的強度、剛度和耐磨性的前提下氣門 的重量要輕。3. 盡可能降低熱負荷盡可能降低熱負荷是氣門設(shè)計的一個重要方面。排氣門是氣門組中的高 溫零件，氣門頭部有75%左右的熱量經(jīng)氣門座導(dǎo)出，25%左右的熱量經(jīng)氣門 導(dǎo)管傳出，因此，氣門的設(shè)計應(yīng)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。因此，若結(jié)構(gòu)允許，應(yīng)盡量增加導(dǎo)管長度，

35、適當減 小氣門桿與導(dǎo)管的配合間隙，以降低氣門溫度12。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，因此氣門設(shè)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 1o5.1.2氣門的結(jié)構(gòu)和設(shè)計氣門主要由桿部和頭部兩部分組成。圖5-1所示為氣門的基本結(jié)構(gòu)及名稱。圖5-1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4一鎖夾槽5氣門桿端面 6_氣門雄面7氣門頭部端面dv氣門頭部直徑do氣門桿直徑 t,氣門頭厚度r氣門頸部圓孤半徑氣門錐面斜角一、氣門頭部的設(shè)計1. 氣門頭部形狀氣門頭部形狀除影響氣體流通

36、特性外，還影響氣門的剛度、重量、導(dǎo)熱 性能以及制造成本等，同時以關(guān)系到氣門的使用期限。氣門頭部形狀基本上 有三種形式：平底型、凸底型、凹底型。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(yīng)用。本次設(shè)計的485柴油機采 用平底型氣門2。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(yīng)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(shè)計以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。氣門頭部直徑尺寸的確定，依據(jù)柴油機設(shè)計手冊中冊1中參考公式：dvi

37、 = (0.44 0.48)dd ve = (0.37 0.41)z)”=(0.82 0d 8根據(jù)缸徑 d=85mm,代人_l式得：z)v6do=6x8=48mm。綜合 考慮，在此取/=50mm。間隙值為：進氣門:(0.0050.01) x 8=0.040.08mm排氣門：（0.0080.012) x 8=0.0640.096mm教-學(xué)5.3氣門通路面積的校核氣門頭部直徑、升程和氣門口直徑選擇的是否合適，主要看氣門口和氣 門的通路面積是否足夠的大。可用氣門最大升程下（如圖5-2),流通通路斷 面處的假定平均氣流速度值來進行校核。校核公式：c x fv式中，一一相當于在整個進氣或排氣過程中，氣門

38、經(jīng)常保持最大升程 時，氣門通路斷面處的假定平均氣流速(m/s) c一一一個氣缸中同名氣門的數(shù)目 fv氣門在最大升程時的通路面積(m2)fp一一活塞面積(m2), fp=4cm活塞平均速度，cw=8.67m/sd氣缸直徑(m)，d =85mms活塞行程，s=100mmn發(fā)動機轉(zhuǎn)速，n=2600r/min氣門在最大升程時的通路面積公式：fvdy+dv /12式中，進氣門頭部外徑(mm)dv進氣門頭部內(nèi)徑(mm)/kl k2間的距離(mm)/=+hy2dv dvxhy xtan y 2 x cos 0 )if 38 - 32、 2xcos 45 j38 + 32圖5-2氣門最大升程示意圖 對柴油機的進氣門的校核：+ 92-(38-32)x9xtan45 =6.71 (mm)j +x 2、fvi=ttxx 6.71 = 737.8 (mm ) x 858.67：wtr=66.68 (mm/s)lx 737.8k d x 32,9、fvi 2z)23式中彈簧最大變形量/2 = /, + hvmax(mm);從彈簧特性的相似三角形（如圖6-1所示），可得彈簧預(yù)緊變形量/, =9x18=6mmp2 - p, 18 x 2.5 -18彈簧最大變形量/2 = /, + hvm&x = 6 + 9 = 15 mm 式中丨氣門最大升程（mm), vmax =9mm0pa圖6-1