畢業(yè)設(shè)計(jì)-配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)姓名:所屬院校：專業(yè):班級(jí):學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師：配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【內(nèi)容摘要】氣門配氣機(jī)構(gòu)是四沖程柴油機(jī)所特有的機(jī)構(gòu)，它是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火次序和各缸工作循環(huán)的要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，完成換氣過程。因此配氣機(jī)構(gòu)要滿足：進(jìn)、排氣的定時(shí)和準(zhǔn)確；氣門關(guān)閉要嚴(yán)密可靠；氣流阻力要小；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單拆裝方便。氣門配氣機(jī)構(gòu)由氣門組、氣門傳動(dòng)組、凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三局部組成。氣門組主要由：氣門、閥座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧和連接鍵組成，195B型柴油機(jī)采用不帶閥殼氣門組氣門的開啟和關(guān)閉是靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械和液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。195B型柴油機(jī)采用下置式傳動(dòng)形式，由凸輪、挺柱、推桿、搖臂、搖臂座、搖臂軸、調(diào)整螺釘?shù)冉M成。凸輪軸與曲軸之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與柴油機(jī)的型式、凸輪軸與曲軸的相對(duì)位置、氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式等有關(guān)，一般有齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。195B型柴油機(jī)采用齒輪傳動(dòng)，柴油機(jī)曲軸與凸輪軸的傳動(dòng)比為2：1.配氣機(jī)構(gòu)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣過程,直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的指標(biāo)之一.本組成員：楊尚俊寇志奎伍立資料準(zhǔn)備：楊尚俊寇志奎伍立測(cè)繪、制圖：楊尚俊說明書定制：寇志奎伍立校審：楊尚俊寇志奎伍立目錄概述1、配氣機(jī)構(gòu)的功用……………….……............……….….….62、配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求…………..………........……….….63、配氣機(jī)構(gòu)計(jì)算參數(shù)確實(shí)定……………….……...…....7一、凸輪軸的設(shè)計(jì)：1、凸輪軸的設(shè)計(jì)要求…………...………………...……...…..72、凸輪軸的結(jié)構(gòu)…………………...……...…...…73、凸輪軸的選材…………….......………………74、凸輪軸的支承軸頸軸承的材料.............................………..............…………..……75、凸輪軸的定位方式………..……....…….…76、凸輪軸的最小尺寸定位方式.....................................................................................77、凸輪軸的熱處理工藝...........................................................................................................88、凸輪軸的損壞形式................................................................................................................89、凸輪軸的計(jì)算............................................................................................................................9二、凸輪的設(shè)計(jì)1、凸輪設(shè)計(jì)的要求………………….……...................…….10凸輪基圓設(shè)計(jì)…………………….....................…..……....11基圓半徑確實(shí)定.....................................................................................................................13凸輪位置確實(shí)定.....................................................................................................................13配氣相位與凸輪的作用角................................................................................................14凸輪頂部的圓弧半徑...........................................................................................................14三、挺柱的設(shè)計(jì)1、挺柱的結(jié)構(gòu)………………………..….….….102、挺柱的材料……………..…...153、平面挺柱導(dǎo)向面與導(dǎo)向孔之間擠壓應(yīng)力的計(jì)算................................164、平面挺柱的最大速度......................................................................................................165、凸輪與挺柱間接觸應(yīng)力的計(jì)算.............................................................................176、挺柱導(dǎo)向面直徑與長(zhǎng)度按照下面的公式確定........................187、挺柱頭部球面支座的設(shè)計(jì).........................................................................................198、凸輪和挺柱的主要損壞形式及其預(yù)防............................................................19四、推桿的設(shè)計(jì)1、推桿的功能………………….............………….……………202、推桿的材料…………….…....……................................….….203、推桿的結(jié)構(gòu)形式..................................................................................................................204、尺寸設(shè)計(jì).....................................................................................................................................205、推桿穩(wěn)定性平安系數(shù)確實(shí)定....................................................................................206、推桿球頭與挺柱球面支座，推桿球頭與搖臂調(diào)節(jié)螺釘球面支座間接觸應(yīng)力的計(jì)算..........................................................................................................................21五、搖臂的設(shè)計(jì)1、搖臂的工作原理………………..…………….….…………222、搖臂的結(jié)構(gòu)………………….………..……….223、搖臂比…………..........................…….....……………...……….224、搖臂潤滑………….....................................……..…..…………225、搖臂的定位..............................................................................................................................236、搖臂的材料...............................................................................................................................237、搖臂與氣門桿頂面間接觸應(yīng)力的計(jì)算...........................................................23六、氣門組的設(shè)計(jì)1、氣門的設(shè)計(jì)…………….....................…………251〕氣門設(shè)計(jì)的根本要求.................................................................................................252)氣門的工作條件分析.................................................................................................253〕氣門材料的選擇...........................................................................................................264〕氣門頭的設(shè)計(jì).................................................................................................................275〕氣門桿的設(shè)計(jì).................................................................................................................292、氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………….....…303、氣門座圈的設(shè)計(jì)………..................………304、氣門導(dǎo)管的設(shè)計(jì)…………………..................……………325、氣門的主要損壞形式和預(yù)防措…………………33七、氣門彈簧的設(shè)計(jì)1、氣門彈簧的設(shè)計(jì)要求………………........………………342、氣門彈簧的作用………………......………353、氣門彈簧的工作條件……….........……354、氣門彈簧的結(jié)構(gòu)………......…..…….......…355、氣門彈簧的選材……………….................……..….......…356、氣門彈簧特性曲線與氣門慣性力曲線的配合………..…….…....……367、氣門彈簧的有關(guān)計(jì)算………..……........................……371〕彈簧的最大彈力.......................................................................................................372〕彈簧最小的彈力......................................................................................................383〕彈簧的剛度...............................................................................................................38 4〕彈簧變形.......................................................................................................................38 5〕內(nèi)、外彈簧之間的負(fù)荷分配............................................................................396〕內(nèi)外彈簧的剛度...................................................................................................397〕彈簧的尺寸..............................................................................................................408、提高氣門彈簧疲勞強(qiáng)度的措施...........................................................................42參考文獻(xiàn)……………...........43致謝………………….....................................................................................…43配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)概述1、配氣機(jī)構(gòu)的功用：是完成換氣過程，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的工作循環(huán)次序，定時(shí)地開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，不斷的用新鮮的氣體來氣缸內(nèi)上一循環(huán)的的廢氣。2、配氣機(jī)構(gòu)的要求：對(duì)于一個(gè)正常工作的配氣機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有如下的要求：進(jìn)、排氣門的時(shí)間足夠大，泵氣損失小，配氣正時(shí)恰當(dāng)，在排氣過程中能較好的排出廢氣，進(jìn)氣過程中能吸入較多的新鮮空氣，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)具有較高的充量系數(shù)和適宜的扭矩特性。振動(dòng)、噪聲較小，并且工作可靠和耐磨。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。為了減輕慣性負(fù)荷，使配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量減到最小。配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算參數(shù)確定：從確定氣門座處的通過截面以及確定喉口流通截面開始。氣閥處的流通截面積根據(jù)氣體不可壓縮連續(xù)流動(dòng)的條件確定，也即在額定轉(zhuǎn)速I情況，氣門最大升程時(shí)，按氣門座截面處假設(shè)的平均速度來確定。：氣缸直徑D=95，氣道喉口的最帶直徑，在氣缸直徑D，配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案以及燃燒是的形式都已給定的情況下，氣門布置在氣缸上可能性的限制。進(jìn)氣門的數(shù)值應(yīng)大于以下規(guī)定的范圍：采用氣門頂置式：，那么可以得到：，根據(jù)柴油機(jī)的195B的結(jié)構(gòu)，選擇=36mm,排氣門的氣道喉口的直徑，通常取得比進(jìn)氣門的氣道喉口直徑小10%~~20%，氣閥升程h時(shí)，某研究瞬間具有圓錐密封面之氣門的流通截面為：式中a—?dú)忾T頭斜面角〔現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)上，a=45度);氣門的升程，它的取值一般是氣門頭的25%左右，氣門頭的直徑是40.mm，那么：=10mm所以:==10π〔35*COS45+10*Sin45*Cos45)=865mm對(duì)進(jìn)行校核：∵Frop=〔1.1~1.2〕Fxn=(1.1~1.2)x865=(951.5~1038)取1000mm喉口的直徑為：=x10=36mm∴喉口的直徑經(jīng)過檢驗(yàn)取值正確。一、凸輪軸的設(shè)計(jì)凸輪軸設(shè)計(jì)的要求：1〕正確的設(shè)計(jì)進(jìn)排氣凸輪的位置，實(shí)現(xiàn)配氣正時(shí)，使柴油機(jī)正確的按照一定規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。2〕從柴油機(jī)的總體布局來設(shè)計(jì)凸輪的允許彎曲變形，合理的計(jì)算出支撐它的軸頸數(shù)目，軸頸的直徑、和凸輪軸的最小直徑尺寸。3〕選擇合理的材料和熱處理工藝，使它不僅有足夠的剛度與韌性，而且要使凸輪和支撐軸的外表有合理的硬度，具有較好的耐磨性。凸輪軸的結(jié)構(gòu)：195B柴油機(jī)是小功率柴油機(jī)，可以采用整體式凸輪軸，它的結(jié)構(gòu)較緊湊，這種結(jié)構(gòu)都是將凸輪軸從機(jī)體一端插入的，所以將它的兩個(gè)支撐軸頸加工的尺寸大小是不同，前端的支撐軸頸尺寸大，后端的小些，而且前端軸頸的尺寸必須大于凸輪軸的高度，這樣便于安裝。軸頸上安裝滑動(dòng)軸承。凸輪軸支承軸頸的數(shù)目：由于該柴油機(jī)是單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，不必將支承軸頸設(shè)計(jì)的過多，只是將凸輪軸的前后端各設(shè)計(jì)一個(gè)就已經(jīng)足夠了，所以將該軸頸數(shù)目為2個(gè)。凸輪軸的選材：因?yàn)橥馆嗇S要承受一定的機(jī)械強(qiáng)度，必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)還應(yīng)具有一定的耐磨性，才能讓發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的工況下工作，選擇碳鋼，一般選擇45鋼就可以滿足要求了。凸輪軸的支承軸頸軸承的材料：195B柴油機(jī)經(jīng)過查表得知，采用鐵基粉末冶金，它是將它直接安裝在凸輪軸軸承座孔內(nèi)，它的型號(hào)：195—01018內(nèi)徑外徑寬度前端404727后端283526凸輪軸的定位方式：定位的原因:由于汽車的上下坡或者在加速的時(shí)候，都可能使凸輪軸發(fā)生軸向竄動(dòng)。為防止由此引起的對(duì)配氣定時(shí)的不良影響，需要采用軸向定位措施。對(duì)也195B型柴油機(jī)的采用的是軸向定位方式。凸輪軸的最小直徑確定：凸輪軸的最小尺寸可以按照下面的公式：Db=2Ro—〔2~4〕〔mm〕Db=2Ro——〔2~4〕=〔25~27〕當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，支承軸頸間距離較大、凸輪上受力較大時(shí)取上限值。凸輪軸支承軸頸與軸承孔德徑向間隙一般在0.02~，范圍內(nèi)，軸向間隙為0.01~。8、凸輪軸的熱處理工藝：a滲碳；b滲碳；c機(jī)械加工；d高頻淬火〔回火〕；f機(jī)械加工；9、凸輪軸的損壞形式：〔1〕支承軸頸的磨損。〔2〕凸輪外表的磨損、刮傷和點(diǎn)蝕。10、凸輪軸的計(jì)算：根據(jù)氣門彈簧和配氣的計(jì)算的：配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量Mkn=115g，Mn=75gMr=0/Mmr=0和Mn=120g，凸輪的尺寸Ro=，R1=138R2=Htmax=7mm搖臂的尺寸：Lr=46L=32凸輪軸的角速度ω=115rad/s彈簧的最小彈力是P=239牛頓，進(jìn)氣么的喉口直徑d=36mm。從排氣門作用到凸輪上的最大的力為：Prmax=[+π/4〔Pr—〕]Ln/Lr+Mr〔r1—r2〕=[239+3.14*—0.1〕xx46/32+374xx〔138—14.5〕x=2539牛頓注：式中的=36mm為排氣門的直徑=42mm為進(jìn)氣門的直徑0.445兆帕，是由指示功圖而確定≈Mr=〔+/3〕x〔/+99=374g=/3=120x/3x=81g凸輪軸的彎曲量：=式中E=2.2*兆帕——鋼的彈性模量;L=a+b=26+70=96mm---凸輪軸跨距長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)總體布置來取：---軸的外徑——軸的外徑，選取時(shí)要考慮利用軸的外徑向凸輪供應(yīng)潤滑油和保持軸具有足夠的剛度。擠壓應(yīng)力：=255兆帕式中：=25mm—凸輪的寬度二、凸輪的設(shè)計(jì)雖然瞬時(shí)的翻開和關(guān)閉氣門能夠獲得最大的時(shí)間截面，但是這樣做會(huì)使零件產(chǎn)生很大的慣性力。因此在設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)時(shí)選用這樣的凸輪型線，使它保證可以有足夠的氣缸沖量的同時(shí)，同時(shí)也保證運(yùn)動(dòng)零件的慣性力數(shù)值在允許的范圍內(nèi)。1、凸輪的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足以下的要求：具有適宜的配氣相位。它能照顧到發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、燃油消耗量、怠速和啟動(dòng)等各方面的性能要求。為使發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的充氣性能，因而時(shí)間面積值應(yīng)盡可能大些。加速度不宜過大，并應(yīng)連續(xù)變化。具有恰當(dāng)?shù)臍忾T落座速度，以免氣門和氣門座的過度磨損和損壞。應(yīng)使配氣機(jī)構(gòu)在所有工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都在平穩(wěn)工作，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象和過大的振動(dòng)。工作時(shí)噪聲較小。應(yīng)使氣門彈簧產(chǎn)生共振的傾向到達(dá)最小程度。應(yīng)使配氣機(jī)構(gòu)各傳動(dòng)零件受力和磨損較小，工作可靠，使用期長(zhǎng)。上述這些要求往往相互矛盾，必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的具體情況要求，抓住主要矛盾，協(xié)調(diào)各種因素，妥善解決。凸輪線性通常根據(jù)所選的線型形成規(guī)律做出，這樣保證制造比擬簡(jiǎn)單的凸輪線形。2、凸輪的基圓設(shè)計(jì)：凸輪型線從基圓開始繪制，從保證配氣機(jī)構(gòu)有足夠剛性的條件出發(fā)選擇它的基圓半徑R，其值在R=〔1.5~2.5〕x范圍。基圓半徑：。105B柴油機(jī)的配氣相位角根據(jù)手冊(cè)可以得到：進(jìn)氣提前角進(jìn)氣滯后角排氣提前角排氣滯后角凸輪的布置：〔進(jìn)排氣的夾角〕=90+1/4〔47-21+49-19〕=104配氣相位與凸輪的作用角：Φ=0.5〔180式中分別為進(jìn)排氣的提前開啟角、進(jìn)排氣的滯后關(guān)閉角。Φ=0.5〔180==凸輪頂部的圓弧半徑：=—==138為了保證氣門的間隙，凸輪的反面局部的半徑加工的比小一個(gè)間隙值中包括了配氣機(jī)構(gòu)的溫度間隙及彈性變形量。對(duì)于進(jìn)氣=〔0.25~0.35〕mm，而排氣門那么=〔0.35~0.50〕mm。半徑為r的圓與半徑為r1的圓弧或者與直線〔r1=∽〕的接合，可以按拋物線或者按某給定半徑的圓弧連接。三、挺柱的設(shè)計(jì)1、挺柱的結(jié)構(gòu)：挺柱的功能是按凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)承受凸輪的側(cè)向壓力。特別是挺柱的底面，由于和凸輪外表接觸的面積很小，接觸應(yīng)力很大，外表磨損很大，甚至可能刮傷，因此挺柱側(cè)面以及底面要求耐磨。形狀是筒型，這種結(jié)構(gòu)可以減輕它的質(zhì)量，從而到達(dá)減小它的往復(fù)慣性力。它的這種結(jié)構(gòu)同時(shí)也保證凸輪軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，挺柱底面所受的偏心切向力使挺柱產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證工作外表的磨損時(shí)很均勻的挺柱的軸線相對(duì)于凸輪的軸線的偏移量為1~3，而195B柴油機(jī)的偏移量為2mm。對(duì)于195B柴油機(jī)采用的是平面挺柱，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕。對(duì)于高速發(fā)動(dòng)機(jī)也是比擬適合的。2、挺柱的材料：挺柱一般用的是低碳鋼底部堆焊合金，或者鑄鐵底部采用冷激，或球墨鑄鐵制造，其摩擦外表應(yīng)經(jīng)過熱處理提高硬度后精磨。挺柱的材料和底面的硬度是和凸輪軸材質(zhì)及凸輪外表的硬度相匹配的。對(duì)與295B柴油機(jī)的是20鋼制造，底部堆焊合金，熱處理的硬度≧HBC55。凸輪軸的材料為45鋼，凸輪外表淬火處后，硬度為BRC54~65。平面挺柱導(dǎo)向面與導(dǎo)向孔之間擠壓應(yīng)力的計(jì)算：最大擠壓應(yīng)力按下式計(jì)算：上式中：——挺柱導(dǎo)向面直徑〔mm〕；L——在凸輪的計(jì)算位置是，挺柱插入導(dǎo)向孔中的長(zhǎng)度〔mm〕；——作用在凸輪上的最大力矩==39.364、平面挺柱的最大速度：平面挺柱最大速度受限于推柱端面直徑，依據(jù)平面挺柱的凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，挺柱與凸輪的接觸點(diǎn)偏移量e與挺柱速度成正比：因此，如挺柱端面直徑，由發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置決定，那么確定挺柱的最大速度〔時(shí)，必須保證凸輪與平面挺柱不產(chǎn)生干預(yù)，為此滿足凸輪與挺柱間接觸應(yīng)力的計(jì)算：平面挺柱接觸應(yīng)力的計(jì)算：式中：F—作用在凸輪上的力〔kgf〕;Ρ—凸輪廓線瞬時(shí)曲率半徑〔mm〕；B—凸輪與挺柱底面間的接觸線寬度〔mm〕；—分別為凸輪材料與挺柱材料的泊松比；—分別為凸輪材料與挺柱材料的彈性模量〔kgf/mm〕以上或當(dāng)使用的材料為鑄鐵可取做0.27，材料為鋼材是取0.30?！瞜gf/〕如使并將此值代入公式中澤可以簡(jiǎn)化：挺柱導(dǎo)向面直徑與長(zhǎng)度按照下面的公式確定：=(0.15~0.20〕D〔mm〕=〔0.15~0.20〕*95=(14.25~19)取16mm式中D—?dú)飧字睆?mm〕=〔3.0~3.5〕〔mm〕=〔3.0~3.5)*16=(48~59)mm根據(jù)195的結(jié)構(gòu)取=58mm挺柱導(dǎo)向面直徑與挺柱孔間的徑向間隙一般在0.02~的范圍內(nèi)。挺柱頭部球面支座的設(shè)計(jì)：挺柱頭部加工有凹形的球面支座，它是支撐推桿球頭的。在這種球頭與球面支座的配合副中，為了再兩者之間形成楔形油膜，球面支座半徑應(yīng)比推桿的球頭半徑略大，但與也不應(yīng)相差過大，否那么將使接觸應(yīng)力劇增，一般，如圖：凸輪和挺柱的主要損壞形式及其預(yù)防：一、外表刮傷刮傷的原因：由于凸輪和挺柱讓潤滑情況惡化引起的。防止的方法：1、改善潤滑：〔1〕保證在凸輪與挺柱面間經(jīng)常供應(yīng)黏度、成分、溫度和數(shù)量均勻適宜的潤滑油；〔2〕采用具有特殊添加劑的潤滑油；〔3〕使凸輪與挺柱的接觸面光潔度盡可能的高一些；2、降低接觸應(yīng)力：〔1〕盡量減輕配氣機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量；〔2〕增加凸輪的剛度;(3)采用彈性模量較小的但有較高硬度和強(qiáng)度的金屬作為凸輪和挺柱的材料。3、外表磷化處理。4、凸輪、挺柱的化學(xué)成分及其金相組織的選擇適當(dāng)。5、采用熱導(dǎo)性好的材料。外表蝕點(diǎn)發(fā)生的主要原因：點(diǎn)蝕是金屬的疲勞過程。預(yù)防的措施：1、改善潤滑；2、降低接觸應(yīng)力；3、降低剩余應(yīng)力；4、材料的化學(xué)成分和金相組織；4、采用熱導(dǎo)性好的材料6、材料內(nèi)部應(yīng)盡量減少氣泡。夾渣等缺陷。7、提高材料的抗疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕能力。外表磨損凸輪磨損有兩種情況：〔1〕是一個(gè)緩慢的拋光過程，最后形成一個(gè)硬而光滑的摩擦外表。這種拋光的過程常開始于凸輪廓線零加速度的位置，而止于凸輪廓線的頂端之前，頂端不會(huì)被磨平?！?〕隨著時(shí)間逐漸或迅速磨損下去，直至影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。不正常的迅速磨損，嚴(yán)重者那么在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)即可將凸輪定磨平。四、推桿的設(shè)計(jì)1、推桿的功能：把凸輪的運(yùn)動(dòng)從凸輪軸傳至頂置氣門處，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣。2、推桿的材料：45鋼。3、推桿的結(jié)構(gòu)形式：它是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)桿，在工作時(shí)容易發(fā)生縱向彎曲，它是配氣機(jī)構(gòu)中剛度薄弱的環(huán)節(jié)。在195B型柴油機(jī)上是采用冷拔無縫鋼管〔或鋁制空心管〕制造。采用冷拔無縫鋼管可減輕它的質(zhì)量，減小往復(fù)慣性力。此外，縮短推桿的長(zhǎng)度是減輕質(zhì)量，提高縱向彎曲應(yīng)力和整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)剛度的有效方法。尺寸設(shè)計(jì)：根據(jù)195B柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)，它的長(zhǎng)設(shè)計(jì)為291mm，外徑9mm，球頭半徑。才可以滿足其要求。推桿穩(wěn)定性平安系數(shù)確實(shí)定推桿的縱向彎曲按以下計(jì)算：=kgf式中：P—作用于推桿上的臨界力；E—推桿材料的彈性模量；J—推桿中央橫斷面的慣性力；—推桿的外徑—空心推桿的孔徑L—推桿的長(zhǎng)度/4式中—作用在推桿上的最大作用力對(duì)于各種用途的發(fā)動(dòng)機(jī)，在如下的范圍：〔1〕、高功率輕型發(fā)動(dòng)機(jī)，=2.5~3(2)、汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。高速船用發(fā)動(dòng)機(jī)，=3~5〔3〕、固定式和船用發(fā)動(dòng)機(jī)=4~6推桿球頭與挺柱球面支座，推桿球頭與搖臂調(diào)節(jié)螺釘球面支座間接觸應(yīng)力的計(jì)算：接觸應(yīng)力按下面的公式計(jì)算：=180式中—作用于推桿上的最大作用力〔kgf〕Em—挺柱與推桿兩種材料的平均彈量—推桿的球頭半徑〔mm〕—挺柱球面支座的半徑〔mm〕對(duì)于各種用途發(fā)動(dòng)機(jī)的許用接觸應(yīng)力如下：(1)汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，=150~200〔2〕固定式和船用發(fā)動(dòng)機(jī)，=100~120五、搖臂的設(shè)計(jì)1、搖臂的工作原理：搖臂是推桿和氣門之間的傳動(dòng)件，它是推桿傳來的力改變方向后作用于氣門尾部以推開氣門。2、搖臂的結(jié)構(gòu)：搖臂的幾何尺寸決定于氣門和凸輪軸的相對(duì)位置。為了獲得較輕的質(zhì)量剛性好的結(jié)構(gòu)，往往才有T字型的或者I字型的斷面。195B柴油機(jī)采用的就是T字型搖臂斷面。3、搖臂比：搖臂有長(zhǎng)、短臂之分，長(zhǎng)短之比成為搖臂比，其值在1.6左右。長(zhǎng)臂推動(dòng)氣門的桿端，短臂端螺孔中裝有氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母，氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^與推桿上端凹球端頭接觸，195B柴油機(jī)的搖臂比：46/32=1..43。4、搖臂潤滑：搖臂依靠搖臂軸支撐在搖臂支座上，搖臂上鉆有油孔，搖臂軸為中空型，機(jī)油由支座油道經(jīng)搖臂軸內(nèi)腔潤滑到搖臂的襯套，然后從搖臂上油道上流出，滴落在搖臂兩端進(jìn)行潤滑。5、搖臂的定位：搖臂軸上兩搖臂間裝有搖臂彈簧，一防止搖臂軸向竄動(dòng)，從而保證各搖臂相對(duì)氣門桿確實(shí)定位置。在195B柴油機(jī)上，采用的是用搖臂支座將兩個(gè)搖臂分開，并且在兩邊緣處用卡簧將其鎖緊。6、搖臂的材料：所采用的材料是QT60—2搖臂在與氣門的尾部接觸時(shí)既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)，所以對(duì)材料的要求是要耐磨，為了防止磨損影響正常的配氣相位，故該外表要求淬熾熱處理的工藝。7、搖臂與氣門桿頂面間接觸應(yīng)力的計(jì)算：式中—?dú)忾T桿頂面上的最大作用力〔kgf〕；R—搖臂敲擊局部的球面半徑〔mm〕；搖臂與氣門頂面間的許用接觸應(yīng)力：。搖臂斷面A-A中的總應(yīng)力為：〔如圖〕=400式中—?dú)忾T上的最大作用力；—?dú)忾T側(cè)搖臂計(jì)算斷面的斷面模數(shù)；—?dú)忾T側(cè)搖臂斷面的面積；A1—從計(jì)算斷面重心到作用力的垂直距離A2—作用力的垂直線與計(jì)算斷面A-A的夾角；斷面B_B中的總應(yīng)力：=420式中—?dú)忾T上的最大作用力；—?dú)忾T側(cè)搖臂計(jì)算斷面的斷面模數(shù)；—?dú)忾T側(cè)搖臂斷面的面積；A1—從計(jì)算斷面重心到作用力的垂直距離A2—作用力的垂直線與計(jì)算斷面A-A的夾角；上述應(yīng)力的許用值如下：〔1〕鑄鐵：〔2〕鍛造碳鋼：〔3〕鍛造合金鋼：(4)鑄鋼：〔5〕輕合金：對(duì)于195B柴油機(jī)選擇〔4〕式中的。六、氣門組的設(shè)計(jì)一、氣門的設(shè)計(jì)：氣門設(shè)計(jì)的根本要求：材料方面：氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。在氣門工作溫度范圍內(nèi)材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。韌性和外表硬度。由于排氣呢錐面磨損常為腐蝕磨損，因此在選擇材料時(shí)候必須考慮化學(xué)腐蝕〔主要是硫和磷〕的性能。進(jìn)氣門錐面多屬磨損摩擦，因此進(jìn)氣門側(cè)重耐磨。機(jī)構(gòu)方面要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，且頸部形狀也要恰當(dāng)，以便減少氣體的流動(dòng)阻力，增加其進(jìn)氣沖量。在保證足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性的前提下的重量選擇。盡可能的降低熱負(fù)荷，是氣門設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。排氣門是氣門組中的高溫零件，氣門頭部75%左右的熱量經(jīng)氣門座導(dǎo)出，25%的熱量經(jīng)氣門導(dǎo)管導(dǎo)出，因此，氣門的設(shè)計(jì)應(yīng)與氣缸蓋的設(shè)計(jì)密切配合，氣門座周圍必須加強(qiáng)冷劑，并使溫度盡量均勻。此外，如結(jié)構(gòu)允許，盡量增加導(dǎo)管的長(zhǎng)度，適當(dāng)減小氣門桿與導(dǎo)管的間隙，以減低氣門的溫度。氣門室配氣機(jī)構(gòu)從凸輪開始的整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈中的末端零件。它的運(yùn)動(dòng)受到凸輪廓線、挺柱、搖臂、氣門彈簧等零件特性的制約，因此氣門的設(shè)計(jì)還必須從整個(gè)配氣結(jié)構(gòu)來考慮分析，要防止氣門在落座時(shí)承受過大的沖擊和振動(dòng)，因?yàn)樵谶@些機(jī)械負(fù)荷也是造成氣門及氣門座磨損的原因之一。2、氣門的工作條件分析：氣門室發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件之一。工作時(shí)需要承受較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，尤其是排氣門，由于經(jīng)常高溫燃?xì)獾臎_刷，因而易于產(chǎn)生漏氣。腐蝕與燒損等現(xiàn)象，工作條件也更為嚴(yán)酷。氣門工作時(shí)承受落座沖擊負(fù)荷及燃?xì)鈮毫o以的靜負(fù)荷，這種靜負(fù)荷一般在4左右；氣門的工作溫度：進(jìn)氣門約為200~450度，而排氣門那么可達(dá)650~850度，甚至更高，下面是195B柴油機(jī)的排氣門的溫度場(chǎng)。氣門材料的選擇：氣門材料的選擇必須考利到它的工作溫度、腐蝕、沖擊載荷以及氣門桿部與端面的耐磨等因素。而且進(jìn)、排氣門的對(duì)材料的要求也是不同。因?yàn)檫M(jìn)氣門的溫度要低一些，排氣門的溫度要高些。就195B發(fā)動(dòng)機(jī)的選材：進(jìn)氣門的材料用40Cr；排氣門的材料用40Cr9Si2。氣門選擇材料的方法：〔1〕馬氏體鋼一般氣門中采用鐵素體合金鋼，氣碳含量在0.35~0.80%之間，經(jīng)淬火后可得到馬氏體組織以上耐磨的要求，這種材料的機(jī)械性能加工性好，滑動(dòng)性好，在工作溫度超過650的排氣門上廣泛應(yīng)用，如4crsi2.、4Cr10Si2Mn等。但在強(qiáng)化程度較高的發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷高，因而對(duì)氣門錐面的耐磨、耐腐蝕性能提出更高的要求，這時(shí)，可采用堆焊氣門，這是一種頭部采用奧氏體鋼，桿部采用馬氏體鋼的氣門。可用摩擦焊或閃光焊來堆焊。堆焊氣門設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是正確地焊接部位。應(yīng)從以下兩個(gè)方面來考慮：1〕界面處應(yīng)在氣門頭部應(yīng)力區(qū)之外并離頸部頂圓弧中點(diǎn)附近的熱點(diǎn)較遠(yuǎn)；2〕耐熱性較差的桿部材料不要受到高溫燃?xì)獾那治g；焊接的部位以選在氣門全開時(shí)界面與導(dǎo)管下端相齊或略高為宜。奧氏體鋼這類鋼在常溫和工作溫度下根本上全是奧氏體組織，不能淬硬。它的高溫強(qiáng)度好，耐腐蝕性好、奧氏體鋼用做高功率柴油機(jī)的排氣門，其最高工作溫度允許達(dá)870。國產(chǎn)奧氏體鋼4Cr14NiW2Mo廣泛用作機(jī)車和大型載重汽車的柴油機(jī)排氣門。國產(chǎn)常用氣門鋼的化學(xué)成分以及機(jī)械性能見下表：除表列的氣門鋼之外，我國還試制了新的氣門鋼種，如TF—3,奧氏體鋼，這種鋼在機(jī)械性能和耐磨性能方面超過了4Cr10Si2Mn從而逐步形成了國產(chǎn)排氣門鋼系列。當(dāng)氣門錐面僅耐磨蝕及耐磨性不能滿足需要時(shí)可采用堆焊。堆焊錢先把氣門錐面加工出半圓形環(huán)槽，槽的深度由實(shí)驗(yàn)選定，注意不要過分削弱氣門本體強(qiáng)度，然后再堆焊金屬焊上。焊接方法有手工焊、等離子焊高頻冷凝焊等。為了使奧氏體鋼氣門桿端面耐磨也可采用堆焊或焊上一小段馬氏體鋼。用作柴油機(jī)排氣門和增壓柴油機(jī)進(jìn)氣門堆焊的材料，目前多數(shù)是鉆基硬質(zhì)合金，其材料成分：4、氣門頭的設(shè)計(jì)：〔1〕氣門頭部的形狀：氣門頭部的形狀除了影響氣體的流通特性之外，還會(huì)影響到氣門的剛度、重量、導(dǎo)熱性能以及制造本錢等，同時(shí)也關(guān)系到氣門的使用期限。因此根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的不同情況進(jìn)行具體的分析，然后確定合理的方法。根據(jù)195B柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)采用平底型氣門。因?yàn)檫@種氣門的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、受熱面小，具有一定的剛度，根本上式滿足進(jìn)排去的要求。這種型號(hào)在各類柴油機(jī)得到了廣泛的運(yùn)用。以下圖是平底型氣門的示意圖：〔2〕氣門頭部的直徑：增大進(jìn)、排氣流通截面是減少進(jìn)、排氣阻力，提高進(jìn)氣量的途徑，同時(shí)氣門頭部直徑的選擇還要考慮到燃燒室的形狀，氣缸蓋進(jìn)、排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的設(shè)計(jì)以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。綜上的條件195B柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣門的直徑42和36mm?！?〕氣門錐面斜角：在氣門開啟初期及接近關(guān)閉時(shí)，氣門錐面斜角的大小對(duì)于氣體的流通斷面有較大的影響。這時(shí)的流通斷面大致與斜角的余弦成正比。此外，氣門與氣門座之間的單位壓力隨斜角的增加而增大，而氣門與氣門座之間的相對(duì)滑移那么隨斜角的減小人減小，因此氣門確實(shí)定必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合情況而定，對(duì)于195Ｂ柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門斜角都是４５度?！玻础硽忾T頭部厚度及錐面寬度：氣門頭部厚度Ｔ的設(shè)計(jì)，主要是從氣門的剛度來考慮，氣門在燃燒壓力的作用下會(huì)引起變形，變形過大會(huì)使氣門的密封性下降，錐面磨損加劇。由于頭部厚度Ｔ對(duì)氣門的剛度影響比頸部圓?。乙蟮枚?，因此當(dāng)需要增加氣門剛度時(shí)首先考慮增加頭部的厚度。如果還受到氣門質(zhì)量的限制，那么常用適當(dāng)減小頸部圓弧半徑來得到彌補(bǔ)。厚度Ｔ與氣門頭部的外徑有一定的比例，一般Ｔ＝〔０．１０～０．１２〕Ｄ〔Ｄ是氣門頭部的直徑〕１９５Ｂ柴油機(jī)的頭部厚度：〔０１．０～０．１２〕＊４６＝４．２～５．０４〕——進(jìn)氣門；〔０．１０～０．１２〕＊３６＝〔３．６～４．３２〕ｍｍ——排氣門；氣門錐面的寬度ｂ與厚度Ｔ有關(guān)，一般ｂ＝〔０．9～１．1.05〕Ｔ。當(dāng)＝４５度時(shí)，ｂ＝〔０．９～１．５〕Ｔ對(duì)于１９５Ｂ柴油機(jī)的氣門錐面寬度b=〔0.9~1.05〕*4.5=〔4.05~4.725〕mm——進(jìn)氣門〔上式中T取4.5〕b=〔0.9~1.05〕*4=(3.6~4.2)mm——排氣門〔上式中T取4.0〕。注意提醒的是，并不是所有的b都參與了密封，真正起到密封的是一條位于寬度b中間附近的密封帶，密封帶的寬度b小得多，氣門的大局部熱量是通過這條密封帶傳出去的，密封帶較寬那么傳熱的效果就較好，氣門的工作溫度就較低，但氣門的密封性就較差。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(huì)加速氣門的磨損，因此需綜合這兩個(gè)方面的因素來選取氣門密封帶的寬度，其寬度一般取1.5~3.0,195B柴油機(jī)的密封帶寬度，經(jīng)過查表是2.3mm。5、氣門桿的設(shè)計(jì)：〔1〕氣門桿的結(jié)構(gòu)：氣門桿通常是做成實(shí)心的，但是為了減輕質(zhì)量，對(duì)于高速發(fā)動(dòng)機(jī)，它的溫度很高，將氣門桿做成空心，并在排氣門桿內(nèi)充油金屬鈉進(jìn)行冷卻以降低熱負(fù)荷，對(duì)也195B柴油機(jī)為了考慮到它的本錢問題，就直接將它設(shè)計(jì)成實(shí)心氣門桿?！?〕氣門桿頸：氣門桿頸的選擇決定也排氣所需的耐久性，增加桿頸有利于氣門的熱量逸散。桿頸的選擇還決定于它在導(dǎo)管中運(yùn)動(dòng)時(shí)側(cè)向力的大小。氣門通過凸輪挺柱和搖臂來驅(qū)動(dòng)時(shí)，桿部受到的側(cè)向力就比擬小。氣門桿頸加大會(huì)引起質(zhì)量的增加，工作時(shí)的慣性力增加，落座時(shí)沖擊負(fù)荷增加的一系列問題。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，氣門桿頸可取頭部外徑的〔16~25〕%。考慮到加工和維修的方便，一般進(jìn)排氣門桿頸取相等。195B柴油機(jī)的氣門桿直頸：〔16~25〕%*42=〔6.72~10.5〕mm。氣門桿長(zhǎng)度L:氣門桿長(zhǎng)度決定于氣缸蓋和氣門彈簧的設(shè)計(jì)，一般總希望短些，以便降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總高度，減小氣門的質(zhì)量，通常L=〔2.5~3.5〕D，D是氣門的頭部直徑。195B柴油機(jī)的L=〔2.5~3.5〕*42=〔105~147〕mm〔4〕氣門桿外表的熱處理工藝：要經(jīng)過淬火處理，要求的硬度不小于HRC50。才能滿足其工作條件?！?〕氣門桿與彈簧的鎖緊：為了防止氣門彈簧和氣門鎖夾斷裂時(shí)氣門落入氣缸而引起嚴(yán)重的事故，可以在鎖夾槽的下部增一凹槽，然后嵌入彈簧圈，凹槽的位置應(yīng)能保證氣門的下落量只比氣門最大升程大1~2mm就可以。如以下圖195B柴油機(jī)的鎖緊的組合圖:1—?dú)忾T2—鎖夾3—彈簧座4—?dú)忾T彈簧二、氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：〔1〕氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用：讓氣門在工作過程中產(chǎn)生均勻、緩慢的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使氣門溫度均勻也可將錐面及氣門桿上的積碳檫掉，以改善氣門桿的潤滑條件，從而改善氣門座及導(dǎo)管的導(dǎo)熱性?！?〕氣門旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的形式：有兩種結(jié)構(gòu)形式：一、松開式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，二、強(qiáng)制式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。195B型柴油機(jī)采用的是下置強(qiáng)制式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。如圖:它在工作時(shí)氣門的旋轉(zhuǎn)時(shí)通過蓋盤、氣門彈簧、彈簧上座和鎖夾來查、傳遞的。〔3〕考前須知：旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速除了取決于結(jié)構(gòu)因素外，還受到蝶形彈簧特性的影響，一般的講，蝶形彈簧剛度增大那么轉(zhuǎn)速下降，反之，轉(zhuǎn)速增加。195B型柴油機(jī)要求氣門每啟閉一次氣門旋轉(zhuǎn)6~8deg，或者在發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速在20~25rpm左右，并且應(yīng)使機(jī)構(gòu)在氣門全開時(shí)旋轉(zhuǎn)，在其他氣門啟閉時(shí)間不要旋轉(zhuǎn)，否那么會(huì)加劇氣門錐面的磨損。三、氣門座圈的設(shè)計(jì)：〔1〕氣門材料：氣門溫度工作溫度一般在200~300度之間，對(duì)座圈材料的要求為：熱膨脹系數(shù)與氣缸蓋材料接近，在工作溫度下有一定的強(qiáng)度、硬度和耐蝕性，并有較好的導(dǎo)熱性和切削性能。常用的座圈材料為合金鑄鐵，球墨鑄鐵QT62—2。氣門座圈的材料與硬度必須與氣門錐面的硬度相適應(yīng)。對(duì)與195B氣門的材料選擇為QT62—2?！?〕氣門座圈的作用:以一般材料鑄造的汽缸蓋，當(dāng)氣門座不能滿足耐沖擊、耐腐蝕和熱硬度時(shí)，為延長(zhǎng)氣門和氣門座的使用期限，就需要采用氣門座。〔3〕氣門座圈的結(jié)構(gòu)：氣門座圈是一個(gè)金屬環(huán)狀，它是通過壓入氣缸蓋的，在現(xiàn)代的柴油機(jī)的進(jìn)、排氣門口一般都?jí)喝胱?，這樣既可延長(zhǎng)氣門和氣門座的使用期限，又便于維修，但也增加了制造本錢，特別是影響了排氣門熱量的傳出，從而使排氣門溫度增高，實(shí)驗(yàn)說明，排氣門裝有座圈時(shí)，氣門溫度可能增高40~65對(duì)于195B柴油機(jī)的氣門座圈也是通過壓入的方法將它給壓入氣缸蓋的?！?〕氣門座圈變形的原因：發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)由于氣門壓力與熱負(fù)荷引起氣門座圈的瞬時(shí)扭矩變形，在氣缸蓋螺釘凝緊時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，氣缸蓋的蠕變以及氣門座的冷卻不均勻都會(huì)引起氣門座的永久扭矩變形，這些變形都會(huì)引起氣門的密封和導(dǎo)熱，使氣門溫度升高，并在氣門頸部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力?！?〕氣門座圈的過盈配合要求：氣門座圈必須與氣缸蓋配合良好，不允許出現(xiàn)松動(dòng)、脫落現(xiàn)象，因此要合理與慎重的匹配的材料以及它們之間配合公差、應(yīng)該指出的是，如果增大過盈量的方法來阻止座圈的脫落時(shí)不適宜的。因?yàn)檫^盈過大會(huì)使座圈的壓縮應(yīng)力過高，如超過材料的彈性極限，那么出現(xiàn)塑性變形，座圈反而會(huì)脫落。正確的過盈量見表：序號(hào)氣門座圈外徑〔mm〕過盈量〔mm〕125~60250~75375~100〔6〕氣門座圈高度h與壁厚V的設(shè)計(jì)：H=〔8~15〕%xD=〔0.08~0.15〕x40=〔3.2~6〕mmV=〔1.7~2.5〕%*D=〔0.017~0.025〕*40=〔0.68~1〕mm上式中D是氣門座圈的內(nèi)徑；〔7〕氣門斜角：氣門座圈的斜角常設(shè)計(jì)得比氣門斜角大〔0.5~1〕c，這樣就可使氣門和氣門座的外邊緣在理論上形成先接觸提高它們的密封壓力，并使壓力更均勻地分布。195B柴油機(jī)的斜角也是按照此公式計(jì)算的。但是值得注意的，千萬不能是氣門斜角大于座圈斜角，那樣，在氣門落座時(shí)使形成噴口，使氣流以很高速度流出，從而加速錐面的燒損和侵蝕。四、氣門導(dǎo)管的設(shè)計(jì)：〔1〕氣門導(dǎo)管的材料：氣門導(dǎo)管與氣門桿的匹配應(yīng)有較好的滑動(dòng)性，即使在潤滑條件較差的情況下頁要可靠地工作。今年來廣泛采用鐵基粉末冶金來制造導(dǎo)管，它的特點(diǎn)具有磨損笑，工藝性好，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。195B柴油機(jī)就是用的這種材料。〔2〕氣門導(dǎo)管工作的條件：氣門桿工作時(shí)在導(dǎo)管中滑動(dòng)，使導(dǎo)管承受側(cè)向壓力，并且氣門的局部熱量也從導(dǎo)管散除。導(dǎo)管與氣門這對(duì)摩擦副由于靠近氣門頭部，所以溫度較高，潤滑油易結(jié)碳，但供應(yīng)摩擦副的潤滑油又不能過多，以免流入燃燒室中，因此，要求導(dǎo)管在潤滑條件較差的情況下能耐磨?！?〕氣門導(dǎo)管外形及結(jié)構(gòu)：導(dǎo)管的外外表一般都設(shè)計(jì)成光滑的圓柱形，沒有任何臺(tái)階，以便無心磨床加工制造。導(dǎo)管的長(zhǎng)度，取決于氣缸蓋的布置，只要地位允許，應(yīng)盡可能的長(zhǎng)些，最好不要小于氣門桿直徑的6倍，以減小氣門對(duì)導(dǎo)管的側(cè)壓力，并有利于氣門的導(dǎo)向和散熱。氣門導(dǎo)管的受熱端盡量靠近氣門頭并創(chuàng)造良好的冷卻條件，這對(duì)于降低排氣門的溫度是有利的，為此可在排氣道內(nèi)鑄一平臺(tái)，并使冷卻水道盡量靠近凸臺(tái)，但這個(gè)凸臺(tái)覺不能與氣門頭過于或者鑄的更大，以致有礙于氣體的排出。如圖：導(dǎo)管外徑與氣缸蓋導(dǎo)管孔德間隙選擇：一般選擇其過盈量為導(dǎo)管的0.003~0.005倍。氣門桿與導(dǎo)管的配合間隙：氣門導(dǎo)管與氣門桿的配合間隙應(yīng)認(rèn)真選擇，間隙過大那么散熱不良，同時(shí)氣門在導(dǎo)管中容易擺動(dòng)、沖擊，使其和氣門座磨損不均勻而漏氣、漏油，這種滲漏甚至使氣門頭燒損。間隙過小對(duì)氣門座偏心的補(bǔ)償能力下降，還會(huì)因氣門桿受熱而卡在氣門導(dǎo)管中。進(jìn)、排氣門工作的條件不同，所以各自的間隙也是不同，一般進(jìn)氣門取進(jìn)氣門桿的0.005~0.01倍，排氣門取排氣門桿直徑的0.008~0.012倍。對(duì)與195B柴油機(jī)的間隙：10*〔0.005~0.01〕=〔0.05~0.1〕mm。氣門外表的強(qiáng)化處理：1、滾壓2、滲鋁3、鍍鉻4、氮化5、外表淬火。五、氣門的主要損壞形式和預(yù)防措施〔一〕排氣門的燒損一、排氣門的燒損的原因：材料的高溫耐蝕性不夠燃燒殘?jiān)练e在錐面，不能自行排出，使氣門與氣門座之間的導(dǎo)熱性變壞，造成錐面局部溫度升高，促使氣門材料燒損。氣門座由于熱應(yīng)力或裝配不當(dāng)產(chǎn)生扭曲，在高溫和氣體壓力作用下氣門頭部變形，因而造成氣門漏氣。二、預(yù)防的措施：選擇在高溫下耐腐蝕性好的材料。應(yīng)考慮柴油中含硫、重油中含釩的影響。在氣門錐面堆焊基合金。適當(dāng)?shù)脑黾託忾T頭部厚度，借以減少氣門在工作時(shí)的變形和在頭部邊緣的熱積蓄。改善冷卻水道的布置，適當(dāng)?shù)脑黾託忾T座圈的接觸高度，以利充分散熱，降低氣門的工作溫度。采用氣門選裝機(jī)構(gòu)?！捕硽忾T斷裂氣門斷裂的主要原因：頸部的鍛造裂紋沒有消除氣門座扭曲變形或氣門座與導(dǎo)管中心線偏移量過大，使氣門落座時(shí)在頸部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速后，陪氣機(jī)構(gòu)沒有作改良，氣門承受的沖擊和振動(dòng)過大，或發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度過高氣門材料熱處理不當(dāng)，致使材料強(qiáng)度過低。氣門在導(dǎo)管內(nèi)卡住，活塞與氣門相碰撞鎖夾槽處過渡處圓角太小，甚至留有切削裂紋〔二〕預(yù)防措施由于氣門的斷裂是設(shè)計(jì)和加工工藝兩個(gè)方面的原因，因此需針對(duì)損壞原因加以解決。設(shè)計(jì)的合理性應(yīng)通過必要的措施與計(jì)算，對(duì)氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及受力進(jìn)行分析來考核。工藝方面主要是應(yīng)嚴(yán)格控制熱加工、熱處理的標(biāo)準(zhǔn)以及機(jī)械加工的精度?！踩硽忾T頭部裂紋和碎落〔一〕主要原因：由于材料質(zhì)量或鍛造工藝不合理，在鍛造時(shí)產(chǎn)生細(xì)小的裂紋，沒有檢查出來。高溫疲勞，由于氣門座圈變形，當(dāng)氣門落座之后在氣缸壓力作用下使氣門頭部的某些部位產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力分成徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力，如徑向應(yīng)力過大，造成圓周方向裂紋，切向應(yīng)力過大，造成徑向裂紋，如裂紋不斷擴(kuò)大即可整塊金屬從氣門頭部碎落下來?！捕愁A(yù)防措施防止鍛造裂紋。馬氏體鋼，高碳馬氏體鋼，奧氏體鋼它們的鍛造溫度區(qū)域和鍛造性能各不相同，導(dǎo)熱性也有很大差異，因此必須認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格掌握，特別是用電鍍加熱尤其注意。選用高溫強(qiáng)度特別是蠕變強(qiáng)度的材料提高裝配時(shí)氣門錐面與氣門座的位置精度采用合理的圖輪廓線等設(shè)計(jì)方法，防止氣門落座時(shí)過大的沖擊和反跳。此外，當(dāng)氣門錐面堆焊鈷基合金時(shí)，要嚴(yán)格控制堆焊溫度，防止局部過熱，過熱后鈷基合金硬度顯著降低，晶粒粗大，耐磨迅速下降并在過熱區(qū)的邊界處產(chǎn)生很大的應(yīng)力，在氣門工作時(shí)易產(chǎn)生裂紋。堆焊層不能太薄并需消除堆焊層材料與母材交接處的剩余應(yīng)力。七、氣門彈簧的設(shè)計(jì)1、氣門彈簧的設(shè)計(jì)要求：〔1〕要使氣門在氣門座上嚴(yán)密的配合和在挺柱沿著基圓運(yùn)動(dòng)的整個(gè)周期內(nèi)保持氣門關(guān)閉狀態(tài)密封；〔2〕在挺柱帶有負(fù)加速度時(shí)，在氣門、挺柱和凸輪要保證不變的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。要保證氣門嚴(yán)密配合：對(duì)于排氣門式中在氣門關(guān)閉時(shí)最小的彈簧力，〔N〕；喉口的面積，；及—排氣管的壓力和在進(jìn)氣時(shí)氣缸內(nèi)的壓力，〔kpa〕柴油機(jī)的壓差為0.02~0.03兆帕。在氣門機(jī)構(gòu)零件之間運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)系保證在：式中K—儲(chǔ)藏系數(shù)〔對(duì)柴油機(jī)機(jī)械離心式調(diào)速器時(shí)，去K=1.28~1.52,對(duì)化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)取K=1.33~1.66；—在挺柱負(fù)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，換算到氣門一邊的機(jī)構(gòu)慣性力，N。氣門彈簧的作用：〔1〕氣門關(guān)閉時(shí)，確保氣門和氣門座的閉合密封。〔2〕氣門開啟時(shí)，使氣門準(zhǔn)確的隨凸輪運(yùn)動(dòng)。3、氣門彈簧的工作條件：氣門彈簧承受高頻交變載荷，工況惡劣，故需精心設(shè)計(jì)，才能使其長(zhǎng)期可靠地工作。氣門彈簧一旦斷裂會(huì)造成嚴(yán)重的發(fā)動(dòng)機(jī)事故。氣門彈簧的設(shè)計(jì)常常受到尺寸上的限制，因此氣門彈簧應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu)與尺寸，彈簧材料應(yīng)有較高的疲勞強(qiáng)度，制造上應(yīng)保證一定的精度并盡力防止各種缺陷。4、氣門彈簧的結(jié)構(gòu)：氣門彈簧通常采用圓柱螺旋壓縮彈簧。目前在大多數(shù)柴油機(jī)上都是一個(gè)氣門裝兩個(gè)氣門彈簧，它既可充分利用空間，減小彈簧高度尺寸，又易保證彈簧所需要的彈簧力，并且在一個(gè)彈簧萬一斷裂時(shí)，也有可能在一定時(shí)間內(nèi)防止氣門落入氣缸。采用雙彈簧時(shí)，內(nèi)、外彈簧的螺旋方向應(yīng)相反。此外，由于兩個(gè)彈簧的自振率不同，可以相反阻尼作用，從而減少共振危險(xiǎn)。氣門彈簧鋼絲直徑d大多在2.5~范圍內(nèi)，彈簧旋繞比一般為6~9〔為彈簧的中徑〕上圖為195柴油機(jī)的氣門彈簧工作圖氣門彈簧的選材：氣門彈簧在應(yīng)的工作溫度下承受交變載荷，為使彈簧能長(zhǎng)期的可靠工作，要求彈簧材料不僅具有良好的機(jī)械性能，而且應(yīng)有足夠的抗應(yīng)力溫度松弛的能力，在工作中不致產(chǎn)生過大的彈力消失現(xiàn)象。一般認(rèn)為彈簧力小于名義值的85%以下時(shí)，彈簧就已經(jīng)失效，不能繼續(xù)使用，這是決定彈簧使用期限的一個(gè)重要因素，在彈簧設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)彈簧的工作溫度和應(yīng)力大小合理的選擇彈簧材料。氣門彈簧材料一般為碳素彈簧鋼絲〔I、II、III組〕、65mn和50CrVA彈簧鋼絲等。碳素彈簧鋼絲有冷拉和油催化—回火兩種狀態(tài)。對(duì)于195B柴油機(jī)的氣門彈簧用的就是冷拉鋼絲。因?yàn)槔淅摻z有較高的抗拉強(qiáng)度〔鋼絲的直徑越小，強(qiáng)度就越高〕，本錢低廉，但是抗應(yīng)力—溫度松弛能力較差，使用與中等負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)使用，對(duì)于油淬火—鋼絲的強(qiáng)度與鋼絲直徑關(guān)系不大，與冷拉鋼絲相比擬，直徑在3mm左右的鋼絲，它們的彈性極限大致相同，小于此直徑的，冷拉鋼絲強(qiáng)度高，反之，油催化—回火鋼絲強(qiáng)度高。油淬火—回火鋼絲的優(yōu)點(diǎn)在于熱穩(wěn)