汽车发动机配气机构分析设计研究詳解.doc

汽车发动机配气机构分析设计研究 学 院： 机械工程学院 专业、 班级： 学 生 姓 名： 指导教师（职称）： 完 成 日 期：  汽车发动机配气机构分析设计研究 总计：毕业论文： 页 表 格： 表 插 图： 幅 指导教师： 评 阅 人： 完成时间： 摘 要 汽车发动机配气机构是发动机的重要组成部分，它根据气缸的工作次序，定时开关进、排气门，保证气缸吸入新鲜空气和排除废气。本研究主要针对小型汽车上使用的汽油机进行配气机构设计，并对配气机构中的凸轮进行运动分析，以保证发动机获得充分的空气供给。本文首先结合顶置式配气机构的特点，分析配气机构所要达到的性能和工作性能的要求，同时分析转速、扭矩和功率的关系是否合理。其次，整个配气机构是由凸轮驱动的，配气机构的性能在很大程度上取决于配气凸轮的形状。本文在深入研究内燃机配气机构凸轮型线设计理论的基础上，提出并构造配气凸轮型线，同时计算它的工作阻力。该型线可以提高配气机构的丰满度，并且光滑连续，并通过仿真，模拟出配气机构中凸轮以及凸轮与挺杆之间的相关参数情况，进行直观表达。在论文的最后，通过分析所设计的配气机构，找出设计配气机构存在的问题，并提出改进意见 本研究通过对设计的发动机配气机构进行总结分析，对其发展方向进行展望，从而为配气机构的相关性能研究提供判断依据，为内燃机配气机构的优化设计提供参考。 凸轮轴下置式 凸轮轴中置式 凸轮轴顶置式 图2.2配气结构的结构型式 凸轮轴下置式，凸轮轴装在曲轴箱内，直接由凸轮轴正时齿轮与曲轴正时齿轮相啮合，由曲轴带动。凸轮轴随凸轮轴齿轮转动，使得凸轮从动件(下摇臂)随凸轮曲线的起伏而摆动。下摇臂的摆动，使顶杆上下运动，再通过气门摇臂的传动，使进、排气门按凸轮型线的规律打开、关闭。这种结构传动可靠，主要缺点是进、排气门的运动由同一个凸轮决定，配气定时不灵活。另外，气门和凸轮轴相距较远，因而气门传动零件较多，结构较复杂，发动机高度也有所增加。 凸轮轴中置式，凸轮轴位于气缸体的中部由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，省去推杆，这种结构称为凸轮轴中置配气机构。该型式的配气机构因曲轴与凸轮轴的中心线距离较远，一般要在中间加入一个中间齿轮(惰轮)，目前己很少采用。 凸轮轴顶置式，凸轮轴布置在气缸盖上。它有两种结构，一是凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，这样既无挺柱，又无推杆，往复运动质量大大减小，对凸轮轴和气门弹簧的要求也最低。另一种是凸轮轴直接驱动气门或带液力挺柱的气门（如图2.3所示），此种配气机构的往复运动质量更小。为使发动机布置得更紧凑，提高配气机构的刚性与减轻运动件的质量，以适应高转速的要求，许多现代的四冲程发动机都采用顶置凸轮配气机构。 图2.3 凸轮直接驱动气门开闭 2.1.2配气机构的组成 以顶置式配气机构为例，下面介绍一下配气结构中的关键零件。 ①气门 气门（如图2.4）主要用来控制进排气管的开闭。发动机气门安装在气缸盖的顶部，工作环境恶劣，承受高强度热负荷和机械负荷，排气门受到高热废气流的冲刷。这就要求气门有足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。故进气门多采用合金钢(铬钢或镍铬等)，排气门多采用耐热合金钢(硅铬钢等)[7]。 气门是由头部、杆身组成。气门头部是一个具有圆锥斜面的圆盘，气门锥角一般为45°，也有30°，气门头边缘应保持一定厚度，一般为1-3 mm，以防工作中冲击损坏和被高温烧蚀。气门密封锥面与气门座配对研磨。气门头顶部形状有平顶，球面顶和喇叭形顶等。 图2.4 气门 ②气门导管 气门导管的主要功用是对气门运动起导向作用，保证气门作直线往复运动。此外，它还具有导热作用，将气门头部传给杆身的热量，通过气缸盖传出去。 为了保证导向，导管应有一定的长度，气门导管的工作温度也