5.配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計

1、第5章配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計第一節(jié)配氣機(jī)構(gòu)的形式及評價第二節(jié)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和凸輪形線設(shè)計第三節(jié)配氣機(jī)構(gòu)動力學(xué)第四節(jié)配氣機(jī)構(gòu)主要零件設(shè)計要點第五節(jié)可變配氣機(jī)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié)配氣機(jī)構(gòu)形式及評價配氣機(jī)構(gòu)形式及評價一、配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求基本要求：氣缸換氣良好，氣門通過能力大，氣門開啟時面值大，氣門開口面積大且快開快關(guān)。慣性力↗負(fù)荷↗磨損↗振動↗噪聲↗。二、配氣機(jī)構(gòu)形式1、下置凸輪軸側(cè)置氣門2、下置凸輪軸頂置氣門3、頂置凸輪軸頂置氣門1、下置凸輪軸側(cè)置氣門：

2、可靠，但充氣系數(shù)小，抗爆性差，HC排放多，趨于淘汰。2、下置凸輪軸頂置氣門：充氣系數(shù)大，但零件多，質(zhì)量大，剛性差。3、頂置凸輪軸頂置氣門：動力性能好，但傳動鏈長。三、每缸氣門數(shù)：一般一進(jìn)一排；現(xiàn)在有：二進(jìn)二排；三進(jìn)二排；二進(jìn)一排四、凸輪軸的傳動：齒輪（正時）傳動；鏈條傳動；齒帶傳動。最近出現(xiàn)了各種配氣定時可調(diào)的內(nèi)燃機(jī)，使之能在更寬的范圍內(nèi)保持較為有利的配氣定時。第2節(jié)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和凸輪形線配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和凸輪形線一、凸輪設(shè)計與機(jī)構(gòu)運(yùn)動

3、學(xué)：配氣凸輪外形決定氣門的通過能力和構(gòu)件加速度變化規(guī)律。一般設(shè)計過程：從動件加速度規(guī)律→從動件運(yùn)動規(guī)律→凸輪外形生產(chǎn)中，配氣凸輪外形都是用靠模機(jī)床加工的，而凸輪靠模往往是用展成法制造的。2、凸輪挺柱的運(yùn)動規(guī)律：凸輪升程豐滿系數(shù)1.等加速減速凸輪這種凸輪存在沖擊性慣性負(fù)荷，甚至“飛脫”2、復(fù)合正弦凸輪：用一個正半波大幅短周期正弦曲線和一個負(fù)14波小幅長周期正弦曲線組成半作用角的挺柱加速度曲線。3.高次多項式凸輪：為得到高階光滑，提出高次多

4、項式凸輪。各待定系數(shù)和冪指數(shù)根據(jù)邊界條件計算。二.氣門間隙與緩沖段設(shè)計：由于存在氣門間隙等因素，所以需設(shè)計緩沖段。緩沖段主要參數(shù)：高度：0.15~0.3mm速度：0.006~0.025mm()包角：15~40緩沖段形線的形式：（１）等加速－等速型（２）余弦型三、有關(guān)配氣凸輪機(jī)構(gòu)的一些幾何問題：確定了挺柱的運(yùn)動規(guī)律（升程表）后，凸輪外形設(shè)計就算完成。之后必須進(jìn)行幾何校核。1.凸輪外形的曲率半徑及接觸點偏心量：凸輪與平底挺柱配對工作時有2.

5、凸輪副的潤滑特性根據(jù)動態(tài)液體潤滑理論，在接觸處應(yīng)有盡可能大的液體潤滑有效速度，以便建立足夠的油膜厚度。液體潤滑有效速度為：式中，和分別為接觸點處凸輪表面和挺柱表面沿滑動方向的絕對速度；為接觸點彈簧力等，C、冷卻和潤滑條件差，D、被氣缸中燃燒生成物中的物質(zhì)所腐蝕。性能：強(qiáng)度和剛度大、耐熱、耐腐蝕、耐磨進(jìn)氣門570K~670K（鉻鋼或鉻鎳鋼）排氣門1050K~1200K（硅鉻鋼）氣門及氣門座邊緣燒傷：原因：①局部高溫一變形一密封破壞一漏氣一

6、燒傷；②冷卻系故障，冷卻不足；②噴油定時不當(dāng)，④內(nèi)燃機(jī)超負(fù)荷；⑤渦輪增壓器故障使供氣量減少；⑥進(jìn)氣節(jié)流，⑦低壓縮比汽油機(jī)使用高辛烷值汽油。氣門頸部處折斷原因：1材料高溫強(qiáng)度不足，②加工缺陷〔蛔刀痕、頭部熱繳時頭部與檸嫁接時等)；②校直引起過大的縱、橫向裂紋氣門頭部的結(jié)構(gòu)形式平頂式結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，吸熱面積小，質(zhì)量也較小，進(jìn)、排氣門都可采用。凸頂式（球面頂）適用于排氣門，因為其強(qiáng)度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球形的受熱面積大，質(zhì)

7、量和慣性力大加工較復(fù)雜。凹頂式（喇叭頂）凹頂頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線形，可以減少進(jìn)氣阻力，但其頂部受熱面積大，故適用于進(jìn)氣門，而不宜用于排氣門。（2）氣門錐角1）定義：氣門錐面與頂平面的夾角稱氣門錐角。2）氣門錐角的作用：就象錐形塞子可以塞緊瓶口一樣，能獲得較大的氣門座合壓力，以提高密封性和導(dǎo)熱性；氣門落座時有自動定位作用；避免氣流拐彎過大而降低流速；氣門落座時能擠掉接觸面的沉積物，即有自潔作用。3）進(jìn)、排氣門錐角的大?。哼M(jìn)氣

8、門錐角較小，多用300。因錐角越小，進(jìn)氣通道截面越大，進(jìn)氣量越多。排氣門錐角較大，通常為450。因錐角越大，氣門頭部邊緣的厚度大，不易變形。排氣門熱負(fù)荷較大而用較大的錐角，以加強(qiáng)散熱和避免受熱變形。且錐角越大，座合壓力越大，自潔作用越大。3）氣門頭部直徑：氣門頭部直徑越大，氣門口通道截面就越大，進(jìn)、排氣阻力就越小。通常進(jìn)氣門頭部直徑大于排氣門。另外，排氣門稍小些，還不易變形。h1h2氣門:進(jìn)大，排小密封錐角一般為30度（進(jìn)）或45度（排

9、）研磨密封，密封帶寬為1～2mm工作溫度：進(jìn)氣門為300～500℃，排氣門為600～800℃材料：進(jìn)氣門為40Cr、38CrSi、4Cr9Si2排氣門為馬氏體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼。氣門座：氣門座：氣缸蓋的進(jìn)、排氣道與氣門錐面相結(jié)合的部位。作用：1.靠其內(nèi)錐面與氣門錐面的緊密貼合密封氣缸。2.接受氣門傳來的熱量。氣門座圈：以較大過盈量鑲嵌在氣門座上的圓環(huán)。鑲嵌式氣門座特點：優(yōu)點：提高氣門座的使用壽命，便于更換。缺點：導(dǎo)熱性差，加工精度高，

10、脫落時易造成嚴(yán)重事故。氣門導(dǎo)管作用：為氣門的運(yùn)動導(dǎo)向，保證氣門直線運(yùn)動兼起導(dǎo)熱作用。工作條件：工作溫度較高，約500K。潤滑困難，易磨損。材料：用含石墨較多的鑄鐵，能提高自潤滑作用。加工方法：外表面加工精度較高內(nèi)表面精絞裝配：氣門桿與氣門間隙0.05～0.12mm。氣門彈簧：功用：保證氣門的回位。材料：高錳碳鋼、鉻釩鋼。圓柱等螺距彈簧，不等距彈簧凸輪軸：支承：多為全支承材料：低碳鋼或低碳合金鋼、中碳鋼或中碳合金鋼、合金鑄鐵、球墨鑄鐵等。