DOHC型汽油机VVT机构设计毕业论文.doc

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1、 毕业设计（论文） 题 目 DOHC 型汽油机 VVT 机构设计 院 （系） 机械与动力工程学院 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 2014年 6 月 6 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任

2、务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕

3、业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日摘 要随着科学技术和经济的发展，人类基于环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗、低污染和动力性已成为汽油发动机的发展方向。可变配气相位技术已成为新技术发展方向之一。本文在综合探讨和了解国内、外发动机可变配气相位技术发展基础上，

4、具体介绍可变配气相位(VVT)技术在四冲程四气门摩托车发动机上的应用以及使用的优点。由于摩托车在我国的发展以及我国道路等多种因素的影响，摩托车发动机在多工况下变换运转较多，对研究摩托车发动机可变配气相位的基本原理、控制模式和执行机构的工作原理，探讨运用可变配气相位技术前、后对发动机性能的影响是非常有必要的。同时针对双顶置凸轮轴型（DOHC）摩托车发动机设计了一种适用的可变配气相位机构，该机构主要由双进气气门、双进气凸轮、双进气挺柱及正时切换机构组成，可以使双进气凸轮和双进气挺柱根据不同运行工况由正时切换机构进行切换。本次设计的可变配气相位(VVT)机构，在低速低负荷工况下，采用低速凸轮型线工作

5、，可缩短气门开启时间，可减小气门升程，可减少进入气缸中的新鲜空气，可能达到降低发动机燃油消耗的目的，可增大了扭矩。在高速高负荷工况下，采用高速凸轮型线工作，可延长了气门开启时间，可增大气门升程，使更多新鲜空气进入气缸中，可达到增大发动机的输出功率的目的。其主要设计内容包括对气门组（气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件）的设计和气门传动组（凸轮轴、链轮、挺柱等）的设计。关键词： 发动机 VVT机构 低能耗 低污染 动力性ABSTRACTWith the development of science and technology and economy, human based on the r

6、equirement of environment protection and sustainable development of human, low energy consumption, low pollution and power performance has become the development direction of gasoline engine. Variable distribution phase technology has become one of new technology development direction. Based on the

7、comprehensive discussion and understanding of engine variable distribution phase technology development at home and abroad, based on the introduced variable with gas phase (VVT) technology in the application of four stroke motorcycle engine of four valves and the advantages of using. Due to the deve

8、lopment of the motorcycle in our country and our country the influence of many factors such as roads, motorcycle engine operating under many conditions transform is more, the study of motorcycle engine, the basic principle of variable distribution phase control mode and the working principle of the

9、actuator to discuss using the variable distribution phase technology before and after impact on engine performance are very necessary. At the same time for double overhead camshaft (DOHC) motorcycle engine designs an applicable variable with gas phase mechanism, which is mainly composed of double in

10、let valve, double inlet CAM, double inlet lifter and timing of switching mechanism, can make double inlet CAM and double inlet lifter according to different operating conditions by the timing to switch switching mechanism. The design of variable distribution phase (VVT) mechanism, in the low speed u

11、nder low load condition, the CAM contour line speed work, can shorten the valve open time, can reduce the valve lift, can decrease into the fresh air in the cylinder, may achieve the purpose of reducing engine fuel consumption, can increase the torque. Under high load conditions, the use of CAM cont

12、our line high speed work, can prolong the valve open time, can increase the valve lift, make more fresh air into the cylinder, can achieve the purpose of increase engine power output. Its main design content includes the valve group (valve, valve guide, valve seat and valve springs and other parts)

13、in the design and valve train group (camshaft, sprocket, lifter, etc.) design.Keywords: engine; VVT mechanism ; low energy consumption; low pollution ; power performance 目录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 背景及意义21.2国内、外研究发展现状21.3研究内容32 VVT结构及工作原理42.1设计VVT部件基本结构42.2工作原理及工作过程52.2.1 当发动机低速运转时52.2.2当发动机由高速运转到低速运转时

14、6三、VVT零部件设计73.1气门组的设计73.1.1气门的设计73.1.2气门导管的设计103.1.3气门弹簧的设计103.1.4销轴的设计113.1.5销轴回位弹簧的设计113.1.6弹簧座的固定方式123.2气门传动组的设计123.2.1凸轮的设计123.2.2链轮的设计143.2.3挺柱的设计143.2.4气缸盖的设计15四、结 论16参考文献17致谢181 绪论近几十年来，摩托车作为人们从事各项社会活动的重要交通工具，已经越来越广泛的被人们所使用。随着国民经济快速发展和人们生活水平的不断提高，人们的出行频率增多，活动范围不断扩大，对交通工具的快速性、机动性和可靠性越来越高叶盛焱主编.

15、 摩托车发动机设计. 北京: 人民邮电出版社.1997.。但随着科学技术和经济的发展，环境污染和能源短缺倍受关注，人类基于环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗和低污染已成为汽油发动机的发展方向。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定。提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污成为了许多国家和发动机厂商、科研机构的首要研究目的。目前，这些新技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向蔡伟义. 可变气门正时技术.汽车维修与保, 2003年08期.。与汽车相比，摩托车发动机的未燃HC排放很高。减少未燃HC排放的有效措施就是控

16、制点火提前角。而改变点火提前角的方法中，VVT就是其中一个。而可变配气相位(VVT)技术已成为新技术发展方向之一李强摩托车发动机点火提前角的研究N桂林航天工业高等专科学校学报, 2003年4期.。可变的配气相位（VVT）技术在发动机上的应用改变了传统发动机中配气相位固定不变的状态，在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正时，较好地解决了高转速与低转速、大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，同时在一定程度上改善了废气排放邢世凯等. 车用内燃机可变技术概述. 拖拉机与农用运输车, 2003年06期.。最佳的配气相位是在很短的换气时间内使新鲜空气(可燃混合气)尽可能多的充入发动机，并使排气阻力最小，废

17、气残留量最少。当发动机转速发生变化时，由于进、排气门早开和晚关的绝对时间和气流的速度都发生了变化，因此，其最佳的配气相位角也应随之改变。普通发动机的进、排气门的开、闭都由进、排凸轮进行驱动，因为进、排凸轮型线是固定不变的所以进、排气门的早开角、晚关角也固定不变，这就意味着只能在某一转速下发动机才处于最佳的配气相位状态，而在发动机转速很低或很高时，就会出现配气相位处于不理想的状态。原因是当发动机低转速时，会由于气门叠开角比理想值大，从而使部分新鲜混合气和废气一起由排气道排除从而造成油耗和排污的增加；当发动机在高转速时，由于气门叠开角比理想值小，导致充入气缸的新鲜混合气的不足，从而导致了发动机不能

18、达到其最大功率麻友良. 公路交通科技J.配气相位可变技术的现状和发展. 2002.。到目前为止，已出现了多种配气相位可变的发动机配气装置。比如说现有的车用发动机大部分使用凸轮轴，则气门正时不能因路况的变化而灵活改变，多年来人们尝试了多种方案，比如说电磁气门驱动系统和液压气门驱动系统等王宏喜等. 一种全新气门控制系统的研究.车用发动机，2004年5期.。使得发动机的动力性、经济性及排气污染等都得到了一定的改善。1.1 背景及意义出于环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗和低污染已成为摩托车发动机的发展方向和目标。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定。2010年7月1日，国

19、家环保部批准并颁布了摩托车国三标准。对摩托车发动机进行全面的技术改造和提升成为一个紧迫的问题。实施摩托车国三标准不仅是成本控制和市场的问题，更是技术方面的问题。在各种现代技术手段中，VVT技术已成为新技术发展方向之一。相对于传统配气相位固定不变的发动机，可变配气正时则可以适时地控制发动机进、排门开闭时刻(正时)和改变气门运动升程,与摩托车运行工况实现最佳匹配,从而加快进气速度，改善混合气质量，改变残余废气系数，提高进气效率，最终改善发动机的燃烧过程，使动力性、经济性、排放性以及响应性能得到综合提高。 我国摩托车工业发展是快速和迅猛的。从1980年到1990年年产量从4.9万辆增加到97万辆，年

20、平均增长34%，从1990年到“八五”末期的1995年年产量783.61万辆，平均增长速度为56.2%1。但早在1993年我国摩托车的产量首次超越日本跃居世界第一，到1997年产量突破1000万辆，占当年世界摩托车产量2300万辆的43%，成为了名副其实的摩托车生产大国。 “2000年全国摩托车生产企业及产品目录”中的产品数量高达10383种，新增产品数量高达2417种，反映了我国摩托车工业的整体技术水平和发展趋势。从排量上看，中国135家生产企业开发的2417种新产品主要是250mL、150mL、125mL、110mL、100mL和50mL等中、小排量摩托车。而大排量摩托车所占比例很少于吉超

21、等. 摩托车发动机燃烧、节能、净化技术发展现状及前景, 小型燃机与摩托车, 2003年4期.。目前国内、外还尚没有以双顶置凸轮轴配气机构结构形式为基础的，适合于中、小排量单缸四冲程四气门摩托车发动机的可变配气机构及其应用实例。本文的选题就是根据我国摩托车工业的发展现状，以JL125为基础，结合太原工业大学李莉等人发表的直动式液力间隙调节器可变配气相位机构设计研究，提出了“针对摩托车四冲程四气门双顶置凸轮轴汽油机（排量为125cc250cc）进行VVT结构设计”。通过跟踪国内外车用发动机可变配气正时的发展水平和技术现状, 借鉴现有的VVT机构，并在此基础上进行优化设计，制定出合理的设计方案,从而

22、解决高转速与低转速、大负荷与小负荷发动机动力性与经济性的矛盾。1.2国内、外研究发展现状由于可变配气相位技术的优越性，在美国已有800多项专利产品。但是出现在80年代以前的很多机构存在问题较多，如造价昂贵、机构复杂、可调自由度有限以、冲击较大及速度较高等。近10多年，电子技术的发展促进了可变配气相位机构产品化，有些技术已在轿车上使用，取得了较好的效果。例如：Benz公司的500SL型车用V8发动机采用了可变气门正时机构，使用进气凸轮轴两点调相法来改变气门正时。在提前调整发动机进气门关闭角的工况，发动机4000r/min全负荷工况下，扭矩平均增加15Nm30Nm，扭矩提高了5%8%，在滞后调整进

23、气门关闭角时，标定功率增加15kW，功率提高了约7%。HONDA公司在1989年第一批装用VTEC的1.6L其最大输出功率可从原88kW增加到118kW,而且可以达到8000r/min的超高速。本田公司声称本田VTEC发动机是把赛车发动机的高转速性能和普通2气门发动机的低转速性能结合在一起的新型发动机。本田最近新出台的三段式VTEC发动机，能在低、中、高三种不同状态下让气门以三种不同的方式工作，这种崭新的三段式VTEC机使发动机油耗在与VTEC-E相同的情况下，功率提高了40%,最大功率96kW (64Kw/L)吴俊刚.中小排量摩托车发动机VVT机构的研制A. 苏岩, 李理光, 肖敏等. 国外

24、发动机可变配气相位研究进展机构篇. 汽车技术.1999(6) 。我国的轿车发动机，也正在全面推广应用电控汽油喷射技术，开始采用顶置双凸轮轴机构，实施凸轮调相原理可变配气相位机构。但是，我国的VVT技术与外国的VVT技术相比有着巨大的差距，尽管已经有许多研究人员进行VVT技术的研究，却仍停留在研发间断。比如说三棱公司创新的MIVEC带你控系统采用了可变发动机排量同时也可以改变气门正时和升程的机构，它可以所以增加发动机的动力输出和改善燃油经济性姜晓燕. 多状态可变气门正时发动机. 山东内燃机, 1995年04期.。所以VVT技术在我国及国外仍具有巨大的发展潜力，已经成为现代发动机的发展方向的新技术

25、之一。1.3研究内容1、跟踪国际国内车用发动机可变配气正时（VVT，Variable Valve Timing ；VVL，Variable Valve Lift）的发展水平和技术现状；2、研究摩托车发动机VVT的基本原理、控制模式和执行机构的工作原理，探讨如何运用VVT 解决高转速与低转速、大负荷与小负荷发动机动力性与经济性的矛盾；3、以某型摩托车汽油机为对象，开发适用四冲程四气门配气机构的VVT部件系统（执行机构和控制模块），完成关键零件的设计和VVT部件装配。2 VVT结构及工作原理2.1设计VVT部件基本结构 本次设计的VVT机构主要是针对中小排量摩托车发动机而设计的，就是在凸轮轴原一个

26、进气凸轮控制一个气门的基础上，还增设了一个高位凸轮，使低速凸轮和高速凸轮通过销轴把挺柱连为一体来实现机构的切换。任务就是把原有的机构改成可变的配气机构（即VVT机构）。设计的要求是：改动小，结构紧凑，质量小，体积小，成本低，易实现等。 该机构的关键部件是可变配气相位的液压挺柱（见图2-1中的零件5）和高、低速凸轮，它是典型的传统的杯状液压挺柱李莉，郑国璋，杨庆拂，贾建荣，詹刚生.直动式液力间隙调节器可变配气相位机构设计研究.车用发动机, 2001年8月第4期.。主要部件组成如图2-3所示。销轴8主要通过电磁阀控制油压作用来运动，杯状液压挺柱所需机油由气缸盖上13的油道口供给。 电子控制系统见图

27、2-2主要由电磁阀、活塞及活塞回位弹簧组成，基作用是根据ECU的指令（主要是转速和负荷信号）来控制电磁线圈通电或断电，来利用活塞回位弹簧的弹力或克服回位弹簧的弹力做功来驱动活塞移动达到控制销轴运动的目的。1-进气凸轮轴 2-链轮 3-气门弹簧 4-进气门 5-挺柱 6-气门垫片 7-销轴回位弹簧 8-销轴 9-弹簧座 10-气门导管 11-卡环 12-气门弹簧座 13-气缸盖图2-1图2-2 电子控制阀2.2工作原理及工作过程2.2.1 当发动机低速运转时ECU发出指令，电磁阀断电，活塞由回位弹簧的弹力将活塞回位，使主油道的油道B封闭，油道B不向油道供油，机油由油道A经回油道C流出，销轴大头没

28、有受油压的作用。当高、中低速凸轮均以基圆部分工作时，机构处于如图2-3a所示状态，因为发动机的高速凸轮和中低速凸轮的基圆半径相同，这时两个气门的挺柱处于同一条线上。此时销轴与高速凸轮作用的挺柱一起没有运动。而凸轮轴不停的转动，高速凸轮和中低速凸轮都转到上升段分别推动各自的挺柱向下运动，由于高速凸轮和中低速凸轮的工作型线曲线不一样，所以同一时刻处于不同的水平线上（如图2-3b所示状态），而销轴和高速凸轮作用的挺柱一起向下运动。这一过程中各部件的运动仍然是各自独立的，高速气门仍然在高速凸轮的控制下开、闭，而低速气门也仍然在中低速凸轮的控制下开、闭。a 凸轮缓冲段 b 凸轮工作段图2-3发动机低速运

29、转工作示意图2.2.2当发动机由高速运转到低速运转时 当发动机由高速运转，ECU发出指令，电磁阀通电，活塞在电磁力的作用下克服回位弹簧做功向右运动，活塞向右移动封闭了回油道C，油道B此时已打开，高压油从油道B进入，经油道 A流出，通过缸盖体油道进入销轴大头前腔，从而销轴大头受到高压油油压的作用。当高/中低速凸轮均以基圆部分工作时，机构处于如图2-4a所示状态，供油路线为：油道油道B油道A销大头前腔，前腔内的机油推动销轴向右运动，将两个挺柱连为一体。由于高速凸轮工作角度和凸轮工作型线比低速凸轮大，所以高速凸轮先转到升程段，整个机构由高速凸轮驱动，即两个气门都由高速凸轮控制开、闭，此时中低速凸轮不

30、起作用。 当转速降低时，ECU发出指令，电磁阀断电，活塞在活塞回位弹簧的弹力作用下回到原位置，活塞向左移动封闭了油道B，回油道C此时已打开，高压油由油道 A经回油道C流出，供油路线为：油道A回油道C，销轴大头前腔的机油流回回油道。当高/中低速凸轮均转到基圆部分时，此时销轴在销轴回位弹簧的作用下回到原位置，两个挺柱再次分开，挺柱回到各自的凸轮下工作。a 凸轮缓冲段 b 凸轮工作段图2-4发动机高速运转工作示意图三、VVT零部件设计3.1气门组的设计气门组包括进气门，排气门，气门导管，气门座，气门弹簧，油封等零部件。气门组应该保证气门能实现气缸的密封，因此要求：1）气门头部与气门座必须贴合严密。2

31、）气门导管对气门杆的上下运动有良好的导向作用。3）气门弹簧的两端面与气门杆的中心线相垂直，以保证气门头部在气门座上不偏斜。4）气门弹簧的弹力应能克服气门及其传动件的运动惯性力，使气门能迅速关闭，并保证气门紧闭在气门座上余成波主编.现代摩托车构造.机械工业出版社.1999.。 3.1.1气门的设计 1 气门设计的基本要求： 材料方面： 气门的工作温度是确定气门材料的主要因素。由于气门工作温度非常高并且其冷却和润滑条件较差，而且还要承受气体的压力、气门弹簧及传动组零件惯性力的作用，所以其材料应具有足够的强度、刚性和耐磨性。进气门锥面多属摩擦磨损，因此进气门侧重于对耐磨性能的要求。进气门的材料一般采

32、用合金钢（如铬钢或镍铬钢等）。由于排气门锥面磨损常为腐蚀磨损，因此在选择材料时必须考虑化学腐蚀（主要是硫和磷）的性能。排气门的材料一般采用耐热合金钢（如硅铬钢等）11。 机构方面： 要求结构简单，加工方便，颈部形状恰当，以便减小气体的流动阻力，增加进气充量。在保证足够的强度、刚度和耐磨性的前提下尽量减轻质量，以其减小惯性负荷和增加其使用寿命。尽可能的降低热负荷：排气门是气门组中的高温零件，气门头部75%左右的热量经气门座导出，因此，气门的设计应与气缸盖的设计密切相关，气门座周围必须加强冷却，并使温度尽可能均匀。此外，如果结构允许的情况下，尽量增加导管的长度，适当减小气门杆与导管的间隙，以降低气

33、门的温度王进正. 摩托车技术J.浅析摩托车气门组的设计和工艺控制. 2007.。气门是配气机构从凸轮开始的整个运动链中末端零件。它的运动受到凸轮型线、挺住、气门导管、气门弹簧等零件特性的制约，因此气门的设计还必须从整个配气机构来考虑分析，要避免气门在落座时承受过大的冲击和振动，因为这些机械负荷也是造成气门与气门座磨损的重要原因。 2 气门的工作条件分析： 气门是发动机的重要零件之一。工作时需要承受较高的机械负荷和热负荷，尤其是排气门，由于经常受高温燃气的影响，因而易于产生漏气、腐蚀与烧损等现象，工作条件也更为严酷。气门工作时承受落座冲击负荷及燃气压力给以的静负荷，一般在4 kgf/左右，而冲击

34、负荷一般为11.6 kgf/左右，气门的工作温度：进气门约为200到450度；而排气门则可达到650到850度，甚至更高。 3 气门材料的选择： 气门由气门头部和杆部组成。气门头部的工作温度很高，而且还要承受气体压力、气门弹簧力及传动组零件惯性力的作用，其冷却和润滑条件有比较差。因此要求气门有足够的强度、刚度和耐磨性11。在考虑到进、排出的气体的实际温度情况，在本人新设计的机构中进气门选用的材料为合金钢4Cr10Si2Mo，而排气门则采用耐热的合金钢5Cr21Mn9Ni4N。为了节省耐热合金钢，在气门杆的头部堆焊了钨铬钴合金。 4 气门头的设计： 气门头部的形状： 气门头部的形状有平顶、凸球面

35、顶、凹球面顶和喇叭形顶等。目前使用最多的是平顶式，原应是其头部结构简单，制造方便，吸热面积小等。凸球面顶气门头部只适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气的清除效果好，但球面的受热面积大，质量和惯性力大，加工较复杂。喇叭形顶气门头部与杆部的过渡部分具有一定的流线型，可以减少进气阻力。但其顶部受热面积大，故适用于进气门，不宜用于排气门。凹球面顶气门头部是在平头气门的头部加工出一个球形凹坑，目的是减小气门质量，降低运动惯性力，还可以使气门更近似于球形，有利于提高混合气的形成质量和火焰传播，此形式可使用于进、排气门11。而本机构采用的是凹顶形的。 气门头部的直径： 进气门直径： =(0.350.

36、52)D =（19.7829.38）mm； 排气门直径De比进气门直径小10%到20% De=（80%90%）=（21.624.3）mm，其中D=56.5mm 增大进排气流通截面积是减少进排气阻力，提高进气量的途径，同时气门头部直径的选择还要考虑到燃烧室形状，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。综上条件此处的进排气门直径选择为：28mm和23mm。 气门锥面斜度： 在气门开启初期及接近气门关闭时，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，而气门与气门座之间的

37、相对滑移随着斜角减小而减小，因此气门斜角的确定必须根据发动机的综合情况而定，对于此处，选择=45。 气门头部厚度及锥面宽度： 厚度T与气门头部的外径有一定的比例，一般气门头部厚度T的设计要求和考虑的因素，可以得出以下计算公式： 进气门头部厚度：Ti=(0.100.12) =(0.100.12) =（2.83.36）mm，则Ti=3。 排气门头部厚度： Te=（0.100.12）De=（0.100.12）23=（2.32.76）mm，则Te=2.6mm气门锥面的宽度b与厚度T有关，一般当=45时：b=（0.91.05）T =（0.91.05）3 =（2.73.15）mm，则 bi=3mm。be=

38、（0.91.05）Te =（0.91.05）2.6=（2.342.73）mm，则be=2.6mm。 在实际的设计的过程中，要考虑到温度的因素和气门的磨损且接触压力，所以选取气门密封带的宽度，其宽度一般1.5mm到3.0mm，此处选取宽度为2mm值得提醒的是，并不是所有的b都参与了密封，真正起到密封作用的是一条位于宽度b中间附近的密封带，密封带的宽度比b小得多，气门的大部分热量是通过这条密封带传出去的，密封带较宽则传热效果好，气门的工作温度就较低，但气门的密封性就差。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，因此需要综合这两个方面的因素来选取气门密封带的宽度

39、，其宽度一般1.5mm到3.0mm，此处选取宽度为1.5mm。 气门杆的设计： a.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，并在排气门杆内充有金属钠进行冷却以降低热负荷。此处的气门杆直接做成实心的。 b.气门杆颈：设计过程中考虑各种因素，可以得出公式：气门杆直径：Dg=（0.160.25）28=（4.487）mm，则Dg=6mm。如图3-1所示：图3-1 进、排气门c.气门杆长度L:设计气门杆长度取决气缸盖和气门弹簧，一般设计短些，目的降低发动机的总高度，减小气门的质量和惯性力等，通常：气门杆长度：L=（2.53.5）Di=（7

40、098）mm，则L=80mm。3.1.2气门导管的设计气门导管的功用主要是保证气门作往复直线运动，使气门和气门座能正确贴合。此外，气门导管还在气门杆与气缸或气缸盖之间起导热作用。由于气门导管的工作温度较高，润滑条件也较差，再加上易磨损。因此它的材料选用灰铸铁HT200。如图3-2所示： 图3-23.1.3气门弹簧的设计 气门弹簧的结构要求：两气门弹簧之间，每边有0.75mm的间隙。气门弹簧要进行喷丸处理，表面采用回火处理。弹簧的最大剪切应力达734.72Mpa，整体软氮化工艺处理。 气门弹簧材料的选择：查阅资料可以得到弹簧材料采用常用的55CrSi钢丝。如图3-3所示： 图3-3进气门弹簧设计

41、计算过程： 弹簧材料：55CrSi-YB/T5105-1993，阀门用油淬火铬硅合金弹簧钢 已知： F1=759.5N， F2=287.14N，H1=38.4mm， H2=30.6mm 剪切模量：G=79000Mpa 抗拉强度：b=18141961Mpa 许用应力：=（0.350.40）b=19610.4=784Mpa，C=D/d=18/3=6 K=0.102+23/20=1.252 d1.6=3.95mm，Ho=44.85mm，Hj=(5.5+2)d=22.5mm每圈钢丝刚度：P=353.06N/mm，=353.06/5.5=64.19N/mm， 没发生并圈前，353.06/4.25=83.

42、07N/mm， 发生并圈后f=3.56=45549次/分钟，钢丝的剪切力：=，457.06Mp，1.111056.13=1172.30Mpa 一般取：593.1.4销轴的设计 由于其受到高温，受到应力，使用频率高。所以它的耐磨性、刚度、强度要好。其的光洁度也要好，要求光洁度为1.6。采用35#钢，热处理硬度HR28-38，并表面氧化处理。如图3-4所示：图3-43.1.5销轴回位弹簧的设计销轴回位弹簧也是本机构的关键部件之一。由于其直径小，因此材料采用较可靠的2Cr18Ni9。表面喷丸、涂防油脂处理。3.1.6弹簧座的固定方式常用的结构是部分成两半的锥形来固定弹簧座。这时气门杆端部须切出环槽用

43、以安装锁片。如图3-5所示： 图3-53.2气门传动组的设计本机构是采用的顶置式双凸轮轴，气门传动组主要包括凸轮轴、链轮、挺柱等。它的传动路线如下：进气门进气门挺柱进气凸轮轴一条链条同时驱动曲轴排气门排气门挺柱排气凸轮轴3.2.1凸轮的设计 1.凸轮轴的设计1）凸轮轴支承轴颈的数目：支承前后端各一个，支承数目为2.2）凸轮轴的选材：查阅资料可以从中得出，一般选择45钢.3）.凸轮轴最小直径确定： Db = 2 * Ro -（24）mm；Ro为凸轮基圆半径：Ro=（1.52.5）*hmax =（1.52.5）*7 =（10.517.5）mm则Ro=14mm。Db=2 * Ro -（24）mm=2

44、 * 14-（24）=（2426）mm，则Db=25mm. 当转速较高时，支承轴颈间距离较大，凸轮上受力较大时取上限值。凸轮轴支承轴颈与轴承孔的径向间隙一般为0.020.03mm范围内，轴向间隙一般为0.010.25mm范围内。 2.凸轮的设计：经过查阅资料的可以的一下设计步骤 1)凸轮的基圆设计：凸轮型线从基圆开始绘制，从保证配气机构有足够刚性的条件出发选择它的基圆半径Ro，其值在Ro=（1.52.5）* hmax范围内。 基圆半径：Ro=（1.52.5）* 7 =（10.517.5）mm，则Ro=14mm 凸轮的布置：进排气凸轮的夹角：1=90+0.25 * （-+-）=90+0.25 * （33-0+25-2)=104 2).配气相位与凸轮的作用角：1=0.5 * （180+）=0.5 *（180+2+0）=91 3).凸轮顶部的圆弧半径：r1=r0-hmax / （）缓冲段包角：2 =15 40则2 =15.5 =2=91-215.5=60 r1=r0-hmax / （） 代入数据得：r1=1.75mm，a=（Ro + hmax r1）mm =12.25mm 所以，缓冲段的圆弧半径：r2=（Ro2 + a2- r12 - 2acosa）/2（Ro- r1- acosa）=124mm，保证气门的间隙，凸