《直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（43頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 . 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題目：直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了意。 作 者 簽 名：　日　 期： 指導(dǎo)教師簽名

2、： 日　　期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨? 作者簽名：　 日　 期： 工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 交通工程系2012屆汽車(chē)檢測(cè)與維修專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 課題容性質(zhì) 工程設(shè)計(jì) 課題來(lái)源性質(zhì) 教師收集

3、的結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的課題/學(xué)生自立課題 設(shè)計(jì) 校（外）指導(dǎo)教師 職 稱(chēng) 工作單位與部門(mén) 聯(lián)系方式 副教授 工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校交通工程系 一、 題目說(shuō)明（目的和意義）： 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生三年的學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)。 本題目要求學(xué)生完成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 通過(guò)該題目的設(shè)計(jì)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的深入了解并鍛煉學(xué)生的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)手能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下基本要求： 1、具有綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐技能，初步解決本專(zhuān)業(yè)圍的工程技術(shù)問(wèn)題的能力，善于應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料。 2、具有查閱科技文獻(xiàn)資料、使用各種標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)

4、以與獨(dú)立工作、創(chuàng)新的能力。 3、綜合考核學(xué)生掌握知識(shí)的廣度和深度、運(yùn)用知識(shí)處理問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、外語(yǔ)應(yīng)用水平、計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平、科技寫(xiě)作能力、口頭表達(dá)能力等。 二、設(shè)計(jì)（論文）要求（工作量、容）： 設(shè)計(jì)容： 以某一車(chē)型柴油機(jī)的相關(guān)參數(shù)作為參考，對(duì)直列四缸柴油機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)的主要零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 完成容: 1．氣門(mén)組裝配圖1(1號(hào)圖)。 2．氣門(mén)傳動(dòng)組裝配圖1(1號(hào)圖)。 3．零件圖 4．設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份 三、進(jìn)度表 日 期 容 2011年11月 （秋季學(xué)期第15周）開(kāi)始 2012.3. （春季學(xué)期第2周）

5、結(jié)束 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，收集、閱讀整理有關(guān)資料 調(diào)查研究、分析課題與畢業(yè)實(shí)習(xí) （0.5周） 氣門(mén)組設(shè)計(jì) （2.5周） 氣門(mén)傳動(dòng)組設(shè)計(jì) （2.0周） 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （1.0周） 完成日期 2012年1月 答辯日期 2012年3月 四、主要參考文獻(xiàn)、資料、設(shè)備和實(shí)習(xí)地點(diǎn)與翻譯工作量： （一）、參

6、考文獻(xiàn)： [1]高秀華．燃機(jī)[M]．：化學(xué)工業(yè)，2005．9． [2]連生．燃機(jī)設(shè)計(jì)[M]．：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械，1980．6． [3]汽車(chē)工程手冊(cè)編委會(huì)．汽車(chē)工程手冊(cè)：設(shè)計(jì)篇[M]．：人民交通，2001．5． [4]家瑞．汽車(chē)構(gòu)造[M]．：人民交通，2009．4． [5]束永平．汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析[J]．東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2005．12． [6]周松鶴．工程力學(xué)（教程篇）[M]．：機(jī)械工業(yè)．2003．2． [7]石津?。l(fā)動(dòng)機(jī)曲軸彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性分析[J]．工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005．7． [8]王東華．曲軸強(qiáng)度計(jì)算若干問(wèn)題的探討[J]．大學(xué)學(xué)報(bào)，2002．3． [9]夏

7、 天．捷達(dá)王與都市先鋒轎車(chē)維修手冊(cè)[M]．：理工大學(xué)，2001．10． 指導(dǎo)教師簽字 教研室主任簽字 主管系領(lǐng)導(dǎo)簽字 年 月 日 年 月 日 年 月 日 注：本任務(wù)書(shū)要求一式兩份，一份系部留存，一份報(bào)教務(wù)處實(shí)踐教學(xué)科。 直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 氣門(mén)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(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門(mén)，完成換氣過(guò)程。因此配氣機(jī)構(gòu)要滿(mǎn)足：進(jìn)、排氣的定時(shí)和準(zhǔn)確；氣門(mén)關(guān)閉要嚴(yán)密可靠；氣流阻力要?。唤Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單拆裝方便。 氣門(mén)配氣機(jī)構(gòu)由氣門(mén)

8、組、氣門(mén)傳動(dòng)組、凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。氣門(mén)組主要由：氣門(mén)、閥座、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧和連接鍵組成，195B型柴油機(jī)采用不帶閥殼的氣門(mén)組氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉是靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)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(mén)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(guò)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. 關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；配氣機(jī)構(gòu)

9、；凸輪型線(xiàn) ABSTRACT The valve train is one of the most important mechanisms in a internal combustion engine, whether the performances are good or bad, that affecting the power performance, economic performance, emissions performance of the engine, as well as affecting the reliability and wear perform

10、ances of the whole engine. Along with the requests of the engine’s high power, super-speed, people demand a higher index. That is, when the engine runs under a high speed, it can still work steadily and dependably, which demand that the valve train system should have a high performance. Cam profile

11、is the hard core of the valve train, which design is one of the important ways to carry out valve train optimal design. Simulation calculation and experimentation research are two important ways to carry out research and development on valve train of internal-combustion engine. Key words: Diesel

12、engine; Valve train; Cam profile 直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 概述 1.配齊機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介： 配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分。它的功能是實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程，即根據(jù)氣缸的工作次序，定時(shí)地開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門(mén)，以保證氣缸吸入新鮮空氣和排除燃燒廢氣。一臺(tái)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能是否優(yōu)越，動(dòng)力性是否足夠大，工作是否可靠，噪音與振動(dòng)能否控制在較低的限度，常常與其配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理有密切關(guān)系。 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊性和制造、使用的成本，而且還決定了高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)柴油機(jī)的工作可靠性、耐久性。配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)柴油機(jī)的性能指標(biāo)有著很

13、重要的影響。 配氣機(jī)構(gòu)的功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)每一氣缸所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門(mén)，使新鮮充量得以與時(shí)進(jìn)入氣缸，而廢氣得以與時(shí)從氣缸排出。新鮮充量充滿(mǎn)氣缸的程度用充量系數(shù)來(lái)表示。充量系數(shù)越高，表明進(jìn)入氣缸的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量越多，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率越大。壓力越高，溫度越低，則一定容積的氣體質(zhì)量越大，因此充量系數(shù)越高。由于在實(shí)際工作中，壓力，溫度都有不利因素，所以充量系數(shù)總是小于1，一般在0.8—0.9。就配氣機(jī)構(gòu)而言，主要是要求其結(jié)構(gòu)有利于減小進(jìn)氣和排氣的阻力，而且進(jìn)、排氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)刻和持續(xù)開(kāi)啟時(shí)間比較適當(dāng)，使進(jìn)氣和排氣都盡可能充分。 一般說(shuō)來(lái)，設(shè)計(jì)合理的配氣

14、機(jī)構(gòu)應(yīng)具有良好的換氣性能，進(jìn)氣充分，排氣徹底，即具有較大的時(shí)間-斷面值，泵氣量損失小，配氣正時(shí)恰當(dāng)。與此同時(shí)，配氣機(jī)構(gòu)還應(yīng)具有良好的動(dòng)力性能，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪音較小，不發(fā)生強(qiáng)烈的沖擊磨損等現(xiàn)象，這就要求配氣機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件具有良好的運(yùn)動(dòng)加速度變化規(guī)律，以與不太大的正、負(fù)加速度值。 例如，對(duì)氣門(mén)通過(guò)能力的要求，實(shí)際上可理解為是對(duì)由凸輪外形所決定的氣門(mén)位移規(guī)律的要求。顯然，氣門(mén)開(kāi)閉迅速就能增大時(shí)面值，但這將導(dǎo)致氣門(mén)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件的加速度和慣性負(fù)荷增大，沖擊、振動(dòng)加劇，機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性變差。因此，對(duì)氣門(mén)通過(guò)能力的要求與對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性的要求之間存在一定矛盾，應(yīng)視所設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，如發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速、性能

15、要求、配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)剛度大小等，在凸輪外形設(shè)計(jì)中兼顧解決。 配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，四行程發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛地采用氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)。氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)可從不同角度分類(lèi)。按氣門(mén)的布置形式不同，主要有氣門(mén)頂置式和氣門(mén)側(cè)置式；頂置氣門(mén)式的配氣機(jī)構(gòu)又可根據(jù)凸輪軸的布置位置與凸輪軸數(shù)目的不同分為凸輪軸下置式、凸輪軸中置式和凸輪軸上置式。 側(cè)置氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)、排氣門(mén)設(shè)置在氣缸體的一側(cè)。氣門(mén)不但是氣體流動(dòng)的通道，而且是燃燒室的組成部分，這種燃燒室只適應(yīng)于早期低壓縮比燃機(jī)。它不緊湊，單位燃燒室體積的表面積大，燃燒室散熱面積大，熱損失多。此外，進(jìn)、排氣道由于氣門(mén)側(cè)置拐彎增多，進(jìn)、排氣阻力大，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，目前只用

16、于廉價(jià)小功率汽油機(jī)。 為減少進(jìn)、排氣流通阻力，改進(jìn)換氣性能，將低壓縮比燃燒室變?yōu)楦邏嚎s比燃燒室，以提高燃燒熱效率和降低熱損失;將氣門(mén)從氣缸體上移到氣缸蓋上，因而出現(xiàn)了頂置氣門(mén)式的配氣機(jī)構(gòu)，大大的改善了燃機(jī)的動(dòng)力型和經(jīng)濟(jì)性而廣泛采用在現(xiàn)代燃機(jī)上。 2. 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： ①　 進(jìn)、排氣門(mén)的時(shí)間足夠大，泵氣量損失小，配氣正時(shí)恰當(dāng)，在排氣過(guò)程中能較好的排出廢氣，進(jìn)氣過(guò)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)和合適的扭矩特性。 ②　 振動(dòng)、噪聲較小，并且工作可靠和耐磨。 ③　 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 ④　 為了減輕慣

17、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。 3、 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算參數(shù)確定： 從確定氣門(mén)座處的通過(guò)截面以與確定喉口流通截面開(kāi)始。氣閥處的流通截面積可以根據(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(mǎi)情況，氣門(mén)最大升程時(shí)，按氣門(mén)座截面處假設(shè)的平均速度來(lái)確定。 已知：氣缸直徑D=95， 氣道喉口的最大直徑，在氣缸直徑D處，配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案以與燃燒室的形式都已給定的情況下，氣門(mén)布置在氣缸上可能性的限制。進(jìn)氣門(mén)的數(shù)值應(yīng)大于下列規(guī)定的圍： 采用氣門(mén)頂置式：， 則可以得到：， 根據(jù)柴油機(jī)的195B的結(jié)構(gòu)，選擇=36mm, 排氣門(mén)的氣道喉口的直徑，通常取

18、得比進(jìn)氣門(mén)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(mén)的流通截面為： 式中a—?dú)忾T(mén)頭斜面角（現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)上，a=45度); 氣門(mén)的升程，它的取值一般是氣門(mén)頭的25%左右，氣門(mén)頭的直徑是40.mm， 則： =10mm 所以: = =10π（35*COS45+10*Sin45*Cos45) =865 mm 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

19、口的直徑經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)取值正確。 配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件的設(shè)計(jì) 一、凸輪軸的設(shè)計(jì) 1、 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(lái)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表面有合理的硬度，具有較好的耐磨性。 2、 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

20、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。 3、 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)，不需要將支承軸頸設(shè)計(jì)的過(guò)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)。 4、 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(mǎn)足要求了。 5、 凸輪軸的支承軸頸軸承的材料：

21、 195B柴油機(jī)經(jīng)過(guò)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，它的型號(hào)：195—01018 徑 外徑 寬度 前端 40 47 27 后端 28 35 26 6、 凸輪軸的定位方式： 定位的原因:由于汽車(chē)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。 7、 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） 上式中的Ro是凸

22、輪的基圓半徑，由表可知：Ro=14.5 Db=2Ro—（2~4） =2x14.5—（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0.02~0.03mm，圍，軸向間隙為0.01~0.25mm。 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。

23、 （2）凸輪表面的磨損、刮傷和點(diǎn)蝕。 10、凸輪軸的計(jì)算： 根據(jù)氣門(mén)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=75g Mr=0/ Mmr=0和Mn=120g，凸輪的尺寸Ro=14.5mm，R1=138 R2=8.3mm Htmax=7mm 搖臂的尺寸：Lr=46 L=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)氣門(mén)的喉口直徑d=36mm。 從排氣門(mén)作用到凸輪上的最大的力為： Prmax=[+π/4（Pr—）]Ln/Lr+Mr（r1—r2） =[239+

24、3.14*/4x（0.445—0.1）xx46/32+374xx（138—14.5）x=2539牛頓 注： 式中的=36mm 為排氣門(mén)的直徑 =42mm為進(jìn)氣門(mén)的直徑 0.445兆帕，是由指示功圖而確定 ≈=0.1兆帕 Mr=（+/3）x（/+99=374g =/3=120x/3x=81g 凸輪軸的彎曲量： Y=0.8 =0.0003mm 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(lái)?。? ---軸

25、的外徑 ——軸的外徑，選取時(shí)要考慮利用軸的外徑向凸輪供給潤(rùn)滑油和保持軸要具有足夠的剛度。 擠壓應(yīng)力： =0.418 =255兆帕 式中 ： =25mm—凸輪的寬度 二、凸輪的設(shè)計(jì) 雖然瞬時(shí)的打開(kāi)和關(guān)閉氣門(mén)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(xiàn)，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)值在允許的圍。 1、凸輪的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿(mǎn)足以下的要求： 1) 具有合適的配氣相位。它

26、能照顧到發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、燃油消耗量、怠速工況和啟動(dòng)等各方面的性能要求。 2) 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。 3) 加速度不宜過(guò)大，并應(yīng)連續(xù)變化。 4) 具有恰當(dāng)?shù)臍忾T(mén)落座速度，以免氣門(mén)和氣門(mén)座的過(guò)度磨損和損壞。 5) 應(yīng)使配氣機(jī)構(gòu)在所有工作轉(zhuǎn)速?lài)荚谄椒€(wěn)工作，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象和過(guò)大的振動(dòng)。 6) 工作時(shí)噪聲較小。 7) 應(yīng)使氣門(mén)彈簧產(chǎn)生共振的傾向達(dá)到最小程度。 8) 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(xiàn)性通常根

27、據(jù)所選的線(xiàn)型形成規(guī)律做出，這樣保證制造比較簡(jiǎn)單的凸輪線(xiàn)形。 2、凸輪的基圓設(shè)計(jì)： 凸輪型線(xiàn)從基圓開(kāi)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 圍。 ①　 基圓半徑：R=(1.5~2.5)x10=15~25 對(duì)與195B柴油機(jī)取14.5mm。 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 ②　 凸輪的布置：（進(jìn)排氣的夾角） =90+1/4（47-21+49-19） =

28、104 ③　 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(kāi)啟角、進(jìn)排氣的滯后關(guān)閉角。 Φ=0.5（180 = = ④　 凸輪頂部的圓弧半徑： = =14.5— =8.3 = =138 為了保證氣門(mén)的間隙，凸輪的背面部分的半徑加工的比小一個(gè)間隙值中包括

29、了配氣機(jī)構(gòu)的溫度間隙與彈性變形量。對(duì)于進(jìn)氣=（0.25~0.35）mm，而排氣門(mén)則=（0.35~0.50）mm。半徑為r的圓與半徑為r1的圓弧或者與直線(xiàn)（r1=∽）的接合，可以按拋物線(xiàn)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，由于和凸輪表面接觸的面積很小，接觸應(yīng)力很大，表面磨損很大，甚至可能刮傷，因此挺柱側(cè)面以與底面要求耐磨。形狀是筒型，這種結(jié)構(gòu)可以減輕它的質(zhì)量，從而達(dá)到減小它的往復(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)

30、，保證工作表面的磨損時(shí)很均勻的挺柱的軸線(xiàn)相對(duì)于凸輪的軸線(xiàn)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)也是比較適合的。 2、挺柱的材料： 挺柱的材料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，其摩擦表面應(yīng)經(jīng)過(guò)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)與凸輪表面的硬度相匹配的。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，凸輪表面淬火處后，硬度為BRC54~65。 3、 平面挺柱導(dǎo)向面與導(dǎo)向孔之間的擠壓

31、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 = =39.36 4、平面挺柱的最大速度： 平面挺柱的最大速度受限于挺柱端面的直徑，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與挺柱的速度成正比： 因此，如挺柱端面直徑， 由發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置決定，則確定挺柱的最大速度

32、（時(shí)，必須保證凸輪與平面挺柱不產(chǎn)生干涉，為此滿(mǎn)足 5、 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(xiàn)瞬時(shí)曲率半徑（mm）； B—凸輪與挺柱底面間的接觸線(xiàn)寬度（mm）； — 分別為凸輪材料與挺柱所用材料的泊松比； — 分別為凸輪材料與挺柱所用材料的彈性模量（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。 彈性模量經(jīng)過(guò)查表可知:碳鋼：2.0x（kgf/） 如使并

33、將此值代入公式中則可以簡(jiǎn)化： 5.67x 6、 挺柱的導(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

34、結(jié)構(gòu)取=58mm 挺柱的導(dǎo)向面直徑與挺柱孔間的徑向間隙一般在0.02~0.08mm的圍。 7、 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(guò)大，否則將使接觸應(yīng)力劇增，一般，如圖： 8、 凸輪和挺柱的主要損壞形式與其預(yù)防： 一、表面刮傷 刮傷的原因：由于凸輪和挺柱讓潤(rùn)滑情況惡化引起的。 防止的方法：1、改善潤(rùn)滑：（1）保證在凸輪與挺柱面之間經(jīng)常供給黏度、成分、溫度和數(shù)量均勻合適的潤(rùn)滑油；（2）

35、采用具有特殊添加劑的潤(rùn)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、表面磷化處理。4、凸輪、挺柱的化學(xué)成分與其金相組織的選擇適當(dāng)。5、采用熱導(dǎo)性好的材料。 二、 表面蝕點(diǎn) 發(fā)生的主要原因：點(diǎn)蝕是金屬的疲勞過(guò)程。 預(yù)防的措施：1、改善潤(rùn)滑；2、降低接觸應(yīng)力；3、降低殘余應(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。 三、

36、 表面磨損 凸輪磨損有兩種情況：（1）是一個(gè)緩慢的拋光過(guò)程，最后形成一個(gè)硬而光滑的摩擦表面。這種拋光的過(guò)程常開(kāi)始于凸輪廓線(xiàn)的加速度為零的位置，而止于凸輪廓線(xiàn)的頂端之前，頂端不會(huì)被磨平。（2）隨著時(shí)間加長(zhǎng)會(huì)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)重者則在幾個(gè)小時(shí)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(mén)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： 推桿是一個(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(wú)縫鋼管（或鋁

37、制空心管）制造。采用冷拔無(wú)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)剛度的有效辦法。 二、 尺寸設(shè)計(jì)： 根據(jù)195B柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)，它的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為291mm ，外徑9mm，球頭半徑4.5mm。才可以滿(mǎn)足其要求。 三、 推桿穩(wěn)定性安全系數(shù)的確定 推桿的縱向彎曲按下列計(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

38、—推桿的長(zhǎng)度 =2.5 x/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)，在如下的圍： （1）、高功率輕型發(fā)動(dòng)機(jī)，=2.5~3 (2)、汽車(chē)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 四、 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

39、（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(chē)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(mén)之間的傳動(dòng)件，它是推桿傳來(lái)的力改變方向后作用于氣門(mén)尾部以推開(kāi)氣門(mén)。 2、搖臂的結(jié)構(gòu)： 搖臂的幾何尺寸決定于氣門(mén)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

40、： 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(mén)的桿端，短臂端的螺孔中裝有氣門(mén)間隙調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母，氣門(mén)間隙調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^與推桿上端的凹球端頭接觸，195B柴油機(jī)的搖臂比：46/32=1..43。 4、搖臂潤(rùn)滑： 搖臂依靠搖臂軸支撐在搖臂支座上，搖臂鉆有油孔，搖臂軸為中空型，機(jī)油由支座油道經(jīng)搖臂軸腔潤(rùn)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(rùn)滑。 5、搖臂的定位： 搖臂軸上兩搖臂間裝有搖臂彈簧，防止搖臂軸向竄動(dòng)，從而保證各搖臂相對(duì)氣門(mén)桿的確定位置。在195B柴油機(jī)上，采用的是用搖臂支座將兩個(gè)搖臂分開(kāi)，并且在兩邊緣處用卡簧將其鎖緊。

41、 6、搖臂的材料： 所采用的材料是QT60—2搖臂在與氣門(mén)的尾部接觸時(shí)既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)，所以對(duì)材料的要要耐磨，為了防止磨損影響正常的配氣相位，故該表面要求淬火熱處理的工藝。 7、搖臂與氣門(mén)桿頂面間接觸應(yīng)力的計(jì)算： 式中 —?dú)忾T(mén)桿頂面上的最大作用力（kgf）； R—搖臂敲擊部分的球面半徑（mm）； 搖臂與氣門(mén)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(mén)上的最大作用力； —?dú)忾T(mén)側(cè)搖臂計(jì)算斷面的斷面模數(shù)； —?dú)忾T(mén)側(cè)搖臂斷面的面積；

42、 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(xiàn)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(mén)上的最大作用力； —?dú)忾T(mén)側(cè)搖臂計(jì)算斷面的斷面模數(shù)； —?dú)忾T(mén)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(xiàn)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

43、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(mén)組的設(shè)計(jì) 一、氣門(mén)的設(shè)計(jì)： 1、 氣門(mén)設(shè)計(jì)的基本要求： ①　 材料方面： 氣門(mén)的工作溫度是確定氣門(mén)材料的主要因素。在氣門(mén)工作溫度圍材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。韌性和表面硬度。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(mén)錐面多屬磨損摩擦，因此進(jìn)氣門(mén)側(cè)重耐磨。 ②　 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

44、提下的重量選擇。 ③　 盡可能的降低熱負(fù)荷，是氣門(mén)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。排氣門(mén)是氣門(mén)組中 的高溫零件，氣門(mén)頭部75%左右的熱量經(jīng)氣門(mén)座導(dǎo)出，25%的熱量經(jīng)氣門(mén)導(dǎo)管導(dǎo)出，因此，氣門(mén)的設(shè)計(jì)應(yīng)與氣缸蓋的設(shè)計(jì)密切配合，氣門(mén)座周?chē)仨毤訌?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(mén)桿與導(dǎo)管的間隙，以減低氣門(mén)的溫度。 ④　 氣門(mén)室配氣機(jī)構(gòu)從凸輪開(kāi)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(xiàn)、挺柱、搖臂、氣門(mén)彈簧等零件特性的制約，因此氣門(mén)的設(shè)計(jì)還必須從整個(gè)配氣結(jié)構(gòu)來(lái)考慮分析，要避免氣門(mén)在落座時(shí)承受過(guò)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(mén)與氣門(mén)座磨損的原因之一。

45、 2、氣門(mén)的工作條件分析： 氣門(mén)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(mén)，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(mén)工作時(shí)承受落座沖擊負(fù)荷與燃?xì)鈮毫o以的靜負(fù)荷，這種靜負(fù)荷一般在4左右，而沖擊負(fù)荷一般為11.6左右；氣門(mén)的工作溫度：進(jìn)氣門(mén)約為200~450度，而排氣門(mén)則可達(dá)650~850度，甚至更高，下面是195 B柴油機(jī)的排氣門(mén)的溫度場(chǎng)。 3、 氣門(mén)材料的選擇： 氣門(mén)材料的選擇必須考利到它的工作溫度、腐蝕、沖擊載荷以與氣門(mén)桿部與端面的耐磨等因素。而且進(jìn)、排氣門(mén)的對(duì)材料的要求

46、也是不同。因?yàn)檫M(jìn)氣門(mén)的溫度要低一些，排氣門(mén)的溫度要高些。就195B發(fā)動(dòng)機(jī)的選材：進(jìn)氣門(mén)的材料用40Cr；排氣門(mén)的材料用40Cr9Si2。 氣門(mén)選擇材料的方法：（1）馬氏體鋼 一般氣門(mén)中采用鐵素體合金鋼，含碳量在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(guò)650的排氣門(mén)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(mén)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(mén)，這是一種頭部采用奧氏體鋼，桿部采用馬氏體鋼的氣門(mén)。可用摩擦焊或閃光焊來(lái)堆

47、焊。堆焊氣門(mén)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(lái)考慮：1）界面處應(yīng)在氣門(mén)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(mén)全開(kāi)時(shí)界面與導(dǎo)管下端相齊或略高為宜。 （2） 奧氏體鋼 這類(lèi)鋼在常溫和工作溫度下基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(mén)，其最高工作溫度允許達(dá)870。國(guó)產(chǎn)奧氏體鋼4Cr14NiW2Mo廣泛用作機(jī)車(chē)和大型載重汽車(chē)的柴油機(jī)排氣門(mén)。 國(guó)產(chǎn)常用氣門(mén)鋼的化學(xué)成分以與機(jī)械性能見(jiàn)下表： 氣門(mén)剛化學(xué)成分 氣門(mén)剛機(jī)械性能 氣門(mén)剛參數(shù)性能

48、 除表列的氣門(mén)鋼之外，我國(guó)還試制了新的氣門(mén)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(guò)了4Cr10Si2Mn從而逐步形成了國(guó)產(chǎn)排氣門(mén)鋼系列。 當(dāng)氣門(mén)錐面僅耐磨蝕與耐磨性不能滿(mǎn)足需要時(shí)可采用堆焊。堆焊錢(qián)先把氣門(mén)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(guò)分削弱氣門(mén)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(mén)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(mén)和增壓柴油機(jī)進(jìn)氣門(mén)堆焊的材料，目前多數(shù)用的是鉆基硬質(zhì)合金，其材料成分： 氣門(mén)堆焊材料 4、氣門(mén)頭的設(shè)計(jì)： （1）氣門(mén)頭部的形狀：

49、 氣門(mén)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(mén)的剛度、重量、導(dǎo)熱性能以與制造成本等，同時(shí)也關(guān)系到氣門(mén)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(mén)。因?yàn)檫@種氣門(mén)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、受熱面小，具有一定的剛度，基本上式滿(mǎn)足進(jìn)排去的要求。這種型號(hào)在各類(lèi)柴油機(jī)得到了廣泛的運(yùn)用。下圖是平底型氣門(mén)的示意圖： （2）氣門(mén)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(mén)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(mén)的布置，氣道之間冷卻水套的

50、設(shè)計(jì)以與氣門(mén)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(mén)的直徑42和36mm。 （3）氣門(mén)錐面斜角： 在氣門(mén)開(kāi)啟初期與接近關(guān)閉時(shí)，氣門(mén)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(mén)與氣門(mén)座之間的單位壓力隨斜角的增加而增大，而氣門(mén)與氣門(mén)座之間的相對(duì)滑移則隨斜角的減小人減小，因此氣門(mén)的確定必須根據(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(mén)斜角都是４５度。 （４）氣門(mén)頭部厚度與錐面寬度： 　　　　　氣門(mén)頭部厚度Ｔ的設(shè)計(jì)，主要是從氣門(mén)的剛度來(lái)考慮，氣門(mén)在燃燒壓力的作用下會(huì)引起變形，變形過(guò)大會(huì)使氣門(mén)的

51、密封性下降，錐面磨損加劇。由于頭部厚度Ｔ對(duì)氣門(mén)的剛度影響比頸部圓弧Ｒ要大得多，因此當(dāng)需要增加氣門(mén)剛度時(shí)首先考慮增加頭部的厚度。如果還受到氣門(mén)質(zhì)量的限制，則常用適當(dāng)減小頸部圓弧半徑來(lái)得到彌補(bǔ)。厚度Ｔ與氣門(mén)頭部的外徑有一定的比例，一般 　　　　?。裕剑ǎ埃保啊埃保玻摹　。ǎ氖菤忾T(mén)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(mén)； 　　?。ǎ埃保啊埃保玻常叮剑ǎ常丁矗常玻恚怼艢忾T(mén)； 氣門(mén)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１９５?。虏裼蜋C(jī)

52、的氣門(mén)錐面寬度b=（0.9~1.05）*4.5=（4.05~4.725）mm ——進(jìn)氣門(mén)（上式中T取4.5） b=（0.9~1.05）*4=(3.6~4.2)mm——排氣門(mén)（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(mén)的大部分熱量是通過(guò)這條密封帶傳出去的，密封帶較寬則傳熱的效果就較好，氣門(mén)的工作溫度就較低，但氣門(mén)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(mén)的磨損，因此需綜合這兩個(gè)方面的因素來(lái)選取氣門(mén)密封帶的寬度，其寬度一般取1.5~3.0, 195B柴

53、油機(jī)的密封帶寬度，經(jīng)過(guò)查表是2.3mm。 5、氣門(mén)桿的設(shè)計(jì)： （1）氣門(mén)桿的結(jié)構(gòu)： 氣門(mén)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(mén)桿做成空心，并在排氣門(mén)的桿充油金屬鈉進(jìn)行冷卻以降低熱負(fù)荷，對(duì)也195B柴油機(jī)為了考慮到它的成本問(wèn)題，就直接將它設(shè)計(jì)成實(shí)心氣門(mén)桿。 （2）氣門(mén)桿頸： 氣門(mén)桿的頸部選擇決定也排氣所需的耐久性，增加桿的頸部有利于氣門(mén)的熱量逸散。桿的頸部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(mén)通過(guò)凸輪挺柱和搖臂來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)，桿部受到的側(cè)向力就比較小。氣門(mén)桿的頸部增大也會(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

54、列問(wèn)題。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，氣門(mén)桿的頸部可取頭部外徑的（16~25）%?？紤]到加工和維修的方便，一般進(jìn)排氣門(mén)桿的頸部取相等。195B柴油機(jī)的氣門(mén)桿的直徑：d=（16~25）% *42=（6.72~10.5）mm。 （3） 氣門(mén)桿長(zhǎng)度L: 氣門(mén)桿長(zhǎng)度決定于氣缸蓋和氣門(mén)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(mén)的質(zhì)量，通常L=（2.5~3.5）D，D是氣門(mén)的頭部直徑。195B柴油機(jī)的L=（2.5~3.5）*42=（105~147）mm （4）氣門(mén)桿表面的熱處理工藝： 要經(jīng)過(guò)淬火處理，要求的硬度不小于HRC50。才能滿(mǎn)足其工作條件。 （5）氣門(mén)桿與彈簧的

55、鎖緊： 為了防止氣門(mén)彈簧和氣門(mén)鎖夾斷裂時(shí)氣門(mén)落入氣缸而引起嚴(yán)重的事故，可以在氣門(mén)鎖夾槽的下部增加一段凹槽，然后嵌入彈簧圈，凹槽的位置應(yīng)能保證氣門(mén)的下落量只比氣門(mén)最大升程大1~2mm就可以。如下圖195 B柴油機(jī)的鎖緊的組合圖: 1—?dú)忾T(mén) 2— 氣門(mén)鎖夾 3—彈簧座 4—?dú)忾T(mén)彈簧 二、氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： （1） 氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用： 讓氣門(mén)在工作過(guò)程中產(chǎn)生均勻、緩慢的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使氣門(mén)溫度均勻也可將錐面與氣門(mén)桿上的積碳擦掉，以改善氣門(mén)桿的潤(rùn)滑條件，從而改善氣門(mén)座與導(dǎo)管的導(dǎo)熱性。 （2） 氣門(mén)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的形式： 有兩種結(jié)構(gòu)形式：一、

56、松開(kāi)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(mén)的旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)蓋盤(pán)、氣門(mén)彈簧、彈簧上座和鎖夾來(lái)查、傳遞的。 （3）注意事項(xiàng)： 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，蝶形彈簧剛度增大則轉(zhuǎn)速下降，反之，轉(zhuǎn)速增加。195B型柴油機(jī)要求氣門(mén)每啟閉一次氣門(mén)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(mén)全開(kāi)時(shí)旋轉(zhuǎn)，在其他氣門(mén)啟閉時(shí)間不要旋轉(zhuǎn)，否則會(huì)加劇氣門(mén)錐面的磨損。 三、氣門(mén)座圈的設(shè)計(jì)： （1）氣門(mén)材料：氣門(mén)溫度

57、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(mén)座圈的材料與硬度必須與氣門(mén)錐面的硬度相適應(yīng)。對(duì)與195B氣門(mén)的材料選擇為QT62—2。 （2）氣門(mén)座圈的作用: 以一般材料鑄造的汽缸蓋，當(dāng)氣門(mén)座不能滿(mǎn)足耐沖擊、耐腐蝕和熱硬度時(shí)，為延長(zhǎng)氣門(mén)和氣門(mén)座的使用期限，就需要采用氣門(mén)座。 （3）氣門(mén)座圈的結(jié)構(gòu)：氣門(mén)座圈是一個(gè)金屬環(huán)狀，它是通過(guò)壓入氣缸蓋的，在現(xiàn)代的柴油機(jī)的進(jìn)、排氣門(mén)口一般都?jí)喝胱?，這樣既可延長(zhǎng)氣門(mén)和氣門(mén)座的使用期限，

58、又便于維修，但也增加了制造成本，特別是影響了排氣門(mén)熱量的傳出，從而使排氣門(mén)溫度增高，實(shí)驗(yàn)表明，排氣門(mén)裝有座圈時(shí)，氣門(mén)溫度可能增高40~65對(duì)于195 B柴油機(jī)的氣門(mén)座圈也是通過(guò)壓入的方法將它給壓入氣缸蓋的。 （4）氣門(mén)座圈變形的原因：發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)由于氣門(mén)壓力與熱負(fù)荷引起氣門(mén)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，氣缸蓋的蠕變以與氣門(mén)座的冷卻不均勻都會(huì)引起氣門(mén)座的永久扭矩變形，這些變形都會(huì)引起氣門(mén)的密封和導(dǎo)熱，使氣門(mén)溫度升高，并在氣門(mén)頸部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。 （5）氣門(mén)座圈的過(guò)盈配合要求：氣門(mén)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

59、以與它們之間配合公差、應(yīng)該指出的是，如果增大過(guò)盈量的方法來(lái)阻止座圈的脫落時(shí)不合適的。因?yàn)檫^(guò)盈過(guò)大會(huì)使座圈的壓縮應(yīng)力過(guò)高，如超過(guò)材料的彈性極限，則出現(xiàn)塑性變形，座圈反而會(huì)脫落。正確的過(guò)盈量見(jiàn)表： 序號(hào) 氣門(mén)座圈外徑（mm） 過(guò)盈量（mm） 1 25~60 0.05~0.10 2 50~75 0.075~0.125 3 75~100 0.10~0.15 （6）氣門(mén)座圈高度h與壁厚V的設(shè)計(jì)： H=（8~15）%x D=（0.08~0.15）x40=（3.2~6）mm V=（1.7~2

60、.5）%*D=（0.017~0.025）*40=（0.68~1）mm 上式中D是氣門(mén)座圈的徑； （7）氣門(mén)斜角： 氣門(mén)座圈的斜角常設(shè)計(jì)得比氣門(mén)斜角大（0.5~1）c，這樣就可使氣門(mén)和氣門(mén)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(wàn)不能是氣門(mén)斜角大于座圈斜角，那樣，在氣門(mén)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(mén)導(dǎo)管的設(shè)計(jì)： （1）氣門(mén)導(dǎo)管的材料：氣門(mén)導(dǎo)管與氣門(mén)桿的匹配應(yīng)有較好的滑動(dòng)性，即使在潤(rùn)滑條件較差的情況下也要可靠地工作。今年來(lái)廣

61、泛采用鐵基粉末冶金來(lái)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(mén)導(dǎo)管工作的條件：氣門(mén)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(mén)的部分熱量也從導(dǎo)管散除。導(dǎo)管與氣門(mén)這對(duì)摩擦副由于靠近氣門(mén)頭部，所以溫度較高，潤(rùn)滑油易結(jié)碳，但供給摩擦副的潤(rùn)滑油又不能過(guò)多，以免流入燃燒室中，因此，要求導(dǎo)管在潤(rùn)滑條件較差的情況下能耐磨。 （3）氣門(mén)導(dǎo)管外形與結(jié)構(gòu)：導(dǎo)管的外表面一般都設(shè)計(jì)成光滑的圓柱形，沒(méi)有任何臺(tái)階，以便無(wú)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(mén)桿直徑的6倍，以減小氣門(mén)對(duì)導(dǎo)管的

62、側(cè)壓力，并有利于氣門(mén)的導(dǎo)向和散熱。氣門(mén)導(dǎo)管的受熱端盡量靠近氣門(mén)頭并創(chuàng)造良好的冷卻條件，這對(duì)于降低排氣門(mén)的溫度是有利的，為此可在排氣道鑄造一平臺(tái)，并使冷卻水道盡量靠近凸臺(tái)，但這個(gè)凸臺(tái)絕對(duì)不能與氣門(mén)頭過(guò)于或者鑄的更大，以致有礙于氣體的排出。如圖： （4） 導(dǎo)管外徑與氣缸蓋導(dǎo)管孔德間隙選擇：一般選擇其過(guò)盈量為導(dǎo)管的0.003~0.005倍。 （5） 氣門(mén)桿與導(dǎo)管的配合間隙：氣門(mén)導(dǎo)管與氣門(mén)桿的配合間隙應(yīng)認(rèn)真選擇，間隙過(guò)大則散熱不良，同時(shí)氣門(mén)在導(dǎo)管中容易擺動(dòng)、沖擊，使其和氣門(mén)座磨損不均勻而漏氣、漏油，這種滲漏甚至使氣門(mén)頭燒損。間隙過(guò)小對(duì)氣門(mén)座偏心的補(bǔ)償能力下降，還會(huì)因氣門(mén)桿受熱而卡在氣門(mén)導(dǎo)管中。

63、進(jìn)、排氣門(mén)工作的條件不同，所以各自的間隙也是不同，一般進(jìn)氣門(mén)取進(jìn)氣門(mén)桿的0.005~0.01倍，排氣門(mén)取排氣門(mén)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(mén)表面的強(qiáng)化處理：1、滾壓 2、滲鋁 3、鍍鉻 4、氮化 5、表面淬火 。 五、氣門(mén)的主要損壞形式和預(yù)防措施 （一） 排氣門(mén)的燒損 一、 排氣門(mén)的燒損的原因： ①　 材料的高溫耐蝕性不夠 ②　 燃燒殘?jiān)练e在錐面，不能自行排出，使氣門(mén)與氣門(mén)座之間的導(dǎo)熱性變壞，造成錐面局部溫度升高，促使氣門(mén)材料燒損。 ③　 氣門(mén)座由于熱應(yīng)力或裝配不

64、當(dāng)產(chǎn)生扭曲，在高溫和氣體壓力作用下氣門(mén)頭部變形，因而造成氣門(mén)漏氣。 二、預(yù)防的措施： ①　 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。 ②　 在氣門(mén)錐面堆焊基合金。 ③　 適當(dāng)?shù)脑黾託忾T(mén)頭部厚度，借以減少氣門(mén)在工作時(shí)的變形和在頭部邊緣的熱積蓄。 ④　 改善冷卻水道的布置，適當(dāng)?shù)脑黾託忾T(mén)座圈的接觸高度，以利充分散熱，降低氣門(mén)的工作溫度。 ⑤　 采用氣門(mén)選裝機(jī)構(gòu)。 （二） 氣門(mén)斷裂 (一) 氣門(mén)斷裂的主要原因： ①　 頸部的鍛造裂紋沒(méi)有消除 ②　 氣門(mén)座扭曲變形或氣門(mén)座與導(dǎo)管中心線(xiàn)偏移量過(guò)大，使氣門(mén)落座時(shí)在頸部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。 ③　 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速后

65、配氣機(jī)構(gòu)沒(méi)有作改進(jìn)，氣門(mén)承受的沖擊和振動(dòng)過(guò)大，或發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度過(guò)高 ④　 氣門(mén)材料熱處理不當(dāng)，致使材料強(qiáng)度過(guò)低。 ⑤　 氣門(mén)在導(dǎo)管卡住，活塞與氣門(mén)相碰撞 ⑥　 鎖夾槽處的過(guò)渡處圓角太小，甚至留有切削裂紋 （二）預(yù)防措施 由于氣門(mén)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(guò)必要的措施與計(jì)算，對(duì)氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與受力進(jìn)行分析來(lái)考核。工藝方面主要是應(yīng)嚴(yán)格控制熱加工、熱處理的規(guī)以與機(jī)械加工的精度。 （三） 氣門(mén)頭部裂紋和碎落 （一）主要原因： 1) 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(méi)有檢查出來(lái)。 2

66、) 高溫疲勞，由于氣門(mén)座圈變形，當(dāng)氣門(mén)落座之后在氣缸壓力作用下使氣門(mén)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(guò)大，造成圓周方向裂紋，切向應(yīng)力過(guò)大，造成徑向裂紋，如裂紋不斷擴(kuò)大即可整塊金屬?gòu)臍忾T(mén)頭部碎落下來(lái)。 （二）預(yù)防措施 ①　 避免鍛造裂紋。馬氏體鋼，高碳馬氏體鋼，奧氏體鋼它們的鍛造溫度區(qū)域和鍛造性能各不一樣，導(dǎo)熱性也有很大差別，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。 ②　 選用高溫強(qiáng)度特別是蠕變強(qiáng)度的材料 ③　 提高裝配時(shí)氣門(mén)錐面與氣門(mén)座的位置精度 ④　 采用合理的圖輪廓線(xiàn)等設(shè)計(jì)方法，防止氣門(mén)落座時(shí)過(guò)大的沖擊和反跳。 此外，當(dāng)在氣門(mén)錐面堆焊鈷基合金時(shí)，要嚴(yán)格控制堆焊 溫度，避免局部過(guò)熱，過(guò)熱后的鈷基合金，硬度顯著降低，晶粒粗大，耐磨迅速下降并在過(guò)熱區(qū)的邊界處產(chǎn)生很大的應(yīng)力，在氣門(mén)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殘余應(yīng)力。 七、氣門(mén)彈簧的設(shè)計(jì) 1、氣門(mén)彈簧的設(shè)計(jì)要求： （1）要使氣門(mén)在氣門(mén)座上嚴(yán)密的配合和在挺柱沿著基圓運(yùn)動(dòng)的整個(gè)周期保持氣門(mén)關(guān)閉狀態(tài)密封；（2）在挺