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4110柴油机配气机构设计
摘要 
四冲程柴油机配气机构的作用主要是使进排气门按照配气相位在规定的时间内进行开启和闭合并保证有充足的开度。发动机各个工序必须按时完成气门的换气过程，这就要使配气机构满足以下条件：保证进，排气门的准确定时和精确校准；气门关闭要保证严密精确；气流的阻力一定要小；结构简单并且拆装方便。
气门组由多个零部件组成，包括气门、阀座、气门导管、气门弹簧和链接键等，气门传动组的组成部分有凸轮轴、正时齿轮、挺柱及其导杆、推杆、摇臂和摇臂轴等零部件，本论文主要设计各个零件的尺寸，材料的选材，力学分析计算及校核，主要针对是弹簧、摇臂以及推杆。设计时要考虑以下七个方面：动力性、环境性、燃油经济性、可靠性、耐久性、结构紧凑以及制造工艺要求。
关键词：气门组  弹簧  推杆  摇臂  凸轮

The design of valve train of 4110 diesel engine 

   Abstract  The valve train of four-stroke diesel engine works to make the intake and exhaust valve open and close according to the gas phase in specified time and ensure a sufficient degree of opening. The valve ventilation process must be completed on time in each process of the engine, which determines the valve train to meet the following requirement: ensuring the intake and exhaust valve accurate timing and accurate calibration; ensuring the valve train closed strictly and accurately; ensuring low air resistance; ensuring simple structure and easy disassembling.

    The valve group is mainly composed of several parts, including valve, valve seat, valve guide, valve spring and link key. The valve drive group is mainly composed of camshaft, timing gear, tappet and its guide, push rod, rocker arm and rocker shaft and other parts. This paper mainly focused on the design of the size of each part,  material selection, mechanical analysis and checking, which especially pointed at the spring, rocker and putter. these seven aspects should be considered in the design, including dynamic, environmental, fuel economy, reliability, durability, compact structure and manufacturing process requirements. 

Keywords: valve group   spring  putter  rocker  cam

 

目录

摘要 I

Abstract II

前言 III

第一章 4110柴油机主要技术参数的选定和分析 1

1.1基本参数的介绍 1

1.1.1基本参数的介绍 1

1.1.2性能参数的介绍 1

1.1.3结构形式和参数介绍 1

1.1.4运转参数的介绍 2

1.2主要参数分析 2

1.2.1平均有效压力 3

1.2.2活塞平均速度 3

1.2.3气缸直径和气缸数 4

1.2.4强化指标 4

1.2.5升功率 4

第二章   气门组的设计 4

2.1气门的设计 4

2.1.1气门设计的基本要求 4

2.1.2探讨气门的工作条件 5

2.2气门头的设计 6

2.2.1气门头部的形状 6

2.2.2气门头部改善 7

2.2.3气门锥面斜角 7

2.2.4头部厚度和锥宽 7

2.3气门杆的设计 8

2.3.1气门杆颈 8

2.3.2气门杆的长度 8

2.4气门的旋转机构 9

2.5气门座圈的设计 9

2.5.1气门座圈的选材 9

2.5.2阀座的结构 9

2.5.3阀座变形原因 9

2.5.4阀座干扰要求 9

2.5.5气门座圈高度h与壁厚V的设计 10

2.5.6气门斜角 10

2.6气门导管的设计 10

2.6.1阀门导向材料 10

2.6.2阀门操作条件 10

2.6.3阀门导管的形状和结构 10

2.6.4 导管外直径和气缸盖导管锥孔选择 11

2.6.5阀杆和导管间隙 11

2.7气门弹簧的设计与计算分析 11

2.7.1气门弹簧的设计要求 11

2.7.2气门弹簧的选择 12

2.7.3气门弹簧的有关计算 13

第三章 气门传动组 16

3.1凸轮轴的设计与计算分析 16

3.1.1凸轮轴的结构分析 16

3.1.2分析选择材料 16

3.1.3计算直径分析 16

3.1.4尺寸和质量 16

3.2凸轮的设计 17

3.3挺柱 18

3.3.1机构方案 18

3.3.2计算应力 18

3.3.3计算最大速度 18

3.3.4接触应力的计算分析 19

3.3.5直径和长度 20

3.3.6设计球面支座 20

3.4推杆 20

3.4.1功能介绍 20

3.4.2材料选择 21

3.4.3尺寸 21

3.4.4安全系数 21

3.5摇臂的设计 21

3.5.1工作原理 21

3.5.2摇臂的加工和润滑 22

3.5.3摇杆的定位 22

3.5.4摇臂与气门杆顶面间接触 22

结论 24

致谢 25

参考文献 26

前言

  新时代的到来，我们的社会已经进入了电子机械的时代，科研科技也已经得到了质量的突破，尤其是我国机电产品已经到了一个黄金时代。机电产业是我国发展速度最快的一个产业，例如摩托车产业，1993年的中国是世界的第一产出国家，2006年中国摩托车产量达到了惊人的数量——世界总产量的一半。可以说机电产业对我们国家的经济建设做出了不可忽视的贡献！但是我国虽然是机电大户，但对其设计机理的研究还不够充分。最初的产品基本都是由测绘仿制和他国的技术引进而来，可以说都是落后的二手技术，当今国外的发达国家都在着力设计高性能，低油耗，低排放，低噪声的发动机。我国目前的生产技术和世界的顶级水平还是有相当的差距，在我国发动机的噪声问题显得日益突出，随着发动机的转速和功率逐渐的提高，激发其过大的振动和噪声，将严重地影响配气机构工作平稳性，配气机构在工作过程中会产生周期性的冲击，从而导致零件的早期磨损，此外过高的噪声会损害驾驶员身体，使之迅速疲劳，所以配气机构的研究不仅关系到其性能的好坏，也同时影响到驾驶员的舒适与安全。
  配气机构的任务是根据内燃机工况的需要适时的开闭进排气门，对气缸进行换气。近来国内外对配气机构的研究都相当的重视，随着现代发动机技术的迅猛发展以及噪声标准的提高，如今对配气机构的要求不停的提高，这是发动机配气机构的研究和研发工作，在追求性能先进，机构可靠，耐用，环保方面取得了很大的进步。现在，国内外的配气机构的研究已经设计配气机构的各个方面，包括型线 ，挺柱的运动规律，气门振动模型，挺柱与凸轮的接触应力，摩擦应力等 国外对配气机构的振动噪声模型，摩擦及配气相位可变气门正时等研究有一些报道，我国也在致力研究更精确的气门振动模型，凸轮挺柱的动力润滑，非对称凸轮型线及凸轮型线的拟合等问题。

结论

    本此4110柴油机配气机构设计是本此设计的主要内容，由于气门和气门传动组的工作条件都是在高温情况下作业，并且承受很高的机械负荷做高速运动。在周期内做往复运动，所以一定要保证配气机构的刚度、强度、机械负荷度足够，并且保证配气机构的结构简单，紧凑，其中挺柱推杆圆滑，减少摩擦，减少应力集中。
    在设计中，我认真的查阅了相关资料，认真的对待我的设计任务，独立思考，锻炼了自己的动手思考能力。
    本次论文主要讲的是气门组和气门传动组的设计计算分析，在气门组中得出材料的选择，气门的头部厚度4mm，进排气门的直径，气门杆长度，弹簧的应力和安全系数的确定，气门座圈的外径，气门间隙。
    分析气门传动组，得出凸轮的尺寸和质量，凸轮的挤压应力，凸轮的基圆尺寸，挺柱的挤压应力，挺柱的挤压应力和直径，推杆的尺寸和安全系数，摇臂的接触应力和定位。

 参考文献
[1] 袁兆成，内燃机设计第2版[M]，北京：机械工业出版社，2012.
[2] 周龙保，内燃机学第三版[M]，北京：机械工业出版社， 2012.
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[4] 机械零件设计手册编辑委员会，机械零件设计手册[M],北京：农业机械出版社，2006.
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