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買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯重慶工學院畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ）題目：135 柴油機配氣機構設計大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯摘 要本篇論文是關于 135 型柴油機配氣機構設計的，主要是對 135 型柴油機的主要運動零件設計以及一些輔助系統(tǒng)的簡要設計。通過熱力計算、動力計算，并根據(jù)性能進行合理的零件設計，從而使 135 柴油機具備更好的經(jīng)濟性能和動力性能。本文除了包括配氣機構的設計外，還包括進排氣及配氣系統(tǒng)設計。關鍵詞：135 型；柴油機；設計；動力計算大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯AbstractThis thesis is about the design of gas distribution mechanism of 135 type diesel engine, mainly is the brief design mainly exercise on type 135 diesel engine parts and some auxiliary system design. Through the calculation of thermodynamic calculation, dynamic, and parts of reasonable design according to performance, so that the 135 diesel engine has the better economic performance and dynamic performance. In addition to this design includes a gas distribution mechanism, also includes the design of inlet and exhaust and the gas distribution system,.Key words: type 135; diesel engine; design; dynamic calculation大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）III目 錄引 言 ......................................................................................................................11 前 言 ....................................................................................................................11.1 研究目的和意義 ............................................................................................11.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................21.3 研究內(nèi)容和方法 ............................................................................................32 135 柴油機工作過程熱計算 .................................................................................12.1 柴油機工作過程熱計算已知參數(shù) ................................................................12.2 135 柴油機工作過程熱計算 ..........................................................................22.2.1 一般參數(shù)的計算 ..................................................................................22.2.2 進排氣過程計算 ..................................................................................32.2.3 壓縮終點參數(shù)計算 ..............................................................................42.2.4 燃燒過程的計算 ..................................................................................42.2.5 膨脹終點參數(shù)的計算 ..........................................................................52.2.6 指示參數(shù)的計算 ..................................................................................52.2.7 有效參數(shù)的計算 ..................................................................................62.3 平均有效壓力 ..........................................................................................6meP2.4 活塞平均速度 ...........................................................................................7C2.5 行程缸徑比 ...........................................................................................8DS/3 配氣機構總體設計 ..............................................................................................113.1 氣門數(shù)目、布置和驅動 ..............................................................................113.2 凸輪軸的布置和傳動 ..................................................................................113.3 配器系統(tǒng)設計 ..............................................................................................133.3.1 氣門組 ................................................................................................143.3.2 進排氣門設計 ..................................................................................153.3.3 氣門傳動組 ........................................................................................164 氣門組的設計 ........................................................................................................194.1 氣門的結構和設計 ......................................................................................194.2 氣門材料的選擇 ..........................................................................................224.3 氣門導管的設計 ..........................................................................................234.4 曲軸的設計 ..................................................................................................244.4.1 曲軸的材料及結構 .............................................................................254.4.2 曲軸尺寸的設計 .................................................................................265 氣門彈簧的設計 ....................................................................................................285.1 氣門彈簧概述 ..............................................................................................285.2 氣門彈簧尺寸的確定 ..................................................................................295.3 氣門內(nèi)彈簧計算過程 ..................................................................................33大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）IV5.4 氣門彈簧的校核 ..........................................................................................395.4.1 氣門彈簧的強度校核 ........................................................................395.4.2 氣門彈簧的共振校核 ........................................................................416 凸輪軸與氣門傳動件的設計 ..............................................................................436.1 凸輪軸的設計 ..............................................................................................436.1.1 凸輪軸的設計要求及結構 ................................................................436.1.2 凸輪軸尺寸的設計 ............................................................................436.2 挺柱的設計 ..................................................................................................476.3 推桿和搖臂的設計 ......................................................................................47結 論 ........................................................................................................................49參考文獻 ....................................................................................................................50致 謝 ........................................................................................................................51大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）2大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）3大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）4大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）5大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）6大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）7大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）8大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）9大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）10引 言柴油直接在發(fā)動機內(nèi)部燃燒產(chǎn)生熱能轉變?yōu)闄C械能對外作功的熱機稱為柴油機。柴油機是內(nèi)燃機的一種，和內(nèi)燃機的另一基本成員汽油機相比，它還有如下優(yōu)點：（一）熱效率高。汽油機的熱效率一般在 25％-35％之間，而柴油機的熱效率可以達到 35%-52%。（二）功率范圍廣，適應性好。柴油機的缸徑可大可小，受限制很??；而汽油機因受爆震影響，缸徑不能太大。同時，柴油機對增壓適應性好，可以實現(xiàn)較大的增壓度，而汽油機，增壓度很有限。因此，在大功率發(fā)動機領域，諸如大型船用發(fā)動機，幾乎都是柴油機的天下。（三）堅固可靠，壽命長。柴油機中的大部分零部件比汽油機堅固可靠，壽命長。當然，柴油機也有缺點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（一）結構復雜，要求較高的加工制造水平，成本較高。（二）振動、噪音大，操作人員容易疲勞。（三）通常情況下，相對汽油機而言，重量、體積大。（四）啟動性不如汽油機。柴油機的缺點，多數(shù)可用技術手段加以改善或將其限制在可接受的方位內(nèi)，而其優(yōu)點則是汽油機難以相比的。因此柴油機在近些年來獲得極大的發(fā)展，即使在汽油機的傳統(tǒng)領域——轎車發(fā)動機方面。柴油機也對汽油機發(fā)出大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）11了挑戰(zhàn)。車用柴油機是柴油機的一種，與船用柴油機相比，車用柴油機功率要求高，對外形、體積和重量要求也較高。但車用柴油機的耐久性與可靠性一般不如船用柴油機。一個最明顯的例子就是：車用柴油機的功率是 15 分鐘功率，即允許汽車用此功率連續(xù)開 15 分鐘，而船用柴油機的功率多數(shù)是 12 小時功率或持久功率。顯然，車用柴油機對功率要求較高，而船用柴油機對可靠性要求較高。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯1 前 言1.1 研究目的和意義柴油機的技術性能指標取決于各工作參數(shù)，而其工作參數(shù)又取決于其結構參數(shù)，并且柴油機結構參數(shù)之間存在著有機的內(nèi)在聯(lián)系。一個結構參數(shù)變化，其他結構參數(shù)隨之改變。通過對整機的布局、實際循環(huán)熱計算、動力計算、增壓器的選擇和對柴油機配氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動系統(tǒng)的了解與掌握，能夠找出影響柴油機的動力性能指標、經(jīng)濟性能指標、運轉性能指標和可靠性耐久性指標的主要參數(shù)以及各結構參數(shù)之間的最佳配合狀態(tài)。內(nèi)燃機是目前世界上應用范圍最廣、熱效率最高的熱動力機械，廣泛應用于國民經(jīng)濟和國防的各個領域，占有重要地位。近年來，隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，對內(nèi)燃機性能的要求越來越高，尤其是在交通運輸領域，隨著人們環(huán)保意識的加強以及能源形勢的變化，如何提高柴油機的效率、改善柴油機的排放已經(jīng)越來越受到人們的重視，對柴油機整機進行研究是解決這個問題的最有效途徑。大多數(shù)人認為, 柴油機黑煙滾滾, 污染嚴重。其實這是一個誤解, 之所以會這樣, 與柴油機技術落后有著不可分割的關系。隨著柴油機技術的進步, 環(huán)保性能已大有改善。自1998年以來, 新型公路用柴油機的顆粒物排放量已降低了83%, 氮氧化物的排放量也已降低了63%, 達到歐洲3號或歐洲4號排放標準的柴油發(fā)動機已經(jīng)基本消除了黑煙。這主要得益于90年代以來柴油機技術的不斷創(chuàng)新與發(fā)展。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）21.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)動機柴油化已成為當今汽車行業(yè)不可阻擋的發(fā)展趨勢, 與汽油發(fā)動機相比, 柴油發(fā)動機具有優(yōu)良的燃油經(jīng)濟性能和很大的排放性能改進潛力。重型汽車中, 歐洲、美國和日本已經(jīng)實現(xiàn)100% 柴油化；商用汽車中, 歐洲和美國都達到了90%, 日本為38%；轎車中歐洲達33%, 日本是9%。在大眾3L 路波柴油轎車開發(fā)成功以后, 世界上許多大汽車公司在3L以上轎車上使用了柴油發(fā)動機。中國的車用動力柴油化也得到長足的發(fā)展。按照2000年實際銷售統(tǒng)計, 在重型汽車中柴油化已經(jīng)接近100% , 大型客車達到90%。如果視農(nóng)用運輸車為一種低檔的“汽車”的話, 該領域柴油化也已經(jīng)達到100%。按照國外商用車的概念, 2000年我國商用車的柴油化率約為40%。當然, 這是按照2000年車輛實際銷售數(shù)量計算的, 即在新銷售的動力車中使用柴油發(fā)動機車輛所占的比重,如果以柴油機為動力的車輛與社會車輛總保有量之比來計算, 我國的車用動力柴油化的比例要低一些。我國柴油機產(chǎn)業(yè)自 20 世紀 80 年代以來有了較快的發(fā)展，2006 年，已有車用發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè) 60 多家，車用發(fā)動機生產(chǎn)能力 600 多萬臺，其中汽油機 450萬臺左右，柴油機 150 萬臺左右。近十年來，我國在車用柴油機生產(chǎn)方面也取得了較快的發(fā)展，雖然我國現(xiàn)有的車用發(fā)動機的生產(chǎn)能夠基本滿足輕型車和重型車的需要，但仍然缺少技術含量高的產(chǎn)品，還缺少城市交通用的低排放車用柴油機，適合于轎車配套用的柴油機也極少。我國現(xiàn)生產(chǎn)的車用柴油機就其技術來源而言，引進系列和自主開發(fā)系列基本上是平分秋色。但從發(fā)展來看，引大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）3進機型將會進一步增加，而自主開發(fā)機型將會因為性能落后而逐步減少。從總體上講，我國柴油機產(chǎn)品的技術水平與國際先進水平相比還有一定的差距，引進的產(chǎn)品只相當于國際 90 年代初期水平，自主開發(fā)的產(chǎn)品也就相當于國際 50年代中期水平。柴油機以其經(jīng)濟性好、排放低和轉矩大等優(yōu)勢，在車用動力方面有很大的發(fā)展?jié)摿?。國外大中型汽車基本上都用柴油機，而我國重型車動力以柴油機為主，中型和輕型車還有較大比例的汽油機，轎車類仍然是汽油機一統(tǒng)天下。從全球的角度來看，車用柴油機的競爭一直十分激烈，因而促進了其技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。為了滿足市場需求、擴大市場占有率、增強競爭實力，近幾年世界各大汽車廠、車用柴油機制造商競相推出了一批新研制或改進提高的產(chǎn)品或技術，這些新產(chǎn)品或新技術基本上體現(xiàn)了車用柴油機的發(fā)展方向。電控噴射技術，共軌燃油噴射系統(tǒng)，可變氣門正時系統(tǒng)，渦輪增壓中冷技術，混合動力，代用燃料等諸多方面。1.3 研究內(nèi)容和方法本論文主要研究的內(nèi)容是 135 型車用柴油機總體設計，包括各個系統(tǒng)零件的設計選擇。通過實際循環(huán)熱計算、動力計算，得到 135 型柴油機的各個特性曲線。通過對整機的布局、對柴油機配氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動系統(tǒng)的了解與掌握，找出影響柴油機的動力性能指標、經(jīng)濟性能指標、運轉性能指標和可靠性耐久性指標的主要參數(shù)以及各結構參數(shù)之間的最佳配合狀態(tài)。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯2 135 柴油機工作過程熱計算在柴油機設計開始階段，根據(jù)選定的參數(shù)進行工作過程熱計算，其主要作用有：1) 對柴油機的動力性能和經(jīng)濟性能參數(shù)起一定的校核作用；提供柴油機主要熱力參數(shù)之間相互關系的簡單計算方法。2) 提供在設計階段零部件強度計算的依據(jù)。3) 為柴油機的性能改進提供初步的理論依據(jù)。2.1 柴油機工作過程熱計算已知參數(shù)135 柴油機工作過程熱計算的已知參數(shù)見表 2-1 所示。三缸柴油機設計原始數(shù)據(jù)項 目 數(shù) 據(jù)環(huán)境壓力 P0 0.1013 MPa環(huán)境溫度 T0 293 K幾何壓縮比 ε 16.5過量空氣系數(shù) α 1.57殘余廢氣系數(shù) γγ 0.02殘余廢氣溫度 Tr 720 K大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）2最大燃燒壓力 Pz 7.6 MPaZ 點熱利用系數(shù) ξz 0.70B 點熱利用系數(shù) ξb 0.85燃燒室掃氣系數(shù) ψ 1.12燃油重量成分 C=0.87 H=0.126 O=0.004燃油低熱值 Hu 42286 KJ/kg額定功率 50 KW計算轉速 1500 rpm基本結構 三缸、立式、四沖程、蒸發(fā)水冷、2.2 135 柴油機工作過程熱計算本章對 135 柴油機工作過程進行熱計算，分以下七個部分：1) 一般參數(shù)計算；2) 進排氣過程計算；3) 壓縮終點參數(shù)計算；4) 燃燒過程計算；5) 膨脹終點參數(shù)計算；6) 指示參數(shù)計算；7) 有效參數(shù)計算。2.2.1 一般參數(shù)的計算一、氣缸工作容積 (L)sV= =1.4306L24sDVS???21350?二、燃燒室容積 (L)cL1.306.95sc????大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）3三、理論空氣量 0Lkg0 0.870.434.1()341(.26)1.29788COHgL???????四、新鮮空氣量 L=24.31kg01.743aL????五、燃燒產(chǎn)物量 M= =24.34kg432OHgL??0.126.43?六、理論分子變更系數(shù) 0?=1.0010.2431ML??七、實際分子變更系數(shù) ?=1.00101r????2.2.2 進排氣過程計算一、排氣壓力 (kPa)rp=110kpa1.ra?二、缸內(nèi)排溫 K80rT三、進氣終點壓力 (kPa)depkPa0.91deap?四、進氣終點溫度 (K)drTK290.586.211drrT????????大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）4五、沖量系數(shù) 0.85c??六、柴油機總空氣流量 (kg/h)aA=49.17g/s=177kg/h.910.5674203034893absacdpVinART??????2.2.3 壓縮終點參數(shù)計算一、壓縮終點壓力 (kPa)copkPa≈4.5MPa11.359840ncodecp????二、壓縮終點溫度 (K)coTK11.3562894.6ncodecT???2.2.4 燃燒過程的計算一、壓力升高比 p?max801.745pco???二、最高燃燒溫度 (K)axTmax0()[()8.31()](1)zupz pcmpcorHCCTL?????????式中 —燃燒終點時的熱量利用系數(shù)； —燃料低熱值(kJ/kg)；z? uH, —燃燒產(chǎn)物和新鮮空氣的平均等壓摩爾比熱容(kJ/kg?mol?K)()pzm?()pe=14687.8ax0.75418.3[8.31(.78)]924.63(.)T?????≈1770Kmax三、初期膨脹比 ?大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）5max1.071.28946pcoT???????四、燃燒終點氣缸容積 zVL1.270.3.72zcV?????2.2.5 膨脹終點參數(shù)的計算一、膨脹終點壓力 expkPamax21.25800.78973.exnp???式中 ..c??二、膨脹終點溫度 exTK2max10.257189.59exnT????2.2.6 指示參數(shù)的計算一、平均指示壓力 mip1 2 112[()()()]npdecminpnncp?????????????1.35 1.251.2598.78630.[7(.63)()()]597.38i ????=729.4kPamip二、指示功率 iPkW0.729.560435.833misipVn?????三、指示熱效率 i?大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）6=40.3%01.70495237.48.318.308admiiuabcLTpH??? ????四、指示油耗 i=202.6g/(kW?h)33601601.4iiub?????2.2.7 有效參數(shù)的計算一、機械效率 m?=83.8%305.8emiP?二、平均有效壓力 mep=611kPa0.83729.4meip????三、有效熱效率 et=0.3380.83.4etmi?四、有效比油耗 eb=242g/(kW?h)2.6083iemb??2.3 平均有效壓力 eP柴油機在額定功率時的平均有效壓力是表示柴油機整個工作過程完善性和熱力過程強烈程度的重要參數(shù)之一。它決定于混合氣形成的方法、燃料的種類、混合氣形成的過程、燃燒過程與換氣過程的質(zhì)量、機械效率、進氣壓力和溫度以及柴油機的冷卻方式與沖程數(shù)。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）7是標志柴油機熱力循環(huán)進行的有效性、結構合理性和制造完善性的綜mep合指標。平均有效壓力： 304301.5..567eme asPMPVni????br2.4 活塞平均速度 mC柴油機的額定轉速和活塞平均速度指柴油機在額定功率時的轉速和活塞平均速度?；钊骄俣纫彩菦Q定柴油機高速性的指標。提高柴油機的額定轉速與活塞平均速度是提高柴油機單位體積功率的有效措施之一。通常采用短沖程而提高轉速，使活塞平均速度在不至于過高的情況下來提高柴油機的單位體積功率。一、 對性能的影響mC當其他參數(shù)不變化時， 與柴油機功率 成正比。但是當柴油機結構不mCeP變時，進排氣阻力與 成正比，在柴油機摩擦磨損中占最大份額的是活塞組的摩擦損失，而活塞組的磨檫損失平均壓力 與 成正比。因此， 的提mCmC高導致 的下降。meP二、 對熱負荷的影響C柴油機氣缸內(nèi)單位時間所發(fā)出的熱量與功率 成正比，因而與 成正ePMD?2比。所以氣缸的熱負荷與 成正比。即熱負荷隨 的增大而增大。如果當mCmC過大時，可能造成熱負荷過大，甚至造成發(fā)動機因為熱負荷超過極限，使mC大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）8發(fā)動機不能正常工作 [9,10]。三、 對磨損和壽命的影響mC柴油機氣缸活塞組由氣壓引起的磨損速率可認為與摩擦功率成正比，即隨提高，柴油機的壽命可能急速下降。因此必須合理的選擇活塞速度 。m mC增大使發(fā)動機的功率提高，但活塞組的熱負荷和曲柄連桿機構的慣性C負荷增大，磨損加劇，壽命下降。同時由于進排氣流量增大，進排氣阻力與氣流速度平方成正比例的增加，使沖氣系數(shù) 下降。所以隨活塞平均速度提高，v?必須增大氣門通道面積，選用好材料，提高加工精度。但是， 選取過低也mC不恰當。首先是對于給定工作容積的柴油機來說，所發(fā)出的功率將過小，即每升工作容積所發(fā)出的功率將過低。其次， 過低將導致活塞環(huán)和氣缸壁在表mC面間不能建立起有效的潤滑油膜而使摩擦加劇?；钊骄俣龋?2 23048.67/150.7856.7856.10emmPC msDz?????????????????2.5 行程缸徑比 S/對柴油機的影響是多方面的。 小則氣缸余隙容積比減小，影響D/ DS/混合氣形成和燃燒。在具體選擇 值時，應注意三個問題：盡量使氣缸的/散熱面積與氣缸的容積之比為最小，有利于燃燒室設計且使整臺柴油機的尺寸最為緊湊。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）9當每一氣缸工作容積一定時，應采用較小的 值。其優(yōu)點為：DS/1. 可相應地提高柴油機曲軸轉速而不至于使活塞平均速度超過許可值，因而可以提高升功率。2. 可降低直列式柴油機的高度，因而可以減小外形尺寸并相應地減輕重量。3. 由于柴油機曲柄半徑減小，曲軸主軸頸和曲柄銷軸頸的重疊度則增大，因而剛度增加，應力狀態(tài)改善。同時，連桿也可以短一些，這對其強度和剛度都有利。4. 由于柴油機氣缸直徑的增大，氣缸蓋上的氣道和配氣機構的安排較容易。然而，當采用較小的 值時，由于氣缸直徑的增大，熱負荷、機械負DS/荷和噪聲都加大。同時，由于單列式柴油機的長度主要決定于氣缸直徑，所以對于一般直列式來說長度將增大。此外，較小的 值對燃燒室設計不利，DS/而且對直流式換氣的換氣品質(zhì)將變壞。因此，在選定 值時必須適當。 [1]行程：33601608.71025mCSmn????所以 //.4D大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）10大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯3 配氣機構總體設計配氣機構的任務是實現(xiàn)換氣過程，即根據(jù)發(fā)動機工作次序定時開啟和關閉進、排氣門，以保證氣缸排除廢氣和吸進新鮮空氣。其要求為：1. 進排氣門的時面值足夠大，泵氣損失小。2. 振動、噪聲較小，并且工作可靠和耐磨。3. 結構簡單、緊湊。應該指出，同時滿足這三個要求是比較困難的。因此在設計時必須根據(jù)具體情況綜合考慮，有所側重，盡可能合理滿足這些要求。3.1 氣門數(shù)目、布置和驅動本設計采用每缸一進一排兩氣門的設計方案，氣門的驅動采用凸輪軸—挺柱—推桿—搖臂—氣門機構。3.2 凸輪軸的布置和傳動目前，除強化強度特別高的發(fā)動機采用頂置式凸輪軸外，一般都采用下置式凸輪軸和中置凸輪軸的布置。在凸輪軸布置時應考慮以下原則：1. 決定凸輪軸橫向尺寸和位置時，應保證不與曲柄連桿機構運動軌跡相大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）12碰，并盡可能靠近氣缸中心線，以便減小機體和發(fā)動機寬度。2. 在決定凸輪軸高度位置時，應保證曲軸對凸輪軸的傳動，并要求配氣機構驅動也比較簡便。3. 當發(fā)動機轉速較高時，為了減小氣門傳動機構的往復運動質(zhì)量，可將凸輪軸位置移動到氣缸體上部，有凸輪軸經(jīng)過挺柱直接驅動搖臂而省去推桿。[1]綜合考慮上述要求，本次設計的 135 柴油機的凸輪軸采用下置式。根據(jù)具體布置方案與有關參數(shù)來選擇現(xiàn)有內(nèi)燃機工作可靠的機件，一方面使機件通用化，降低成本，便于維修，另一方面省去新機件的研制工作，縮短整個內(nèi)燃機的研制時間。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）133.3 配器系統(tǒng)設計配氣系統(tǒng)由氣門組、驅動組、傳動組、減壓機構和進排氣系統(tǒng)組成。如圖4-1。配氣機構的功用是按照發(fā)動機每一氣缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的要求，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，使新鮮沖量的空氣得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出；在壓縮與膨脹過程中，保證燃燒室的密封。圖 4-2 傳動齒輪裝置圖配氣相位的選定：進氣門提前角為：15°（一般范圍為 10°-30°） ，遲后角 45°（一般范圍為 40°-60°） ，持續(xù)角 300°；圖 4-1 柴油機配氣系統(tǒng)1-鎖緊環(huán)　2、11－搖臂軸彈簧　 3－搖臂軸　4、9－搖臂　5－搖臂調(diào)整螺釘　6－調(diào)整螺母　7、14、24、27－螺栓　8－墊圈　10－搖臂支撐架　12－支撐架雙頭螺栓　13－螺母　15－彈簧墊圈　16－搖臂挺柱　17－推桿　18－氣門蓋帽　19－鎖片　20－彈簧支撐座　21、22－氣門彈簧　23－氣門　25－正時齒輪平墊圈　26、28－止推板　29－半圓鍵　30－凸輪軸　31－密封塞　32－凸輪軸軸承　大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）14排氣門提前角：45°（一般范圍為 40°-60°） ，遲后角 15°（一般范圍為 10°-30°） ，持續(xù)角 300°。氣門重疊 49°。3.3.1 氣門組包括氣閥、氣門導管、氣門座、氣門彈簧、氣門彈簧座、氣門鎖片。 （如圖 4-3 所示）圖 4-3 氣門總成⑴氣門導管氣門導管的作用是：導向，保證氣門與氣門座之間的密封；承受氣門運動時所產(chǎn)生的側壓力；將氣門的部分熱量散出。增壓柴油機的進氣門導管內(nèi)孔上端有 9°錐角，以加強進氣門桿和導管孔及氣門與氣門座之間的潤滑。氣門導管采用減磨性能好的灰鑄鐵。其內(nèi)孔的粗糙度不能太低，這樣可保證在配合面上有一定數(shù)量的潤滑油，防止熔著磨損。進氣門桿與導管之間的間隙為 0.06mm，排氣門桿與導管之間的間隙為0.08mm。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）15⑵氣門彈簧氣門彈簧的材料選擇 65Mn，其特點是機械性能高，耐疲勞和耐沖擊韌性好，表面脫碳傾向小，高溫穩(wěn)定性好，但價格較貴。噴丸處理可使其疲勞強度提高20～70%，此外還應對氣門彈簧表面進行氧化、鍍鋅、磷化等耐腐防銹處理。采用彈簧鋼絲制成圓柱形螺旋彈簧，它的一端支撐在汽缸蓋的相應凹槽內(nèi)，另一端壓在與氣門桿端連接的彈簧座上，兩根彈簧的繞轉方向不同，這樣可以防止共振而且保證萬一個彈簧折斷時另一彈簧仍支住氣門不至落入氣缸內(nèi)。3.3.2 進排氣門設計氣門材料選擇 4Cr10Si2Mo，具有較高的耐高溫強度和良好的耐磨性，耐蝕性較好，熱膨脹系數(shù)小，切削性能也好，但它的導熱性差些。為了更大的提高氣門的耐熱、耐磨、耐腐蝕性能，在氣門座合面、氣門桿端部還需要鍍覆鈷基或鎳基合金，或在氣門桿上進行鍍鉻等化學處理。為了獲得最佳容積效率，氣門頭部直徑通常是越大越好，但因受燃燒室間的限制，進氣門直徑為氣缸直徑的 42～48 %。即 48mm。一般來說，考慮到吸氣作用，進氣門直徑要比排氣門大 15～20 %，以改善充氣效率，即 'td39mm.。通常允許氣門頭部外圓伸出已精加工的氣門座之外約 0. 5～1. 0mm，氣門盤外圓通常為氣口直徑的 1. 15 倍，這樣可以使氣門座有足夠的寬度以利于氣門頭的傳熱。進氣門直徑 48mm，排氣門直徑 40mm。氣門錐角 45°，這樣有利于提高氣門的剛度，當氣門落座時有良好的自位作用，而且氣門與氣門座之間座合壓力較大，有利于傳熱和密封。進、排氣門大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）16閥盤厚 δ=4.5mm，進氣門頭部直徑與桿部直徑的比值一般為(4. 5～5. 5) ：1 ；所以取進氣門桿部直徑 d =8mm 排氣門桿部直徑為 7mm，頭部厚度 t = 4.5mm，通常氣門桿部長度為進氣門盤外圓的 2.5～3.5 倍，或者為氣缸直徑為1.1～1.3 倍，所以取 h = 110mm。氣門冷間隙：進氣門為 0.30mm，排氣門0.35mm，熱間隙：進氣門 0.20mm，排氣門 0.20mm。3.3.3 氣門傳動組 包括凸輪軸、正時齒輪、挺柱、導管、推桿、搖臂及搖臂軸。135 柴油機的配氣機構為下置式。下置式凸輪軸的突出優(yōu)點是凸輪軸與曲軸相距較近，凸輪軸可通過齒輪直接驅動，使二者之間的傳動裝置可以簡化，有利于柴油機的整體布置。它可以保證使進、排氣門能按配氣相位規(guī)定的時刻開閉，且具有足夠的開度。凸輪軸通過挺柱、推桿、搖臂驅動氣門。凸輪軸與曲軸間的定時傳動關系，靠傳動齒輪上的記號來保證。氣門與氣門座的配合面要求密封好，氣門開啟時要求對氣流的阻力要小，氣門處在高溫（排氣門溫度達到900～1000℃，進氣門溫度達 300～400℃） ，冷卻和潤滑困難的條件下工作，因而要求耐熱和耐磨。 氣門由頭部和桿部組成，進氣門采用一般的合金鋼制造，氣門頭部采用簡單的平頂結構,氣門與氣門座之間的配合面做成錐面，使接觸良好，防止漏氣。密封錐面的錐角一般做成 45°氣門頭部到氣門桿的過度圓弧一般比較大，以減少氣流阻力。同時也增加強度，改善頭部的散熱。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）17圖４—５ 氣門搖臂門導管中往復運動，其表面經(jīng)過磨光以提高耐磨性。1 門挺柱常用鋼或鑄鐵制造，工作表面經(jīng)熱處理提高硬度后精磨，使表面光潔尺寸精確。進氣門挺柱上有環(huán)形槽，氣門挺柱底面是平的，為使工作表面均勻，氣門挺柱軸線相對凸輪軸線偏移 1～3mm，使氣門挺柱旋轉，挺柱的配合間隙在0.02～0.08mm 范圍內(nèi)，如圖 4-4。⑵氣門推桿 由空心鋼管制造，空心桿兩端焊有不同形狀的端頭,上端是凹球形，氣門搖臂調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^落在其中，下端是圓形，插在氣門挺柱的凹球形座內(nèi)，上下兩端都用鋼制成，并經(jīng)過熱處理。2 門搖臂 采用鋼模鍛成，氣門搖臂兩端的長短不等，長短的比值約為 1.6 左右，長臂端用于推動氣門桿端，這樣在一定的氣門開度下，可以減少凸輪的最大升程。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）18長臂端與氣門桿端接觸部位經(jīng)熱處理后磨光，氣門搖臂中心孔中裝有青銅襯套。大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯4 氣門組的設計4.1 氣門的結構和設計氣門主要由桿部和頭部兩部分組成。圖 1 所示為氣門的基本結構及名稱。圖 4.1 氣門的基本結構及名稱1—氣門頭部 2—氣門桿部 3—氣門徑部 4—鎖夾槽 5—氣門桿端面6—氣門錐面 7—氣門頭部端面 D v—氣門頭部直徑 d 0—氣門桿直徑—氣門頭厚度 R—氣門頸部圓弧半徑 —氣門錐面斜角1t ?一、氣門頭部的設計1. 氣門頭部形狀氣門頭部形狀除影響氣體流通特性外，還影響氣門的剛度、重量、導熱性能以及制造成本等，同時以關系到氣門的使用期限。氣門頭部形狀基本上有三θ大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）20種形式：平底型、凸底型、凹底型。其中平底型氣門的優(yōu)點是結構簡單、工藝性好、受熱面小，具有一定的剛度，基本上能滿足進、排氣門的工作要求，因此在多種類型的柴油機中得到了廣泛應用。本次設計的 135 柴油機采用平底型氣門 [2]。2. 氣門頭部直徑增大進、排氣的流通斷面是減少進排氣阻力，提高充量的途徑，同時氣門頭部直徑的選擇還應考慮到燃燒室的型式，汽缸蓋進、排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的設計以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。氣門頭部直徑尺寸的確定，依據(jù)柴油機設計手冊中冊 [1]中參考公式：(0.4~.8)viD?(0.37~.41)veD?(0.82~.)veviD?根據(jù)缸徑 D=135mm，代入上式得： mm 59.6.vimm49.5.3ve:考慮燃燒室、噴油器和缸蓋螺栓等多方面因素，本設計取 60viDm?52veDm?3. 氣門錐面斜角氣門錐面斜度一般為 30°和 45°兩種。在設計中考慮到排氣門中氣門與氣門座之間的單位壓力較大，則錐面上的積炭就容易被壓扁或擦掉，因此我們采用 45°斜角。對于進氣門的斜角，考慮到制造和維修的方便，一般在非增壓柴油機中也取 45°。因此，在本次 135 柴油機的設計中，進、排氣門錐面斜角均取 45°。?頸部圓弧半徑 R 為一般取氣口直徑的 0.25～0.50 倍，多數(shù)情況下進氣門大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）21的頸部圓弧半徑 R 可取進氣口直徑的 0.25 倍，排氣門的頸部圓弧半徑 R 可取排氣口直徑的 0.35 倍，考慮到加工方便的原則我們統(tǒng)一取頸部圓弧半徑為9.5mm[1]。4. 氣門頭部厚度及錐面寬度的確定（1）氣門頭部厚度 設計原則：氣門頭部厚度的設計主要是從氣門的剛1t度來考慮的，氣門在燃燒壓力的作用下會引起變形，變形過大會引起氣門的密封性下降，錐面磨損增加。參考柴油機設計手冊中冊 [1]，氣門頭部厚度 的公式為：1t=（0.10 ～0.12）1tvD因此，對于進氣門， =(0.10～0.12) 38=3.8～4.56，取 =4.5mm；1t?1t對于排氣門， =(0.10～0.12) 32=3.2～3.84，取 =3.5mm。（2）氣門錐面寬度 b 的設計原則：由于氣門的大部分熱量是經(jīng)密封帶導出，密封帶較寬則傳熱效果好，氣門的工作溫度就較低，但氣門的密封性就較差。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，會加速氣門的磨損，因此綜合考慮這兩方面的因素來選取氣門密封帶的寬度，其寬度的一般范圍是 1.5～3.0 毫米之間。參考柴油機設計手冊，氣門錐面寬度 b 的公式為：b＝(0.9～1.05) 1t因此，對于進氣門，b＝(0.9～1.05) 4.5=4～4.7，取 b=4.2mm；?對于進氣門，b＝(0.9～1.05) 3.5=3.15～3.675，取 b=3.2mm。5.氣口直徑的確定大學畢業(yè)論文 （135 柴油機配氣機構設計）22進氣口直徑：d 1=(0.37～0.46)D=31.45～39.1，本設計取進氣口直徑d1=32，排氣口直徑：d 2=(0.33～0.37)D=27.2～31.45，本設計取進氣口直徑d2=28。二、氣門桿部的設計1. 氣門桿直徑的設計氣門桿直徑的選擇取決于氣門所需的耐久性，增加氣門桿直徑有利于氣門熱量的逸散。氣門桿直徑的選擇還決定于它在導管運動時側向力大小。根據(jù)經(jīng)驗，氣門桿徑取為頭部外徑的