发动机配气机构系统动力学研究
申报人：周海指导老师：刘鹏文摘：配气机构是发动机中的一个重要组成部分，其工作性能的好坏直接关系到整机的运行状况，虽然配气机构的主要功能是满足发动机进排气量的需求，但其对整机的影响不仅限于此，配气机构的动力学及其零部件可靠性也是要急需关注的问题，在设计中，配气机构的动力学性能和各零部件强度都要符合相关要求。
1.研究模型概述
本文是以一单缸机凸轮轴下置式、双摇臂四气门、带阀桥配气机构为研究对象，本单缸机的主要参数如表1所示：
表1发动机主要技术参数表
本文工作主要集中在运用专业软件TYCON进行配气机构模型的建立和仿真，从动力学角度分析研究配气机构的特性。虽然现今出现了很多配气机构的新技术，像可变配气机构，其可变的范围包括气门正时可变、气门升程可变、气门开启延续时间可变等，一些汽车公司研究的对象也各有侧重点。但在配气机构的研究上，都离不开运动学和动力学的研究，运动学仅仅考虑理想的状况，把零部件都看成刚性体，整个系统没有变形和弹性，忽略系统摩擦和阻尼能量损耗，其分析的结果仅能得到一些基本的位移、速度、加速度和力参数，一般以凸轮型线的正加速度宽度、阀系的自振频率、凸轮与从动件的接触应力、凸轮的曲率半径、弹簧裕度、丰
满度、润滑系数等为运动学评价指标，而动力学模型考虑的因素更多，把物体都简化成有集中质量、刚度和相对阻尼的弹性质点，考虑了各零部件的接触和变形，动力学分析的结果可以得到很多更符合实际情况的一些信息，可以考察凸轮从动件的脱离接触、弹簧各有效圈动力特性、阀面落座反跳和冲击等情况。运动学中要输入的参数也较少，工作量小，但动力学中要考虑的因素较多，输入的参数也多，工作量大。对于低速或低载发动机的配气机构，其运动学和动力学分析的结果差异不是很大，气阀升程、速度和加速度曲线的整体趋势相差无几，两者吻合较好，但在高速或重载发动机中，由于必须考虑配气机构系统零部件的相互影响问题，其动力学和运动学分析结果有很大差异。一般情况下，先通过运动学设计出初步符合要求的凸轮型线，再进行动力学分析加以验证和修正，不断的反复调试出最优化的配气机构动力学性能。
2.配气机构动力学模型分析
本文的排气侧动力学模型如下所示：
图1 配气机构的动力学模型
其中动力学模型的模拟设置以两个循环（即凸轮轴转角720°）为其计算长度，步长取为0.5°。为与运动学模型的结果作比较，将其两者分析结果叠加在一张图上显示。（1）气阀升程的比较
图2气阀升程曲线的对比
从图2可知，实际气阀的最大升程为26.3355mm，与理论的设计值27.7mm出现了偏差，这说明动力学分析是对气阀升程有影响的，另外，只从气阀升程曲线看，气阀没有出现明显的反跳现象。
（2）气阀速度的比较
图3气阀速度的对比
从图3可以看到动力学分析的气阀速度曲线出现震荡，而运动学分析没有这一现象，
但两者的曲线趋势比较一致。
（3）气阀加速度的比较
图4 气阀加速度的对比
从图4可以看到动力学分析的气阀加速度曲线出现很大的震荡，与运动学分析的最大加速度峰值存在较大的差别。
（4）凸轮接触应力的比较
图5凸轮接触应力的对比
从图5可知，在凸轮的工作段没有飞脱现象的出现。
（6）气门落座力
图6 气门落座力曲线
从图6可知，气门落座时有轻微的落座力突然增大的现象。可知气门出现了反跳。适当增大凸轮下降侧的缓冲段的长度可以避免这种现象。
这里要说明的是，上述运动学和动力学分析采用的都是对称型的凸轮型线，由于配气机构的性能要求对凸轮的上升侧和下降侧是不同的，在实际中往往采用非对称型的凸轮型线，并要根据各种指标的要求和重要程度进行凸轮型线的调整和优化，这需要反复调试和对比，工作量很大。就以凸轮型线的设计为例，缓冲段曲线基本型式有3种，工作段曲线型式有3种，若采用非对称设计，则就有3的4次方81种组合方案，而且每种曲线型式的输入参数也是不定的，至少有2
个以上参数需要确定，这样起码有上千条凸轮型线要进行分析和对比，这只能借助于计算机处理了。当然，一些输入参数的常用经验值范围是很重要的，这可以减少优化分析的工作量和盲目性。
3.结论
配气机构的各项动力学指标参数（如气阀的位移，速度，加速度，气门落座力等）均在相应的数量级范围内，故计算的结果具有一定的参考价值。
本文的凸轮型线设计，只考虑了在设计转速下的情况，没有考虑在不同转速下配气机构动力学性能的变化，通过多工况计算，有助于了解动力学结果随转速的变化趋势，从而可以推算出该阀系的适用转速范围，并且可以对超速极限工况进行分析，总之，多工况计算必然可以提供很多的分析结果，可以为凸轮型线的设计指明需要修正的方向。
参考文献
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技术现状及发展[J]. 机械,2009,04:1-4.
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展[J]. 太原科技,2008,12:86-87+89. [3]张彤,杨建梅,张良,张彧. 配气机构仿
真分析及其可靠性研究[J]. 工程图学
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[4]成晓北,倪宏俊,王宇业,黄立,胡云,黄
承福. 柴油机配气机构动力学特性的
仿真与试验[J]. 车用发动
机,2011,01:70-74.
发动机配气机构发展综述 张正有 （重庆工学院汽车学院200246班22号） 【内容摘要】：本文论述了发动机配气机构的发展进程，阐述了可变技术在配气机构中的发展和应用，对迄今已有的发动机气门驱动机构进行了分类介绍，总结了不同气门驱动机构的结构、工作原理和优缺点。并指明了配气机构今后的发展方向。 【关键词】：发动机配气机构可变技术驱动机构 Development Overview of Valve-train of Engine Zhang zheng-you (Chongqing Institute of Technology；Automobile college 20024622) 【Abstract】: This text discussed development progress of valve-train of engine and variable technique be using in the field. In addition, classifications and detail introductions were made for the valve actuators of automotive engine. The structures, fundamentals and advantage of the different actuators were summed up. In the end, further investigations in the future wre put forwards. 【Key word】: engine； valve train； variable technique； valve actuators 0 前言 伴随着社会经济的发展，人类生活水平的提高，我们对生活质量也提
第一讲配气机构的构造 一、复习 曲柄连杆机构的组成、作用及主要零件的构造 二、引入本讲内容 从发动机的总体构造：两大机构五大系统入手引出配气机构 三、配气机构的组成与作用 1、组成 气门组：气门、气门座、弹簧、导管； 气门传动组：推杆、挺杆、凸轮轴、摇臂 2、作用 按照工作循环和发火次序，定时开启和关闭气门。 四、配气机构的布置及传动 1、气门的布置顶置式（气缸）侧置式（气缸体） 2、凸轮轴的布置上置、中置、下置 3、气门间隙 定义：发动机冷态时，气门与其传动机构中预留的、用以气门补偿受热膨胀的间隙。 0.30mm进气门：0.25 0.35mm 液力挺柱无排气门：0.3 位置：气门和摇臂间气门和凸轮间
教学过程结构设计 知识性练习复习题 1：配气机构的作用是什么？ 2：配气机构为什么要留气门间隙？过大过小各有什么危害？其调整方法和步骤如何？ 形成性评价 利用动画、幻灯片、多媒体等教学等方法有效的完成了本讲的主要内容的讲解任务，学生能比较顺利的掌握。 第二讲配气机构的构造 教学内容配气机构的构造计划 学时 2 教学目标1、掌握配气机构主要零件的结构 2、了解气缸数自动可变化机构 3、了解可变气门相位与气门升程电子控制技术
一、复习 配气机构的组成、作用、气门间隙、配气相位（画图讲解） 二、引入本讲内容 从配气机构的组成：气门组和气门传动组（幻灯片）入手 三、主要零件的构造 一）、气门组 1、作用密封气门 2、气门与气门座气门：头部、杆部、头部与气门座配合的锥角：45 气门座：镶嵌式、耐磨 2、气门弹簧和气门导管弹簧使气门落座，即回位 导管起导向作用，使气门杆作直线往复运动 二）、气门传动组 1、凸轮轴 其上的凸轮使气门按发动机工作顺序和配气相位及时开闭足够的气门升程 4、挺柱传力液力挺柱的结构 5、摇臂改变运动方向和增大作用力 四、气缸数自动可变化机构简介 通过电子控制，根据汽车的行驶状况，改变发动机的排气量，使选定的气门停止工作。 五、可变气门相位与气门升程电子控制技术简介 通过电子控制，根据发动机的转速、负荷、水温及车速，改变配气正时和气门升程。
单元三配气机构 一、填空题 1．充气效率越高，进人气缸内的新鲜气体的量就__多_____，发动机研发出的功率就__高____。 2．气门式配气机构由__气门组___ 和___气门传动组______组成。 3．四冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转__2___周，各缸的进、排气门各开启 ___1____ 次,此时凸轮轴旋转___1___周。 4．气门弹簧座是通过安装在气门杆尾部的凹槽或圆孔中的___锁片____或___锁块____ 固定的。 5．由曲轴到凸轮轴的传动方式有下置式、上置式和中置式等三种。 6．气门由__头部___和___杆身____两部分组成。 7．凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的___配气相位____相适应。 8．根据凸轮轴___旋向_____和同名凸轮的____夹角____可判定发动机的发火次序。 9．汽油机凸轮轴上的斜齿轮是用来驱动__机油泵___和__分电器____的。而柴油机凸轮轴上的斜齿轮只是用来驱动___机油泵____的。 10．在装配曲轴和凸轮轴时,必须将___正时标记____对准以保证正确的___配气相位__。 二、判断题 1．充气效率总是小于1的。( √) 2．曲轴正时齿轮是由凸轮轴正时齿轮驱动的。( X) 3．凸轮轴的转速比曲轴的转速快1倍。( X) 4．气门间隙过大，发动机在热态下可能发生漏气，导致发动机功率下降。( √) 5．气门间隙过大时，会使得发动机进气不足，排气不彻底。( √) 6．对于多缸发动机来说，各缸同名气门的结构和尺寸是完全相同的，所以可以互换使用。( X) 7．为了安装方便，凸轮轴各主轴径的直径都做成一致的。( X) 8．摇臂实际上是一个两臂不等长的双臂杠杆，其中短臂的一端是推动气门的。 ( X) 9.非增压发动机在进气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X） 10.发动机在排气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X）
教学目标知识目标：理解充气效率及配气相位的概念；理解配气机构的工作原理；掌握配气机构的组成、主要零部件的构造；了解可变进气系统的工作特点；掌握配气机构总成的拆装方法。 能力目标：能够拆装调整发动机配气机构 素质目标： 教学 重点 配气机构总成的拆装方法教学 难点 配气机构的工作原理 教学手段理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学 学时 教学内容与教学过程设计注释 单元三配气机构 〖理论知识〗 一、配气机构概述 1.充气效率 纯空气或可燃混合气充满气缸的程度常用充气效率表示,也称充气系数。充气效率指在进 气过程中,实际进入气缸的新鲜空气或可燃混合气的质量与在理想状况下充满气缸工作容积 的新鲜空气或可燃混合气的质量之比。 2.配气机构的组成 配气机构如图3-1所示，主要由气门组和气门传动组两部分组成。 图3-1 3.配气机构的工作原理 发动机工作时,驱动机构驱动凸轮轴旋转,凸轮的凸起部分通过挺柱、推杆和绕摇臂轴摆动的摇臂压缩气门弹簧,使气门离座,即气门开启。当凸轮凸起部分离开后,气门便在气门弹簧力的作用下而落座,即气门关闭。压缩和做功行程中,气门在弹簧张力的作用下严密关闭。 四冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转两周,各缸的进、排气门各开启一次,凸轮轴。 结合实物，讲解配气机构的组成。 结合动画，讲解配气机构的工作原理。
应只旋转一周。因此,曲轴与凸轮轴的转速之比为2∶1。 二、气门的布置位置及排列方式 1.气门的布置位置 气门的布置位置有侧置式和顶置式两种类型。 2.每缸气门数及排列方式 1）每缸两个气门方式 2）每缸四个气门方式 三、凸轮轴的布置位置及传动形式 1.凸轮轴的布置位置 凸轮轴的布置位置有凸轮轴下置、凸轮轴中置和凸轮轴上置三种类型,如图3-4所示。 图3-4 2.凸轮轴的传动形式 凸轮轴由曲轴带动旋转,它们之间的传动方式有齿轮传动、链传动及齿形带传动等几种传 动形式。如图3-6所示。 图3-6 四、配气相位 配气相位就是用曲轴转角表示进、排气门的实际开启时刻和开启持续时间。用曲轴转角 的环形图来表示配气相位,这种图称为配气相位图,如图3-7所示。 学生分组讨论各 种传动方式的特 点，并总结异同 点。 理解配气相位的 含义。
毕业设计说明书配气机构的设计 姓名: 所属院校： 专业: 班级: 学号: 指导教师：
目录 概述 1、配气机构的功用 (6) 2、配气机构的设计要求 (6) 3、配气机构计算参数的确定 (7) 一、凸轮轴的设计： 1、凸轮轴的设计要求 (7) 2、凸轮轴的结构 (7) 3、凸轮轴的选材 (7) 4、凸轮轴的支承轴颈轴承的材料 (7) 5、凸轮轴的定位方式 (7) 6、凸轮轴的最小尺寸定位方式 (7) 7、凸轮轴的热处理工艺......................................................................................... (8) 8、凸轮轴的损坏形 式......................................................................................... (8) 9、凸轮轴的计算
........................................................................................ (9) 二、凸轮的设计 1、凸轮设计的要 求 (10) 2、凸轮基圆设计 (11) ①基圆半径的确定......................................................................................... (13) ②凸轮位置的确 定......................................................................................... (13) ③配气相位与凸轮的作用 角......................................................................................... (14) ④凸轮顶部的圆弧半 径......................................................................................... (14) 三、挺柱的设计 1、挺柱的结构 (10) 2、挺柱的材料 (15) 3、平面挺柱导向面与导向孔之间挤压应力的计算 (16) 4、平面挺柱的最大速度......................................................................................... (16) 5、凸轮与挺柱间接触应力的计算
485柴油机设计（配气机构） 摘要 本设计介绍了485柴油机配气机构的设计，主要是其各零部件的设计。本次设计的485柴油机主要用于轻型载货车。 配气机构的功用就是实现换气过程，即根据发动机气缸的工作顺序，定时的开启和关闭进排气门，以保证气缸排出废气和吸进新鲜空气。配气机构设计的好坏直接影响发动机整体的经济性和动力性，因此配气机构的设计在发动机整体设计上占有相当重要的作用。在气门选择上，采用每缸两个气门的方案，其优点是比较简单、可靠，对于自然吸气式柴油机可以提高新鲜空气的进气量，降低气缸的热负荷，增加气缸的耐久性和使用寿命。气门的驱动采用凸轮轴—挺柱—推杆—摇臂—气门机构。凸轮轴布置形式是下置式，采用的是整体式凸轮轴，这样的凸轮轴结构简单，加工精度高，能有良好的互换性。 本次配气机构的设计，主要包括进、排气门的设计，气门弹簧的设计，以及凸轮轴的设计。编写Matlab程序，计算得到挺柱升程表，绘出挺柱升程、速度、加速度曲线。 关键词：柴油机，配气机构，凸轮轴，气门
THE DESIGN OF VALVE TIMING MECHANISM OF 485 DIESEL ENGINES ABSTRACT This thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines, mainly the design of its various components. The 485 diesel engine in this design is mostly used in light truck. The function of valve timing mechanism is to realize the exchange process, namely according to engine cylinder working order, ensure that the intake and exhaust valves open and close at the proper time. The valve gear play a direct impact on the economy and power parameters of the engine, therefore, the design of gas distribution agency in the overall design of the engine play a rather important role. Arranging two-valve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple, reliable, for the naturally aspirated diesel engines can improve the fresh air into the cylinder, reduce the heat load of the cylinder to increase the durability of the cylinder and use life. The driving mechanism of valves is camshaft, tappet, pushrod, rocker, valve train. Camshaft arrangement is under the form of home-style, using the integral camshaft, such camshafts have simple structure, high precision machining, and good interchangeability. This design, including exhaust valve, intake valve, valve spring, and camshaft. Write Matlab program, calculate tappet lift table, map the curves of tappet lift, speed and acceleration. KEY WORDS: Diesel engine, Valve timing mechanism, Camshaft, Valve
配气机构概述教案 一、教学内容分析本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，前面学习了发动机曲柄连杆机构的结构、作用和工作过程，通过对配气机构的学习，能使学生了解发动机内部的基本结构，使学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标：知识与技能： 1、掌握配气机构的组成、作用、工作过程； 2、掌握配气机构的类型。 过程与方法：通过这节课的学习，同学们将了解配气机构的组成和作用，和各部分的主要作用在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片、动画、视频的展示，以加强学生对配气机构知识的理解。 情感态度与价值观：通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解配气机构和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：配气机构的组成、作用、工作过程； 配气机构的类型；顶置气门式配气机构的布置及传动。 2、教学难点：配气机构的组成及工作过程。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1 课时 六、教学过程： 配气机构概述 复习旧课：回顾发动机的组成部分和曲柄连杆机构相关知识，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图：1）通过提问，可以让同学们集中注意力；2）通过提问，让学生回顾发动机组成和曲柄连杆机构有关知识，将有利于学生对配气机构这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、配气机构的功用、组成 1、观看活塞连杆组相关视频。学生带着问题观看相关视频，问题如下：（1）、同学们从 视频中看到了什么？（2）、配气机构的作用和组成是什么? 2、小组讨论：
配气机构概述教案 一、教学内容分析 本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，前面学习了发动机曲柄连杆机构的结构、作用和工作过程，通过对配气机构的学习，能使学生了解发动机内部的基本结构，使学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握配气机构的组成、作用、工作过程； 2、掌握配气机构的类型。 过程与方法： 通过这节课的学习，同学们将了解配气机构的组成和作用，和各部分的主要作用。在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片、动画、视频的展示，以加强学生对配气机构知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解配气机构和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：配气机构的组成、作用、工作过程； 配气机构的类型； 顶置气门式配气机构的布置及传动。 2、教学难点：配气机构的组成及工作过程。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1课时 六、教学过程： 配气机构概述 复习旧课：回顾发动机的组成部分和曲柄连杆机构相关知识，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图： 1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾发动机组成和曲柄连杆机构有关知识，将有利于学生对配气机构这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、配气机构的功用、组成 1、观看活塞连杆组相关视频。 学生带着问题观看相关视频，问题如下： （1）、同学们从视频中看到了什么？ （2）、配气机构的作用和组成是什么? 2、小组讨论：
摘要 配气机构作为内燃机的重要组成部分，其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性能、经济性能、排放性能及工作的可靠性、耐久性。随着内燃机高功率、高速化，人们对其性能指标的要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作，因而对其配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分，配气凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。模拟计算和实验研究是内燃机配气机构研究两种重要手段。 关键词：内燃机；配气机构；凸轮型线； I
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 performances 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 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:Internal combustion engine; Valve train; Cam profile; II
汽车发动机配气机构 配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出；在压缩与膨胀行程中，保证燃烧室的密封。新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的棍合气，对于柴油机而言是纯空气。 功用分组 各式配气机构中，按其功用都可分为气门组和气门传动组两大部分。气门组包括气门及与之相关联的零件，其组成与配气机构的型式基本无关。气门传动组、是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件，其组成视配气机构的形式而有所不同，它的功用是定时驱动气门使其开闭。 气门顶置式配气机构 进气门和排气门都倒挂在气缸盖上，其组成如图3—1所示。气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件；气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成。 气门顶置式配气机构的工作情况是：当气缸的工作循环需要将气门打开进行换气时，由曲轴通过传动机构驱动凸轮轴旋转，使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推杆、调整螺钉推动摇臂摆转，摇臂的另一端便向下推开气门，同时使弹簧进一步压缩。当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后，便逐渐减小了对挺柱的推力，气门在弹簧张力的作用下开度逐渐减小，直至最后关闭。压缩和做功行程中，气门在弹簧张力的作用下严密关闭。 气门顶置式配气机构根据凸轮轴的位置有以下三种型式： 三种凸轮轴位置型式(1)凸轮轴下置式配气机构；凸轮轴装在曲轴箱内，直接由凸轮轴正时齿轮与曲轴正时齿轮相啮合，由曲轴带动。气门传动组包括上述全部零件，其应用最为广泛。 (2)凸轮轴中置式配气机构：凸轮轴位于气缸体的上部。为了减小气门传动机构的往复运动的质量，对于高转速的发动机，可将凸轮轴的位置移到气缸体的上部，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂而省去推杆。该形式的配气机构因曲轴与凸轮轴的中心线距离较远，一般要在中间加入一个中间齿轮(惰轮)。 (3)凸轮轴上置式配气机构：凸轮轴布置在气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门，没有挺柱和推杆，使往复运动的质量大为减小，对凸轮轴和气门弹簧的要求也最低，因此它适用于高速强化发动机。 四行程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转两圈，各缸的进、排气门各开启一次，即凸轮轴只转一圈，所以曲轴与凸轮轴的传动比为2：1。
摘要 本文介绍了基于Pro/E的微型乘用车发动机配气机构的建模与ANSYS进行有限元分析的相关知识。综述了国内外目前微型乘用车发动机配气机构的装配与分析的发展趋势。通过对发动机配气机构的使用性能、工作条件、结构、技术要求的了解，利用Pro/E绘出配气机构的三维图，并进行发动机配气机构的模拟装配，在有限元分析过程中，应用到了当今流行ANSYS有限元分析软件，通过Pro/E的三维建模，将此模型导入到ANSYS软件中进行分析，近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，对于工程实际具有重要的应用价值。基于以上的说明，我们可以知道本设计从理论上可以提高制造效率，节省劳动力，节约生产资源，加快了解汽车企业生产工艺设计、制造及应用的过程，Pro/E与ANSYS的紧密结合，比传统AutoCAD设计更能够缩短开发周期，提高生产制造水平。 关键词：配气机构；Pro/E；建模；ANSYS；有限元分析
ABSTRACT This paper introduced the relevant knowledge of miniature car valve train of engine based on Pro/E and the analysing of miniature car valve train of engine based on ANSYS.It summaried of the current miniature car valve train of engine manufacturing technology and development trend.Through the understanding of the using performance,working conditions, structure,the technical requirements,the author drew graphic model of the valve train with Pro/E and assembled of the valve train of engine.In the process of finite element analysis,it applied ANSYS that popular software of finite element analysis.Through the Pro/E three-dimensional modeling,it inport this model into the ANSYS software to analyze.In recent years,with the popularization of computer technology and the continuous improvement of computing speed,finite element analysis in engineering design and analysis has been more and more attentioned,it has became an effective way that solving complex computing problem of engineering analysis,it has an importan actual application value in the project.Based on the above description,we can know that the design can improve manufacturing efficiency,save labor and productive resources in theory,it can speed up the production process of automobile enterprises and the process of manufacture,the Pro/E can combinate with the ANSYS to shorting the traditional development cycle than AutoCAD design and increases the production level. Key words：valve train；Pro/E；Three-Dimensional Map；ANSYS；Finite Element Analysis
汽车发动机配气机构培训课件 顶置式配气机构气门行程大，结构较复杂，燃烧室紧凑，曲轴与凸轮轴传动比为2:1；侧置式配气机构进排气门都布置在汽缸的一侧，结构简单、零件数目少，气门布置在同一侧导致燃烧室结构不紧凑、热量损失大、进气道曲折、进气阻力大，使发动机性能下降，已趋于淘汰。目前广泛采用的是顶置式配气机构，这里以顶置式配气机构为基础，按凸轮的布置位置介绍几种类型的配气机构。凸轮的轮廓如左图所示，其轮廓线是对称的，同名凸轮的轮廓线相同，异名凸轮的轮廓线是不相同的。使用一段时间后，由于凸轮的磨损，气门开启时间推迟，开启持续角减小，气门的升程有所降低，使发动机的进气量减少。凸轮的轮廓形状是由制造厂根据发动机工作需要设计的。在下置凸轮轴式配气机构和侧置凸轮轴式配气机构中，安装凸轮轴的座孔和压装在座孔内的凸轮轴轴承一般为整体式，为拆装方便，凸轮轴轴颈直径由前至后逐渐减小。在顶置凸轮轴式配气机构中，安装凸轮轴的座孔和凸轮轴轴承一般为剖分式，凸轮轴各轴颈直径相等。有些凸轮轴的轴颈上加工有不同形状的油槽或油孔，这些油槽或油孔用来储存润滑油或作为润滑油通道。为防止凸轮轴发生轴向窜动，凸轮轴都设有轴向定位装置。常见的凸轮轴轴向定位装置如下图所示1-正时齿轮 2-齿轮轮毅 3-齿轮固定螺母 4-止推凸缘 5-凸缘安装螺栓 6-隔圈挺杆的功用一般都是与凸轮轴直接接触，将凸轮的推力传给椎杆或气门，在有些发动机上它只是摇臂的一个支点，也有些发动机上投有挺杆。挺杆可分为普通挺杆和液力挺杆两种形式。挺杆普通挺杆一般应用在下置凸轮轴式配气机构或中置凸轮轴式配气机构中，常见普通挺杆的结构如左图所示。普通挺杆一般为筒式结构，在发动机工作时挺杆底部与凸轮接触，为使挺杆底部磨损均匀，挺杆底部的丁作面制成球面一、普通挺杆挺杆放置在导向孔内，挺杆导
山西省农业机械化学校教案 课题： 项目三配气机构的构造与检修 任务2 配气机构气门组的构造与检修 教学目的： 1、掌握配气机构气门组的作用、组成以及各零件的装配关系； 2、掌握配气机构气门组主要零件的构造与检修。 教学重点： 气门组主要零件的构造与检修 教学难点： 气门座的铰削 教学方法及教改手段： 理实一体化 教学用具： 丰田-5A发动机；农用车柴油发动机；铰刀；气门光磨机等 教材分析及教学内容：
项目三配气机构的构造与检修 任务2 配气机构气门组的构造与检修 回忆前面的内容导入新课 配气机构的作用 配气机构的组成 配气机构的类型 相关知识： 一、配气机构气门组的功用和组成 气门组的作用是实现对气缸的密封。 气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁片等零件，如图3-18所示。 图3-18 气门组的组成 气门组零件安装在气缸盖上。气门穿过气门导管，气门弹簧套装在气门杆上，一端支承在气缸盖上，另一端支承于装在气门杆尾端的弹簧座上，用锁片或锁销固定于气门杆尾端的环槽内。气门弹簧安装时具有一定的预紧力。当气门关闭时，在气门弹簧预紧力的作用下，气门头部密封锥面压紧在气门座上，将气道封闭。 二、气门组主要零件的构造 1、气门 气门分进气门和排气门两种,进、排气门结构相似，都由头部和杆部两部分组成。头部与气门座配合，封闭气缸进、排气通道；杆部穿过气门
导管，在导管中上下运动，主要为气门的运动起导向作用。 气门头部的结构形式有平顶、喇叭形顶和球面顶等，如图3-22所示。 气门头部与气门座接触的工作面，是与杆部同心的锥面，起到密封气道的作用，因 此也称气门密封锥面。通常将这一 锥面与气门顶平面的夹角称为气门锥 角。气门锥角的大小不仅影响气门的密 封性，还影响气流阻力、气流通过面积 和锥面的磨损。在气门升程相同的情况 下，气门锥角越小，气门口通道截面宽 度越大，进气阻力小。但由于锥角小， 气门头部边缘薄，强度与刚度较小，工 作中容易变形，而且气门的密封性与导 热性较差。一般进气门的锥角有45°和30°两种，排气门的锥角都 是45°，如图3-23所示。气 门头部的边缘应保持一定厚 度，一般为1～3mm ，以防止 工作中由于气门与气门座之 间的冲击而损坏或被高温气 体烧蚀。为了减少进气阻力， 提高气缸的充气效率，多数发 动机进气门的头部直径比排气门的大。 气门杆部呈圆柱形，在气门导管中不断进行往复运动，起到良好的导向和散热作用。气门杆端的形状决定于气门弹簧座的固定方式，如图3-24所示。 图3-22 气门头部的形状 图3-23 气门锥角 图3-24 气门弹簧座的固定方式 1-气门杆；2-气门弹簧；3-气门弹簧座；4-锥形锁片；5-锁销
发动机配气机构发展综述 【内容摘要】：本文论述了发动机配气机构的发展进程，阐述了可变技术在配气机构中的发展和应用，对迄今已有的发动机气门驱动机构进行了分类介绍，总结了不同气门驱动机构的结构、工作原理和优缺点。并指明了配气机构今后的发展方向。 【关键词】：发动机配气机构可变技术驱动机构
Development Overview of Valve-train of Engine 【Abstract】: This text discussed development progress of valve-train of engine and variable technique be using in the field. In addition, classifications and detail introductions were made for the valve actuators of automotive engine. The structures, fundamentals and advantage of the different actuators were summed up. In the end, further investigations in the future wre put forwards. 【Key word】: engine； valve train； variable technique； valve actuators
0 前言 伴随着社会经济的发展，人类生活水平的提高，我们对生活质量也提出了越来越高的要求。但是事实总是事与愿违，综观历史，我们周围的生活环境是越来越恶化——全球气温变暖，酸雨不断致使植被死亡等，都在一步一步的威胁着我们人类的生存。据统计，90%以上的污染来自汽车的废气排放。所以要改善我们的生活环境，其首要的任务就是降低、限制汽车的废气排放，低污染、低油耗、大功率、大扭矩的发动机也就是我们的追求目标。而配气机构严重的影响着发动机的燃烧特性和排放特性。本文就配气机构的改进发展情况加以论述和展开说明。
配气机构概述教案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
配气机构概述教案一、教学内容分析 本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，前面学习了发动机曲柄连杆机构的结构、作用和工作过程，通过对配气机构的学习，能使学生了解发动机内部的基本结构，使学生能更加深刻理解发动机的工作原理和工作过程。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握配气机构的组成、作用、工作过程； 2、掌握配气机构的类型。 过程与方法： 通过这节课的学习，同学们将了解配气机构的组成和作用，和各部分的主要作用。在讲解这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片、动画、视频的展示，以加强学生对配气机构知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在了解配气机构和各部件过程中，树立学习信心，增强对本专业的热爱。 三、教学重难点 1、教学重点：配气机构的组成、作用、工作过程； 配气机构的类型； 顶置气门式配气机构的布置及传动。
2、教学难点：配气机构的组成及工作过程。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排： 1课时 六、教学过程： 配气机构概述 复习旧课：回顾发动机的组成部分和曲柄连杆机构相关知识，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图： 1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾发动机组成和曲柄连杆机构有关知识，将有利于学生对配气机构这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、配气机构的功用、组成 1、观看活塞连杆组相关视频。 学生带着问题观看相关视频，问题如下： （1）、同学们从视频中看到了什么？ （2）、配气机构的作用和组成是什么? 2、小组讨论： 引导学生通过观看视频回答问题。 （1）、组成：气门组和气门传动组组成。
汽车发动机 配气机构
6.1配气机构 功用：
? 配气机构是控制内燃机进、排气过程的机构，即呼吸系统。 ? 按气缸的发火顺序和气缸中的工作过程，适时开启和关闭
进气阀及排气阀，进入新鲜空气，排出废气。
工作条件：
? 转速高，若n=1000，四冲程，500次，以很高而变化的速 度工作，惯性力和热负荷大，且润滑不良，零件磨损大。
要求：
? 定时准确； ? 有足够大的气体流通面积； ? 振动，噪音小； ? 工作可靠，寿命长； ? 结构简单，维修方便。
6.1配气机构的布置及传动 ? 配气机构的类型有气阀式，气孔式，气孔-气阀式。 6.1.1气阀式配气机构的布置： 按气阀的布置可分为：
? 顶置式气阀和侧置式气阀 按凸轮轴的位置可分为：
? 上置式凸轮和下置式凸轮。 按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为
? 齿轮传动和链条传动
侧置气门式气门机构
1、结构特点： 气门布置在气缸体一侧，气门头部朝上，没
有摇臂、推杆，下置式凸轮轴，齿轮传动。...
2、工作原理： 正时齿轮副带动凸轮轴转动，转到凸轮
桃尖顶起气门挺杆，推动气门克服弹簧预 紧力开启。
凸轮基圆与气门挺杆接触时，气门在气门 弹簧预紧力的作用下关闭。...
3、优缺点：曲轴到气门距离近，方 便齿轮传动，气门间隙调整方便，但 气道拐弯多，流动阻力大，充气效率 低，燃烧室扁平，结构不紧凑，容易 爆震，压缩比低。...
教案 （ 2015 至 2016 学年第二学期） 课程名称：汽车维修中级工考证 授课教师： 授课班级： 14汽修班 教研组：汽车部 深圳市宝山技工学校
深圳宝山技工学校教案（首页） 审阅签名：年月日
教学过程教学内容教学方法 组织教学 3 分钟师生致礼、点名、检查学生学习准备情况、使学生集中注意力上课。 （组织教学贯彻于上课的始终） 组织学生 上课 复习 2 分钟 曲柄连杆机构有哪些组成？提问 导入 2 分钟王老板的车子有如下故障： (1)发动机怠速时有明显的“嚓嚓”的响声。 (2)各转速下均有清脆的响声，多根气门弹簧不良，机体有震抖现象。 问：可能的原因是什么？ 实例引 用 1．配气机构的作用 配气机构的作用是根据发动机工作循环和点火次序，适时地开启 和关闭各缸的进、排气门，使纯净空气或空气与燃油的混合气及时地 进入气缸，废气及时地排出。 2．配气机构总体组成 以顶置双凸轮轴同步齿形带传动的配气机构(图3－1)为例。它主 要由气门组件(有进气门组件9和排气门组件11，含进、排气门，进、 排气门座，气门弹簧，气门锁夹，气门导管等)，气门驱动机构(液压 挺柱8)、进气凸轮轴6和排气凸轮轴10以及凸轮轴传动机构(含曲轴 正时带轮1、凸轮轴传动带轮5、同步齿形带3、张紧轮4) 等组成。
3．配气机构工作原理 发动机工作时，通过同步齿形带3带动进、排气凸轮轴旋转。当进气凸轮轴的进气凸轮克服气门弹簧力作用压下进气门时，进气门开启，开始进气；当进气凸轮轴转到凸轮的基圆段时，该进气门在气门弹簧作用下回位，关闭进气门，进气停止。排气门的开闭原理与进气门类似。 四冲程发动机每完成一个工作循环，各缸的进、排气门需要开闭一次，即需要凸轮轴转过一圈，而曲轴需要转两圈。曲轴转速与凸轮 轴转速之比(传动比)为2：1。 4．充气效率 新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率ηv表示，它是指在每个循环中，实际进入气缸的充量与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。ηv越高，表明进入气缸的新气越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功率越大。 二配气机构的分类 1．按凸轮轴布置位置分 按凸轮轴布置位置分，有顶置凸轮轴、中置凸轮轴和下置凸轮轴三种。 2．按曲轴和配气凸轮轴的传动方式分 按曲轴和配气凸轮轴的传动方式可分为齿轮传动、链条传动和同步齿形 带传动三种。 三：考证涉及知识： 1.气门重叠角由于进、排气门的早开和迟闭，就会有一段时间内进、排气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠，重叠的曲轴转角称为气门重叠角。 2理论空燃比（空气跟燃油质量比）对于汽油机是14.7:1 3标准混合气的过量空气系数为 1 4气门间隙：一般在汽车发动机冷态时检查调整，进气门间隙为0.2－0.25mm、排气门间隙为0.25－0.30mm。具体调整时根据各车维修手册确定调整气门间隙大小。 5 两次检调法（双排不进法） 气门间隙的两次检调法的步骤如下： (1)从气缸盖罩上拆下曲轴箱通风软管，拆下气缸盖罩。 (2)从离合器外壳上拆下点火正时检查窗橡皮塞。 (3)拆下分电器盖。 (4)顺时针方向转动曲轴(从发动机前端看)，当分火头将要指向分电器盖第一缸高压线位置时，再慢转曲轴，使飞轮上的冲印标记直线2与离合器外壳上的直线标记1对齐，如图3－55所示，此即第一缸压缩行程上止点位置。如发动机无分电器，观察第一缸进气门完全关闭时，即是第一缸压缩上止点附近，也可以进行调整。