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毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目直列四缸柴油机配气机构设计课题内容性质工程设计课题来源性质教师收集的结合生产实际的课题/学生自立课题设计校内（外）指导教师职称工作单位及部门联系方式副教授兰州工业高等专科学校交通工程系一、题目说明（目的和意义）：毕业设计是一个综合性较强的实践环节，是对学生三年的学习效果的检验。
本题目要求学生完成柴油发动机配气机构的设计。
通过该题目的设计加强学生对相关知识的深入了解并锻炼学生的机构设计的动手能力。
通过毕业设计，学生应达到以下基本要求：1、具有综合应用所学理论知识和实践技能，初步解决本专业范围内的工程技术问题的能力，善于应用新技术、新工艺、新材料。
2、具有查阅科技文献资料、使用各种标准、手册以及独立工作、创新的能力。
3、综合考核学生掌握知识的广度和深度、运用知识处理问题的能力、实验能力、外语应用水平、计算机应用水平、科技写作能力、口头表达能力等。
二、设计（论文）要求（工作量、内容）：设计内容：以某一车型柴油机的相关参数作为参考，对直列四缸柴油机的配气机构的主要零部件进行结构设计。
完成内容:1．气门组装配图1张(1号图)。
2．气门传动组装配图1张(1号图)。
3．零件图4．设计计算说明书1份三、进度表日期内容2011年11月（秋季学期第15周）开始根据毕业设计任务，收集、阅读整理有关资料调查研究、分析课题与毕业实习（0.5周）气门组设计（2.5周）气门传动组设计（2.0周）撰写设计说明书（1.0周）2012.3.（春季学期第2周）结束完成日期2012年1月答辩日期2012年3月四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量：（一）、参考文献：[1]高秀华．内燃机[M]．北京：化学工业出版社，2005．9．[2]杨连生．内燃机设计[M]．北京：中国农业机械出版社，1980．6．[3]汽车工程手册编委会．汽车工程手册：设计篇[M]．北京：人民交通出版社，2001．5．[4]陈家瑞．汽车构造[M]．北京：人民交通出版社，2009．4．[5]束永平．汽车发动机曲柄连杆机构动力学分析[J]．东华大学学报，2005．12．[6]周松鹤．工程力学（教程篇）[M]．北京：机械工业出版社．2003．2．[7]石津俊．发动机曲轴弯曲疲劳强度的可靠性分析[J]．武汉工学院学报，2005．7．[8]王东华．曲轴强度计算若干问题的探讨[J]．天津大学学报，2002．3．[9]夏天．捷达王与都市先锋轿车维修手册[M]．北京：北京理工大学出版社，2001．10．指导教师签字教研室主任签字主管系领导签字年月日年月日年月日直列四缸柴油机配气机构设计摘要气门配气机构是四冲程柴油机所特有的机构，它是按照发动机的点火次序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，完成换气过程。
490QB柴油机设计（配气机构）摘要本设计的发动机机型为490QB柴油机，介绍了490QB柴油机的配气机构设计，配气机构各零件的详细设计。
依照本柴油发动机的设计技术要求，可以确定本柴油机的结构以及相关尺寸。
本机采用 形燃烧室，凸轮轴中置，龙门式机体方案。
为了使本次设计满足设计要求，所以根据燃机工程师手册，对本机进行工作过程热计算，结果表明此次设计满足其经济性和动力性要求。
发动机通过配气机构实现换气，即排出本循环已燃混合气和下一个循环吸入新鲜充量的进气排气过程，对于四冲程发动机来说，从排气门打开到进气门关闭的整个过程为换气过程。
而发动机动力性和经济性的好坏，在很大程度取决于换气过程的完善程度，因此配气机构的设计在本发动机设计中占有相当重的位置。
而配气机构设计的核心为提高充气效率，降低换气损失，进而改善了发动机的经济性和动力性。
设计气门采用双气门方案，即一进一出两气门，双气门方案结构简单，工作可靠，完全满足进排气要求，降低制造成本。
气门的驱动采用凸轮轴—挺住—推杆—摇臂—气门的驱动方案。
凸轮轴采用中置方案，形式为整体式凸轮轴，全支撑，满足强度要求，结构简单，加工精度高，具有很好的互换性。
本次设计主要包括气门弹簧，进排气门，进排气道和凸轮轴设计，而凸轮形状采用函数凸轮设计，由Mat lab程序计算得到挺柱的升程，速度，加速度，绘制曲线。
关键词：柴油机，凸轮，气门THE 490QB DIESEL ENGINE DESIGN（PISTON ANDCONNECTING ROD）ABSTRACTThe design of the diesel engine models for the 490QB introduced 490QB diesel engine valve train design, detailed design of each valve train parts. In accordance with the technical requirements for diesel engines, you can determine the structure and size of the diesel engine. The machine adopts the shape of the combustion chamber, the camshaft position, gantry body program. In order to meet the design requirements of this design, it is based on the internal combustion engine engineer manual process to work on the machine thermal calculations, the results show that the design meets its economy and power requirements.Engine for ventilation through valve body, the discharge of the circulating air and fuel mixture is next cycle inhale fresh charge intake and exhaust, for four-stroke engines, the exhaust valve to open the intake valve closing the whole process of the ventilation process. The engine power and economy is good or bad, to a large extent depend on the degree of perfection of ventilation process, so Valve design occupies very heavy position in this engine design. The core Valve designed to improve volumetric efficiency, reduce ventilation losses, thereby improving the economy of the engine and power. Valve double valve design scheme, namely one into a two-valve, dual valve scheme is simple, reliable, fully meet the requirements of the intake and exhaust, reduce manufacturing costs .Valves driven by the camshaft - tappet - putt - rocker - valve drive solutions. Camshaft scheme used in the home, in the form of the monolithic camshafts, fully supported to meet the strength requirements, simple structure, high precision, with good interchangeability.The design includes valve springs, intake and exhaust valves, and intake and exhaust camshafts road design, and the use of a cam-shaped cam design function, calculated by the Mat lab program tappet lift, velocity, acceleration, plotted.Key words: diesel engine, cam, valve目录前言 (1)第一章整体设计 (2)§1.1 490QB柴油机 (2)§1.2 柴油机的设计 (2)§1.3 设计容和方法 (3)第二章燃机工作过程的热计算 (4)§2.1 一般参数计算 (4)§2.2 进排气过程计算 (4)§2.3 压缩终点参数计算 (5)§2.4 燃烧过程的计算 (6)§2.5 膨胀终点参数的计算 (6)§2.6 指示参数的计算 (7)§2.7 有效参数的计算 (7)第三章配气机构的总体布置 (9)§3.1 气门数目、驱动方式，布置 (9)§3.2 凸轮轴布置和传动方案确定 (9)第四章气门组的设计 (10)§4.1 气门的设计 (10)§4.2 气门导管的设计 (15)§4.3 气门通路面积的校核 (15)第五章气门弹簧的设计 (20)§5.1 气门弹簧的概述 (20)§5.2 气门弹簧的尺寸确定 (20)第六章凸轮轴和气门附件的设计 (26)§6.1 凸轮轴的设计 (26)§6.2 挺柱的设计 (31)§6.3 推杆和摇臂的设计 (32)结论 (33)参考文献 (34)致 (35)附录 (36)前言距第一台燃机诞生，经过100多年的发展，在工程师们孜孜不倦的努力下，发动机不断的得到改进和进步，性能不断得到改进与创新，到今天能为人类社会活动不可或缺的一员，支持着社会的发展与进步，给人们带来了非常大的便捷，近些年，随着柴油机高压共轨、缸直喷、净化等技术的发展，以较低的排放输出强大的动力，有着无可比拟的优势。
)(12)36060(2CA a Ln n a L =⨯一种新型四缸增压柴油机排气管的设计山东华源莱动内燃机有限公司 胡佳富、张建国、胡建立、田静摘 要废气涡轮增压技术在车用柴油机上已得到了广泛的应用，增压可以增加柴油机的比功率、降低比质量、提高经济性、改善排放，而排气管的结构直接影响着柴油机的性能及排放，本文以理论计算为依据，结合实际生产需要，对四缸增压中冷柴油机的排气管进行了匹配设计，并达到了预期的效果关键词：增压、排放、排气管、设计、计算ABSTRACTTurbocharging technology has been widely applied on the vehicle diesel engine, which can increase ratio of power, reduce ratio of mass, improve fuel economy and emission .however the stucture of exhaust pipe influence the diesel engine ’s capability and emission .this text takes the theories calculation as a basis combine the actual situation of the manufacturer, designed exhaust pipe for four cylinder intercooling turbocharge engine,and come to the result of expectation .Key word:Turbocharging, Emission, exhaust pipe, Design, Calculation 前言：涡轮增压柴油机排气系统对废气能量的利用率起到至关重要的作用，它的设计合理与否关系到柴油机与增压器的匹配及整机性能。
配气机构设计9.1配气机构的工作条件和设计要求配气机构的功用是按发动机所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进排气门，使新鲜的可燃混合气得以及时进入气缸，废气得以及时排出气缸O在高速的发动机中，每个工作循环的进、排气过程只有千分之几秒，在这短暂的肘间内，废气排出得愈彻底，进入的可燃混合气愈多，发动机发出的功率愈大。
同时.配气机构在急剧变化的高速条件卜.工作，要受到很大的冲击力，还要受高温燃气的热负荷及化学腐蚀的作用，工作条件恶劣。
现代摩托车发动机对配气机构和制造质量都有很高的要求，四行程发动机的要求有：1）要有足够的气体流通面积，以提高进气量；2）要有小的排气阻力，使排气干净，以提高进气量；3）结构要简单，工作要可靠，维修要方便。
9.2配气机构的型式选择配气机构因发动机结构不同而异，H前摩托车常用的配气机构有：气孔式配气机构和气门式配气机构。
由于气孔式配气机构适用于二冲程发动机，气门式配气机构适用于四冲程发动机，且它充气系数高，燃料热量的利用率高，燃烧较完全，排放污染小，润滑条件好，机件磨损慢，同时发动机的动力性和经济性都比较好。
因此本设计采用气门式配气机构。
9.3配气机构的布置及传动931气门的布置气门式配气机构由气门组和气门传动组组成。
进气门布置在进气道上, 开启时•可燃混合气能顺利地进入气缸；排气门布置在排气道上，开启时废气能排出气缸。
气门收集配气机构有侧置气门式和顶置气门式两种形式。
由于侧置气门式配气机构燃烧室面积大，热量损失多，气道长，进气阻力大，压缩比较低，燃料经济性差。
而顶置气门式配气机构进气道短，充气效率高，燃烧室紧凑，压缩比较高，发动机的热效率高，其动力性和经济性比侧置气门式好。
因此，选取顶置气门式配气机构。
顶置气门式配气机构的进气门和排气门都倒挂在气缸上。
其气门组包括排气门和进气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座和气门锁夹等。
气门传动组包括气门摇臂、摇臂轴、凸轮轴、正时从动链轮和链条等。
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。
...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。
...顶置式气阀优点：燃烧室结构紧凑，可减小进，排气系统的阻力。
缺点：传动链的零件多，质量大因而惯性载荷较大。
2．凸轮轴布置形式1）下置式凸轮轴优点：凸轮轴与曲轴距离近，传动方便。
缺点：传动距离远，传动组件多，惯性大，加剧了零件的震动和磨损。
2）上置式凸轮轴优点：凸轮直接作用于摇臂，省去了挺柱和顶杆缺点：曲轴到凸轮轴传动机构复杂。
3）顶置式凸轮轴优点：凸轮轴直接驱动气阀，无惯性载荷的作用。
缺点：气阀杆受侧推力的作用磨损大。
曲轴列凸轮轴传动复杂，，拆装气缸盖也较麻烦。
3．气阀数及布置1）每气缸两个气阀的布置•每缸两阀，总是采用较大的气阀道路面积，且进气阀直径大于排气阀直径。
毕业设计（论文）任务书注：本任务书要求一式两份，一份系部留存，一份报教务处实践教学科。
直列四缸柴油机配气机构设计摘要气门配气机构是四冲程柴油机所特有的机构，它是按照发动机的点火次序和各缸工作循环的要求，定时开启和关闭进、排气门，完成换气过程。
因此配气机构要满足：进、排气的定时和准确；气门关闭要严密可靠；气流阻力要小；结构简单拆装方便。
气门配气机构由气门组、气门传动组、凸轮轴传动机构三部分组成。
气门组主要由：气门、阀座、气门导管、气门弹簧和连接键组成，195B型柴油机采用不带阀壳的气门组气门的开启和关闭是靠传动机构来实现的，传动机构可分为机械和液压传动机构。
195B 型柴油机采用下置式传动形式，由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、摇臂座、摇臂轴、调整螺钉等组成。
凸轮轴与曲轴之间的传动机构与柴油机的型式、凸轮轴与曲轴的相对位置、气门传动机构的型式等有关，一般有齿轮传动和链传动。
195B型柴油机采用齿轮传动，柴油机曲轴与凸轮轴的传动比为2：1.配气机构控制发动机进排气过程,直接影响着发动机的性能，是衡量发动机可靠性的指标之一.关键词：柴油机；配气机构；凸轮型线ABSTRACTThe 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: Diesel engine; Valve train; Cam profile绪论1.配齐机构的简介：配气机构是发动机的重要组成部分。
它的功能是实现换气过程，即根据气缸的工作次序，定时地开启和关闭进、排气门，以保证气缸吸入新鲜空气和排除燃烧废气。
一台内燃机的经济性能是否优越，动力性是否足够大，工作是否可靠，噪音与振动能否控制在较低的限度，常常与其配气机构设计是否合理有密切关系。
配气机构设计的优劣不仅影响发动机的结构紧凑性和制造、使用的成本，而且还决定了高速运转时柴油机的工作可靠性、耐久性。
配气机构设计的好坏对柴油机的性能指标有着很重要的影响。
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，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，而废气得以及时从气缸排出。
新鲜充量充满气缸的程度用充量系数 c来表示。
充量系数越高，表明进入气缸内的新鲜空气或可燃混合气的质量越多，发动机发出的功率越大。
压力越高，温度越低，则一定容积的气体质量越大，因此充量系数越高。
由于在实际工作中，压力，温度都有不利因素，所以充量系数总是小于1，一般在0.8—0.9。
就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，而且进、排气门的开启时刻和持续开启时间比较适当，使进气和排气都尽可能充分。
一般说来，设计合理的配气机构应具有良好的换气性能，进气充分，排气彻底，即具有较大的时间-断面值，泵气量损失小，配气正时恰当。
与此同时，配气机构还应具有良好的动力性能，工作时运动平稳，振动和噪音较小，不发生强烈的冲击磨损等现象，这就要求配气机构的从动件具有良好的运动加速度变化规律，以及不太大的正、负加速度值。
例如，对气门通过能力的要求，实际上可理解为是对由凸轮外形所决定的气门位移规律的要求。
显然，气门开闭迅速就能增大时面值，但这将导致气门机构运动件的加速度和惯性负荷增大，冲击、振动加剧，机构动力特性变差。
因此，对气门通过能力的要求与对机构动力特性的要求之间存在一定矛盾，应视所设计发动机的特点，如发动机工作转速、性能要求、配气机构系统刚度大小等，在凸轮外形设计中兼顾解决。
配气机构的结构形式是多种多样的，四行程发动机广泛地采用气门式配气机构。
气门式配气机构可从不同角度分类。
按气门的布置形式不同，主要有气门顶置式和气门侧置式；顶置气门式的配气机构又可根据凸轮轴的布置位置及凸轮轴数目的不同分为凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式。
侧置气门式配气机构的进、排气门设置在气缸体的一侧。
气门不但是气体流动的通道，而且是燃烧室的组成部分，这种燃烧室只适应于早期低压缩比内燃机。
它不紧凑，单位燃烧室体积的表面积大，燃烧室散热面积大，热损失多。
此外，进、排气道由于气门侧置拐弯增多，进、排气阻力大，但结构简单，目前只用于廉价小功率汽油机。
为减少进、排气流通阻力，改进换气性能，将低压缩比燃烧室变为高压缩比燃烧室，以提高燃烧热效率和降低热损失;将气门从气缸体上移到气缸盖上，因而出现了顶置气门式的配气机构，大大的改善了内燃机的动力型和经济性而广泛采用在现代内燃机上。
2. 2、配气机构的要求：对于一个正常工作的配气机构应该具有如下的要求：① 进、排气门的时间足够大，泵气量损失小，配气正时恰当，在排气过程中能较好的排出废气，进气过程中能吸入较多的新鲜空气，因而使发动机具有较高的充量系数和合适的扭矩特性。
② 振动、噪声较小，并且工作可靠和耐磨。
③ 结构简单、紧凑。
④ 为了减轻惯性负荷，使配气机构运动零件的质量减到最小。
3、配气机构设计的计算参数确定：从确定气门座处的通过截面Fxn 以及确定喉口流通截面rop f 开始。
气阀处的流通截面积可以根据气体不可压缩连续流动的条件确定，也即在额定转速I 情况，气门最大升程时，按气门座截面处假设的平均速度来确定。
已知：气缸直径D=95，气道喉口的最大直径，在气缸直径D 处，配气机构的结构方案以及燃烧室的形式都已给定的情况下，气门布置在气缸上可能性的限制。
进气门drop 的数值应大于下列规定的范围：采用气门顶置式：D d r o p )52.0~35.0(=， 则可以得到：)9.44~25.33(=drop ， 根据柴油机的195B 的结构，选择drop =36mm,排气门的气道喉口的直径，通常取得比进气门的气道喉口直径小10%~~20%，气阀升程h 时，某研究瞬间具有圆锥密封面之气门的流通截面为：()a a a drop hkn Fkn 2cos sin cos *+=π式中a —气门头斜面角（现代发动机上，a=45度); hkn 气门的升程，它的取值一般是气门头的25%左右，气门头的直径是40.mm ，则：hkn=10mm所以: fkn=()aaadrophknFkn2cossincos*+=π=10π（35*COS45+10*Sin45*Cos45)=865 mm对drop进行校核：∵Frop=（1.1~1.2）Fxn=(1.1~1.2)x865=(951.5~1038) 取1000mm喉口的直径为：drop=143./4Frop x10=36mm∴喉口的直径经过检验取值正确。
一、凸轮轴的设计1、凸轮轴设计的要求：1）正确的设计进排气凸轮的位置，实现配气正时，使柴油机正确的按照一定规律运转。
2）从柴油机的总体布局来设计凸轮的允许弯曲变形，合理的计算出支撑它的轴颈数目，轴颈的直径、和凸轮轴的最小直径尺寸。
3）选择合理的材料和热处理工艺，使它不仅有足够的刚度与韧性，而且要使凸轮和支撑轴的表面有合理的硬度，具有较好的耐磨性。
2、凸轮轴的结构：195B柴油机是小功率柴油机，可以采用整体式凸轮轴，它的结构较紧凑，这种结构都是将凸轮轴从机体一端插入的，所以将它的两个支撑轴颈加工的尺寸大小是不同，前端的支撑轴颈尺寸大，后端的小些，而且前端轴颈的尺寸必须大于凸轮轴的高度，这样便于安装。
轴颈上安装滑动轴承。
3、凸轮轴支承轴颈的数目：由于该柴油机是单缸四冲程发动机，不需要将支承轴颈设计的过多，只是将凸轮轴的前后端各设计一个就已经足够了，所以将该轴颈数目为2个。
4、凸轮轴的选材：因为凸轮轴要承受一定的机械强度，必须要有足够的强度和韧性，同时还应具有一定的耐磨性，才能让发动机在正常的工况下工作，选择碳钢，一般选择45钢就可以满足要求了。
5、凸轮轴的支承轴颈轴承的材料：195B柴油机经过查表得知，采用铁基粉末冶金，它是将它直接安装在凸轮轴轴6、凸轮轴的定位方式：定位的原因:由于汽车的上下坡或者在加速的时候，都可能使凸轮轴发生轴向窜动。
为防止由此引起的对配气定时的不良影响，需要采用轴向定位措施。
对也195B型柴油机的采用的是轴向定位方式。
7、凸轮轴的最小直径确定：凸轮轴的最小尺寸可以按照下面的公式：Db=2Ro—（2~4）（mm）上式中的Ro是凸轮的基圆半径，由表可知：Ro=14.5Db=2Ro—（2~4）=2x14.5—（2~4）=（25~27）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德径向间隙一般在0.02~0.03mm ，范围内，轴向间隙为0.01~0.25mm 。
8、凸轮轴的热处理工艺：a 渗碳；b 渗碳；c 机械加工；d 高频淬火（回火）；f 机械加工；9、凸轮轴的损坏形式：（1）支承轴颈的磨损。
（2）凸轮表面的磨损、刮伤和点蚀。
10、凸轮轴的计算：根据气门弹簧和配气的计算的：配气机构运动零件的质量Mkn=115g ， Mn=75g Mr=0/Mmr=0和Mn=120g ，凸轮的尺寸Ro=14.5mm ，R1=138 R2=8.3mm Htmax=7mm 摇臂的尺寸：Lr=46 L=32 凸轮轴的角速度ω=115rad/s 弹簧的最小弹力是P=239牛顿，进气门的喉口直径d=36mm 。
