畢業(yè)論文--- dohc 型汽油機 vvt 機構(gòu)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目 DOHC 型汽油機 VVT 機構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　院 （系） 機械與動力工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級 <

2、/p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　評閱教師 職稱 </p><p>　　2014年 6 月

3、 6 日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著科學技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，人類基于環(huán)境保護和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗、低污染和動力性已成為汽油發(fā)動機的發(fā)展方向?？勺兣錃庀辔患夹g(shù)已成為新技術(shù)發(fā)展方向之一。本文在綜合探討和了解國內(nèi)、外發(fā)動機可變配氣相位技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，具體介紹可變配氣相位(VVT)技術(shù)在四沖程四氣門摩托車發(fā)

4、動機上的應用以及使用的優(yōu)點。由于摩托車在我國的發(fā)展以及我國道路等多種因素的影響，摩托車發(fā)動機在多工況下變換運轉(zhuǎn)較多，對研究摩托車發(fā)動機可變配氣相位的基本原理、控制模式和執(zhí)行機構(gòu)的工作原理，探討運用可變配氣相位技術(shù)前、后對發(fā)動機性能的影響是非常有必要的。同時針對雙頂置凸輪軸型（DOHC）摩托車發(fā)動機設(shè)計了一種適用的可變配氣相位機構(gòu)，該機構(gòu)主要由雙進氣氣門、雙進氣凸輪、雙進氣挺柱及正時切換機構(gòu)組成，可以使雙進氣凸輪和雙進氣挺柱根據(jù)不同運行工

5、況由正時切換機構(gòu)進行切換。本次設(shè)計的可變配氣相位(VVT)機構(gòu)，在低速低負荷工況下，采用低速凸輪型線工作，可縮短氣門開啟時間，可減小氣門升程，可減少進入氣缸中的新鮮空氣，可能達到降低發(fā)動機燃油消耗的目的，可增大了扭矩。在高速高負荷工況下，采用高速凸輪型線工作，可延長了氣門開啟時間，可</p><p>　　關(guān)鍵詞： 發(fā)動機 VVT機構(gòu) 低能耗 低污染 動力性</p><p>

6、;<b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of science and technology and economy, human based on the requirement of environment protection and sustainable development of human, low energy c

7、onsumption, low pollution and power performance has become the development direction of gasoline engine. Variable distribution phase technology has become one of new technology development direction. Based on the compreh

8、ensive discussion and understanding of engine variable distribution phase technology development at home and abro</p><p>　　Keywords: engine; VVT mechanism ; low energy consumption; low pollution ; power perf

9、ormance </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 背景及意義2</

10、p><p>　　1.2國內(nèi)、外研究發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p><b>　　1.3研究內(nèi)容3</b></p><p>　　2 VVT結(jié)構(gòu)及工作原理4</p><p>　　2.1設(shè)計VVT部件基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.2工作原理及工作過程5</p><p>　　

11、2.2.1 當發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時5</p><p>　　2.2.2當發(fā)動機由高速運轉(zhuǎn)到低速運轉(zhuǎn)時6</p><p>　　三、VVT零部件設(shè)計7</p><p>　　3.1氣門組的設(shè)計7</p><p>　　3.1.1氣門的設(shè)計7</p><p>　　3.1.2氣門導管的設(shè)計10</p><

12、p>　　3.1.3氣門彈簧的設(shè)計10</p><p>　　3.1.4銷軸的設(shè)計11</p><p>　　3.1.5銷軸回位彈簧的設(shè)計11</p><p>　　3.1.6彈簧座的固定方式12</p><p>　　3.2氣門傳動組的設(shè)計12</p><p>　　3.2.1凸輪的設(shè)計12</p>

13、<p>　　3.2.2鏈輪的設(shè)計14</p><p>　　3.2.3挺柱的設(shè)計14</p><p>　　3.2.4氣缸蓋的設(shè)計15</p><p><b>　　四、結(jié) 論16</b></p><p><b>　　參考文獻17</b></p><p>&

14、lt;b>　　致謝18</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　近幾十年來，摩托車作為人們從事各項社會活動的重要交通工具，已經(jīng)越來越廣泛的被人們所使用。隨著國民經(jīng)濟快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們的出行頻率增多，活動范圍不斷擴大，對交通工具的快速性、機動性和可靠性越來越高[]。但隨著科學技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境

15、污染和能源短缺倍受關(guān)注，人類基于環(huán)境保護和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為汽油發(fā)動機的發(fā)展方向。要求發(fā)動機既要保證良好的動力性又要降低油耗滿足排放法規(guī)的規(guī)定。提高汽車發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性和降低排污成為了許多國家和發(fā)動機廠商、科研機構(gòu)的首要研究目的。目前，這些新技術(shù)和新方法，有的已在內(nèi)燃機上得到應用，有些正處于發(fā)展和完善階段，有可能成為未來內(nèi)燃機技術(shù)的發(fā)展方向[]。</p><p>　　與汽車相比，摩托車

16、發(fā)動機的未燃HC排放很高。減少未燃HC排放的有效措施就是控制點火提前角。而改變點火提前角的方法中，VVT就是其中一個。而可變配氣相位(VVT)技術(shù)已成為新技術(shù)發(fā)展方向之一[]?？勺兊呐錃庀辔唬╒VT）技術(shù)在發(fā)動機上的應用改變了傳統(tǒng)發(fā)動機中配氣相位固定不變的狀態(tài)，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)提供最佳的配氣正時，較好地解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負荷與小負荷下動力性與經(jīng)濟性的矛盾，同時在一定程度上改善了廢氣排放[]。最佳的配氣相位是在很短的換氣時間內(nèi)

17、使新鮮空氣(可燃混合氣)盡可能多的充入發(fā)動機，并使排氣阻力最小，廢氣殘留量最少。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，由于進、排氣門早開和晚關(guān)的絕對時間和氣流的速度都發(fā)生了變化，因此，其最佳的配氣相位角也應隨之改變。普通發(fā)動機的進、排氣門的開、閉都由進、排凸輪進行驅(qū)動，因為進、排凸輪型線是固定不變的所以進、排氣門的早開角、晚關(guān)角也固定不變，這就意味著只能在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)動機才處于最佳的配氣相位狀態(tài)，而在發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低或很高時，就會出現(xiàn)配氣相位處于不理想

18、的狀態(tài)。原因是當發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時，會由于氣門疊開角比理想值大，從而使部分新鮮混合氣和廢氣一起由排氣道排除</p><p><b>　　1.1 背景及意義</b></p><p>　　出于環(huán)境保護和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為摩托車發(fā)動機的發(fā)展方向和目標。要求發(fā)動機既要保證良好的動力性又要降低油耗滿足排放法規(guī)的規(guī)定。2010年7月1日，國家環(huán)保部批準并頒布了

19、摩托車國三標準。對摩托車發(fā)動機進行全面的技術(shù)改造和提升成為一個緊迫的問題。實施摩托車國三標準不僅是成本控制和市場的問題，更是技術(shù)方面的問題。在各種現(xiàn)代技術(shù)手段中，VVT技術(shù)已成為新技術(shù)發(fā)展方向之一。相對于傳統(tǒng)配氣相位固定不變的發(fā)動機，可變配氣正時則可以適時地控制發(fā)動機進、排門開閉時刻(正時)和改變氣門運動升程,與摩托車運行工況實現(xiàn)最佳匹配,從而加快進氣速度，改善混合氣質(zhì)量，改變殘余廢氣系數(shù)，提高進氣效率，最終改善發(fā)動機的燃燒過程，使動力

20、性、經(jīng)濟性、排放性以及響應性能得到綜合提高。</p><p>　　我國摩托車工業(yè)發(fā)展是快速和迅猛的。從1980年到1990年年產(chǎn)量從4.9萬輛增加到97萬輛，年平均增長34%，從1990年到“八五”末期的1995年年產(chǎn)量783.61萬輛，平均增長速度為56.2%[1]。但早在1993年我國摩托車的產(chǎn)量首次超越日本躍居世界第一，到1997年產(chǎn)量突破1000萬輛，占當年世界摩托車產(chǎn)量2300萬輛的43%，成為了名副其

21、實的摩托車生產(chǎn)大國。 “2000年全國摩托車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品目錄”中的產(chǎn)品數(shù)量高達10383種，新增產(chǎn)品數(shù)量高達2417種，反映了我國摩托車工業(yè)的整體技術(shù)水平和發(fā)展趨勢。從排量上看，中國135家生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)的2417種新產(chǎn)品主要是250mL、150mL、125mL、110mL、100mL和50mL等中、小排量摩托車。而大排量摩托車所占比例很少[]。</p><p>　　目前國內(nèi)、外還尚沒有以雙頂置凸輪軸配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)

22、形式為基礎(chǔ)的，適合于中、小排量單缸四沖程四氣門摩托車發(fā)動機的可變配氣機構(gòu)及其應用實例。本文的選題就是根據(jù)我國摩托車工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，以JL125為基礎(chǔ)，結(jié)合太原工業(yè)大學李莉等人發(fā)表的《直動式液力間隙調(diào)節(jié)器可變配氣相位機構(gòu)設(shè)計研究》，提出了“針對摩托車四沖程四氣門雙頂置凸輪軸汽油機（排量為125cc~250cc）進行VVT結(jié)構(gòu)設(shè)計”。通過跟蹤國內(nèi)外車用發(fā)動機可變配氣正時的發(fā)展水平和技術(shù)現(xiàn)狀, 借鑒現(xiàn)有的VVT機構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計，

23、制定出合理的設(shè)計方案,從而解決高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負荷與小負荷發(fā)動機動力性與經(jīng)濟性的矛盾。</p><p>　　1.2國內(nèi)、外研究發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　由于可變配氣相位技術(shù)的優(yōu)越性，在美國已有800多項專利產(chǎn)品。但是出現(xiàn)在80年代以前的很多機構(gòu)存在問題較多，如造價昂貴、機構(gòu)復雜、可調(diào)自由度有限以、沖擊較大及速度較高等。近10多年，電子技術(shù)的發(fā)展促進了可變配氣相位機構(gòu)產(chǎn)品化，有些技術(shù)已

24、在轎車上使用，取得了較好的效果。例如：①Benz公司的500SL型車用V8發(fā)動機采用了可變氣門正時機構(gòu)，使用進氣凸輪軸兩點調(diào)相法來改變氣門正時。在提前調(diào)整發(fā)動機進氣門關(guān)閉角的工況，發(fā)動機4000r/min全負荷工況下，扭矩平均增加15Nm～30Nm，扭矩提高了5%～8%，在滯后調(diào)整進氣門關(guān)閉角時，標定功率增加15kW，功率提高了約7%。②HONDA公司在1989年第一批裝用VTEC的1.6L其最大輸出功率可從原88kW增加到118kW,

25、而且可以達到8000r/min的超高速。③本田公司聲稱本田VTEC發(fā)動機是把賽車發(fā)動機的高轉(zhuǎn)速性能和普通2氣門發(fā)動機的低轉(zhuǎn)速性能結(jié)合在一起的新型發(fā)動機。本田最近新出臺的三段式VTEC發(fā)動機，能在低、中、高三種不同狀態(tài)下讓氣門以三種不同的方式工作，這種嶄新的三段式VTEC機使發(fā)動機油耗在與VTEC-E相同的情況下，功率提高了4</p><p><b>　　1.3研究內(nèi)容</b></p&g

26、t;<p>　　1、跟蹤國際國內(nèi)車用發(fā)動機可變配氣正時（VVT，Variable Valve Timing ；VVL，Variable Valve Lift）的發(fā)展水平和技術(shù)現(xiàn)狀；</p><p>　　2、研究摩托車發(fā)動機VVT的基本原理、控制模式和執(zhí)行機構(gòu)的工作原理，探討如何運用VVT 解決高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速、大負荷與小負荷發(fā)動機動力性與經(jīng)濟</p><p><b>

27、　　性的矛盾；</b></p><p>　　3、以某型摩托車汽油機為對象，開發(fā)適用四沖程四氣門配氣機構(gòu)的VVT部件系統(tǒng)（執(zhí)行機構(gòu)和控制模塊），完成關(guān)鍵零件的設(shè)計和VVT部件裝配。</p><p>　　2 VVT結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　2.1設(shè)計VVT部件基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　本次設(shè)計的VVT機構(gòu)主要是針對中小排

28、量摩托車發(fā)動機而設(shè)計的，就是在凸輪軸原一個進氣凸輪控制一個氣門的基礎(chǔ)上，還增設(shè)了一個高位凸輪，使低速凸輪和高速凸輪通過銷軸把挺柱連為一體來實現(xiàn)機構(gòu)的切換。任務(wù)就是把原有的機構(gòu)改成可變的配氣機構(gòu)（即VVT機構(gòu)）。設(shè)計的要求是：改動小，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小，體積小，成本低，易實現(xiàn)等。</p><p>　　該機構(gòu)的關(guān)鍵部件是可變配氣相位的液壓挺柱（見圖2-1中的零件5）和高、低速凸輪，它是典型的傳統(tǒng)的杯狀液壓挺柱[]。主要

29、部件組成如圖2-3所示。銷軸8主要通過電磁閥控制油壓作用來運動，杯狀液壓挺柱所需機油由氣缸蓋上13的油道口供給。</p><p>　　電子控制系統(tǒng)見圖2-2主要由電磁閥、活塞及活塞回位彈簧組成，基作用是根據(jù)ECU的指令（主要是轉(zhuǎn)速和負荷信號）來控制電磁線圈通電或斷電，來利用活塞回位彈簧的彈力或克服回位彈簧的彈力做功來驅(qū)動活塞移動達到控制銷軸運動的目的。</p><p>　　1-進氣凸輪軸

30、 2-鏈輪 3-氣門彈簧 4-進氣門 5-挺柱 6-氣門墊片 7-銷軸回位彈簧 8-銷軸 9-彈簧座 10-氣門導管 11-卡環(huán) 12-氣門彈簧座 13-氣缸蓋</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　圖2-2 電子控制閥</p><p>　　2.2工作原理及工作過程</p>&

31、lt;p>　　2.2.1 當發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時</p><p>　　ECU發(fā)出指令，電磁閥斷電，活塞由回位彈簧的彈力將活塞回位，使主油道的油道B封閉，油道B不向油道供油，機油由油道A經(jīng)回油道C流出，銷軸大頭沒有受油壓的作用。當高、中低速凸輪均以基圓部分工作時，機構(gòu)處于如圖2-3a所示狀態(tài)，因為發(fā)動機的高速凸輪和中低速凸輪的基圓半徑相同，這時兩個氣門的挺柱處于同一條線上。此時銷軸與高速凸輪作用的挺柱一起沒有運動

32、。而凸輪軸不停的轉(zhuǎn)動，高速凸輪和中低速凸輪都轉(zhuǎn)到上升段分別推動各自的挺柱向下運動，由于高速凸輪和中低速凸輪的工作型線曲線不一樣，所以同一時刻處于不同的水平線上（如圖2-3b所示狀態(tài)），而銷軸和高速凸輪作用的挺柱一起向下運動。這一過程中各部件的運動仍然是各自獨立的，高速氣門仍然在高速凸輪的控制下開、閉，而低速氣門也仍然在中低速凸輪的控制下開、閉。</p><p>　　a 凸輪緩沖段

33、 b 凸輪工作段</p><p>　　圖2-3發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)工作示意圖</p><p>　　2.2.2當發(fā)動機由高速運轉(zhuǎn)到低速運轉(zhuǎn)時</p><p>　?、?當發(fā)動機由高速運轉(zhuǎn)，ECU發(fā)出指令，電磁閥通電，活塞在電磁力的作用下克服回位彈簧做功向右運動，活塞向右移動封閉了回油道C，油道B此時已打開，高壓油從油道B進入，經(jīng)油道 A流出，通過缸蓋體

34、油道進入銷軸大頭前腔，從而銷軸大頭受到高壓油油壓的作用。當高/中低速凸輪均以基圓部分工作時，機構(gòu)處于如圖2-4a所示狀態(tài)，供油路線為：油道→油道B→油道A→銷大頭前腔，前腔內(nèi)的機油推動銷軸向右運動，將兩個挺柱連為一體。由于高速凸輪工作角度和凸輪工作型線比低速凸輪大，所以高速凸輪先轉(zhuǎn)到升程段，整個機構(gòu)由高速凸輪驅(qū)動，即兩個氣門都由高速凸輪控制開、閉，此時中低速凸輪不起作用。</p><p>　　② 當轉(zhuǎn)速降低時，E

35、CU發(fā)出指令，電磁閥斷電，活塞在活塞回位彈簧的彈力作用下回到原位置，活塞向左移動封閉了油道B，回油道C此時已打開，高壓油由油道 A經(jīng)回油道C流出，供油路線為：油道A→回油道C，銷軸大頭前腔的機油流回回油道。當高/中低速凸輪均轉(zhuǎn)到基圓部分時，此時銷軸在銷軸回位彈簧的作用下回到原位置，兩個挺柱再次分開，挺柱回到各自的凸輪下工作。</p><p>　　a 凸輪緩沖段

36、 b 凸輪工作段</p><p>　　圖2-4發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)工作示意圖</p><p>　　三、VVT零部件設(shè)計</p><p><b>　　3.1氣門組的設(shè)計</b></p><p>　　氣門組包括進氣門，排氣門，氣門導管，氣門座，氣門彈簧，油封等零部件。氣門組應該保證氣門能實現(xiàn)氣缸的密封，因此要求：1）

37、氣門頭部與氣門座必須貼合嚴密。2）氣門導管對氣門桿的上下運動有良好的導向作用。3）氣門彈簧的兩端面與氣門桿的中心線相垂直，以保證氣門頭部在氣門座上不偏斜。4）氣門彈簧的彈力應能克服氣門及其傳動件的運動慣性力，使氣門能迅速關(guān)閉，并保證氣門緊閉在氣門座上[]。 </p><p>　　3.1.1氣門的設(shè)計</p><p>　　1 氣門設(shè)計的基本要求：</p><p>&l

38、t;b>　?、俨牧戏矫妫?lt;/b></p><p>　　氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。由于氣門工作溫度非常高并且其冷卻和潤滑條件較差，而且還要承受氣體的壓力、氣門彈簧及傳動組零件慣性力的作用，所以其材料應具有足夠的強度、剛性和耐磨性。進氣門錐面多屬摩擦磨損，因此進氣門側(cè)重于對耐磨性能的要求。進氣門的材料一般采用合金鋼（如鉻鋼或鎳鉻鋼等）。由于排氣門錐面磨損常為腐蝕磨損，因此在選擇材料時必

39、須考慮化學腐蝕（主要是硫和磷）的性能。排氣門的材料一般采用耐熱合金鋼（如硅鉻鋼等）[11]。</p><p><b>　?、跈C構(gòu)方面：</b></p><p>　　要求結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，頸部形狀恰當，以便減小氣體的流動阻力，增加進氣充量。在保證足夠的強度、剛度和耐磨性的前提下盡量減輕質(zhì)量，以其減小慣性負荷和增加其使用壽命。</p><p>　

40、?、郾M可能的降低熱負荷：</p><p>　　排氣門是氣門組中的高溫零件，氣門頭部75%左右的熱量經(jīng)氣門座導出，因此，氣門的設(shè)計應與氣缸蓋的設(shè)計密切相關(guān)，氣門座周圍必須加強冷卻，并使溫度盡可能均勻。此外，如果結(jié)構(gòu)允許的情況下，盡量增加導管的長度，適當減小氣門桿與導管的間隙，以降低氣門的溫度[]。</p><p>　?、軞忾T是配氣機構(gòu)從凸輪開始的整個運動鏈中末端零件。</p>

41、<p>　　它的運動受到凸輪型線、挺住、氣門導管、氣門彈簧等零件特性的制約，因此氣門的設(shè)計還必須從整個配氣機構(gòu)來考慮分析，要避免氣門在落座時承受過大的沖擊和振動，因為這些機械負荷也是造成氣門與氣門座磨損的重要原因。</p><p>　　2 氣門的工作條件分析：</p><p>　　氣門是發(fā)動機的重要零件之一。工作時需要承受較高的機械負荷和熱負荷，尤其是排氣門，由于經(jīng)常受高溫燃氣的

42、影響，因而易于產(chǎn)生漏氣、腐蝕與燒損等現(xiàn)象，工作條件也更為嚴酷。氣門工作時承受落座沖擊負荷及燃氣壓力給以的靜負荷，一般在4 kgf/左右，而沖擊負荷一般為11.6 kgf/左右，氣門的工作溫度：進氣門約為200到450度；而排氣門則可達到650到850度，甚至更高。</p><p>　　3 氣門材料的選擇：</p><p>　　氣門由氣門頭部和桿部組成。氣門頭部的工作溫度很高，而且還要承受氣

43、體壓力、氣門彈簧力及傳動組零件慣性力的作用，其冷卻和潤滑條件有比較差。因此要求氣門有足夠的強度、剛度和耐磨性[11]。在考慮到進、排出的氣體的實際溫度情況，在本人新設(shè)計的機構(gòu)中進氣門選用的材料為合金鋼4Cr10Si2Mo，而排氣門則采用耐熱的合金鋼5Cr21Mn9Ni4N。為了節(jié)省耐熱合金鋼，在氣門桿的頭部堆焊了鎢鉻鈷合金。</p><p><b>　　4 氣門頭的設(shè)計：</b></p

44、><p><b>　?、贇忾T頭部的形狀：</b></p><p>　　氣門頭部的形狀有平頂、凸球面頂、凹球面頂和喇叭形頂?shù)?。目前使用最多的是平頂式，原應是其頭部結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，吸熱面積小等。凸球面頂氣門頭部只適用于排氣門，因為其強度高，排氣阻力小，廢氣的清除效果好，但球面的受熱面積大，質(zhì)量和慣性力大，加工較復雜。喇叭形頂氣門頭部與桿部的過渡部分具有一定的流線型，可以減

45、少進氣阻力。但其頂部受熱面積大，故適用于進氣門，不宜用于排氣門。凹球面頂氣門頭部是在平頭氣門的頭部加工出一個球形凹坑，目的是減小氣門質(zhì)量，降低運動慣性力，還可以使氣門更近似于球形，有利于提高混合氣的形成質(zhì)量和火焰?zhèn)鞑?，此形式可使用于進、排氣門[11]。而本機構(gòu)采用的是凹頂形的。</p><p><b>　　②氣門頭部的直徑：</b></p><p>　　進氣門直徑：

46、 =(0.35—0.52)×D =（19.78—29.38）mm；</p><p>　　排氣門直徑De比進氣門直徑小10%到20% De=×（80%—90%）=（21.6—24.3）mm，其中D=56.5mm</p><p>　　增大進排氣流通截面積是減少進排氣阻力，提高進氣量的途徑，同時氣門頭部直徑的選擇還要考慮到燃燒室形狀，氣缸蓋進排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的

47、設(shè)計以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。綜上條件此處的進排氣門直徑選擇為：28mm和23mm。</p><p><b>　?、蹥忾T錐面斜度：</b></p><p>　　在氣門開啟初期及接近氣門關(guān)閉時，氣門錐面斜角θ的大小對于氣體的流通斷面有較大的影響。這時的流通斷面大致與斜角θ的余弦成正比。此外，氣門與氣門座之間的單位壓力隨斜角的增加而增，而氣門與氣門座之間的相對滑移

48、隨著斜角減小而減小，因此氣門斜角θ的確定必須根據(jù)發(fā)動機的綜合情況而定，對于此處，選擇θ=45°。</p><p>　?、軞忾T頭部厚度及錐面寬度：</p><p>　　厚度T與氣門頭部的外徑有一定的比例，一般氣門頭部厚度T的設(shè)計要求和考慮的因素，可以得出以下計算公式：</p><p>　　進氣門頭部厚度：Ti=(0.10—0.12) ×=(0.10

49、—0.12) ×=（2.8—3.36）mm，則Ti=3。</p><p>　　排氣門頭部厚度： Te=（0.10—0.12）×De=（0.10—0.12）×23=（2.3—2.76）mm，則Te=2.6mm氣門錐面的寬度b與厚度T有關(guān)，一般當θ=45°時：b=（0.9—1.05）×T =（0.9—1.05）×3 =（2.7—3.15）mm，則 bi=

50、3mm。be=（0.9—1.05）×Te =（0.9—1.05）×2.6=（2.34—2.73）mm，則be=2.6mm。</p><p>　　在實際的設(shè)計的過程中，要考慮到溫度的因素和氣門的磨損且接觸壓力，所以選取氣門密封帶的寬度，其寬度一般1.5mm到3.0mm，此處選取寬度為2mm值得提醒的是，并不是所有的b都參與了密封，真正起到密封作用的是一條位于寬度b中間附近的密封帶，密封帶的寬度比

51、b小得多，氣門的大部分熱量是通過這條密封帶傳出去的，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，因此需要綜合這兩個方面的因素來選取氣門密封帶的寬度，其寬度一般1.5mm到3.0mm，此處選取寬度為1.5mm。</p><p><b>　?、輾忾T桿的設(shè)計：</b></p><

52、;p><b>　　a.氣門桿的結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　氣門桿通常是做成實心的，但是為了減輕質(zhì)量，對于高速發(fā)動機，它的溫度很高，將氣門桿做成空心，并在排氣門桿內(nèi)充有金屬鈉進行冷卻以降低熱負荷。</p><p>　　此處的氣門桿直接做成實心的。</p><p><b>　　b.氣門桿頸：</b></p&

53、gt;<p>　　設(shè)計過程中考慮各種因素，可以得出公式：</p><p>　　氣門桿直徑：Dg=（0.16—0.25）×28=（4.48—7）mm，則Dg=6mm。如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 進、排氣門</p><p><b>　　c.氣門桿長度L:</b></p><p>　

54、　設(shè)計氣門桿長度取決氣缸蓋和氣門彈簧，一般設(shè)計短些，目的降低發(fā)動機的總高度，減小氣門的質(zhì)量和慣性力等，通常：氣門桿長度：L=（2.5—3.5）×Di=（70—98）mm，則L=80mm。</p><p>　　3.1.2氣門導管的設(shè)計</p><p>　　氣門導管的功用主要是保證氣門作往復直線運動，使氣門和氣門座能正確貼合。此外，氣門導管還在氣門桿與氣缸或氣缸蓋之間起導熱作用。&l

55、t;/p><p>　　由于氣門導管的工作溫度較高，潤滑條件也較差，再加上易磨損。因此它的材料選用灰鑄鐵HT200。如圖3-2所示：</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　3.1.3氣門彈簧的設(shè)計</p><p>　　①氣門彈簧的結(jié)構(gòu)要求：兩氣門彈簧之間，每邊有0.75mm的間隙。氣門彈簧要進行噴丸

56、處理，表面采用回火處理。彈簧的最大剪切應力達734.72Mpa，整體軟氮化工藝處理。</p><p>　?、跉忾T彈簧材料的選擇：查閱資料可以得到彈簧材料采用常用的55CrSi鋼絲。如圖3-3所示：</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　?、圻M氣門彈簧設(shè)計計算過程： 彈簧材料：55CrSi-YB/T5105-199

57、3，閥門用油淬火鉻硅合金彈簧鋼</p><p>　　已知： F1=759.5N， F2=287.14N，H1=38.4mm， H2=30.6mm</p><p>　　剪切模量：G=79000Mpa</p><p>　　抗拉強度：σb=1814—1961Mpa</p><p>　　許用應力：[τ]=（0.35—0.40）σb=1961&#

58、215;0.4=784Mpa，C=D/d=18/3=6</p><p>　　K==0.102+23/20=1.252</p><p>　　d≥1.6=3.95mm，Ho==44.85mm，Hj=(5.5+2)d=22.5mm</p><p>　　每圈鋼絲剛度：P＇==353.06N/mm，=353.06/5.5=64.19N/mm， 沒發(fā)生并圈前，353.06/4.

59、25=83.07N/mm， 發(fā)生并圈后f=3.56×=45549次/分鐘，鋼絲的剪切力：[τ]=，457.06Mp，1.11×1056.13=1172.30Mpa</p><p>　　Α一般?。?°—9°</p><p>　　3.1.4銷軸的設(shè)計</p><p>　　由于其受到高溫，受到應力，使用頻率高。所以它的耐磨性、剛度、

60、強度要好。其的光潔度也要好，要求光潔度為1.6。采用35#鋼，熱處理硬度HR28-38，并表面氧化處理。如圖3-4所示：</p><p><b>　　圖3-4</b></p><p>　　3.1.5銷軸回位彈簧的設(shè)計</p><p>　　銷軸回位彈簧也是本機構(gòu)的關(guān)鍵部件之一。由于其直徑小，因此材料采用較可靠的2Cr18Ni9。表面噴丸、涂防油脂

61、處理。</p><p>　　3.1.6彈簧座的固定方式</p><p>　　常用的結(jié)構(gòu)是部分成兩半的錐形來固定彈簧座。這時氣門桿端部須切出環(huán)槽用以安裝鎖片。如圖3-5所示：</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　3.2氣門傳動組的設(shè)計</p><p>　　本機構(gòu)是采用的

62、頂置式雙凸輪軸，氣門傳動組主要包括凸輪軸、鏈輪、挺柱等。它的傳動路線如下：</p><p>　　3.2.1凸輪的設(shè)計 </p><p><b>　　1.凸輪軸的設(shè)計</b></p><p>　　1）凸輪軸支承軸頸的數(shù)目：支承前后端各一個，支承數(shù)目為2.</p><p>　　2）凸輪軸的選材：查閱資料可以從中得出，一般選擇

63、45鋼.3）.凸輪軸最小直徑確定：</p><p>　　Db = 2 * Ro -（2—4）mm；Ro為凸輪基圓半徑：Ro=（1.5—2.5）*hmax =（1.5—2.5）*7 =（10.5—17.5）mm則Ro=14mm。Db=2 * Ro -（2—4）mm</p><p>　　=2 * 14-（2—4）=（24—26）mm，則Db=25mm.</p><p>

64、　　當轉(zhuǎn)速較高時，支承軸頸間距離較大，凸輪上受力較大時取上限值。凸輪軸支承軸頸與軸承孔的徑向間隙一般為0.02—0.03mm范圍內(nèi)，軸向間隙一般為0.01—0.25mm范圍內(nèi)。</p><p>　　2.凸輪的設(shè)計：經(jīng)過查閱資料的可以的一下設(shè)計步驟</p><p>　　1)凸輪的基圓設(shè)計：</p><p>　　凸輪型線從基圓開始繪制，從保證配氣機構(gòu)有足夠剛性的條件出發(fā)

65、選擇它的</p><p>　　基圓半徑Ro，其值在Ro=（1.5—2.5）* hmax范圍內(nèi)。</p><p>　?、倩鶊A半徑：Ro=（1.5—2.5）* 7 =（10.5—17.5）mm，則Ro=14mm</p><p>　?、谕馆喌牟贾茫哼M排氣凸輪的夾角：θ1=90°+0.25 * （γ-δ+β-α）=90°+0.25 * （33°

66、-0°+25°-2°)=104°</p><p>　　2).配氣相位與凸輪的作用角：φ1=0.5 * （180°+α+β）=0.5 *（180°+2°+0°）=91°</p><p>　　3).凸輪頂部的圓弧半徑：r1=r0-hmax ×/ （）</p><p>　　

67、緩沖段包角：θ2 =15°— 40°則θ2 =15.5°</p><p>　　=×θ2=91°-2×15.5°=60°</p><p>　　r1=r0-hmax ×/ （）</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：r1=1.75mm，a=（Ro + hmax – r1）mm =12.2

68、5mm</p><p>　　所以，緩沖段的圓弧半徑：r2=（Ro2 + a2- r12 - 2×a×cosa）/[2×（Ro- r1- a×cosa）]=124mm，保證氣門的間隙，凸輪的背面部分的半徑Ro加工的比實際小△S：Rn=Ro-△S，△S值中包括了配氣機構(gòu)的溫度間隙及彈性變形量。對于進氣凸輪△S=（0.25—0.35）mm，而排氣凸輪△S=(0.35—0.50)m

69、m?；鶊A與凸輪頂部圓弧的連接用半徑為r1的圓弧連接。如下圖 3-6所示：</p><p>　　高速凸輪 低速凸輪</p><p><b>　　圖3-6</b></p><p>　　凸輪的輪廓應保證氣門開啟和關(guān)閉的持續(xù)時間和配氣相位的要求，且使氣門有合適的升程（它決定于氣門通道面積）及其升降過程的運動規(guī)律。本機構(gòu)中采用的凸輪廓形如圖3-5

70、所示。中低速凸輪：氣門全開時間最短，且有早關(guān)現(xiàn)象；高速凸輪：氣門全開時間比中低速凸輪長。以高速凸輪結(jié)構(gòu)為例，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖4-11所示：O點為凸輪旋轉(zhuǎn)中心，ce是基圓圓弧，以O(shè)為中心。當凸輪順時針轉(zhuǎn)過ec弧時，挺柱不動，氣門關(guān)閉。凸輪轉(zhuǎn)過c點以后，挺柱開始上移，至b點氣門間隙消除，氣門開始開啟。凸輪轉(zhuǎn)到f點時，氣門開度達到最大值以后逐漸降到g點，氣門關(guān)閉。β對應著氣門開戶持續(xù)角，α1和α2則分別對應著消除氣門間隙和恢復氣門間隙所需要的角

71、（本機構(gòu)中β為130°，α1和α2都為13°）。凸輪輪廓bfg段的形狀，決定了氣門的升程及其升降過程的運動規(guī)律。如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 高速凸輪的輪廓曲線</p><p>　　3.2.2鏈輪的設(shè)計</p><p>　　由于本機構(gòu)采用的是雙凸輪軸，所以第一根凸輪軸上都要有一個鏈輪，而它的結(jié)構(gòu)是采用可拆卸輪殼型。它的功用是：將

72、曲軸的動力傳遞給凸輪軸；保證曲軸和輪軸之間有固定的傳動比和角度關(guān)系，以保證配氣正時。鏈輪和凸輪軸的連接方式為螺栓和銷連接。在工作中，兩個正時鏈輪均承受周期沖擊載荷，所以應有較好的抗沖擊載荷的能力和抗疲勞的能力。因此，鏈輪的材料采用45號鋼，而對其表面進行淬火，淬火硬度為HRC40-45。</p><p>　　3.2.3挺柱的設(shè)計</p><p>　　挺柱的功用是把凸輪軸的推力傳給氣門，并承

73、受凸輪軸旋轉(zhuǎn)時所施加的側(cè)向力。而在本機構(gòu)中，挺柱扮演著關(guān)鍵的角色，它是可變配氣相位能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。本機構(gòu)的挺柱的形狀如圖3-8所示。 而挺柱采用的材料為鎳鉻合金鑄鐵，其摩擦表面經(jīng)熱處理后精磨。為了保證銷軸能順利從一進氣挺柱插入另一進氣挺柱，銷軸表面的光潔度和挺柱銷軸腔的光潔度都要有保證，并且還要有一定的配合公差，其光潔度要求為Ra1.6，配合公差要求為0.01mm。</p><p><b>　　圖3-8

74、進氣門挺柱</b></p><p>　　3.2.4氣缸蓋的設(shè)計</p><p>　　氣缸蓋的結(jié)構(gòu)基本與原氣缸蓋相比，只是多加了一條油道和在銷軸上下移動的位置開了一條槽。考慮到時有油壓處不能漏油，所以，與挺柱配合的氣缸蓋壁要有較好的光潔度。而凸輪軸的軸頸處也應有較好的配合要求。而氣缸蓋的材料采用鋁合金，這種氣缸蓋重量輕，具有優(yōu)良的導熱和耐磨性，但工藝復雜，制造成本高。</p

75、><p>　　綜上所述，現(xiàn)代摩托車技術(shù)不僅要求要有較好的動力性、經(jīng)濟性，而且還要有很好的排放性能。顯然，目前的我國摩托車技術(shù)在這方面有著明顯的不足，那是由于當前的摩托車都是采用固定配氣相位技術(shù)。固定的配氣相位無論從經(jīng)濟上還是從動力上或者從排放上講，都有著它歷史的局限性。而反之，從國外已經(jīng)上市的可變配氣相位的產(chǎn)品來看，我們不得不承認該項技術(shù)與固定配氣相位相比有著固定配氣相位無法比擬的優(yōu)越性。因此，該項技術(shù)在我國應該有很

76、好的發(fā)展與應用前景。</p><p><b>　　四、結(jié) 論</b></p><p>　　大四最后一學期里，經(jīng)過了為期三個多月的畢業(yè)設(shè)計專周，這就意味著我的大學生活即將結(jié)束。在這段時間里我進行了對DOHC 型汽油機 VVT 機構(gòu)的相關(guān)設(shè)計。讓我對可變配氣相位（VVT機構(gòu)）有了更深的認識和了解。在解決較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動力性和經(jīng)濟性的矛盾方面，可運用的VVT機構(gòu)有多種類型，

77、如可變壓縮比、可變進氣系統(tǒng)、可變配氣定時、可變噴油系統(tǒng)、可變增壓系統(tǒng)等。本文以可變進氣系統(tǒng)這一類型為指導設(shè)計了一種新型的VVT（可變配氣正時）直動式機構(gòu)，可以廣泛應用于采用雙頂置凸輪軸配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式的摩托車發(fā)動機。下面就是本文所提出的這一方案的優(yōu)點以及相關(guān)啟示：</p><p>　　1.所設(shè)計的DOHC機構(gòu)，可通過高速進氣凸輪與中低速進氣凸輪的切換實現(xiàn)中、低速工況與高速工況的進氣優(yōu)化，避免內(nèi)燃機不正常工作現(xiàn)象

78、的出現(xiàn)，可以減小發(fā)動機的泵氣損失，加快進氣速度，改變殘余廢氣系數(shù)，提高了充氣效率，改善混合氣質(zhì)量，提高發(fā)動機功率，使動力性、經(jīng)濟性和排放性能得到綜合性的改善。各個控制模式的切換順暢平滑、機構(gòu)噪聲低、可靠性好。</p><p>　　2.本設(shè)計的這可變配氣機構(gòu)結(jié)構(gòu)方案簡單，容易控制，而且對原機改動較小，便于設(shè)計和制造，能夠?qū)崿F(xiàn)對氣門升降的改變，從理論講，應該很適合我國現(xiàn)狀摩托車的開發(fā)。</p><

79、p>　　3．這一方案盡管是針對摩托車發(fā)動機而設(shè)計的，而對其他在多工況下運轉(zhuǎn)的發(fā)動機也有一定的參考價值。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計的完成，意味著四年的大學生活就快走到尾聲，離校日期已日趨漸進?；厥状髮W四年，同學們和我情同兄弟，我

80、們一起填寫了讓我們記憶猶新的大學生活，生活中有快樂也有艱辛?？鞓肺覀兎窒碇?，艱辛我們堅持著，相互幫助，充滿著關(guān)愛。感謝你們在這四年里無論是生活中還是學習上對我的幫助。</p><p>　　在這四年的大學里，需要感謝的人太多。感謝爸媽這四年來對我的關(guān)愛和支持。感謝老師一直以來對我無私的關(guān)愛、呵護和教誨。感謝同學們對我的幫助。感謝你們給了我這么美好的回憶和豐富多彩和充實的大學生活。也正因為大學四年和同學、老師一起走過

81、的時光讓我記憶猶新，心中有說不出的眷戀和不舍。</p><p>　　走出校門，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，就是到了要把所學的知識應用到實際工作中去的時候了。四年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達能力和廣闊視野還有老師和同學們深厚的師生情和兄弟情意。很慶幸這四年來我遇到了如此多的良師益友，無論在學習上或生活中都給予了我無私的幫助和照顧，讓我在一個充滿溫馨的

82、環(huán)境中度過了美好的大學生活。</p><p>　　本論文在導師的悉心指導下完成的。在這三個月里，在為畢業(yè)設(shè)計忙碌著的我過得非常充實。此次設(shè)計也讓我學到了不少相關(guān)VVT機構(gòu)的知識，這使我的知識更加廣泛也更加鞏固了我的專業(yè)知識。在這里我要感謝我的導師，他無論是在理論上還是在實踐中，都給予我很大的開導和幫助，感謝他對我耐心的輔導。不僅使我樹立了遠大的目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多為人處事的道理。本論文從選