第五章 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 新PPT

1、第五章第五章 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)返回開(kāi)始第二節(jié)第二節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線設(shè)計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)第四節(jié)第四節(jié) 凸輪軸及氣門(mén)驅(qū)動(dòng)件設(shè)計(jì)凸輪軸及氣門(mén)驅(qū)動(dòng)件設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)型式及評(píng)價(jià)配氣機(jī)構(gòu)型式及評(píng)價(jià)第五節(jié)第五節(jié) 可變配氣相位及其機(jī)構(gòu)（可變配氣相位及其機(jī)構(gòu)（VVTVVT）第五章第五章 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 配氣機(jī)構(gòu)應(yīng)保證氣缸內(nèi)換氣良好，充氣系數(shù)高，換氣損失小，使發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)要求本身工作平穩(wěn)可靠，噪聲低 第一節(jié)第一節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)型式及評(píng)價(jià)配氣機(jī)構(gòu)型式及評(píng)價(jià) DEFab一、型式 無(wú)凸輪電磁無(wú)凸輪電磁氣門(mén)機(jī)構(gòu)氣

2、門(mén)機(jī)構(gòu) 無(wú)凸輪電液驅(qū)動(dòng)氣門(mén)機(jī)構(gòu)無(wú)凸輪電液驅(qū)動(dòng)氣門(mén)機(jī)構(gòu) 二、氣門(mén)的通過(guò)能力評(píng)價(jià)二、氣門(mén)的通過(guò)能力評(píng)價(jià) 1. 時(shí)間斷面 21 ttdtf)(2thddhfcoshh sincos2 sin2hdhddhht)2sin2(cos hdhfh2. 平均通過(guò)斷面 21121ttmdtfttf3. 時(shí)間斷面豐滿系數(shù) maxffmf主要用來(lái)比較同樣大小氣門(mén)，升程規(guī)律不同時(shí)的氣門(mén)通過(guò)能力 4. 比時(shí)間斷面 FfmFF為活塞頂面積。主要用來(lái)對(duì)不同大小的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行充氣能力的比較 )H(H)dH-(h0max00tFm5凸輪型線豐滿系數(shù)三、氣門(mén)直徑與氣門(mén)最大升程的關(guān)系三、氣門(mén)直徑與氣門(mén)最大升程的關(guān)系 H/d=0.2

3、5時(shí)，氣門(mén)口與氣門(mén)座處的流通面積相等 進(jìn)氣門(mén)的H/dvi=0.260.28 排氣門(mén)的H/dve=0.30.35 本章開(kāi)始第二節(jié)第二節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和凸輪型線設(shè)計(jì) 一、平底挺柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、平底挺柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 速度三角形與AOB相似 ctctehAOrABh ctccttthdtdddhdtdhh又 tctchehe 偏心距e等于挺柱的幾何速度 設(shè)計(jì)時(shí)平底挺柱的底面半徑要大于emax，即大于 max)(ctddh由 0rrrhvOArOBvcttctctthrv)(0得 二、凸輪外形與平底挺柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律間的關(guān)系二、凸輪外形與平底挺柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律間的關(guān)系 ctccttthd

4、tddhddthddtdei 接觸點(diǎn)A沿挺柱表面的移動(dòng)速度為ti接觸點(diǎn)A沿凸輪軸表面的移動(dòng)速度為ci ccccccccddldtdddldtAdAi 21ctctctcthrhiiv)(0 所以凸輪各點(diǎn)的曲率半徑為tthhr 0min應(yīng)大于3毫米 三、滾子挺柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、滾子挺柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律RcRmRRmthrrhtghrrh ,cos) 1)(cos(00已知滾子挺柱規(guī)律，求平底挺柱規(guī)律。已知平底挺柱規(guī)律，求滾子挺柱規(guī)律。)()(cos100mtmRrrhrrhcRtmthrrhtg,0頂置凸輪擺臂機(jī)構(gòu)的凸輪氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律AAAxy1tanabhrrbaaboobaRm2)(cos2cos2022

5、122221abrrbaaboobam2)(cos2cos20221212210)(0ABBBcysinBAvyyh 四、凸輪的工作段和緩沖段設(shè)計(jì)四、凸輪的工作段和緩沖段設(shè)計(jì) 1. 緩沖段設(shè)計(jì) 設(shè)置緩沖段的必要性a. 由于氣門(mén)間隙L0(mm)的存在，使得氣門(mén)實(shí)際開(kāi)啟時(shí)刻晚于挺柱動(dòng)作時(shí)刻。b. 由于彈簧預(yù)緊力P0(N)的存在，使得機(jī)構(gòu)在一開(kāi)始要產(chǎn)生壓縮彈性變形，等到彈性變形力克服了氣門(mén)彈簧預(yù)緊力之后，氣門(mén)才能開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。c. 由于缸內(nèi)氣壓力的存在，尤其是排氣門(mén)，氣缸壓力的作用與氣門(mén)彈簧預(yù)緊力的作用相同，都是阻止氣門(mén)開(kāi)啟，使氣門(mén)晚開(kāi)。 上述原因使氣門(mén)實(shí)際開(kāi)啟時(shí)刻晚于理論時(shí)刻，實(shí)際落座時(shí)刻早于理論上述

6、原因使氣門(mén)實(shí)際開(kāi)啟時(shí)刻晚于理論時(shí)刻，實(shí)際落座時(shí)刻早于理論時(shí)刻。造成開(kāi)起沖擊大、落座速度高。機(jī)構(gòu)振動(dòng)、噪聲和磨損加劇。時(shí)刻。造成開(kāi)起沖擊大、落座速度高。機(jī)構(gòu)振動(dòng)、噪聲和磨損加劇。凸輪緩沖段過(guò)度曲線的設(shè)計(jì)包括：1）緩沖段過(guò)度曲線函數(shù)的設(shè)計(jì)2）所占的凸輪轉(zhuǎn)角3）最大升程（理論基圓與實(shí)際基圓半徑之差） 緩沖段參數(shù)及基本類型 iCFLH)(0000iHCFLHr)(0000iCFCFLHg)(00000iHCFLHr)(0000H0：緩沖段高度。進(jìn)氣門(mén)開(kāi)：進(jìn)氣門(mén)關(guān)：排氣門(mén)開(kāi)：排氣門(mén)關(guān)：一般 H00.150.3mm。 V0：緩沖段速度，V00.0060.025 mm/deg 0：緩沖段包角，01540ch

7、t01001010)(hvht001)2cos1 (000ttHh00典型緩沖段型線：a. 等加速等速型 等加速段： 等速段： b. 余弦型VoHoo012ct2cttdhdddhh,2ct2cttdhdddhh,緩沖過(guò)渡曲線的型式1.等加速等速型升程曲線由二次拋物線（等加速度）和直線（等速）組成等加速段：等速段：等加速等速段的優(yōu)點(diǎn)1）在等速段以速度開(kāi)啟和落座。2）等加速度段可保證挺柱由實(shí)際基圓過(guò)渡到緩沖段工作時(shí)，速度由零逐漸增大，無(wú)突變，工作平穩(wěn)。3）等速段加速度為零。緩沖過(guò)渡曲線的型式2.余弦函數(shù)型緩沖段曲線的加速度曲線為余弦函數(shù)。余弦函數(shù)型過(guò)渡曲線的優(yōu)點(diǎn)緩沖曲線終點(diǎn)的加速度為零，但是從過(guò)

8、渡段到工作段加速度仍有突變。一一 圓弧凸輪圓弧凸輪凸輪的從動(dòng)件是挺柱：凸輪的從動(dòng)件是挺柱：有兩種：平面挺柱有兩種：平面挺柱 滾子挺柱滾子挺柱圓弧凸輪的幾何參數(shù)圓弧凸輪的幾何參數(shù)雙圓弧凸輪有五個(gè)參數(shù)：雙圓弧凸輪有五個(gè)參數(shù)：為使圓弧凸輪能可靠地工為使圓弧凸輪能可靠地工作，凸輪型線外形應(yīng)連續(xù)作，凸輪型線外形應(yīng)連續(xù)光滑，這就要求各段圓弧光滑，這就要求各段圓弧在交接處有公切線和公法在交接處有公切線和公法線。線。這五個(gè)參數(shù)的制約關(guān)系這五個(gè)參數(shù)的制約關(guān)系由凸輪的幾何關(guān)系有：將幾何關(guān)系代入11-3中，可得：公式11-4r0與與0的確定搖臂比 i定義：氣門(mén)端的搖臂長(zhǎng)度L2與凸輪端的搖臂長(zhǎng)度L1之比r1與r2的選

9、擇凸弧凸輪平面挺柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸弧凸輪平面挺柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律即平面挺柱的升程即平面挺柱的升程ht、速度、速度vt、加速度、加速度at在凸弧型線上隨凸輪轉(zhuǎn)角在凸弧型線上隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)的變化規(guī)律。律。采用分段計(jì)算的方法采用分段計(jì)算的方法挺柱與腹弧相接觸的階段挺柱與腹弧相接觸的階段第一階段：第一階段：挺柱在挺柱在A點(diǎn)相接觸的時(shí)刻點(diǎn)相接觸的時(shí)刻起即開(kāi)始上升，定義為起即開(kāi)始上升，定義為=0=0逆時(shí)針逆時(shí)針 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。關(guān)于關(guān)于ht的求解的求解是什么？是什么？ 到底是不是凸輪轉(zhuǎn)角？到底是不是凸輪轉(zhuǎn)角？圖中圖中AB段的最大轉(zhuǎn)角段的最大轉(zhuǎn)角maxmax式中的式中的D D為多少？為多少？D=rD=r0 0+h+hma

10、xmax-r-r2 2第二階段：挺柱與頂弧相接觸第二階段：挺柱與頂弧相接觸定義：逆著凸輪的旋轉(zhuǎn)方向計(jì)算，即順時(shí)針順時(shí)針?lè)较蛴?jì)算在處挺柱的升程為：第二階段凸輪的最大轉(zhuǎn)角第二階段凸輪的最大轉(zhuǎn)角maxmaxmaxmax= =0-maxmax挺柱在第一段的速度：挺柱在第一段的速度：討論速度的變化挺柱在第一段的加速度：挺柱在第一段的加速度：討論加速度的變化挺柱在第二段的速度：挺柱在第二段的速度：討論速度的變化挺柱在第二段的加速度：挺柱在第二段的加速度：討論加速度的變化凸弧凸輪平面挺柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸弧凸輪平面挺柱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸弧凸輪與挺柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律的比較凸弧凸輪與挺柱運(yùn)動(dòng)規(guī)律的比較函數(shù)凸輪的分類函數(shù)凸輪的分類函

11、數(shù)凸輪根據(jù)所采用的函數(shù)曲線的類型可分為函數(shù)凸輪根據(jù)所采用的函數(shù)曲線的類型可分為組合式和整體式。組合式和整體式。組合式：凸輪的工作段升程曲線是分段曲線，組合式：凸輪的工作段升程曲線是分段曲線，由若干段不同的分段曲線組合而成。這些函數(shù)由若干段不同的分段曲線組合而成。這些函數(shù)曲線為三角函數(shù)、低次多項(xiàng)式等。曲線為三角函數(shù)、低次多項(xiàng)式等。整體式：凸輪的工作段升程曲線是分段曲線，由一個(gè)函數(shù)曲線表示，多項(xiàng)式凸輪等2. 凸輪工作段設(shè)計(jì)凸輪工作段設(shè)計(jì) 高次方多項(xiàng)式凸輪型線 ssrrqqppxCxCxCxCxCCy)()()()()(220邊界條件 max0 , 0HCy 0y 0,y 0,y Vy ,y (4)

12、00 ，時(shí)HxX=0時(shí) y=Hmax，給定冪指數(shù)p、q、r、s，列方程求解方程系數(shù)挺柱加速度挺柱升程挺柱速度緩沖段開(kāi)始等速段等加速段優(yōu)缺點(diǎn)：負(fù)加速度小，正向慣性力小，桃尖的接觸應(yīng)力小。加速度曲線連續(xù)，沖擊小，有利于向高速發(fā)展。方程形式簡(jiǎn)單?？捎糜诜菍?duì)稱凸輪設(shè)計(jì)。負(fù)加速度曲線平緩，與氣門(mén)彈簧的適應(yīng)性不太好正加速度值大 整體式凸輪高次多項(xiàng)式凸輪五次多項(xiàng)式五次多項(xiàng)式用五個(gè)邊界來(lái)確定用五個(gè)邊界來(lái)確定C0、Cp、Cq、Cr、Cs已知，只需求P、q、r、s 低次方組合型線 25215201954418341724164151444313331223113109322827624153142131211CC

13、ChCCCCChCCCCChCCChCCCCCh優(yōu)缺點(diǎn)：i時(shí)間斷面大，設(shè)計(jì)上比較靈活；ii三階以上導(dǎo)數(shù)不連續(xù)，平穩(wěn)性有影響；iii只能用于對(duì)稱凸輪 除起始點(diǎn)與緩沖段連續(xù)外，其他的邊界條件就是保證各段升程及三階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，最大升程Hmax是給定值。最大升程點(diǎn)對(duì)應(yīng)的挺柱速度為零，該處的加速度和第三階導(dǎo)數(shù)不作限制。 本章開(kāi)始1.組合式凸輪組合式凸輪(1) 復(fù)合正弦凸輪：復(fù)合正弦凸輪：2.復(fù)合正弦凸輪復(fù)合正弦凸輪復(fù)合正弦凸輪曲線由兩段曲線組成。復(fù)合正弦凸輪曲線由兩段曲線組成。正加速度段為短周期半波正弦曲線。正加速度段為短周期半波正弦曲線。負(fù)加速度段為負(fù)加速度段為1/4正弦曲線。正弦曲線。特點(diǎn)：特點(diǎn)：最大

14、正加速度較大，正加速度所占凸輪轉(zhuǎn)角最大正加速度較大，正加速度所占凸輪轉(zhuǎn)角較大，使氣門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉的時(shí)間拖長(zhǎng)。較大，使氣門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉的時(shí)間拖長(zhǎng)?；谏鲜鲈?，復(fù)合擺線凸輪基于上述原因，復(fù)合擺線凸輪復(fù)合擺線凸輪復(fù)合擺線凸輪在半波正弦曲線中間，加入一段長(zhǎng)度占正加速度一半的水平線。正加速度段所占的曲軸轉(zhuǎn)角縮短了3.復(fù)合正弦拋物線加速度凸輪復(fù)合正弦拋物線加速度凸輪正加速度為半波正弦曲線，負(fù)值為1/4正弦曲線和二次曲線組合。 凸輪型線的靜態(tài)評(píng)價(jià)Fm 1、凸輪型線豐滿系數(shù))H(H)dH-(h0max00tFm對(duì)于只有升程數(shù)據(jù)表的情況)2)()(1100) 1(00maxFmH(HiiniittiHhHhmin

15、 2、最小曲率半徑平底挺柱凸輪表面的最小曲率半徑表示為tthhr 0mm3min滾子挺柱，凸輪表面曲率半徑可以是負(fù)值，也就是說(shuō)可以使凹面凸輪。但是最小負(fù)曲率半徑要大于滾子直徑和砂輪半徑。mRmin3、K值cnnanfttK6ftn1nta-示在凸輪軸轉(zhuǎn)速為nc的時(shí)候，凸型線正加速度寬度所占的時(shí)間（s）；-為配氣機(jī)構(gòu)基頻（Hz）的自振周期(s)。-為凸輪型線上升段正加速度段寬度；-為配氣機(jī)構(gòu)一個(gè)自振周期對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。 33. 16cnnanfttK一般認(rèn)為，能夠使配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)的K值應(yīng)該滿足機(jī)構(gòu)自振頻率的計(jì)算和實(shí)測(cè)1、計(jì)算自振頻率在不考慮機(jī)構(gòu)阻尼和外力的情況下，配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量模型的自由振動(dòng)方

16、程為00yMCCyS )cos(tAye其通解為MCCSe0MCCfSe0212（Hz）（弧度/秒）2、實(shí)測(cè)自振頻率自振頻率的實(shí)測(cè)有兩種方法：（1）在氣門(mén)上安裝位移傳感器，在氣門(mén)與搖臂之間塞進(jìn)一個(gè)厚度不大的薄金屬片，例如螺絲刀的平面。轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸將氣門(mén)壓開(kāi)一定的開(kāi)度，然后突然撤去金屬片，將位移傳感器傳出的信號(hào)記錄下來(lái)，此時(shí)的位移信號(hào)應(yīng)該是一個(gè)周期衰減波形，假設(shè)此時(shí)的周期是T（s），則配氣機(jī)構(gòu)的自振頻率為T(mén)1f （2）在進(jìn)行氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)量時(shí)，通常都是在氣門(mén)上安裝有加速度傳感器，測(cè)量的信號(hào)就是氣門(mén)運(yùn)動(dòng)的加速度。在負(fù)加速度段，加速度信號(hào)是一個(gè)周期波動(dòng)的曲線。假設(shè)曲線的橫坐標(biāo)是時(shí)間t，則每?jī)蓚€(gè)波峰或者

17、波谷之間的距離就是振動(dòng)周期T，則對(duì)周期T取倒數(shù)，就可以得到自振頻率f。為避免大的測(cè)量誤差。在測(cè)量時(shí)需要多取幾個(gè)波峰或者波谷求平均值。第三節(jié)第三節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 實(shí)際氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律（夸大畫(huà)法） 由于機(jī)構(gòu)的彈性變形，位于傳動(dòng)鏈末端的氣門(mén)運(yùn)動(dòng)與理想的運(yùn)動(dòng)有很大的畸變，嚴(yán)重時(shí)造成運(yùn)動(dòng)件飛脫、氣門(mén)反跳、噪聲增加和零部件加速損壞 二、配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量動(dòng)力學(xué)模型二、配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量動(dòng)力學(xué)模型 配氣機(jī)構(gòu)單質(zhì)量動(dòng)力模型SPVyMMiMMM3121222222)(llMyII搖臂當(dāng)量質(zhì)量Mv 氣門(mén)組質(zhì)量， Mp 推桿質(zhì)量I 搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)慣量yCFS0)(yxB 系統(tǒng)中M所受力氣門(mén)彈簧力：機(jī)構(gòu)彈性力：C0(x

18、-y)氣壓力： Fg F0內(nèi)粘性阻尼力 運(yùn)動(dòng)微分方程 gFyFyxByxCyM)C()()(S00 )()( 000gSFFxBxCyCCyByM 代入上式 2xxyyyy 202020MFFxMBxMCyMCCyMBygS 初始條件的確定氣門(mén)實(shí)際開(kāi)啟時(shí)刻是在消除氣門(mén)間隙和克服彈簧預(yù)緊力之后，即 0)(000FLxC0 0 )( )( 00000yyxxxx時(shí)，設(shè)中間變量 yuyu uyyMCCuMBFuS20)(0 0 )( )( 000000yyxxxx2020MFMBMC)(FgFxx其中一般用龍格庫(kù)塔方法求解微分方法組，可以計(jì)算出氣門(mén)的動(dòng)態(tài)位移、速度和加速度，還能夠計(jì)算機(jī)構(gòu)彈性變形、判

19、斷飛脫、落座速度等。 三、凸輪型線動(dòng)力修正三、凸輪型線動(dòng)力修正 當(dāng)量挺柱升程 ttxix*ykykHyCMyCCCCFLCyMCyCyCFLxSSt 21000000000000* 0220010000)6( CMnkCCCkCFLHS)4(21*21*ykykxykykxtt 設(shè)計(jì)時(shí)先選定理想的氣門(mén)升程曲設(shè)計(jì)時(shí)先選定理想的氣門(mén)升程曲線，然后再求當(dāng)量挺柱升程。氣線，然后再求當(dāng)量挺柱升程。氣門(mén)升程門(mén)升程y必須必須4階導(dǎo)數(shù)以上連續(xù)。階導(dǎo)數(shù)以上連續(xù)。 如果氣門(mén)升程曲線是高次多如果氣門(mén)升程曲線是高次多項(xiàng)式，稱為多項(xiàng)動(dòng)力凸輪。項(xiàng)式，稱為多項(xiàng)動(dòng)力凸輪。本章開(kāi)始第四節(jié)第四節(jié) 凸輪軸及氣門(mén)驅(qū)動(dòng)件設(shè)計(jì)凸輪軸及氣

20、門(mén)驅(qū)動(dòng)件設(shè)計(jì) 一、凸輪軸基本結(jié)構(gòu)參數(shù)一、凸輪軸基本結(jié)構(gòu)參數(shù)異缸同名凸輪夾角 A/2 A發(fā)火間隔角同缸異名凸輪夾角 曲軸轉(zhuǎn)角/（）氣門(mén)升程/mm)(4190)2180()2180(3602121i2i2e1eo2i1i2e1e2i1eT當(dāng)凸輪挺柱的接觸點(diǎn)不在一條直線上，接觸點(diǎn)的位置相差角時(shí) ，圖a2Te1e2e1)2180(180凸輪與曲軸位置的確定凸輪與曲軸位置的確定壓縮上止點(diǎn) 膨脹下止點(diǎn) 排氣桃尖 上止點(diǎn) 進(jìn)氣桃尖 進(jìn)氣下止點(diǎn) e1 i1-e2 i2當(dāng)活塞位于壓縮上止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)排氣凸輪相對(duì)于挺柱中心線的夾角這是確定凸輪軸與曲軸相對(duì)工作位置，即正時(shí)位置所必須掌握的是確定凸輪軸與曲軸相對(duì)工作位置，

21、即正時(shí)位置所必須掌握的 e1e2e1)2180(1802T二、挺柱、推桿、搖臂和氣門(mén)的設(shè)計(jì)二、挺柱、推桿、搖臂和氣門(mén)的設(shè)計(jì) 22maxmin)2()(bahRtmmhR25 . 1maxmin一般按照 1. 挺柱對(duì)于平面挺柱：其材料與凸輪軸材料配對(duì)底平面最小半徑應(yīng)大于最大挺柱幾何速度 當(dāng)缸徑比較時(shí)，凸輪升程也大， 考慮結(jié)構(gòu)要緊湊，常采用滾子挺柱。例如油泵凸輪挺柱。 ,max也大h2 . 推桿要求有足夠的剛度，重量要輕，不直度不超過(guò)0.10.2mm，為保證壓桿穩(wěn)定性應(yīng)采用空心鋼管型結(jié)構(gòu)。 液壓挺柱吊杯式液壓挺柱球閥彈簧剛度要小于油道壓力停車回流防止結(jié)構(gòu)下置凸輪軸推桿挺柱式浮動(dòng)擺臂式SOHC樞軸搖

22、臂式3. 搖臂及其支承 有足夠的抗彎剛度：搖臂采用有足夠的抗彎剛度：搖臂采用T型斷面，搖臂軸采用空心軸。型斷面，搖臂軸采用空心軸。搖臂應(yīng)盡量避免懸臂安裝，與氣門(mén)接觸面要淬硬。搖臂應(yīng)盡量避免懸臂安裝，與氣門(mén)接觸面要淬硬。注意加強(qiáng)支座剛度。注意加強(qiáng)支座剛度。4. 氣門(mén)氣門(mén) 設(shè)計(jì)要求：進(jìn)氣門(mén)：a.有足夠的進(jìn)氣流量，流動(dòng)阻力小； b.重量輕； c.耐磨性好； d.密封性好。排氣門(mén)：a.有較低的溫度，耐熱性好； b.耐磨性好； c密封性好。氣門(mén)的主要尺寸：A. lv：取決于缸蓋和氣門(mén)彈簧的安裝高度：取決于缸蓋和氣門(mén)彈簧的安裝高度Dlv) 3 . 11 . 1 (B. d：受限于缸蓋上的空間尺寸：受限于缸

23、蓋上的空間尺寸ieiddDd)85. 08 . 0()5 . 032. 0(dvivdd)25. 02 . 0( C. 氣門(mén)桿直徑dv大時(shí)，外表面積大，有利于傳熱。一般進(jìn)排氣門(mén)桿一樣 D. 氣門(mén)錐角氣門(mén)錐角 小，氣體流通斷面積大；大，自位作用好，大升程時(shí)氣體流動(dòng)阻力小。一般45。增壓柴油機(jī)30，因受力變形大。 材料：進(jìn)氣門(mén)：（300400C）40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V排氣門(mén)：（500C）4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo。 氣門(mén)頭部背錐角除影響氣門(mén)剛度外，還影響進(jìn)氣阻力。某項(xiàng)試驗(yàn)表明，當(dāng)=20時(shí)有最大的進(jìn)氣流量。 dv5. 氣門(mén)彈簧1 maxkykMF max03 .

24、 12 . 11FF 彈簧剛度 tsHFFC0max預(yù)緊力校核：B點(diǎn)，BByMF DDDDNw)25. 02 . 0( )35. 03 . 0(基本尺寸 348CsesSDiGd彈簧剛度的校核348ssseDCGdi 有效圈數(shù))5 . 25 . 1（etii彈簧總?cè)?shù)82maxdCFK彈簧剪切應(yīng)力轎車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)彈簧的工作應(yīng)力已超過(guò)800 Mpa（800N/mm2），同時(shí)為保證發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠度，通常要求氣門(mén)彈簧的疲勞壽命2107 次(安全行駛2104 km)6. 氣門(mén)與活塞是否相碰的計(jì)算 缸墊按壓緊后的計(jì)算曲柄連桿機(jī)構(gòu)的間隙均偏向一側(cè)，使活塞處于最高處。畫(huà)出活塞位移曲線按照其門(mén)的實(shí)際開(kāi)閉時(shí)刻畫(huà)出氣

25、門(mén)升程曲線。觀察兩條曲線是否相碰本章開(kāi)始工況工況凸輪軸相位凸輪軸相位詳細(xì)內(nèi)容詳細(xì)內(nèi)容停機(jī), 冷啟動(dòng), 怠速最小重疊角 重疊角最小改善燃燒穩(wěn)定性。 在冷啟動(dòng)時(shí)，需求濃度較低。 改善怠速穩(wěn)定性，降低怠速速度。 改善燃油經(jīng)濟(jì)性。中、低負(fù)荷排氣相位完全提前，進(jìn)氣相位小幅提前 提前進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)刻，而氣門(mén)重疊角仍保持較小 負(fù)荷增加相應(yīng)增加氣門(mén)重疊角，增加“稀釋”效應(yīng) 減小泵氣損失。 降低進(jìn)氣真空。高負(fù)荷,中、低轉(zhuǎn)速排氣相位滯后進(jìn)氣相位提前 提前進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)刻，提高充氣效率。 提高中速段扭矩。 廢氣稀釋量調(diào)節(jié)到最大。高負(fù)荷，高轉(zhuǎn)速排氣相位滯后，進(jìn)氣相位滯后 為提高充氣效率，推遲進(jìn)氣門(mén)晚關(guān)角。一、發(fā)動(dòng)機(jī)變工況

26、對(duì)配氣相位的要求一、發(fā)動(dòng)機(jī)變工況對(duì)配氣相位的要求典型收益典型收益策略策略介紹介紹固定相位可變定時(shí)功率功率/扭矩扭矩改善怠速改善怠速排放排放燃油燃油經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性進(jìn)氣進(jìn)氣2位置小幅度調(diào)節(jié)(8 to 15 cam)1983-現(xiàn)在歐洲/亞洲TDCBDCIEIXX進(jìn)氣進(jìn)氣連續(xù)可變大幅度調(diào)節(jié)(20 to 30 cam)1995Toyota VVTiTDCBDCIEIXXXX排氣排氣連續(xù)可變大幅度調(diào)節(jié)(20 to 30 cam)1997Ford ZetecTDCBDCIEEXXX進(jìn)排氣等相位調(diào)節(jié)進(jìn)排氣等相位調(diào)節(jié)單凸輪連續(xù)可變大幅度調(diào)節(jié)(20 to 30 cam)200XTDCIEE & IXX進(jìn)排氣

27、進(jìn)排氣獨(dú)立相位調(diào)節(jié)獨(dú)立相位調(diào)節(jié)連續(xù)可變大幅度調(diào)節(jié)(20 to 30 cam)1996BMWTDC E IIEXXXX應(yīng)用應(yīng)用相位調(diào)節(jié)示意圖相位調(diào)節(jié)示意圖日產(chǎn)配氣相位應(yīng)用類型及優(yōu)點(diǎn)配氣相位應(yīng)用類型及優(yōu)點(diǎn)傳統(tǒng)螺旋槽式VVT結(jié)構(gòu)最小重疊角位置最大重疊角位置VVT-i工作原理圖 可變配氣相位（張緊輪式）可變配氣相位（張緊輪式）排氣凸輪軸排氣凸輪軸進(jìn)氣凸輪軸進(jìn)氣凸輪軸功率調(diào)整功率調(diào)整調(diào)整功率時(shí)，鏈調(diào)整功率時(shí)，鏈條下部短，上部條下部短，上部長(zhǎng)，進(jìn)氣門(mén)延遲長(zhǎng)，進(jìn)氣門(mén)延遲關(guān)閉角加大。關(guān)閉角加大。進(jìn)氣管內(nèi)氣流速進(jìn)氣管內(nèi)氣流速高，氣缸充氣量高，氣缸充氣量足。足。因此高轉(zhuǎn)速時(shí)，因此高轉(zhuǎn)速時(shí)，功率大。功率大。可變配氣

28、相位可變配氣相位扭扭 矩調(diào)整矩調(diào)整凸輪軸調(diào)整器向凸輪軸調(diào)整器向下拉長(zhǎng)，于是鏈下拉長(zhǎng)，于是鏈條上部變短，下條上部變短，下部變長(zhǎng)。部變長(zhǎng)。因?yàn)榕艢馔馆嗇S因?yàn)榕艢馔馆嗇S被齒形帶固定了被齒形帶固定了，此時(shí)排氣凸輪，此時(shí)排氣凸輪軸不能被轉(zhuǎn)動(dòng)，軸不能被轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)氣凸輪軸被轉(zhuǎn)進(jìn)氣凸輪軸被轉(zhuǎn)一個(gè)角度，進(jìn)氣一個(gè)角度，進(jìn)氣門(mén)延遲關(guān)閉角變門(mén)延遲關(guān)閉角變小。小。在這個(gè)位置時(shí)，在這個(gè)位置時(shí)，在中、低轉(zhuǎn)速，在中、低轉(zhuǎn)速，可獲得大扭矩輸可獲得大扭矩輸出出.可變配氣相位可變配氣相位怠速怠速怠速時(shí)，進(jìn)氣門(mén)提前開(kāi)角度變小，進(jìn)排氣重疊角小，怠速時(shí)，進(jìn)氣門(mén)提前開(kāi)角度變小，進(jìn)排氣重疊角小，減小怠速抖動(dòng)減小怠速抖動(dòng).功率調(diào)整功率調(diào)整 轉(zhuǎn)速

29、在轉(zhuǎn)速在3700rpm以上時(shí)，左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向上，以上時(shí)，左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向上，右側(cè)調(diào)整器向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門(mén)延遲關(guān)閉。右側(cè)調(diào)整器向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門(mén)延遲關(guān)閉。扭矩調(diào)整扭矩調(diào)整轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)速在1000rpm以上時(shí)，進(jìn)氣門(mén)提以上時(shí)，進(jìn)氣門(mén)提 前關(guān)閉。左前關(guān)閉。左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向下，右側(cè)調(diào)整器向上運(yùn)動(dòng)。側(cè)凸輪軸調(diào)整器向下，右側(cè)調(diào)整器向上運(yùn)動(dòng)?？勺兣錃庀辔豢勺兣錃庀辔宦菪坌吐菪坌偷谝淮~片型第一代葉片型第二代葉片型第二代葉片型市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性: 成本下降30% 更緊湊 重量下降40% 性能更佳 轉(zhuǎn)子/定子用鋁壓鑄成型 錐形鎖銷 皮帶輪/鏈輪粉末冶金成形 鋼制零部件 齒輪傳遞負(fù)載市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性:

30、成本下降20% 更緊湊 耐久性 /穩(wěn)定性 提高轉(zhuǎn)子/定子粉末冶金成形鏈輪/皮帶輪集成設(shè)計(jì)200020022005葉片液壓油液壓油密封條集成定子集成定子/鏈輪鏈輪:強(qiáng)度增加成形更精細(xì) (更少的切削加工)翼板臂翼板臂 (與葉片與葉片):增加強(qiáng)度 (撞擊)減小泄漏成形更精細(xì) (更少切削加工)轉(zhuǎn)子和定子間的軸承轉(zhuǎn)子和定子間的軸承位于葉片的最小直徑處位于葉片的最小直徑處4 個(gè)刮油封個(gè)刮油封:減小泄漏成形更精細(xì) (減少切削加工)座孔在罩板上成形座孔在罩板上成形-鎖銷鎖銷:直形銷直形銷-取消鎖銷襯套轉(zhuǎn)子上為直孔軸向定位軸向定位-封裝孔精細(xì)成形與凸輪軸的阻力扭矩負(fù)載不重合精細(xì)成形內(nèi)置回位彈簧內(nèi)置回位彈簧內(nèi)部封裝特定應(yīng)用/可選經(jīng)成形加工的前罩板經(jīng)成形加工的前罩板:強(qiáng)度增加 (形狀)多特征集成-鎖銷座彈簧座定子螺栓凸臺(tái)液壓油道控制閥工作原理控制閥工作原理彈簧軸閥的運(yùn)動(dòng)方向閥芯-鋁制電樞-鋼制罩殼- 鋁制板-鋼杯- 不銹鋼支架-鋼（電鍍）繞線架-尼龍6/6 HS內(nèi)置濾清器凸輪位置傳感器曲軸位置傳感器四通路 PWM控制閥V2V1供油目標(biāo)輪控制動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊(PCM)0.00.20.40.60.81.0102030405060機(jī)油壓力 (psi)時(shí)間 (sec)提前提前滯后滯后相位調(diào)