485柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　485柴油機(jī)設(shè)計(jì)（配氣機(jī)構(gòu)）</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)介紹了485柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要是其各零部件的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)主要用于輕型載貨車(chē)。</p><p>　　配氣機(jī)構(gòu)的功用就是實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程，即根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的工作順序，定時(shí)的開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)排氣門(mén)，以保證氣缸排出廢氣

2、和吸進(jìn)新鮮空氣。配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，因此配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)整體設(shè)計(jì)上占有相當(dāng)重要的作用。在氣門(mén)選擇上，采用每缸兩個(gè)氣門(mén)的方案，其優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單、可靠，對(duì)于自然吸氣式柴油機(jī)可以提高新鮮空氣的進(jìn)氣量，降低氣缸的熱負(fù)荷，增加氣缸的耐久性和使用壽命。氣門(mén)的驅(qū)動(dòng)采用凸輪軸—挺柱—推桿—搖臂—?dú)忾T(mén)機(jī)構(gòu)。凸輪軸布置形式是下置式，采用的是整體式凸輪軸，這樣的凸輪軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度高，能有良好的互換性。</p

3、><p>　　本次配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要包括進(jìn)、排氣門(mén)的設(shè)計(jì)，氣門(mén)彈簧的設(shè)計(jì)，以及凸輪軸的設(shè)計(jì)。編寫(xiě)Matlab程序，計(jì)算得到挺柱升程表，繪出挺柱升程、速度、加速度曲線(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：柴油機(jī)，配氣機(jī)構(gòu)，凸輪軸，氣門(mén)</p><p>　　THE DESIGN OF VALVE TIMING MECHANISM </p><p>　　O

4、F 485 DIESEL ENGINES</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines, mainly the design of its various components.

5、 The 485 diesel engine in this design is mostly used in light truck.</p><p>　　The function of valve timing mechanism is to realize the exchange process, namely according to engine cylinder working order, ens

6、ure 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 ove

7、rall design of the engine play a rather important role. Arranging two-valve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple, reliable, fo</p><p>　　This design, including exhaust valve, intake v

8、alve, valve spring, and camshaft. Write Matlab program, calculate tappet lift table, map the curves of tappet lift, speed and acceleration.</p><p>　　KEY WORDS: Diesel engine, Valve timing mechanism, Camshaft

9、, Valve</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章 485柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　第二章 485柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算6</p><p>　　§2.1 485柴油機(jī)

10、工作過(guò)程熱計(jì)算已知參數(shù)6</p><p>　　§2.2 485柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算6</p><p>　　§2.2.1 一般參數(shù)的計(jì)算6</p><p>　　§2.2.2 進(jìn)排氣過(guò)程計(jì)算7</p><p>　　§2.2.3 壓縮終點(diǎn)參數(shù)計(jì)算8</p><p>　　

11、67;2.2.4 燃燒過(guò)程的計(jì)算8</p><p>　　§2.2.5 膨脹終點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算8</p><p>　　§2.2.6 指示參數(shù)的計(jì)算9</p><p>　　§2.2.7 有效參數(shù)的計(jì)算9</p><p>　　第三章 485柴油機(jī)主要性能參數(shù)的選擇10</p><p>　　

12、§3.1 平均有效壓力10</p><p>　　§3.2 活塞平均速度10</p><p>　　§3.3 行程缸徑比11</p><p>　　§3.4 曲柄連桿比12</p><p>　　§3.5 氣缸中心距13</p><p>　　第四章 配氣機(jī)構(gòu)總體布置

13、14</p><p>　　§4.1 氣門(mén)數(shù)目、布置和驅(qū)動(dòng)14</p><p>　　§4.2 凸輪軸的布置和傳動(dòng)14</p><p>　　第五章 氣門(mén)組的設(shè)計(jì)15</p><p>　　§5.1 氣門(mén)的設(shè)計(jì)15</p><p>　　§5.1.1 氣門(mén)的工作條件與設(shè)計(jì)要求15

14、</p><p>　　§5.1.2 氣門(mén)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)16</p><p>　　§5.1.3 氣門(mén)材料的選擇19</p><p>　　§5.2 氣門(mén)導(dǎo)管的設(shè)計(jì)19</p><p>　　§5.3 氣門(mén)通路面積的校核19</p><p>　　第六章 氣門(mén)彈簧的設(shè)計(jì)23<

15、/p><p>　　§6.1 氣門(mén)彈簧概述23</p><p>　　§6.2 氣門(mén)彈簧尺寸的確定23</p><p>　　§6.3 氣門(mén)彈簧的校核28</p><p>　　§6.3.1 氣門(mén)彈簧的強(qiáng)度校核28</p><p>　　§6.3.2 氣門(mén)彈簧的共振校核29

16、</p><p>　　第七章 凸輪軸與氣門(mén)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)31</p><p>　　§7.1 凸輪軸的設(shè)計(jì)31</p><p>　　§7.1.1 凸輪軸的設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)31</p><p>　　§7.1.2 凸輪軸尺寸的設(shè)計(jì)31</p><p>　　§7.2 挺柱的設(shè)計(jì)35

17、</p><p>　　§7.3 推桿和搖臂的設(shè)計(jì)36</p><p><b>　　結(jié) 論37</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　附 錄39</b></p><p><b>　

18、　前 言</b></p><p>　　柴油機(jī)的發(fā)展，已有一百多年的歷史，通過(guò)這一長(zhǎng)時(shí)間的不斷改進(jìn)和更新，已經(jīng)發(fā)展到了比較完善的程度。由于它的效率高，適應(yīng)性好、功率范圍廣，柴油機(jī)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和國(guó)防建設(shè)事業(yè)。因此，柴油機(jī)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)以及人民生活都具有十分重要的意義。近三十年來(lái)，柴油機(jī)朝著提高柴油機(jī)功率，降低油耗、污染和噪聲以及提高工作可靠性和延長(zhǎng)使用壽命的方向發(fā)展

19、。</p><p>　　我國(guó)柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)自20世紀(jì)80年代以來(lái)有了較快發(fā)展，但我國(guó)柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展仍然面臨著許多問(wèn)題。</p><p>　　1、我國(guó)重型柴油車(chē)的產(chǎn)量在逐年增加，中型、輕型車(chē)柴油化步伐也在加快，但在微型汽車(chē)、轎車(chē)領(lǐng)域，柴油車(chē)所占比例仍很少。</p><p>　　2、柴油機(jī)行業(yè)投入不足，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)工藝水平、規(guī)模發(fā)展和自主開(kāi)發(fā)能力的提高?，F(xiàn)在，我國(guó)柴

20、油機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，還不具備完整的全新柴油機(jī)產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件開(kāi)發(fā)能力。</p><p>　　3、我國(guó)柴油機(jī)技術(shù)的落后、產(chǎn)品質(zhì)量差以及車(chē)輛使用中維修保養(yǎng)措施不力，導(dǎo)致低性能、高排放柴油車(chē)在使用中對(duì)城市環(huán)境和大氣質(zhì)量造成不良影響，使社會(huì)產(chǎn)生"厭柴"心理。</p><p>　　4、柴油品質(zhì)差、柴油標(biāo)準(zhǔn)的修訂嚴(yán)重滯后于汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的需要，對(duì)柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及各種新技術(shù)、改善柴油

21、機(jī)排放措施的應(yīng)用造成障礙。</p><p>　　我國(guó)柴油機(jī)技術(shù)的攻關(guān)重點(diǎn)應(yīng)放在電控技術(shù)、排放后處理技術(shù)、整機(jī)開(kāi)發(fā)和匹配技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究和材料開(kāi)發(fā)上，加快開(kāi)發(fā)與配套主機(jī)更加適應(yīng)的節(jié)能、節(jié)材和高可靠性的新一代機(jī)型?，F(xiàn)有產(chǎn)品要提高可靠性、降低噪音和煙度，下一步應(yīng)推廣直噴化、輕量化、多缸化，同時(shí)還應(yīng)提高柴油品質(zhì)，為各類(lèi)柴油機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　485柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方

22、便、制造成本也較低、比較省油，且具有較大的輸出扭矩。由于485柴油機(jī)具有許多方面的優(yōu)點(diǎn)，所以不論在國(guó)外還是在國(guó)內(nèi)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是輕型運(yùn)輸車(chē)輛，把485柴油機(jī)作為其首選動(dòng)力。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生產(chǎn)的發(fā)展，485柴油機(jī)已越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，它為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。</p><p>　　總之，本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)具備動(dòng)力大、油耗低、使用可靠性高、經(jīng)久耐用、經(jīng)濟(jì)省油和維修方便等優(yōu)點(diǎn)，是更

23、省油，更清潔的環(huán)保機(jī)型。特別是其強(qiáng)勁的動(dòng)力，合理的價(jià)格必將深受廣大客戶(hù)青瞇。因此，此機(jī)型在未來(lái)的市場(chǎng)應(yīng)用中有很大的發(fā)展?jié)摿Α?lt;/p><p>　　第一章 485柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　485柴油機(jī)主要應(yīng)用于農(nóng)用、輕型載重汽車(chē)、工程機(jī)械等車(chē)輛中。從485柴油機(jī)的使用范圍就可以知道其特點(diǎn)。其材料盡可能采用一般鋼材，零部件工藝性要好，要適合于大量生產(chǎn)，而且這類(lèi)柴油機(jī)除了和其他機(jī)械一

24、樣，都要求產(chǎn)品重量輕、體積小、質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便和維修、保養(yǎng)簡(jiǎn)單，對(duì)于這一類(lèi)柴油機(jī)是具體要求可以概括為：</p><p><b>　　一、 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)</b></p><p>　　柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)通常都是以燃油消耗率和機(jī)油消耗率作為柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)。</p><p>　　柴油機(jī)的燃油消耗率是隨運(yùn)轉(zhuǎn)工況的不同而變化的，一般

25、常以額定工況時(shí)每千瓦時(shí)有效功率所消耗的燃油克數(shù)作為衡量指標(biāo)(有的采用外特性最低的燃油消耗率作為衡量指標(biāo))。燃油消耗率主要與柴油機(jī)的工作過(guò)程、燃燒室結(jié)構(gòu)以及機(jī)械效率等有密切關(guān)系。高速柴油機(jī)在額定工況時(shí)的燃油消耗率一般在215-285/間。</p><p><b>　　二、動(dòng)力性指標(biāo)</b></p><p>　　柴油機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo)是指柴油機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速及扭矩，這些

26、指標(biāo)是根據(jù)與之配套的使用要求而確定的。一臺(tái)柴油機(jī)的功率，根據(jù)不同的使用要求，需要隨工況而變化。現(xiàn)代農(nóng)用柴油機(jī)，為了具備良好的動(dòng)力性，其性能、結(jié)構(gòu)和使用情況隨地區(qū)不同而差別懸殊，而且大部分柴油機(jī)的工作環(huán)境惡劣，同時(shí)使用負(fù)荷不均勻，有時(shí)超負(fù)荷，有時(shí)較低負(fù)荷運(yùn)行，而且有時(shí)候可能連續(xù)工作幾十個(gè)小時(shí)，因此這類(lèi)柴油機(jī)應(yīng)有較好的動(dòng)力性。</p><p>　　三、可靠性與耐久性指標(biāo)</p><p>　　柴

27、油機(jī)的可靠性是指柴油機(jī)在設(shè)計(jì)規(guī)定的使用條件下，具有持續(xù)工作、不致因故障而影響柴油機(jī)正常工作的能力?？煽啃灾笜?biāo)通常是以在保證期內(nèi)不停車(chē)故障次數(shù)、停車(chē)故障次數(shù)以及更換主要零件和非主要零件的數(shù)目來(lái)表示。目前，一般還只采用保證期中的故障情況以及使用壽命作為衡量柴油機(jī)可靠性指標(biāo)，并以使用壽命作為衡量柴油機(jī)耐久性的指標(biāo)。使用壽命是指柴油機(jī)從開(kāi)始使用到第一次大修前累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)，或車(chē)輛行駛的公里數(shù)。柴油機(jī)的大修期一般決定于氣缸套和曲軸磨損到達(dá)規(guī)定極

28、限的時(shí)間(即此時(shí)柴油機(jī)不能繼續(xù)正常工作)，中小型工程機(jī)械的柴油機(jī)使用壽命大約在6000-10000小時(shí)。本次設(shè)計(jì)中的485柴油機(jī)主要應(yīng)用在輕型卡車(chē)、農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)、裝卸車(chē)、叉車(chē)等各種中小型工程機(jī)械中，其工作負(fù)荷變化較大，因此要有較高的可靠性與耐久性指標(biāo)[3-5]。</p><p><b>　　四、運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo)</b></p><p>　　柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo)，主要是指操縱使用

29、是否方便，運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，起動(dòng)性與加速性的好壞以及噪聲與排放污染等。操縱使用方便是指使用人員不需要很特別的專(zhuān)門(mén)技能，可方便操作、維護(hù)、保養(yǎng)。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)是指柴油機(jī)平衡良好，振動(dòng)小。起動(dòng)性好即指柴油機(jī)起動(dòng)迅速可靠，一般柴油機(jī)要求在-5℃氣溫下不附加任何輔助裝置就能順利起動(dòng)。加速性好是指速度提升得快，一般在柴油機(jī)在短時(shí)間內(nèi)能夠達(dá)到所需的速度。噪聲與排放污染是指柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲和排放要在一定的范圍內(nèi)。</p><p>&l

30、t;b>　　五、緊湊性指標(biāo)</b></p><p>　　柴油機(jī)的緊湊性指標(biāo)，通常是指柴油機(jī)的重量和外形尺寸指標(biāo)。衡量柴油機(jī)的外形尺寸指標(biāo)是單位體積功率。它是評(píng)價(jià)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊性和金屬材料利用程度的一個(gè)指標(biāo)。衡量柴油機(jī)重量的指標(biāo)是比重量。本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)主要應(yīng)用于中小型工程機(jī)械，因此緊湊性指標(biāo)較低[1]。</p><p><b>　　六、“三化”問(wèn)題<

31、/b></p><p>　　所謂三化問(wèn)題是指產(chǎn)品系列化、零部件通用化和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　1. 產(chǎn)品系列化。柴油機(jī)的用途雖然十分廣泛，但是從生產(chǎn)和管理的角度看，卻希望產(chǎn)品的類(lèi)型不要過(guò)多。機(jī)型少就便于集中力量進(jìn)行深入研究，也便于組織大規(guī)模生產(chǎn)。為此目的，國(guó)家擬訂出以缸徑為基本尺寸的系列型譜。型譜中同一系列的柴油機(jī)，缸徑和基本結(jié)構(gòu)相同，通過(guò)改變缸數(shù)以及其他結(jié)構(gòu)上的變形來(lái)滿(mǎn)足

32、多方面的不同需要。同一系列柴油機(jī)應(yīng)該作到多數(shù)零件或總成，尤其是易損件通用。</p><p>　　2. 零部件通用化。意義如上所述。事實(shí)上，工業(yè)中使用廣泛的產(chǎn)品其規(guī)格已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，所以零部件通用化也包含了凡是能采用標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)就采用標(biāo)準(zhǔn)件的含義。</p><p>　　3. 零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。它是指在設(shè)計(jì)中應(yīng)按國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪圖，并盡可能地按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定技術(shù)條件。</p><

33、p>　　但是發(fā)動(dòng)機(jī)要想同時(shí)滿(mǎn)足上述全部要求是相當(dāng)困難的，因?yàn)檫@些要求是相互矛盾的。因此應(yīng)在保證主要要求的前提下，盡可能的滿(mǎn)足其他要求。對(duì)于農(nóng)用來(lái)說(shuō)主要應(yīng)具有足夠的使用壽命，其他要求都是次要的[6-8]。</p><p>　　第二章 485柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算</p><p>　　在柴油機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)始階段，根據(jù)選定的參數(shù)進(jìn)行工作過(guò)程熱計(jì)算，其主要作用有：</p><p&

34、gt;　　1) 對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能參數(shù)起一定的校核作用；提供柴油機(jī)主要熱力參數(shù)之間相互關(guān)系的簡(jiǎn)單計(jì)算方法。</p><p>　　2) 提供在設(shè)計(jì)階段零部件強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。</p><p>　　3) 為柴油機(jī)的性能改進(jìn)提供初步的理論依據(jù)。</p><p>　　§2.1 485柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算已知參數(shù)</p><p>　　

35、485柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算的已知參數(shù)見(jiàn)表2-1所示。</p><p>　　表2-1 485柴油機(jī)的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　§2.2 485柴油機(jī)工作過(guò)程熱計(jì)算</p><p>　　本章對(duì)485柴油機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行熱計(jì)算，分以下七個(gè)部分：1) 一般參數(shù)計(jì)算；2) 進(jìn)排氣過(guò)程計(jì)算；3) 壓縮終點(diǎn)參數(shù)計(jì)算；4) 燃燒過(guò)程計(jì)算；5) 膨脹終點(diǎn)參數(shù)計(jì)算；6) 指

36、示參數(shù)計(jì)算；7) 有效參數(shù)計(jì)算。</p><p>　　§2.2.1 一般參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　一、氣缸工作容積(L)</p><p><b>　　==0.567L</b></p><p>　　二、燃燒室容積(L)</p><p><b>　　L</b>&l

37、t;/p><p><b>　　三、理論空氣量</b></p><p><b>　　kg</b></p><p><b>　　四、新鮮空氣量</b></p><p><b>　　=24.31kg</b></p><p><b>

38、　　五、燃燒產(chǎn)物量</b></p><p><b>　　==24.34kg</b></p><p>　　六、理論分子變更系數(shù)</p><p><b>　　=1.001</b></p><p>　　七、實(shí)際分子變更系數(shù)</p><p><b>　　=1.0

39、01</b></p><p>　　§2.2.2 進(jìn)排氣過(guò)程計(jì)算</p><p>　　一、排氣壓力(kPa)</p><p><b>　　=110kpa</b></p><p><b>　　二、缸內(nèi)排溫K</b></p><p>　　三、進(jìn)氣終點(diǎn)壓力(kP

40、a)</p><p><b>　　kPa</b></p><p>　　四、進(jìn)氣終點(diǎn)溫度(K)</p><p><b>　　K</b></p><p><b>　　五、沖量系數(shù)</b></p><p>　　六、柴油機(jī)總空氣流量(kg/h)</p>

41、;<p>　　=49.17g/s=177kg/h</p><p>　　§2.2.3 壓縮終點(diǎn)參數(shù)計(jì)算</p><p>　　一、壓縮終點(diǎn)壓力(kPa)</p><p>　　kPa≈4.5MPa</p><p>　　二、壓縮終點(diǎn)溫度(K)</p><p><b>　　K</b>

42、</p><p>　　§2.2.4 燃燒過(guò)程的計(jì)算</p><p><b>　　一、壓力升高比</b></p><p>　　二、最高燃燒溫度(K)</p><p>　　式中—燃燒終點(diǎn)時(shí)的熱量利用系數(shù)；—燃料低熱值(kJ/kg)；,—燃燒產(chǎn)物和新鮮空氣的平均等壓摩爾比熱容(kJ/kgmolK)</p>

43、<p><b>　　=14687.8</b></p><p><b>　　≈1770K</b></p><p><b>　　三、初期膨脹比</b></p><p>　　四、燃燒終點(diǎn)氣缸容積</p><p><b>　　L</b></p&

44、gt;<p>　　§2.2.5 膨脹終點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　　一、膨脹終點(diǎn)壓力</b></p><p><b>　　kPa</b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　二、膨脹終點(diǎn)溫度<

45、/b></p><p><b>　　K</b></p><p>　　§2.2.6 指示參數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　　一、平均指示壓力</b></p><p><b>　　=729.4kPa</b></p><p><b&g

46、t;　　二、指示功率</b></p><p><b>　　kW</b></p><p><b>　　三、指示熱效率</b></p><p><b>　　=40.3%</b></p><p><b>　　四、指示油耗</b></p>

47、<p>　　=202.6g/(kWh)</p><p>　　§2.2.7 有效參數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　　一、機(jī)械效率</b></p><p><b>　　=83.8%</b></p><p><b>　　二、平均有效壓力</b></p&

48、gt;<p><b>　　=611kPa</b></p><p><b>　　三、有效熱效率</b></p><p><b>　　=0.338</b></p><p><b>　　四、有效比油耗</b></p><p>　　=242g/(kW

49、h)</p><p>　　第三章 485柴油機(jī)主要性能參數(shù)的選擇</p><p>　　柴油機(jī)的主要參數(shù)的選擇必須緊密結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。它需要設(shè)計(jì)師在整機(jī)尺寸應(yīng)盡可能小、總質(zhì)量盡可能輕和具有較高的動(dòng)力性、熱可靠性與機(jī)械可靠性這兩個(gè)互相矛盾的開(kāi)發(fā)目標(biāo)之間找到折中點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)考慮整機(jī)外形美觀。</p><p>　　針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求正確選擇這些參數(shù)，在估計(jì)Pe值時(shí)，一

50、方面應(yīng)考慮技術(shù)力量的因素，另一方面還應(yīng)該給發(fā)動(dòng)機(jī)留一定的余地，以免影響其壽命。</p><p>　　§3.1 平均有效壓力</p><p>　　柴油機(jī)在額定功率時(shí)的平均有效壓力是表示柴油機(jī)整個(gè)工作過(guò)程完善性和熱力過(guò)程強(qiáng)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(lèi)、混合氣形成的過(guò)程、燃燒過(guò)程與換氣過(guò)程的質(zhì)量、機(jī)械效率、進(jìn)氣壓力和溫度以及柴油機(jī)的冷卻方式與沖程數(shù)。<

51、;/p><p>　　是標(biāo)志柴油機(jī)熱力循環(huán)進(jìn)行的有效性、結(jié)構(gòu)合理性和制造完善性的綜合指標(biāo)。</p><p><b>　　平均有效壓力：</b></p><p>　　§3.2 活塞平均速度</p><p>　　柴油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和活塞平均速度指柴油機(jī)在額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速和活塞平均速度?；钊骄俣纫彩菦Q定柴油機(jī)高速性的指標(biāo)

52、。提高柴油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與活塞平均速度是提高柴油機(jī)單位體積功率的有效措施之一。通常采用短沖程而提高轉(zhuǎn)速，使活塞平均速度在不至于過(guò)高的情況下來(lái)提高柴油機(jī)的單位體積功率。</p><p><b>　　一、對(duì)性能的影響</b></p><p>　　當(dāng)其他參數(shù)不變化時(shí)，與柴油機(jī)功率成正比。但是當(dāng)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)不變時(shí)，進(jìn)排氣阻力與成正比，在柴油機(jī)摩擦磨損中占最大份額的是活塞組的摩擦損

53、失，而活塞組的磨檫損失平均壓力與成正比。因此，的提高導(dǎo)致的下降。</p><p><b>　　二、對(duì)熱負(fù)荷的影響</b></p><p>　　柴油機(jī)氣缸內(nèi)單位時(shí)間所發(fā)出的熱量與功率成正比，因而與成正比。所以氣缸的熱負(fù)荷與成正比。即熱負(fù)荷隨的增大而增大。如果當(dāng)過(guò)大時(shí)，可能造成熱負(fù)荷過(guò)大，甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)闊嶝?fù)荷超過(guò)極限，使發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作[9,10]。</p&g

54、t;<p>　　三、對(duì)磨損和壽命的影響</p><p>　　柴油機(jī)氣缸活塞組由氣壓引起的磨損速率可認(rèn)為與摩擦功率成正比，即隨提高，柴油機(jī)的壽命可能急速下降。因此必須合理的選擇活塞速度。</p><p>　　增大使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率提高，但活塞組的熱負(fù)荷和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性負(fù)荷增大，磨損加劇，壽命下降。同時(shí)由于進(jìn)排氣流量增大，進(jìn)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

55、以隨活塞平均速度提高，必須增大氣門(mén)通道面積，選用好材料，提高加工精度。但是，選取過(guò)低也不恰當(dāng)。首先是對(duì)于給定工作容積的柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，所發(fā)出的功率將過(guò)小，即每升工作容積所發(fā)出的功率將過(guò)低。其次，過(guò)低將導(dǎo)致活塞環(huán)和氣缸壁在表面間不能建立起有效的潤(rùn)滑油膜而使摩擦加劇。</p><p><b>　　活塞平均速度：</b></p><p>　　§3.3 行程缸徑比<

56、;/p><p>　　對(duì)柴油機(jī)的影響是多方面的。小則氣缸余隙容積比減小，影響混合氣形成和燃燒。在具體選擇值時(shí)，應(yīng)注意三個(gè)問(wèn)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(shè)計(jì)且使整臺(tái)柴油機(jī)的尺寸最為緊湊。</p><p>　　當(dāng)每一氣缸工作容積一定時(shí)，應(yīng)采用較小的值。其優(yōu)點(diǎn)為：</p><p>　　1. 可相應(yīng)地提高柴油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速而不至于使活塞平均速度超過(guò)許可

57、值，因而可以提高升功率。</p><p>　　2. 可降低直列式柴油機(jī)的高度，因而可以減小外形尺寸并相應(yīng)地減輕重量。</p><p>　　3. 由于柴油機(jī)曲柄半徑減小，曲軸主軸頸和曲柄銷(xiāo)軸頸的重疊度則增大，因而剛度增加，應(yīng)力狀態(tài)改善。同時(shí)，連桿也可以短一些，這對(duì)其強(qiáng)度和剛度都有利。</p><p>　　4. 由于柴油機(jī)氣缸直徑的增大，氣缸蓋上的氣道和配氣機(jī)構(gòu)的安排較

58、容易。</p><p>　　然而，當(dāng)采用較小的值時(shí)，由于氣缸直徑的增大，熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷和噪聲都加大。同時(shí)，由于單列式柴油機(jī)的長(zhǎng)度主要決定于氣缸直徑，所以對(duì)于一般直列式來(lái)說(shuō)長(zhǎng)度將增大。此外，較小的值對(duì)燃燒室設(shè)計(jì)不利，而且對(duì)直流式換氣的換氣品質(zhì)將變壞。因此，在選定值時(shí)必須適當(dāng)。[1]</p><p><b>　　行程：</b></p><p>&

59、lt;b>　　所以</b></p><p>　　§3.4 曲柄連桿比</p><p>　　連桿長(zhǎng)度（大小頭孔中心距）是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該慎重考慮的一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，通常用連桿比λ=來(lái)表示，λ值越小，連桿越長(zhǎng)，連桿質(zhì)量對(duì)慣性力的影響可能更大。因此在現(xiàn)代高速柴油機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，一般都是盡量縮短連桿長(zhǎng)度，也就是說(shuō)采用大的λ值。</p><p>　　設(shè)計(jì)過(guò)程

60、中應(yīng)該滿(mǎn)足：</p><p>　　1. 對(duì)于四沖程高速柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，最合理的連桿長(zhǎng)度應(yīng)該是保證連桿及相關(guān)機(jī)件在運(yùn)動(dòng)中不與其他機(jī)件相碰情況下的最短長(zhǎng)度。</p><p>　　2. λ值越大，連桿越短，則發(fā)動(dòng)機(jī)總高度或總長(zhǎng)度越小。所以使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。而且，柴油機(jī)總高度減小，總重量減小，且連桿越短，重量越輕，往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和不平衡回轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量件減小，其運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力也減小，可以減少

61、發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。</p><p>　　3. λ值越大，連桿縮短會(huì)引起活塞側(cè)壓力加大，可能增加活塞與氣缸的磨檫與磨損。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中曲柄連桿比：</p><p>　　§3.5 氣缸中心距</p><p>　　氣缸中心距是表征柴油機(jī)長(zhǎng)度的緊湊性和重量指標(biāo)的重要參數(shù)。缸心距大小取決于氣缸蓋型式和曲軸的結(jié)構(gòu)型式和尺寸分配。&l

62、t;/p><p>　　缸心距的選取要考慮氣缸蓋上的進(jìn)排氣道的布置、冷卻系統(tǒng)的布置以及潤(rùn)滑系統(tǒng)的布置。若氣缸中心距選取過(guò)大，則會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的整體緊湊性，造成材料浪費(fèi)，使制造成本提高，同樣給機(jī)體的冷卻造成困難。但是若氣缸中心距選取過(guò)小則會(huì)使氣缸蓋的設(shè)計(jì)造成困難。有可能造成進(jìn)、排氣道與氣缸蓋緊固螺栓相打架，這樣就影響充氣效率，造成燃燒不充分，經(jīng)濟(jì)性降低。同樣會(huì)使排氣阻力增大，使氣缸壓力過(guò)高而降低充氣效率。</p>

63、;<p>　　確定氣缸中心距的大小，考慮曲柄臂和主軸徑、曲柄銷(xiāo)長(zhǎng)度，使主軸承和連桿軸承有足夠的承壓面積，并保證曲柄有良好的剛度和強(qiáng)度。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中缸心距：mm。</p><p>　　第四章 配氣機(jī)構(gòu)總體布置</p><p>　　配氣機(jī)構(gòu)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)換氣過(guò)程，即根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作次序定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門(mén)，以保證氣缸排除廢氣和吸進(jìn)新鮮空氣

64、。其要求為：</p><p>　　1. 進(jìn)排氣門(mén)的時(shí)面值足夠大，泵氣損失小。</p><p>　　2. 振動(dòng)、噪聲較小，并且工作可靠和耐磨。</p><p>　　3. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。[1]</p><p>　　應(yīng)該指出，同時(shí)滿(mǎn)足這三個(gè)要求是比較困難的。因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)具體情況綜合考慮，有所側(cè)重，盡可能合理滿(mǎn)足這些要求。</p>

65、;<p>　　§4.1 氣門(mén)數(shù)目、布置和驅(qū)動(dòng)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用每缸一進(jìn)一排兩氣門(mén)的設(shè)計(jì)方案，氣門(mén)的驅(qū)動(dòng)采用凸輪軸—挺柱—推桿—搖臂—?dú)忾T(mén)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　§4.2 凸輪軸的布置和傳動(dòng)</p><p>　　目前，除強(qiáng)化強(qiáng)度特別高的發(fā)動(dòng)機(jī)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。</p&

66、gt;<p>　　在凸輪軸布置時(shí)應(yīng)考慮以下原則：</p><p>　　1. 決定凸輪軸橫向尺寸和位置時(shí)，應(yīng)保證不與曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡相碰，并盡可能靠近氣缸中心線(xiàn)，以便減小機(jī)體和發(fā)動(dòng)機(jī)寬度。</p><p>　　2. 在決定凸輪軸高度位置時(shí)，應(yīng)保證曲軸對(duì)凸輪軸的傳動(dòng)，并要求配氣機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)也比較簡(jiǎn)便。</p><p>　　3. 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，為了減小

67、氣門(mén)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，可將凸輪軸位置移動(dòng)到氣缸體上部，有凸輪軸經(jīng)過(guò)挺柱直接驅(qū)動(dòng)搖臂而省去推桿。[1]</p><p>　　綜合考慮上述要求，本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)的凸輪軸采用下置式。</p><p>　　第五章 氣門(mén)組的設(shè)計(jì)</p><p>　　§5.1 氣門(mén)的設(shè)計(jì)</p><p>　　§5.1.1 氣門(mén)的工作條件與

68、設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　一、氣門(mén)的工作條件</b></p><p>　　氣門(mén)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件之一。工作時(shí)需要承受較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，尤其是排氣門(mén)，由于經(jīng)常受到高溫燃?xì)獾臎_刷，因而易產(chǎn)生漏氣、腐蝕與燒損現(xiàn)象，工作條件就更為嚴(yán)酷。氣門(mén)工作時(shí)承受落座沖擊負(fù)荷及燃?xì)鈮毫λo的靜負(fù)荷，這種靜負(fù)荷一般為5kgf/mm2左右，而沖擊負(fù)荷一般為11.6kgf/mm

69、2左右；氣門(mén)的工作溫度，進(jìn)氣門(mén)約為200～450℃，而排氣門(mén)則可達(dá)650～850℃，甚至更高。盡可能使氣門(mén)在較低的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷下進(jìn)行工作是氣門(mén)設(shè)計(jì)的重要任務(wù)[1]。</p><p>　　二、氣門(mén)設(shè)計(jì)的基本要求</p><p><b>　　1. 材料方面</b></p><p>　　氣門(mén)的工作溫度是確定氣門(mén)材料的主要依據(jù)。在氣門(mén)工作溫度的范圍

70、內(nèi)材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、韌性和表面硬度。由于排氣門(mén)錐面的磨損常為腐蝕磨損，因此選材時(shí)排氣門(mén)必須考慮耐化學(xué)腐蝕（主要是硫和釩）的性能。進(jìn)氣門(mén)錐面多屬摩擦磨損，因此排氣門(mén)則著重耐磨。</p><p><b>　　2. 結(jié)構(gòu)方面</b></p><p>　　要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，且頸部形狀也要恰當(dāng)，以便減少氣體的流動(dòng)阻力，增加其進(jìn)氣沖量。在保證足夠的的強(qiáng)度、剛度和耐磨性的

71、前提下氣門(mén)的重量要輕。</p><p>　　3. 盡可能降低熱負(fù)荷</p><p>　　盡可能降低熱負(fù)荷是氣門(mén)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。排氣門(mén)是氣門(mén)組中的高溫零件，氣門(mén)頭部有75%左右的熱量經(jīng)氣門(mén)座導(dǎo)出，25%左右的熱量經(jīng)氣門(mén)導(dǎo)管傳出，因此，氣門(mén)的設(shè)計(jì)應(yīng)與汽缸蓋密切配合，氣門(mén)座周?chē)仨毤訌?qiáng)冷卻，并使溫度盡量均勻。因此，若結(jié)構(gòu)允許，應(yīng)盡量增加導(dǎo)管長(zhǎng)度，適當(dāng)減小氣門(mén)桿與導(dǎo)管的配合間隙，以降低氣門(mén)溫度

72、[12]。</p><p>　　另外，氣門(mén)的運(yùn)動(dòng)受到凸輪、挺柱、搖臂、氣門(mén)彈簧等零件特性的制約，因此氣門(mén)設(shè)計(jì)還必須從整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)來(lái)分析考慮，要避免氣門(mén)在落座時(shí)承受過(guò)大的沖擊和振動(dòng)，因?yàn)檫@些機(jī)械負(fù)荷也是造成氣門(mén)與氣門(mén)座磨損的原因之一[1]。</p><p>　　§5.1.2 氣門(mén)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)</p><p>　　氣門(mén)主要由桿部和頭部?jī)刹糠纸M成。圖5-1所示為

73、氣門(mén)的基本結(jié)構(gòu)及名稱(chēng)。</p><p>　　圖5-1 氣門(mén)的基本結(jié)構(gòu)及名稱(chēng)</p><p>　　1—?dú)忾T(mén)頭部 2—?dú)忾T(mén)桿部 3—?dú)忾T(mén)徑部 4—鎖夾槽 5—?dú)忾T(mén)桿端面</p><p>　　6—?dú)忾T(mén)錐面 7—?dú)忾T(mén)頭部端面 Dv—?dú)忾T(mén)頭部直徑 d0—?dú)忾T(mén)桿直徑</p><p>　　—?dú)忾T(mén)頭厚度 R—?dú)忾T(mén)頸部圓弧半徑 —?dú)忾T(mén)錐面斜角</p>

74、;<p><b>　　一、氣門(mén)頭部的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1. 氣門(mén)頭部形狀</b></p><p>　　氣門(mén)頭部形狀除影響氣體流通特性外，還影響氣門(mén)的剛度、重量、導(dǎo)熱性能以及制造成本等，同時(shí)以關(guān)系到氣門(mén)的使用期限。氣門(mén)頭部形狀基本上有三種形式：平底型、凸底型、凹底型。其中平底型氣門(mén)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、受

75、熱面小，具有一定的剛度，基本上能滿(mǎn)足進(jìn)、排氣門(mén)的工作要求，因此在多種類(lèi)型的柴油機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)采用平底型氣門(mén)[2]。</p><p><b>　　2. 氣門(mén)頭部直徑</b></p><p>　　增大進(jìn)、排氣的流通斷面是減少進(jìn)排氣阻力，提高充量的途徑，同時(shí)氣門(mén)頭部直徑的選擇還應(yīng)考慮到燃燒室的型式，汽缸蓋進(jìn)、排氣門(mén)的布置，氣道之間冷卻水套的設(shè)計(jì)以

76、及氣門(mén)受熱和冷卻的均勻性等因素。氣門(mén)頭部直徑尺寸的確定，依據(jù)柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中冊(cè)[1]中參考公式：</p><p>　　根據(jù)缸徑D=85mm，代入上式得：mm mm</p><p>　　考慮燃燒室、噴油器和缸蓋螺栓等多方面因素，本設(shè)計(jì)取 </p><p><b>　　3. 氣門(mén)錐面斜角</b></p><p>　　氣門(mén)錐

77、面斜度一般為30°和45°兩種。在設(shè)計(jì)中考慮到排氣門(mén)中氣門(mén)與氣門(mén)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(duì)于進(jìn)氣門(mén)的斜角，考慮到制造和維修的方便，一般在非增壓柴油機(jī)中也取45°。因此，在本次485柴油機(jī)的設(shè)計(jì)中，進(jìn)、排氣門(mén)錐面斜角均取45°。</p><p>　　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

78、下進(jìn)氣門(mén)的頸部圓弧半徑R可取進(jìn)氣口直徑的0.25倍，排氣門(mén)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]。</p><p>　　4. 氣門(mén)頭部厚度及錐面寬度的確定</p><p>　　（1）氣門(mén)頭部厚度設(shè)計(jì)原則：氣門(mén)頭部厚度的設(shè)計(jì)主要是從氣門(mén)的剛度來(lái)考慮的，氣門(mén)在燃燒壓力的作用下會(huì)引起變形，變形過(guò)大會(huì)引起氣門(mén)的密封性下降，錐面磨損增

79、加。</p><p>　　參考柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中冊(cè)[1]，氣門(mén)頭部厚度的公式為：</p><p>　　=（0.10～0.12）</p><p>　　因此，對(duì)于進(jìn)氣門(mén)，=(0.10～0.12)38=3.8～4.56，取=4.5mm；</p><p>　　對(duì)于排氣門(mén)，=(0.10～0.12)32=3.2～3.84，取=3.5mm。</p>

80、;<p>　　（2）氣門(mén)錐面寬度b的設(shè)計(jì)原則：由于氣門(mén)的大部分熱量是經(jīng)密封帶導(dǎo)出，密封帶較寬則傳熱效果好，氣門(mén)的工作溫度就較低，但氣門(mén)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(huì)加速氣門(mén)的磨損，因此綜合考慮這兩方面的因素來(lái)選取氣門(mén)密封帶的寬度，其寬度的一般范圍是1.5～3.0毫米之間。</p><p>　　參考柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，氣門(mén)錐面寬度b的公式為：</p&g

81、t;<p>　　b＝(0.9～1.05)</p><p>　　因此，對(duì)于進(jìn)氣門(mén)，b＝(0.9～1.05)4.5=4～4.7，取b=4.2mm；</p><p>　　對(duì)于進(jìn)氣門(mén)，b＝(0.9～1.05)3.5=3.15～3.675，取b=3.2mm。</p><p><b>　　5.氣口直徑的確定</b></p>&l

82、t;p>　　進(jìn)氣口直徑：d1=(0.37～0.46)D=31.45～39.1，本設(shè)計(jì)取進(jìn)氣口直徑d1=32，</p><p>　　排氣口直徑：d2=(0.33～0.37)D=27.2～31.45，本設(shè)計(jì)取進(jìn)氣口直徑d2=28。</p><p><b>　　二、氣門(mén)桿部的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1. 氣門(mén)桿直徑的設(shè)計(jì)</p&

83、gt;<p>　　氣門(mén)桿直徑的選擇取決于氣門(mén)所需的耐久性，增加氣門(mén)桿直徑有利于氣門(mén)熱量的逸散。氣門(mén)桿直徑的選擇還決定于它在導(dǎo)管運(yùn)動(dòng)時(shí)側(cè)向力大小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，氣門(mén)桿徑取為頭部外徑的16～25%?？紤]到加工和維修的方便，一般進(jìn)、排氣門(mén)桿直徑相等。因此，本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)氣門(mén)桿直徑為：3816%～3225%=6.08～8，在此取氣門(mén)的桿直徑為：d0=8mm。</p><p>　　2. 氣門(mén)桿長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)&

84、lt;/p><p>　　氣門(mén)桿長(zhǎng)度L取決于氣缸蓋和氣門(mén)彈簧的設(shè)計(jì)，一般希望短些，以便降低發(fā)動(dòng)的總高度，減小氣門(mén)重量。</p><p>　　根據(jù)柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，氣門(mén)桿長(zhǎng)度L的設(shè)計(jì)公式為：</p><p>　　=(2.5～3.5)</p><p>　　將mm、mm代入上式得：進(jìn)氣門(mén)桿長(zhǎng)L=95～133，排氣門(mén)桿長(zhǎng)L=80～112，</p>

85、<p>　　綜合考慮進(jìn)排氣門(mén)總長(zhǎng)相等的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方案取進(jìn)氣門(mén)桿長(zhǎng)=95mm，排氣門(mén)桿長(zhǎng)L=96.5mm。</p><p>　　氣門(mén)桿端面要淬硬，一般要求硬度不小于HRC50。氣門(mén)桿端部與彈簧盤(pán)相連接，應(yīng)保證連接可靠但又不致過(guò)分使氣門(mén)桿削弱，在本次485柴油機(jī)的設(shè)計(jì)中采用鎖夾槽來(lái)連接，槽內(nèi)不允許出現(xiàn)尖角。</p><p><b>　　三、氣門(mén)升程</b>

86、;</p><p><b>　　進(jìn)氣門(mén)最大升程mm</b></p><p><b>　　排氣門(mén)最大升程mm</b></p><p>　　綜合進(jìn)排氣門(mén)的最大升程考慮：本設(shè)計(jì)取進(jìn)、排氣門(mén)最大升程均為9mm。</p><p>　　§5.1.3 氣門(mén)材料的選擇</p><p&g

87、t;　　在氣門(mén)材料的選擇必須考慮到其工作溫度、腐蝕情況、沖擊載荷以及氣門(mén)桿桿部與端面的耐磨等因素。綜合考慮到氣門(mén)的溫度和沖擊載荷的限制，在本次485柴油機(jī)的設(shè)計(jì)中，因其適用于運(yùn)輸車(chē)輛中，所以其負(fù)荷較高，因此，取進(jìn)氣門(mén)取材料為40Cr，排氣門(mén)取材料為4Cr9Si2Mn[1]。</p><p>　　§5.2 氣門(mén)導(dǎo)管的設(shè)計(jì)</p><p>　　氣門(mén)桿工作時(shí)在導(dǎo)管中滑動(dòng)，使導(dǎo)管承受側(cè)向

88、壓力，并且氣門(mén)的部分熱量也從導(dǎo)管中逸出。導(dǎo)管與氣門(mén)這對(duì)摩擦副由于靠近氣門(mén)頭部，所以溫度較高，潤(rùn)滑油易結(jié)炭，但供給摩擦副的潤(rùn)滑油又不能過(guò)多，以免流入燃燒室，因此要求導(dǎo)管在潤(rùn)滑較差的情況下能耐磨。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始廣泛應(yīng)用鐵基粉末冶金導(dǎo)管，在不良的潤(rùn)滑條件下，工作可靠、磨損小，同時(shí)工藝性好、造價(jià)低。</p><p>　　導(dǎo)管的外表面一般都設(shè)計(jì)成光滑的圓柱，沒(méi)有任何凸臺(tái)，以便無(wú)心磨床的加工。導(dǎo)管的長(zhǎng)度取決于氣缸蓋的布置，

89、只要位置允許，應(yīng)盡量長(zhǎng)些，最好不要小于氣門(mén)桿直徑的6倍，以減小對(duì)導(dǎo)管的側(cè)壓力，并有利于氣門(mén)的導(dǎo)向和散熱。</p><p>　　導(dǎo)管與氣門(mén)桿的配合間隙應(yīng)認(rèn)真選擇，間隙過(guò)大則散熱不良，同時(shí)氣門(mén)在導(dǎo)管中易擺動(dòng)、沖擊，使氣門(mén)和氣門(mén)座磨損不均勻而造成漏氣、漏油，這種滲漏甚至使氣門(mén)頭部燒損。間隙過(guò)小對(duì)氣門(mén)座偏心的的補(bǔ)償能力下降，還會(huì)因氣門(mén)桿受熱而卡在導(dǎo)管中。進(jìn)、排氣門(mén)工作條件不同，所取間隙也不同，一般進(jìn)氣門(mén)取氣門(mén)桿直徑的0.

90、005～0.01倍，排氣門(mén)取氣門(mén)桿直徑的0.008～0.012倍。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)中，氣門(mén)導(dǎo)管長(zhǎng)度取l≥6d0=68=48mm。綜合考慮，在此取l=50mm。間隙值為：</p><p>　　進(jìn)氣門(mén)：（0.005～0.01）8=0.04～0.08mm</p><p>　　排氣門(mén)：（0.008～0.012）8=0.064～0.096mm&l

91、t;/p><p>　　§5.3 氣門(mén)通路面積的校核</p><p>　　氣門(mén)頭部直徑、升程和氣門(mén)口直徑選擇的是否合適，主要看氣門(mén)口和氣門(mén)的通路面積是否足夠的大。可用氣門(mén)最大升程下（如圖5-2），流通通路斷面處的假定平均氣流速度值來(lái)進(jìn)行校核。</p><p>　　校核公式： = </p

92、><p>　　式中，——相當(dāng)于在整個(gè)進(jìn)氣或排氣過(guò)程中，氣門(mén)經(jīng)常保持最大升程時(shí)，氣門(mén)通路斷面處的假定平均氣流速(m/s)</p><p>　　——一個(gè)氣缸中同名氣門(mén)的數(shù)目</p><p>　　——?dú)忾T(mén)在最大升程時(shí)的通路面積(m2)</p><p>　　——活塞面積(m2)，=</p><p>　　——活塞平均速度，Cm=8.

93、67m/s</p><p>　　——?dú)飧字睆?m), =85mm</p><p>　　——活塞行程，S=100mm</p><p>　　——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n=2600r/min</p><p>　　氣門(mén)在最大升程時(shí)的通路面積公式：=[1]</p><p>　　式中，——進(jìn)氣門(mén)頭部外徑(mm)</p><

94、;p>　　——進(jìn)氣門(mén)頭部?jī)?nèi)徑(mm)</p><p>　　——k1、k2間的距離(mm)</p><p><b>　　=</b></p><p>　　圖5-2 氣門(mén)最大升程示意圖</p><p>　　對(duì)柴油機(jī)的進(jìn)氣門(mén)的校核：</p><p>　　==6.71（mm）</p>&

95、lt;p><b>　?。╩m2）</b></p><p><b>　?。╩m/s）</b></p><p><b>　?。╩m2）</b></p><p><b>　　對(duì)排氣門(mén)的校核：</b></p><p>　　==7.28（mm）</p&g

96、t;<p>　　=3.14=685.78（mm2）</p><p>　　==71.74（m/s）</p><p>　　==615.75（mm2）</p><p>　　因此，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為2600r/min，屬中高速柴油機(jī)，根據(jù)柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-2，進(jìn)氣平均氣流速度的范圍為60

97、～80m/s，排氣平均氣流速度的范圍為70～100m/s，設(shè)計(jì)計(jì)算得出進(jìn)氣平均氣流速度=66.68m/s，排氣平均氣流速度=71.74m/s，因此氣門(mén)通路滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　第六章 氣門(mén)彈簧的設(shè)計(jì)</p><p>　　§6.1 氣門(mén)彈簧概述</p><p><b>　　一、氣門(mén)彈簧作用</b></p>&

98、lt;p>　　1. 氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，依靠彈簧彈力，使氣門(mén)壓在座圈上，起到封閉作用。</p><p>　　2. 彈簧使配氣機(jī)構(gòu)回位，保證配氣機(jī)構(gòu)的所有零件能夠保持正常的接觸。</p><p>　　3. 在負(fù)加速度段氣門(mén)彈簧的彈力要大于慣性力，防止零件發(fā)生脫離。</p><p>　　4. 在進(jìn)氣過(guò)程中防止排氣門(mén)被吸開(kāi)。</p><p>　　二、

99、工作條件與設(shè)計(jì)要求</p><p>　　氣門(mén)彈簧承受高頻交變載荷，工況惡劣，故需精心設(shè)計(jì)，才能使其長(zhǎng)期可靠地工作。彈簧一旦斷裂便會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重事故。氣門(mén)彈簧的設(shè)計(jì)常常受到尺寸上的限制，因此氣門(mén)彈簧應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu)尺寸和允許的應(yīng)力范圍，氣門(mén)彈簧應(yīng)有較高的疲勞強(qiáng)度，制造上應(yīng)保證一定的精度并盡力避免各種缺陷。</p><p>　　三、氣門(mén)彈簧材料的選擇</p><p>

100、　　氣門(mén)彈簧在一定的工作溫度下承受交變載荷，為使彈簧能長(zhǎng)期地可靠工作，要求彈簧材料不僅有良好的機(jī)械性能，而且應(yīng)有足夠的抗應(yīng)力-溫度松弛的能力，在工作中不致產(chǎn)生過(guò)大的彈力消失現(xiàn)象[1]。</p><p>　　氣門(mén)彈簧材料一般為碳素彈簧鋼絲、65Mn和50CrVA彈簧鋼絲等。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)中，氣門(mén)彈簧材料選用油淬火-回火狀態(tài)的碳素彈簧鋼絲，其優(yōu)點(diǎn)是熱穩(wěn)定性好，可

101、適用于較高的工作溫度[13-15]。</p><p>　　§6.2 氣門(mén)彈簧尺寸的確定</p><p><b>　　一、彈簧中徑的選取</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)的485柴油機(jī)中，采用雙氣門(mén)彈簧，則其內(nèi)彈簧中徑為：</p><p>　　=(0.4～0.7)=(0.4～0.7)×32=12.

102、8～22.4(mm) 取=18mm</p><p>　　=(0.6～0.9)=(0.6～0.9)×32=19.2～28.8(mm) 取=26mm</p><p>　　式中——?dú)饪谥睆?mm) 本設(shè)計(jì)中=32mm</p><p>　　二、彈簧預(yù)緊力P1的確定</p><p>　　氣門(mén)關(guān)閉時(shí)，彈簧預(yù)緊力要保證氣門(mén)與氣門(mén)座

103、的良好密封。</p><p>　　由于進(jìn)、排氣門(mén)的彈簧相同，參考柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，得預(yù)緊力P1的公式：</p><p>　　預(yù)緊力=12 (kgf)，式中d1為進(jìn)氣口直徑(cm)。</p><p>　　在確定作用于氣門(mén)上的力P2時(shí)，考慮彈簧特性需與發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)慣性力曲線(xiàn)相適應(yīng)，參考柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，P1=(0.4～0.65)P2[1]，作用于進(jìn)氣門(mén)上的力P2=2.5P1。

104、</p><p>　　設(shè)計(jì)彈簧時(shí)，考慮到彈簧的最大彈力需有一定的裕量，本設(shè)計(jì)中彈簧最大彈力按照P1=18kgf計(jì)算，則P2=2.5P1=45(kgf)。</p><p>　　三、內(nèi)外彈簧載荷的分配</p><p>　　內(nèi)外彈簧載荷的分配比例一般為1:2.0到1:2.5。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中內(nèi)外彈簧的載荷分配如下：</p>

105、<p>　　彈簧最大彈力P2 (kgf)</p><p>　　內(nèi)彈簧 P21=15</p><p>　　外彈簧 P22=30</p><p>　　四、彈簧鋼絲直徑的確定</p><p><b>　　彈簧計(jì)算的基本公式</b></p><p>　?。?/p>

106、kgf/mm2） (5-1)</p><p>　　(mm) (5-2)</p><p>　　式中 ——彈簧力（kgf）；</p><p>　　——彈簧中徑（mm）；</p><p>　　——彈簧鋼絲直徑（mm）；</p><p&

107、gt;<b>　　——彈簧有效圈數(shù)；</b></p><p>　　——彈簧材料切變模量；</p><p>　　——彈簧變形量（mm）；</p><p>　　——斷面切應(yīng)力（kgf/mm2）；</p><p>　　——曲度系數(shù)，考慮鋼絲橫切面上切應(yīng)力分布不均勻影響的系數(shù)。</p><p>　　鋼絲直

108、徑可按公式(5-1)計(jì)算，彈簧的最大工作切應(yīng)力應(yīng)小于或等于材料的許用應(yīng)力，為便于計(jì)算，將公式改寫(xiě)成如下形式：</p><p><b>　　(5-3)</b></p><p>　　式中 ——材料的許用切用力（kgf/mm2）。</p><p>　　內(nèi)彈簧鋼絲直徑的確定：</p><p>　　彈簧材料選用65Mn彈簧鋼絲，假

109、設(shè)內(nèi)彈簧鋼絲直徑約為2.2～2.5mm，查柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-24得彈簧的抗拉強(qiáng)度σb=165(kgf/mm2)：</p><p>　　許用切應(yīng)力kfg/mm2</p><p>　　將上述數(shù)據(jù)代入式（5-3），得；</p><p>　　查柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-25得旋繞比=7.0；</p><p>　　由得，d=2.47mm，圓整到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

110、規(guī)定的鋼絲直徑：=2.5mm。</p><p>　　外彈簧鋼絲直徑的確定：</p><p>　　彈簧材料選用65Mn彈簧鋼絲，假設(shè)內(nèi)彈簧鋼絲直徑約為3.5mm，查柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-24得彈簧的抗拉強(qiáng)度σb=150(kgf/mm2)：</p><p>　　許用切應(yīng)力kfg/mm2</p><p>　　將上述數(shù)據(jù)代入式（5-3），得；<

111、/p><p>　　查柴油機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-25得旋繞比=7.4；</p><p>　　由得，d=3.51mm，圓整到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋼絲直徑：=3.5mm。</p><p>　　五、彈簧有效圈數(shù)和總?cè)?shù)的確定</p><p>　　彈簧有效圈數(shù)可從其計(jì)算公式求出</p><p>　　式中彈簧最大變形量;</p>

112、<p>　　從彈簧特性的相似三角形（如圖6-1所示），可得</p><p><b>　　彈簧預(yù)緊變形量mm</b></p><p><b>　　彈簧最大變形量mm</b></p><p>　　式中 ——?dú)忾T(mén)最大升程（mm），=9mm。</p><p>　　圖6-1 彈簧載荷三角形</

113、p><p>　　彈簧材料切變模量G=8000 kfg/mm2</p><p>　　內(nèi)彈簧：=6.67，取=7圈；</p><p><b>　　=9圈</b></p><p>　　外彈簧：=4.27，取=5圈；</p><p><b>　　=7圈</b></p>&l

114、t;p><b>　　六、彈簧高度的計(jì)算</b></p><p>　　在計(jì)算彈簧高度時(shí)，應(yīng)使氣門(mén)全開(kāi)時(shí)彈簧各工作圈之間保持一定的最小間隙，一般（mm）。本次設(shè)計(jì)中內(nèi)彈簧最小間隙取=0.678mm，外彈簧最小間隙=0.65mm，</p><p><b>　　彈簧并圈時(shí)高度：</b></p><p>　　氣門(mén)全開(kāi)時(shí)彈簧的高

115、度：</p><p>　　氣門(mén)彈簧關(guān)閉時(shí)的高度：</p><p><b>　　彈簧的自由高度：</b></p><p><b>　　彈簧并圈變形量：</b></p><p>　　彈簧自由狀態(tài)的螺距:</p><p>　　將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得彈簧的相關(guān)參數(shù)，見(jiàn)表6-1所示。&l

116、t;/p><p>　　表6-1 彈簧長(zhǎng)度計(jì)算值</p><p>　　七、彈簧展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算</p><p>　　內(nèi)彈簧展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算：</p><p><b>　　彈簧螺旋角：</b></p><p><b>　　彈簧的展開(kāi)長(zhǎng)度L：</b></p><p&g

117、t;<b>　　mm</b></p><p>　　外彈簧展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算：</p><p><b>　　彈簧螺旋角：</b></p><p><b>　　彈簧的展開(kāi)長(zhǎng)度L：</b></p><p><b>　　mm</b></p><p&

118、gt;　　§6.3 氣門(mén)彈簧的校核</p><p>　　§6.3.1 氣門(mén)彈簧的強(qiáng)度校核</p><p>　　一、疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p>　　氣門(mén)彈簧工作時(shí)承受交變載荷，故應(yīng)對(duì)其進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算。彈簧載荷在(最小工作載荷)和P2（最大工作載荷）之間循環(huán)變化，彈簧鋼絲斷面上的切應(yīng)力在和之間變化：</p><p>

119、;<b>　　內(nèi)彈簧的切應(yīng)力</b></p><p><b>　　=kgf/mm2</b></p><p><b>　　=kgf/mm2</b></p><p>　　疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)N可按下式求出：</p><p>　　式中為彈簧材料的脈動(dòng)疲勞極限，對(duì)于常用氣門(mén)彈簧材料，=0

120、.3。經(jīng)噴丸處理的彈簧可提高20%以上。安全系數(shù)應(yīng)不小于1.3。</p><p><b>　　kgf/mm2</b></p><p><b>　　則：＞1.3</b></p><p>　　因此，內(nèi)彈簧的疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　　外彈簧的切應(yīng)力</b><

121、;/p><p><b>　　=kgf/mm2</b></p><p><b>　　=kgf/mm2</b></p><p>　　疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)N可按下式求出：</p><p>　　式中為彈簧材料的脈動(dòng)疲勞極限，對(duì)于常用氣門(mén)彈簧材料，=0.3。經(jīng)噴丸處理的彈簧可提高20%以上。安全系數(shù)應(yīng)不小于1.3。

122、</p><p><b>　　kgf/mm2</b></p><p><b>　　則：＞1.3</b></p><p>　　因此，外彈簧的疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。</p><p>　　二、工作極限切應(yīng)力的校核計(jì)算</p><p>　　氣門(mén)彈簧在進(jìn)行安裝時(shí)，可能出現(xiàn)并圈的情況，此時(shí)彈

123、簧承受最大靜載荷，稱(chēng)為工作極限載荷，可按下式計(jì)算：</p><p>　?。╧gf） （5-4）</p><p>　　相應(yīng)的彈簧鋼絲端面里的應(yīng)力稱(chēng)為工作極限切應(yīng)力，可按下式計(jì)算：</p><p>　?。╧gf/mm2） （5-5）&