汽车制造与装配技术专业-配气机构的设计-毕业设计说明书

1、 毕业设计说明书 配气机机构的设设计 姓 名名: 寇 志志 奎 所属院校：内江职职业技术术学院 专 业: 汽车制制造与装装配技术术 班 级: 08汽汽车（三三年）大大专二班班学 号: 08801ss050086 指导教师： 谭 啸 天 配气机构的的设计【内容摘要要】 气门门配气机机构是四四冲程柴柴油机所所特有的的机构，它它是按照照发动机机的点火火次序和和各缸工工作循环环的要求求，定时时开启和和关闭进进、排气气门，完完成换气气过程。因因此配气气机构要要满足：进、排排气的定定时和准准确；气气门关闭闭要严密密可靠；气流阻阻力要小小；结构构简单拆拆装方便便。 气门配配气机构构由气门门组、气气门传动动组

2、、凸凸轮轴传传动机构构三部分分组成。气气门组主主要由：气门、阀阀座、气气门导管管、气门门弹簧和和连接键键组成，1195BB型柴油油机采用用不带阀阀壳气门门组气门门的开启启和关闭闭是靠传传动机构构来实现现的，传传动机构构可分为为机械和和液压传传动机构构。1995B型型柴油机机采用下下置式传传动形式式，由凸凸轮、挺挺柱、推推杆、摇摇臂、摇摇臂座、摇摇臂轴、调调整螺钉钉等组成成。凸轮轮轴与曲曲轴之间间的传动动机构与与柴油机机的型式式、凸轮轮轴与曲曲轴的相相对位置置、气门门传动机机构的型型式等有有关，一一般有齿齿轮传动动和链传传动。1195BB型柴油油机采用用齿轮传传动，柴柴油机曲曲轴与凸凸轮轴的的传

3、动比比为2：1. 配气气机构控控制发动动机进排排气过程程,直接接影响着着发动机机的性能，是衡衡量发动动机可靠靠性的指指标之一一. 本组组 成 员：杨杨尚俊 寇志志奎 伍立 资料料 准 备：杨杨尚俊 寇志志奎 伍立 测绘绘、制图图：杨尚尚俊 说明明书定制制：寇志志奎 伍立立 校 审审：杨尚尚俊 寇志志奎 伍立目录概述1、配气机机构的功功用.6 22、配气气机构的的设计要要求.6 33、配气气机构计计算参数数的确定定.7一、凸轮轴轴的设计计：1、凸轮轴轴的设计计要求.72、凸轮轴轴的结构构.773、凸轮轴轴的选材材.74、凸轮轴轴的支承承轴颈轴轴承的材材料.7 5、凸轮轴轴的定位位方式.76、凸轮

4、轴轴的最小小尺寸定定位方式式.77、凸轮轴轴的热处处理工艺艺.888、凸轮轴轴的损坏坏形式.89、凸轮轴轴的计算算.9二、凸轮的的设计 11、凸轮轮设计的的要求.110凸轮基圆设设计.111基圆半径的的确定.113凸轮位置的的确定.113配气相位与与凸轮的的作用角角.14凸轮顶部的的圆弧半半径.14三、挺柱的的设计1、挺柱的的结构.102、挺柱的的材料.153、平面挺挺柱导向向面与导导向孔之之间挤压压应力的的计算.1664、平面挺挺柱的最最大速度度.165、凸轮与与挺柱间间接触应应力的计计算.176、挺柱导导向面直直径 与与长度按按照下面面的公式式确定.1187、挺柱头头部球面面支座的的设计.

5、1998、凸轮和和挺柱的的主要损损坏形式式及其预预防.199四、推杆的的设计1、推杆的的功能.2202、推杆的的材料.2003、推杆的的结构形形式.2004、尺寸设设计.2205、推杆稳稳定性安安全系数数的确定定.206、推杆球球头与挺挺柱球面面支座，推推杆球头头与摇臂臂调节螺螺钉球面面支座间间接触应应力的计计算.21五、摇摇臂的设设计1、摇臂的的工作原原理.2222、摇臂的的结构.2223、摇臂比比.224、摇臂润润滑.2225、摇臂的的定位.2236、摇臂的的材料.237、摇臂与与气门杆杆顶面间间接触应应力的计计算.23六、气门组组的设计计1、气门的的设计.225 1）气气门设计计的基本本

6、要求.25 22)气门门的工作作条件分分析.225 33）气门门材料的的选择.266 44）气门门头的设设计.27 55）气门门杆的设设计.292、气门旋旋转机构构的设计计.3303、气门座座圈的设设计.3004、气门导导管的设设计.3225、气门的的主要损损坏形式式和预防防措333七、气门弹弹簧的设设计1、气门弹弹簧的设设计要求求.3342、气门弹弹簧的作作用.3553、气门弹弹簧的工工作条件件.3554、气门弹弹簧的结结构.355、气门弹弹簧的选选材.356、气门弹弹簧特性性曲线与与气门惯惯性力曲曲线的配配合.367、气门弹弹簧的有有关计算算.377 11）弹簧簧的最大大弹力.37 2）弹

7、弹簧最小小的弹力力.38 3）弹弹簧的刚刚度.388 44）弹簧簧变形.388 55）内、外外弹簧之之间的负负荷分配配.399 6）内内外弹簧簧的刚度度.39 7）弹弹簧的尺尺寸.40 8、提高高气门弹弹簧疲劳劳强度的的措施.442参考文献.43致谢.43 配气机机构的设设计 概述述1、配气机机构的功功用：是是完成换换气过程程，根据据发动机机气缸的的工作循循环次序序，定时时地开启启和关闭闭进、排排气门，不不断的用用新鲜的的气体来来气缸内内上一循循环的的的废气。2、配气机机构的要要求： 对于一一个正常常工作的配配气机构构应该具具有如下下的要求求：进、排气门门的时间间足够大大，泵气气损失小小，配气

8、气正时恰恰当，在在排气过过程中能能较好的的排出废废气，进进气过程程中能吸吸入较多多的新鲜鲜空气，因因而使发发动机具具有较高高的充量量系数和和合适的的扭矩特特性。振动、噪声声较小，并并且工作作可靠和和耐磨。结构简单、紧紧凑。为了减轻惯惯性负荷荷，使配配气机构构运动零零件的质质量减到到最小。 配气机构设设计的计计算参数数确定： 从确定气气门座处处的通过过截面以以及确定定喉口流流通截面面开始。气气阀处的的流通截截面积根根据气体体不可压压缩连续续流动的的条件确确定，也也即在额额定转速速I情况况，气门门最大升升程时，按按气门座座截面处处假设的的平均速速度来确确定。已知：气缸缸直径DD=955， 气道道喉

9、口的的最带直直径，在在气缸直直径D，配配气机构构的结构构方案以以及燃烧烧是的形形式都已已给定的的情况下下，气门门布置在在气缸上上可能性性的限制制。进气气门的数数值应大大于下列列规定的的范围： 采用用气门顶顶置式：， 则可以以得到：， 根据柴柴油机的的1955B的结结构，选选择=36mmm,排气门的气气道喉口口的直径径，通常常取得比比进气门门的气道道喉口直直径小110%200%，气气阀升程程h时，某某研究瞬瞬间具有有圆锥密密封面之之气门的的流通截截面为： 式式中a气门头头斜面角角（现代代发动机机上，aa=455度); 气门门的升程程，它的的取值一一般是气气门头的的25%左右，气气门头的的直径是是

10、40.mm，则： =100mm所以: = =10（355*COOS455+100*Siin455*Coos455) =8655mm对进行校核核： Froop=（11.11.22）Fxxn=(1.111.2)xx8655=(9951.5110388) 取取10000mmm喉口的直径径为：= xx10 =36mmm 喉喉口的直直径经过过检验取取值正确确。 一、凸凸轮轴的的设计凸轮轴设计计的要求求： 1）正正确的设设计进排排气凸轮轮的位置置，实现现配气正正时，使使柴油机机正确的的按照一一定规律律运转。 2）从从柴油机机的总体体布局来来设计凸凸轮的允允许弯曲曲变形，合合理的计计算出支支撑它的的轴颈数数

11、目，轴轴颈的直直径、和和凸轮轴轴的最小小直径尺尺寸。 3）选选择合理理的材料料和热处处理工艺艺，使它它不仅有有足够的的刚度与与韧性，而而且要使使凸轮和和支撑轴轴的表面面有合理理的硬度度，具有有较好的的耐磨性性。凸轮轴的结结构： 1995B柴柴油机是是小功率率柴油机机，可以以采用整整体式凸凸轮轴，它它的结构构较紧凑凑，这种种结构都都是将凸凸轮轴从从机体一一端插入入的，所所以将它它的两个个支撑轴轴颈加工工的尺寸寸大小是是不同，前前端的支支撑轴颈颈尺寸大大，后端端的小些些，而且且前端轴轴颈的尺尺寸必须须大于凸凸轮轴的的高度，这这样便于于安装。轴轴颈上安安装滑动动轴承。凸轮轴支承承轴颈的的数目： 由由

12、于该柴柴油机是是单缸四四冲程发发动机，不不必将支支承轴颈颈设计的的过多，只只是将凸凸轮轴的的前后端端各设计计一个就就已经足足够了，所所以将该该轴颈数数目为22个。凸轮轴的选选材： 因因为凸轮轮轴要承承受一定定的机械械强度，必必须要有有足够的的强度和和韧性，同同时还应应具有一一定的耐耐磨性，才才能让发发动机在在正常的的工况下下工作，选选择碳钢钢，一般般选择445钢就就可以满满足要求求了。凸轮轴的支支承轴颈颈轴承的的材料： 1195BB柴油机机经过查查表得知知，采用用铁基粉粉末冶金金，它是是将它直直接安装装在凸轮轮轴轴承承座孔内内，它的的型号：1955010018 内径外径宽度前端404727后端

13、283526凸轮轴的定定位方式式： 定位的的原因:由于汽汽车的上上下坡或或者在加加速的时时候，都都可能使使凸轮轴轴发生轴轴向窜动动。为防防止由此此引起的的对配气气定时的的不良影影响，需需要采用用轴向定定位措施施。对也也1955B型柴柴油机的的采用的的是轴向向定位方方式。凸轮轴的最最小直径径确定： 凸轮轴轴的最小小尺寸可可以按照照下面的的公式：Db=2Roo（24）（mmm） 上上式中的的Ro是是凸轮的的基圆半半径，由由表可知知：Roo=144.5 DDb=22Ro（24） =22x144.5（24）=（255277）当转速较高高时，支支承轴颈颈间距离离较大、凸凸轮上受受力较大大时取上上限值。

14、凸轮轴轴支承轴轴颈与轴轴承孔德德径向间间隙一般般在0.020.003mmm，范围围内，轴轴向间隙隙为0.010.225mmm。8、凸轮轴轴的热处处理工艺艺： a 渗碳； b 渗碳； c 机械加加工； d 高高频淬火火（回火火）； ff 机械加加工；9、凸轮轴轴的损坏坏形式： （1）支支承轴颈颈的磨损损。 （2）凸凸轮表面面的磨损损、刮伤伤和点蚀蚀。10、凸轮轮轴的计计算： 根根据气门门弹簧和和配气的的计算的的：配气气机构运运动零件件的质量量Mknn=1115g， Mnn=755g Mrr=0/ Mmrr=0和和Mn=1200g，凸凸轮的尺尺寸Roo=144.5mmm，RR1=1138 R22=

15、8.3mmm HHtmaax=77mm 摇臂臂的尺寸寸：Lrr=466 LL=322 凸轮轴轴的角速速度=1115raad/ss弹簧的的最小弹弹力是PP=2339牛顿顿，进气气么的喉喉口直径径d=336mmm。 从排气气门作用用到凸轮轮上的最最大的力力为：Prmaxx=+/4（PPr）LLn/LLr+MMr（rr1r2） =2339+33.144*/44x（00.44450.11）xxx46/32+3744xx（113814.5）xx=25539牛牛顿注： 式中中的=36mmm为排排气门的的直径 =442mmm为进气气门的直直径 00.4445兆帕帕，是由由指示功功图而确确定 =0.1兆帕帕

16、Mr=（+/3）xx（/+999=3774g =/3=1120 xx/3xx=81gg凸轮轴的弯弯曲量： Y=00.8 =00.00003mmm式中 E=22.2*兆帕钢的弹弹性模量量; LL=a+b=226+770=996mmm-凸轮轴轴跨距长长度根据结构总总体布置置来取： -轴轴的外径径轴的外外径，选选取时要要考虑利利用轴的的外径向向凸轮供供给润滑滑油和保保持轴具具有足够够的刚度度。 挤挤压应力力： =0.4418 =2555兆帕 式中 ： =25mmm凸轮的的宽度 二、凸凸轮的设设计虽然瞬时的的打开和和关闭气气门能够够获得最最大的时时间截面面，但是是这样做做会使零零件产生生很大的的惯性力

17、力。因此此在设计计配气机机构时选选用这样样的凸轮轮型线，使使它保证证可以有有足够的的气缸冲冲量的同同时，同同时也保保证运动动零件的的惯性力力数值在在允许的的范围内内。1、凸轮的的设计时时应该满满足以下下的要求求：具有合适的的配气相相位。它它能照顾顾到发动动机功率率、扭矩矩、转速速、燃油油消耗量量、怠速速和启动动等各方方面的性性能要求求。为使发动机机具有良良好的充充气性能能，因而而时间面面积值应应尽可能能大些。加速度不宜宜过大，并并应连续续变化。具有恰当的的气门落落座速度度，以免免气门和和气门座座的过度度磨损和和损坏。应使配气机机构在所所有工作作转速范范围内都都在平稳稳工作，不不产生脱脱离现象象

18、和过大大的振动动。工作时噪声声较小。应使气门弹弹簧产生生共振的的倾向达达到最小小程度。应使配气机机构各传传动零件件受力和和磨损较较小，工工作可靠靠，使用用期长。 上述述这些要要求往往往相互矛矛盾，必必须根据据发动机机的具体体情况要要求，抓抓住主要要矛盾，协协调各种种因素，妥妥善解决决。凸轮线性通通常根据据所选的的线型形形成规律律做出，这这样保证证制造比比较简单单的凸轮轮线形。2、凸轮的的基圆设设计： 凸凸轮型线线从基圆圆开始绘绘制，从从保证配配气机构构有足够够刚性的的条件出出发选择择它的基基圆半径径R，其其值在RR=（11.52.55）x 范围。基圆半径：R=(1.552.5)xx10=152

19、5 对对与1995B柴柴油机取取14.5mmm。 1105BB柴油机机的配气气相位角角根据手手册可以以得到：进气提前角角进气滞后角角排气提前角角排气滞后角角凸轮的布置置：（进进排气的的夹角） =90+1/44（477-211+499-199） =1044配气相位与与凸轮的的作用角角： =0.5（1180 式式中分别别为进排排气的提提前开启启角、进进排气的的滞后关关闭角。 =0.5（1180 = =凸轮顶部的的圆弧半半径： = =144.5 =8.3 = =1338 为了保证证气门的的间隙，凸凸轮的背背面部分分的半径径加工的的比小一一个间隙隙 值中中包括了了配气机机构的温温度间隙隙及弹性性变形量

20、量。对于于进气=（0.250.335）mmm，而而排气门门则=（00.3550.50）mmm。半半径为rr的圆与与半径为为r1的的圆弧或或者与直直线（rr1=）的接接合，可可以按抛抛物线或或者按某某给定半半径的圆圆弧连接接。 三三、挺柱柱的设计计1、挺柱的的结构： 挺柱的的功能是是按凸轮轮的运动动规律推推动传动动机构，同同时承受受凸轮的的侧向压压力。特特别是挺挺柱的底底面，由由于和凸凸轮表面面接触的的面积很很小，接接触应力力很大，表表面磨损损很大，甚甚至可能能刮伤，因因此挺柱柱侧面以以及底面面要求耐耐磨。形形状是筒筒型，这这种结构构可以减减轻它的的质量，从从而达到到减小它它的往复复惯性力力。它

21、的的这种结结构同时时也保证证凸轮轴轴在旋转转时，挺挺柱底面面所受的的偏心切切向力使使挺柱产产生旋转转运动，保保证工作作表面的的磨损时时很均匀匀的挺柱柱的轴线线相对于于凸轮的的轴线的的偏移量量为13，而而1955B柴油油机的偏偏移量为为2mmm。对于1955B柴油油机采用用的是平平面挺柱柱，它的的特点是是结构简简单，质质量轻。对对于高速速发动机机也是比比较适合合的。2、挺柱的的材料： 挺挺柱一般般用的是是低碳钢钢底部堆堆焊合金金，或者者铸铁底底部采用用冷激，或或球墨铸铸铁制造造，其摩摩擦表面面应经过过热处理理提高硬硬度后精精磨。挺挺柱的材材料和底底面的硬硬度是和和凸轮轴轴材质及及凸轮表表面的硬硬

22、度相匹匹配的。对对与2995B柴柴油机的的是200钢制造造，底部部堆焊合合金，热热处理的的硬度HBCC55。凸凸轮轴的的材料为为45钢钢，凸轮轮表面淬淬火处后后，硬度度为BRRC544655。平面挺柱导导向面与与导向孔孔之间挤挤压应力力的计算算： 最大大挤压应应力按下下式计算算： 上式中：挺柱柱导向面面直径（mmm）； L在凸轮轮的计算算位置是是，挺柱柱插入导导向孔中中的长度度（mmm）； 作用用在凸轮轮上的最最大力矩矩 = =39.36 4、平面面挺柱的的最大速速度： 平面挺挺柱最大大速度受受限于推推柱端面面直径，依依据平面面挺柱的的凸轮机机构运动动学可知知，挺柱柱与凸轮轮的接触触点偏移移量

23、e与与挺柱速速度成正正比： 因此，如如挺柱端端面直径径， 由由发动机机的总体体布置决决定，则则确定挺挺柱的最最大速度度（时，必必须保证证凸轮与与平面挺挺柱不产产生干涉涉，为此此满足 凸轮与挺柱柱间接触触应力的的计算： 平平面挺柱柱接触应应力的计计算： 式中： F作用在在凸轮上上的力（kkgf）; 凸轮轮廓线瞬瞬时曲率率半径（mmm）； B凸轮与与挺柱底底面间的的接触线线宽度（mmm）； 分别为为凸轮材材料与挺挺柱材料料的泊松松比； 分别为为凸轮材材料与挺挺柱材料料的弹性性模量（kkgf/mm）以上或当使使用的材材料为铸铸铁可取取做0.27，材材料为钢钢材是取取0.330。弹性模量经经过查表表可

24、知:碳钢：2.00 x（kkgf/） 如使并将将此值代代入公式式中泽可可以简化化： 5.67xx挺柱导向面面直径 与长度度按照下下面的公公式确定定： =(0.150.220）DD （mmm） =（0.150.220）*95 =(144.255199) 取 116mmm 式式中 D气缸直直径(mmm） =（33.03.55） （mmm） =（33.03.55)*116 =(448559)mmm 根据1195的的结构取取=58mmm 挺柱柱导向面面直径与与挺柱孔孔间的径径向间隙隙一般在在0.00200.088mm的的范围内内。挺柱头部球球面支座座的设计计： 挺柱柱头部加加工有凹凹形的球球面支座座，

25、它是是支撑推推杆球头头的。在在这种球球头与球球面支座座的配合合副中，为为了再两两者之间间形成楔楔形油膜膜，球面面支座半半径应比比推杆的的球头半半径略大大，但与与也不应应相差过过大，否否则将使使接触应应力剧增增，一般般，如图图： 凸轮和挺柱柱的主要要损坏形形式及其其预防：一、表面刮刮伤 刮刮伤的原原因：由由于凸轮轮和挺柱柱让润滑滑情况恶恶化引起起的。 防止的的方法：1、改改善润滑滑：（11）保证证在凸轮轮与挺柱柱面间经经常供给给黏度、成成分、温温度和数数量均匀匀合适的的润滑油油；（22）采用用具有特特殊添加加剂的润润滑油；（3）使使凸轮与与挺柱的的接触面面光洁度度尽可能能的高一一些；22、降低低

26、接触应应力：（11）尽量量减轻配配气机构构的往复复运动质质量；（22）增加加凸轮的的刚度;(3)采用弹弹性模量量较小的的但有较较高硬度度和强度度的金属属作为凸凸轮和挺挺柱的材材料。33、表面面磷化处处理。44、凸轮轮、挺柱柱的化学学成分及及其金相相组织的的选择适适当。55、采用用热导性性好的材材料。表面蚀点 发生生的主要要原因：点蚀是是金属的的疲劳过过程。 预防防的措施施：1、改改善润滑滑；2、降降低接触触应力；3、降降低残余余应力；4、材材料的化化学成分分和金相相组织；4、采采用热导导性好的的材料66、材料料内部应应尽量减减少气泡泡。夹渣渣等缺陷陷。7、提提高材料料的抗疲疲劳强度度和抗腐腐蚀

27、能力力。表面磨损 凸轮轮磨损有有两种情情况：（11）是一一个缓慢慢的抛光光过程，最最后形成成一个硬硬而光滑滑的摩擦擦表面。这这种抛光光的过程程常开始始于凸轮轮廓线零零加速度度的位置置，而止止于凸轮轮廓线的的顶端之之前，顶顶端不会会被磨平平。（22）随着着时间逐逐渐或迅迅速磨损损下去，直直至影响响发动机机的性能能。不正正常的迅迅速磨损损，严重重者则在在几个小小时内即即可将凸凸轮定磨磨平。 四四、推杆杆的设计计1、推杆的的功能： 把把凸轮的的运动从从凸轮轴轴传至顶顶置气门门处，完完成发动动机的配配气。2、推杆的的材料： 445钢。3、推杆的的结构形形式： 它它是一个个细长杆杆，在工工作时容容易发生

28、生纵向弯弯曲，它它是配气气机构中中刚度薄薄弱的环环节。在在1955B型柴柴油机上上是采用用冷拔无无缝钢管管（或铝铝制空心心管）制制造。采采用冷拔拔无缝钢钢管可减减轻它的的质量，减减小往复复惯性力力。此外外，缩短短推杆的的长度是是减轻质质量，提提高纵向向弯曲应应力和整整个配气气机构刚刚度的有有效办法法。尺寸设计： 根根据1995B柴柴油机的的结构，它它的长设设计为2291mmm ，外径径9mmm，球头头半径44.5mmm。才才可以满满足其要要求。推杆稳定性性安全系系数的确确定 推杆杆的纵向向弯曲按按下列计计算： = kgf式中：P作用于于推杆上上的临界界力； E推杆材材料的弹弹性模量量； J推杆

29、中中央横断断面的惯惯性力； 推杆的的外径 空心推推杆的孔孔径 L推杆的的长度 =2.55x/44 式中中 作用在在推杆上上的最大大作用力力 对于于各种用用途的发发动机，在如下的范围： （11）、高高功率轻轻型发动动机，=2.553 (2)、汽车车拖拉机机发动机机。高速速船用发发动机，=35 （33）、固固定式和和船用发发动机=466推杆球头与与挺柱球球面支座座，推杆杆球头与与摇臂调调节螺钉钉球面支支座间接接触应力力的计算算： 接触触应力按按下面的的公式计计算： = 1800 式中 作用于于推杆上上的最大大作用力力（kggf） Em挺柱与与推杆两两种材料料的平均均弹量 推杆的的球头半半径（mmm

30、） 挺柱球球面支座座的半径径（mmm）对于各种用用途发动动机的许许用接触触应力如如下： (11)汽车车拖拉机机发动机机，=11502000（2）固定定式和船船用发动动机，=10001220五、摇臂的的设计1、摇臂的的工作原原理： 摇摇臂是推推杆和气气门之间间的传动动件，它它是推杆杆传来的的力改变变方向后后作用于于气门尾尾部以推推开气门门。 2、摇臂的的结构： 摇臂臂的几何何尺寸决决定于气气门和凸凸轮轴的的相对位位置。为为了获得得较轻的的质量刚刚性好的的结构，往往往才有有T字型型的或者者I字型型的断面面。1995B柴柴油机采采用的就就是T字字型摇臂臂断面。3、摇臂比比： 摇臂臂有长、短短臂之分分

31、，长短短之比成成为摇臂臂比，其其值在11.6左左右。长长臂推动动气门的的杆端，短短臂端螺螺孔中装装有气门门间隙调调节螺钉钉和锁紧紧螺母，气气门间隙隙调节螺螺钉的球球头与推推杆上端端凹球端端头接触触，1995B柴柴油机的的摇臂比比：466/322=1.433。4、摇臂润润滑： 摇臂依依靠摇臂臂轴支撑撑在摇臂臂支座上上，摇臂臂上钻有有油孔，摇摇臂轴为为中空型型，机油油由支座座油道经经摇臂轴轴内腔润润滑到摇摇臂的衬衬套，然然后从摇摇臂上油油道上流流出，滴滴落在摇摇臂两端端进行润润滑。5、摇臂的的定位： 摇臂臂轴上两两摇臂间间装有摇摇臂弹簧簧，一防防止摇臂臂轴向窜窜动，从从而保证证各摇臂臂相对气气门杆

32、的的确定位位置。在在1955B柴油油机上，采采用的是是用摇臂臂支座将将两个摇摇臂分开开，并且且在两边边缘处用用卡簧将将其锁紧紧。6、摇臂的的材料： 所采采用的材材料是QQT6002摇臂臂在与气气门的尾尾部接触触时既有有滚动又又有滑动动，所以以对材料料的要求求是要耐耐磨，为为了防止止磨损影影响正常常的配气气相位，故故该表面面要求淬淬火热处处理的工工艺。7、摇臂与与气门杆杆顶面间间接触应应力的计计算： 式中 气门杆杆顶面上上的最大大作用力力（kggf）； R摇臂敲敲击部分分的球面面半径（mmm）； 摇臂与气气门顶面面间的许许用接触触应力：。摇臂断面AA-A中中的总应应力为： （如图图） =4000

33、 式中 气门上上的最大大作用力力； 气门侧侧摇臂计计算断面面的断面面模数； 气门侧侧摇臂断断面的面面积； A1从计算算断面重重心到作作用力的的垂直距距离 A2作用力力的垂直直线与计计算断面面A-AA的夹角角；断面B_BB中的总总应力： =4220式中 气门上上的最大大作用力力； 气门侧侧摇臂计计算断面面的断面面模数； 气门侧侧摇臂断断面的面面积； A1从计算算断面重重心到作作用力的的垂直距距离 A2作用力力的垂直直线与计计算断面面A-AA的夹角角； 上述应力力的许用用值如下下： （11）铸铁铁： （22）锻造造碳钢： （33）锻造造合金钢钢： (4) 铸钢钢： （55）轻合合金：对于1955B

34、柴油油机选择择（4）式式中的。 六、气气门组的的设计一、气门的的设计：气门设计的的基本要要求：材料方面： 气门的工工作温度度是确定定气门材材料的主主要因素素。在气气门工作作温度范范围内材材料应具具有足够够的强度度。韧性性和表面面硬度。由由于排气气呢锥面面磨损常常为腐蚀蚀磨损，因因此在选选择材料料时候必必须考虑虑化学腐腐蚀（主主要是硫硫和磷）的的性能。进进气门锥锥面多属属磨损摩摩擦，因因此进气气门侧重重耐磨。机构方面 要求求结构简简单、加加工方便便，且颈颈部形状状也要恰恰当，以以便减少少气体的的流动阻阻力，增增加其进进气冲量量。在保保证足够够的强度度、刚度度和耐磨磨性的前前提下的的重量选选择。尽

35、可能的降降低热负负荷，是是气门设设计的一一个重要要方面。排排气门是是气门组组中 的高高温零件件，气门门头部775%左左右的热热量经气气门座导导出，225%的的热量经经气门导导管导出出，因此此，气门门的设计计应与气气缸盖的的设计密密切配合合，气门门座周围围必须加加强冷剂剂，并使使温度尽尽量均匀匀。此外外，如结结构允许许，尽量量增加导导管的长长度，适适当减小小气门杆杆与导管管的间隙隙，以减减低气门门的温度度。气门室配气气机构从从凸轮开开始的整整个运动动链中的的末端零零件。它它的运动动受到凸凸轮廓线线、挺柱柱、摇臂臂、气门门弹簧等等零件特特性的制制约，因因此气门门的设计计还必须须从整个个配气结结构来

36、考考虑分析析，要避避免气门门在落座座时承受受过大的的冲击和和振动，因因为在这这些机械械负荷也也是造成成气门及及气门座座磨损的的原因之之一。2、气门的的工作条条件分析析： 气门室室发动机机的重要要零件之之一。工工作时需需要承受受较高的的机械负负荷和热热负荷，尤尤其是排排气门，由由于经常常高温燃燃气的冲冲刷，因因而易于于产生漏漏气。腐腐蚀与烧烧损等现现象，工工作条件件也更为为严酷。气气门工作作时承受受落座冲冲击负荷荷及燃气气压力给给以的静静负荷，这这种静负负荷一般般在4左左右，而而冲击负负荷一般般为111.6左左右；气气门的工工作温度度：进气气门约为为20004550度，而而排气门门则可达达650

37、08550度，甚甚至更高高，下面面是1995 BB柴油机机的排气气门的温温度场。气门材料的的选择： 气门材材料的选选择必须须考利到到它的工工作温度度、腐蚀蚀、冲击击载荷以以及气门门杆部与与端面的的耐磨等等因素。而而且进、排排气门的的对材料料的要求求也是不不同。因因为进气气门的温温度要低低一些，排排气门的的温度要要高些。就就1955B发动动机的选选材：进进气门的的材料用用40CCr；排排气门的的材料用用40CCr9SSi2。气门选择材材料的方方法：（11）马氏氏体钢 一般般气门中中采用铁铁素体合合金钢，气气碳含量量在0.350.880%之之间，经经淬火后后可得到到马氏体体组织以以上耐磨磨的要求求

38、，这种种材料的的机械性性能加工工性好，滑滑动性好好，在工工作温度度超过6650的的排气门门上广泛泛应用，如如4crrsi22.、44Cr110Sii2Mnn等。但但在强化化程度较较高的发发动机上上，由于于热负荷荷和机械械负荷高高，因而而对气门门锥面的的耐磨、耐耐腐蚀性性能提出出更高的的要求，这这时，可可采用堆堆焊气门门，这是是一种头头部采用用奥氏体体钢，杆杆部采用用马氏体体钢的气气门。可可用摩擦擦焊或闪闪光焊来来堆焊。堆堆焊气门门设计的的关键是是正确地地焊接部部位。应应从以下下两个方方面来考考虑：11）界面面处应在在气门头头部应力力区之外外并离颈颈部顶圆圆弧中点点附近的的热点较较远；22）耐热

39、热性较差差的杆部部材料不不要受到到高温燃燃气的侵侵蚀；焊焊接的部部位以选选在气门门全开时时界面与与导管下下端相齐齐或略高高为宜。奥氏体钢 这类类钢在常常温和工工作温度度下基本本上全是是奥氏体体组织，不不能淬硬硬。它的的高温强强度好，耐耐腐蚀性性好、奥奥氏体钢钢用做高高功率柴柴油机的的排气门门，其最最高工作作温度允允许达8870。国国产奥氏氏体钢44Cr114NiiW2MMo广泛泛用作机机车和大大型载重重汽车的的柴油机机排气门门。 国产常用用气门钢钢的化学学成分以以及机械械性能见见下表： 除表列的气气门钢之之外，我我国还试试制了新新的气门门钢种，如如TF3,奥奥氏体钢钢，这种种钢在机机械性能能和

40、耐磨磨性能方方面超过过了4CCr100Si22Mn从从而逐步步形成了了国产排排气门钢钢系列。 当气门门锥面仅仅耐磨蚀蚀及耐磨磨性不能能满足需需要时可可采用堆堆焊。堆堆焊钱先先把气门门锥面加加工出半半圆形环环槽，槽槽的深度度由实验验选定，注注意不要要过分削削弱气门门本体强强度，然然后再堆堆焊金属属焊上。焊焊接方法法有手工工焊、等等离子焊焊高频冷冷凝焊等等。为了了使奥氏氏体钢气气门杆端端面耐磨磨也可采采用堆焊焊或焊上上一小段段马氏体体钢。用用作柴油油机排气气门和增增压柴油油机进气气门堆焊焊的材料料，目前前多数是是钻基硬硬质合金金，其材材料成分分： 4、气门头头的设计计： （1）气气门头部部的形状状

41、： 气门头头部的形形状除了了影响气气体的流流通特性性之外，还还会影响响到气门门的刚度度、重量量、导热热性能以以及制造造成本等等，同时时也关系系到气门门的使用用期限。因因此根据据不同发发动机的的不同情情况进行行具体的的分析，然然后确定定合理的的方法。根根据1995B柴柴油发动动机的结结构采用用平底型型气门。因因为这种种气门的的结构简简单、工工艺性好好、受热热面小，具具有一定定的刚度度，基本本上式满满足进排排去的要要求。这这种型号号在各类类柴油机机得到了了广泛的的运用。下下图是平平底型气气门的示示意图： （2）气门门头部的的直径： 增大大进、排排气流通通截面是是减少进进、排气气阻力，提提高进气气量

42、的途途径，同同时气门门头部直直径的选选择还要要考虑到到燃烧室室的形状状，气缸缸盖进、排排气门的的布置，气气道之间间冷却水水套的设设计以及及气门受受热和冷冷却的均均匀性等等因素。综综上的条条件1995B柴柴油发动动机的进进、排气气门的直直径422和366mm。（3）气门门锥面斜斜角： 在气气门开启启初期及及接近关关闭时，气气门锥面面斜角的的大小对对于气体体的流通通断面有有较大的的影响。这这时的流流通断面面大致与与斜角的的余弦成成正比。此此外，气气门与气气门座之之间的单单位压力力随斜角角的增加加而增大大，而气气门与气气门座之之间的相相对滑移移则随斜斜角的减减小人减减小，因因此气门门的确定定必须根根

43、据发动动机的综综合情况况而定，对对于1995柴柴油发动动机的气气门斜角角都是度。（）气门门头部厚厚度及锥锥面宽度度：气门头头部厚度度的设设计，主主要是从从气门的的刚度来来考虑，气气门在燃燃烧压力力的作用用下会引引起变形形，变形形过大会会使气门门的密封封性下降降，锥面面磨损加加剧。由由于头部部厚度对气门门的刚度度影响比比颈部圆圆弧要要大得多多，因此此当需要要增加气气门刚度度时首先先考虑增增加头部部的厚度度。如果果还受到到气门质质量的限限制，则则常用适适当减小小颈部圆圆弧半径径来得到到弥补。厚厚度与与气门头头部的外外径有一一定的比比例，一一般（）（是气气门头部部的直径径）柴柴油机的的头部厚厚度：（

44、）进气气门；（）（）排气气门；气门锥面的的宽度与厚度度有关关，一般般（911.055）。当当度时，（）对于柴油机机的气门门锥面宽宽度b=（0.911.055）*44.5=（4.054.7725）mmm 进气气门（上上式中TT取4.5）b=（0.911.055）*44=(33.64.22)mmm排气气门（上上式中TT取4.0）。注意提醒的的是，并并不是所所有的bb都参与与了密封封，真正正起到密密封的是是一条位位于宽度度b中间间附近的的密封带带，密封封带的宽宽度b小小得多，气气门的大大部分热热量是通通过这条条密封带带传出去去的，密密封带较较宽则传传热的效效果就较较好，气气门的工工作温度度就较低低，

45、但气气门的密密封性就就较差。反反之，密密封带太太窄，虽虽然密封封性较好好，但散散热不良良，且接接触压力力较大，会会加速气气门的磨磨损，因因此需综综合这两两个方面面的因素素来选取取气门密密封带的的宽度，其其宽度一一般取11.53.00, 1195BB柴油机机的密封封带宽度度，经过过查表是是2.33mm。5、气门杆杆的设计计：（1）气门门杆的结结构： 气气门杆通通常是做做成实心心的，但但是为了了减轻质质量，对对于高速速发动机机，它的的温度很很高，将将气门杆杆做成空空心，并并在排气气门杆内内充油金金属钠进进行冷却却以降低低热负荷荷，对也也1955B柴油油机为了了考虑到到它的成成本问题题，就直直接将它

46、它设计成成实心气气门杆。（2）气门门杆颈： 气门门杆颈的的选择决决定也排排气所需需的耐久久性，增增加杆颈颈有利于于气门的的热量逸逸散。杆杆颈的选选择还决决定于它它在导管管中运动动时侧向向力的大大小。气气门通过过凸轮挺挺柱和摇摇臂来驱驱动时，杆杆部受到到的侧向向力就比比较小。气气门杆颈颈加大会会引起质质量的增增加，工工作时的的惯性力力增加，落落座时冲冲击负荷荷增加的的一系列列问题。根根据经验验公式，气气门杆颈颈可取头头部外径径的（116225）%。考虑虑到加工工和维修修的方便便，一般般进排气气门杆颈颈取相等等。1995B柴柴油机的的气门杆杆直颈：（166255）% *442=（66.722100

47、.5）mmm。气门杆长度度L: 气气门杆长长度决定定于气缸缸盖和气气门弹簧簧的设计计，一般般总希望望短些，以以便降低低发动机机的总高高度，减减小气门门的质量量，通常常L=（22.53.55）D，DD是气门门的头部部直径。1195BB柴油机机的L=（2.533.5）*42=（10051147）mmm （4）气气门杆表表面的热热处理工工艺： 要要经过淬淬火处理理，要求求的硬度度不小于于HRCC50。才才能满足足其工作作条件。 （5）气气门杆与与弹簧的的锁紧： 为为了防止止气门弹弹簧和气气门锁夹夹断裂时时气门落落入气缸缸而引起起严重的的事故，可可以在锁锁夹槽的的下部增增一凹槽槽，然后后嵌入弹弹簧圈，

48、凹凹槽的位位置应能能保证气气门的下下落量只只比气门门最大升升程大112mmm就可可以。如如下图1195 B柴油油机的锁锁紧的组组合图: 1气门 2锁夹 3弹簧座座 44气门弹弹簧二、气门旋旋转机构构的设计计：（1） 气门旋旋转机构构的作用用： 让让气门在在工作过过程中产产生均匀匀、缓慢慢的旋转转运动，使使气门温温度均匀匀也可将将锥面及及气门杆杆上的积积碳檫掉掉，以改改善气门门杆的润润滑条件件，从而而改善气气门座及及导管的的导热性性。（2） 气门旋旋转机构构的形式式： 有有两种结结构形式式：一、松松开式旋旋转机构构，二、强强制式旋旋转机构构。1995B型型柴油机机采用的的是下置置强制式式旋转机机

49、构。如如图: 它在工工作时气气门的旋旋转时通通过盖盘盘、气门门弹簧、弹弹簧上座座和锁夹夹来查、传传递的。 （33）注意意事项： 旋旋转机构构的转速速除了取取决于结结构因素素外，还还受到蝶蝶形弹簧簧特性的的影响，一一般的讲讲，蝶形形弹簧刚刚度增大大则转速速下降，反反之，转转速增加加。1995B型型柴油机机要求气气门每启启闭一次次气门旋旋转68deeg，或或者在发发动机标标定转速速时，旋旋转机构构的转速速在200255rpmm左右，并并且应使使机构在在气门全全开时旋旋转，在在其他气气门启闭闭时间不不要旋转转，否则则会加剧剧气门锥锥面的磨磨损。三、气门座座圈的设设计： （11）气门门材料：气门温温度

50、工作作温度一一般在22003000度之间间，对座座圈材料料的要求求为：热热膨胀系系数与气气缸盖材材料接近近，在工工作温度度下有一一定的强强度、硬硬度和耐耐蚀性，并并有较好好的导热热性和切切削性能能。常用用的座圈圈材料为为合金铸铸铁，球球墨铸铁铁QT6622。气气门座圈圈的材料料与硬度度必须与与气门锥锥面的硬硬度相适适应。对对与1995B气气门的材材料选择择为QTT622。 （22）气门门座圈的的作用: 以一般般材料铸铸造的汽汽缸盖，当当气门座座不能满满足耐冲冲击、耐耐腐蚀和和热硬度度时，为为延长气气门和气气门座的的使用期期限，就就需要采采用气门门座。 （33）气门门座圈的的结构：气门座座圈是一

51、一个金属属环状，它它是通过过压入气气缸盖的的，在现现代的柴柴油机的的进、排排气门口口一般都都压入座座圈，这这样既可可延长气气门和气气门座的的使用期期限，又又便于维维修，但但也增加加了制造造成本，特特别是影影响了排排气门热热量的传传出，从从而使排排气门温温度增高高，实验验表明，排排气门装装有座圈圈时，气气门温度度可能增增高400655对于1195 B柴油油机的气气门座圈圈也是通通过压入入的方法法将它给给压入气气缸盖的的。 （44）气门门座圈变变形的原原因：发发动机工工作时由由于气门门压力与与热负荷荷引起气气门座圈圈的瞬时时扭矩变变形，在在气缸盖盖螺钉凝凝紧时产产生的机机械应力力，气缸缸盖的蠕蠕变

52、以及及气门座座的冷却却不均匀匀都会引引起气门门座的永永久扭矩矩变形，这这些变形形都会引引起气门门的密封封和导热热，使气气门温度度升高，并并在气门门颈部产产生弯曲曲应力。 （55）气门门座圈的的过盈配配合要求求：气门门座圈必必须与气气缸盖配配合良好好，不允允许出现现松动、脱脱落现象象，因此此要合理理与慎重重的匹配配的材料料以及它它们之间间配合公公差、应应该指出出的是，如如果增大大过盈量量的方法法来阻止止座圈的的脱落时时不合适适的。因因为过盈盈过大会会使座圈圈的压缩缩应力过过高，如如超过材材料的弹弹性极限限，则出出现塑性性变形，座座圈反而而会脱落落。正确确的过盈盈量见表表： 序号气门座圈外外径（m

53、mm）过盈量（mmm）1256000.050.1102507550.07550.125537510000.100.115（6）气门门座圈高高度h与与壁厚VV的设计计： HH=（88155）%xxD=（00.0880.15）xx40=（3.266）mmm VV=（11.72.55）%*D=（00.011700.0225）*40=（0.681）mmm 上式中中D是气气门座圈圈的内径径；（7）气门门斜角： 气门座座圈的斜斜角常设设计得比比气门斜斜角大（00.51）cc，这样样就可使使气门和和气门座座的外边边缘在理理论上形形成先接接触提高高它们的的密封压压力，并并使压力力更均匀匀地分布布。1995B柴

54、柴油机的的斜角也也是按照照此公式式计算的的。但是是值得注注意的，千千万不能能是气门门斜角大大于座圈圈斜角，那那样，在在气门落落座时使使形成喷喷口，使使气流以以很高速速度流出出，从而而加速锥锥面的烧烧损和侵侵蚀。四、气门导导管的设设计： （11）气门门导管的的材料：气门导导管与气气门杆的的匹配应应有较好好的滑动动性，即即使在润润滑条件件较差的的情况下下页要可可靠地工工作。今今年来广广泛采用用铁基粉粉末冶金金来制造造导管，它它的特点点具有磨磨损笑，工工艺性好好，造价价低的优优点。1195BB柴油机机就是用用的这种种材料。 （22）气门门导管工工作的条条件：气气门杆工工作时在在导管中中滑动，使使导管

55、承承受侧向向压力，并并且气门门的部分分热量也也从导管管散除。导导管与气气门这对对摩擦副副由于靠靠近气门门头部，所所以温度度较高，润润滑油易易结碳，但但供给摩摩擦副的的润滑油油又不能能过多，以以免流入入燃烧室室中，因因此，要要求导管管在润滑滑条件较较差的情情况下能能耐磨。 （33）气门门导管外外形及结结构：导导管的外外表面一一般都设设计成光光滑的圆圆柱形，没没有任何何台阶，以以便无心心磨床加加工制造造。导管管的长度度，取决决于气缸缸盖的布布置，只只要地位位允许，应应尽可能能的长些些，最好好不要小小于气门门杆直径径的6倍倍，以减减小气门门对导管管的侧压压力，并并有利于于气门的的导向和和散热。气气门

56、导管管的受热热端尽量量靠近气气门头并并创造良良好的冷冷却条件件，这对对于降低低排气门门的温度度是有利利的，为为此可在在排气道道内铸一一平台，并并使冷却却水道尽尽量靠近近凸台，但但这个凸凸台觉不不能与气气门头过过于或者者铸的更更大，以以致有碍碍于气体体的排出出。如图图： 导管外外径与气气缸盖导导管孔德德间隙选选择：一一般选择择其过盈盈量为导导管的00.000300.0005倍。气门杆与导导管的配配合间隙隙：气门门导管与与气门杆杆的配合合间隙应应认真选选择，间间隙过大大则散热热不良，同同时气门门在导管管中容易易摆动、冲冲击，使使其和气气门座磨磨损不均均匀而漏漏气、漏漏油，这这种渗漏漏甚至使使气门头

57、头烧损。间间隙过小小对气门门座偏心心的补偿偿能力下下降，还还会因气气门杆受受热而卡卡在气门门导管中中。进、排排气门工工作的条条件不同同，所以以各自的的间隙也也是不同同，一般般进气门门取进气气门杆的的0.00050.001倍，排排气门取取排气门门杆直径径的0.00880.0122倍。对对与1995B柴柴油机的的间隙：10*（0.00550.01）=（0.050.11）mmm。 气气门表面面的强化化处理：1、滚滚压 2、渗渗铝 3、镀镀铬 4、氮氮化 5、表表面淬火火 。 五、气门门的主要要损坏形形式和预预防措施施 （一） 排气门的烧损 一一、 排排气门的的烧损的的原因：材料的高温温耐蚀性性不够燃

58、烧残渣沉沉积在锥锥面，不不能自行行排出，使使气门与与气门座座之间的的导热性性变坏，造造成锥面面局部温温度升高高，促使使气门材材料烧损损。气门座由于于热应力力或装配配不当产产生扭曲曲，在高高温和气气体压力力作用下下气门头头部变形形，因而而造成气气门漏气气。二、预防的的措施：选择在高温温下耐腐腐蚀性好好的材料料。应考考虑柴油油中含硫硫、重油油中含钒钒的影响响。在气门锥面面堆焊基基合金。适当的增加加气门头头部厚度度，借以以减少气气门在工工作时的的变形和和在头部部边缘的的热积蓄蓄。改善冷却水水道的布布置，适适当的增增加气门门座圈的的接触高高度，以以利充分分散热，降降低气门门的工作作温度。采用气门选选装

59、机构构。 （二） 气门断断裂气门断裂的的主要原原因： 颈部的锻锻造裂纹纹没有消消除气门座扭曲曲变形或或气门座座与导管管中心线线偏移量量过大，使使气门落落座时在在颈部产产生弯曲曲应力。提高发动机机的转速速后，陪陪气机构构没有作作改进，气气门承受受的冲击击和振动动过大，或或发动机机的温度度过高气门材料热热处理不不当，致致使材料料强度过过低。气门在导管管内卡住住，活塞塞与气门门相碰撞撞锁夹槽处过过渡处圆圆角太小小，甚至至留有切切削裂纹纹 （二）预预防措施施 由于于气门的的断裂是是设计和和加工工工艺两个个方面的的原因，因因此需针针对损坏坏原因加加以解决决。设计计的合理理性应通通过必要要的措施施与计算算

60、，对气气门的运运动规律律及受力力进行分分析来考考核。工工艺方面面主要是是应严格格控制热热加工、热热处理的的规范以以及机械械加工的的精度。（三） 气气门头部部裂纹和和碎落（一）主要要原因：由于材料质质量或锻锻造工艺艺不合理理，在锻锻造时产产生细小小的裂纹纹，没有有检查出出来。高温疲劳，由由于气门门座圈变变形，当当气门落落座之后后在气缸缸压力作作用下使使气门头头部的某某些部位位产生很很大的附附加应力力，这个个应力分分成径向向应力和和切向应应力，如如径向应应力过大大，造成成圆周方方向裂纹纹，切向向应力过过大，造造成径向向裂纹，如如裂纹不不断扩大大即可整整块金属属从气门门头部碎碎落下来来。（二）预防防