凸轮型线设计资料

凸轮型线设计资料凸轮型线设计资料3/11凸轮型线设计资料内燃机课程设计凸轮说明书题目90kW四行程四缸汽油机凸轮型线设计学院机电工程学院专业热能与动力工程专业班级热动1002学号姓名指导老师刘军日期2013-6-2517190kW四行程四缸汽油机凸轮型线设计前言四冲程汽车发动机都采用气门式配气机构，其功用是依照发动机的工作序次和工作循环要求，准时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。其中，凸轮机构作为机械中一种常用机构，在自动学和半自动学中间应用十分广泛，凸轮外形设计在配气机构设计中极为重要，这是由于气门开关的快慢、开度的大小、开启时间的长短都取决于配气机构的形状。因此，配气凸轮的外形设计和配气凸轮型线设计就决定了时间的大小、配气机构各零件的运动规律及其承载情况。任务书第一对凸轮进行设计，尔后利用最大速度和最大加速度地址基于高次方程凸轮运动规律进行凸轮型线的优化设计，建立数学模型，并设计图论过渡段和绘制图轮廓图。凸轮的设计1.给定的参数及要求（1）凸轮设计转速nc=4636r/min；（2）进气门开启角233°（曲轴转角），凸轮工作段包角°；（3）排气门开启角220°（曲轴转角），凸轮工作段包角110°；（4）气门重叠角15°（曲轴转角），凸轮转角°；（5）凸轮基圆直径28mm；（6）进气门最大气门升程hvmax，排气门最大气门升程hvmax=8。2.凸轮型线种类的选择配气机构是发动机的一个重要系统，其设计利害对发动机的性能、可靠性和172寿命有极大的影响。其中凸轮型线设计是配气机构设计中最为要点的部分，在确定了系统参数后，重要的问题是依照发动机的性能和用途，正确选择凸轮型线类型及凸轮参数。凸轮型线有多种，如复合正弦，复合摆线，低次方，高次方，多项动力，谐波凸轮等。其中，高次方、多项动力、谐波凸轮等拥有连续的高阶倒数的凸轮型线，拥有优异的动力性能，能满足较高转速发动机配气机构工作平稳性的要求。由于凸轮设计转速为nc=2318r/min，即每分钟凸轮轴转2318圈，属于高速发动机，且为使发动机运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，因此我们用双圆弧凸轮的凸轮轴上置式配置机构。由于四冲程发动机每完成一个工作循环，每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周，而凸轮轴只旋转一周，因此曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2:1，即由上式已知可知曲轴的转速为2318*2=4636r/min。3.计算凸轮的外形尺寸图一圆弧凸轮的几何参数表示图由上图可知，圆弧凸轮有五个参数：基圆半径r0=PR，腹弧半径r1=OA，173顶弧半径r2=CB，基本工作段作用角∠QPR=φ20和挺住最大升程htmax。其中有题中给出的已知数据有基圆半径r0、基本工作段作用角2φ0和最大升程htmax。为使圆弧凸轮能可靠地工作，凸轮型线外形应连续圆滑，这就要求各段圆弧在交接点处有公切线或公法线，因此各几何参数之间有一点的拘束。凸轮型线连续圆滑的条件是：腹弧与顶弧的交点B、顶弧圆心C、腹弧圆心O，这三点应在一条直线上。依照余弦定理，从△OPC中可得2OC2OP2PC-2OPPCcosOPC（1）由凸轮的几何关系可知PO=r1-r0PC=r0+htmax-r2OC=r1-r2OPC=180o-φ0将上式代入（1）可得公式（r1-r2）2=（r0+htmax-r2）2+（r2+（r1-r0）0+htmax-r2）（r1-r0）cosφ02+2（r2+2（r（2）可见，在五个参数中只有四个可以起初选择，其余一个必定满足上式要求。基圆半径r0、基本工作段作用角2φ0和最大升程htmax都为已知值，可以设计出凸轮的外形。基圆半径r0依照凸轮轴直径dt决定，为了保证加工和维修的可能，常取r0t+1～3mm。可知凸轮轴的直径为22～26mm。我们取凸轮轴的直径为24mm。凸轮作用角2φ0决定于已选定的配气机构，对进气凸轮有：o+α2φ0（1801+α2）式中α1-进气提前角，单位（o）；α2-排气提前角，单位（o）。对排气凸轮有：o+β2φ0（1801+β2）174式中β1-进气提前角，单位（o）；β2-排气提前角，单位（o）。挺住的最大升程htmax决定与气门所要求的最大升程hqmax。1htmaxihqmax式中i-摇臂的摇臂比，一般～，常用为1.5.在凸轮直接驱动气门的顶置凸轮轴式气门机构中，i=1.由于r0、2φ0、htmax三个参数在设计凸轮型线从前已初步确定，因此双圆弧凸轮的设计，实际上是在r1、r2两个参数中任选一个，确定一个即可。由于r1的选择范围很大，而r2的选择范围很小，因此先选r2再选r1是很合理的。在选择r2时，应注意不要使r2过小，省得凸轮变尖，以致凸轮尖端处接触应力过大，而使凸轮与挺住一对摩擦副产生早起伤害。凸轮在长远使用尖端磨损高出极限后，必定重新磨削，因此必定留下磨削欲量。一般认为r2min应大于2mm。（1）进气凸轮的设计：设定进气凸轮的r2=4mm，则有：（r1-4）2=（）2+（r2+