直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說明書

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1、 ( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題目：直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教 師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 盡我所知，除文中特別加 以標(biāo)注和致謝的地方外， 不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研 究成果，也不包

2、含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷 而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體， 均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作者 簽名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)； 學(xué)?？梢圆捎糜坝?、 縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下， 學(xué)校可

3、以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日 期： 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 交通工程 系 2012 屆 汽車檢測與維修 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目課題內(nèi)容性質(zhì)課題來源性質(zhì) 校內(nèi)（外）指導(dǎo)教師 職 稱 副教授  直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 工程設(shè)計(jì) 教師收集的結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的課題學(xué)生自立課題 設(shè)計(jì) 工作單位及部門 聯(lián)系方式 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校交通工程系 一、 題目說明

4、（目的和意義） ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生三年的學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)。 本題目要求學(xué)生完成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 通過該題目的設(shè)計(jì)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的深入了解并鍛煉學(xué)生的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)手能力。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下基本要求： 1、具有綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐技能， 初步解決本專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題的能 力，善于應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料。 2、具有查閱科技文獻(xiàn)資料、使用各種標(biāo)準(zhǔn)、手冊以及獨(dú)立工作、創(chuàng)新的能力。 3、綜合考核學(xué)生掌握知識(shí)的廣度和深度、運(yùn)用知識(shí)處理問題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?外語應(yīng) 用水平、計(jì)算機(jī)應(yīng)用水

5、平、科技寫作能力、口頭表達(dá)能力等。 二、設(shè)計(jì)（論文）要求（工作量、內(nèi)容） ： 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 以某一車型柴油機(jī)的相關(guān)參數(shù)作為參考，對(duì)直列四缸柴油機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)的主要零部件進(jìn) 行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 完成內(nèi)容 : 1．氣門組裝配圖 1 張 (1 號(hào)圖 )。 2．氣門傳動(dòng)組裝配圖 1 張(1 號(hào)圖 )。 3．零件圖 4．設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 1 份 三、進(jìn)度表 日 期 內(nèi) 容

6、 2011 年 11 月 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，收集、閱讀整理有關(guān)資料 （秋季學(xué)期第 15 調(diào)查研究、分析課題與畢業(yè)實(shí)習(xí) （ 0.5 周） 周）開始 氣門組設(shè)計(jì) （ 2.5 周） 氣門傳動(dòng)組設(shè)計(jì) （ 2.0 周） 撰寫設(shè)計(jì)說明書 （ 1.0 周） 2012.3. （春季學(xué)期第 2 周） 結(jié)束 完成日期 2012年 1月 答辯日期 2012年 3月 四、主要參考文獻(xiàn)、資料、設(shè)備和實(shí)習(xí)地點(diǎn)及翻譯工作量： （一

7、）、參考文獻(xiàn)： [1]高秀華．內(nèi)燃機(jī) [M] ．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005．9． [2]楊連生．內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì) [M] ．北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社， 1980．6． [3]汽車工程手冊編委會(huì)．汽車工程手冊：設(shè)計(jì)篇 [M] ．北京：人民交通出版社， 2001．5． [4]陳家瑞．汽車構(gòu)造 [M] ．北京：人民交通出版社， 2009．4． [5]束永平．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 [J]．東華大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005．12． [6]周松鶴．工程力學(xué)（教程篇） [M] ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社． 2003．2． [7]石

8、津俊．發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸彎曲疲勞強(qiáng)度的可靠性分析 [J]．武漢工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2005． 7． [8]王東華．曲軸強(qiáng)度計(jì)算若干問題的探討 [J]．天津大學(xué)學(xué)報(bào)， 2002．3． [9]夏 天．捷達(dá)王與都市先鋒轎車維修手冊 [M] ．北京：北京理工大學(xué)出版社， 2001．10． 指導(dǎo)教師簽字 教研室主任簽字 主管系領(lǐng)導(dǎo)簽字 年 月 日 年 月 日 年 月 日 注：本任務(wù)書要求一式兩份，一份系部留存，一份報(bào)教務(wù)處實(shí)踐教 學(xué)科。

9、 直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 氣門配氣機(jī)構(gòu)是四沖程柴油機(jī)所特有的機(jī)構(gòu)，它是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火次序和各缸工作循環(huán)的要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，完成換氣過程。因此配氣機(jī)構(gòu)要滿足：進(jìn)、排氣的定時(shí)和準(zhǔn)確；氣門關(guān)閉要嚴(yán)密可靠；氣流阻力要?。唤Y(jié)構(gòu)簡單拆裝方便。 氣門配氣機(jī)構(gòu)由氣門組、氣門傳動(dòng)組、凸輪軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。氣門 組主要由：氣門、閥座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧和連接鍵組成， 195B 型柴油機(jī)采用不帶閥殼的氣門組氣門的開啟和關(guān)閉是靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械和液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 195B 型柴油機(jī)采用下置式傳

10、動(dòng)形式，由凸輪、挺柱、 推桿、搖臂、搖臂座、搖臂軸、調(diào)整螺釘?shù)冉M成。凸輪軸與曲軸之間的傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)與柴油機(jī)的型式、凸輪軸與曲軸的相對(duì)位置、氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式等有關(guān)， 一般有齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。 195B 型柴油機(jī)采用齒輪傳動(dòng)，柴油機(jī)曲軸與凸輪軸 的傳動(dòng)比為 2：1. 配氣機(jī)構(gòu)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣過程 , 直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能， 是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的指標(biāo)之一 . 關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；配氣機(jī)構(gòu)；凸輪型線 ABSTRACT The valve train is one of the most important mechanisms in

11、 a internal combustion engine, whether the performances are good or bad, that affecting the power performance, economic performance, emissions performance of the engine, as well as affecting the reliability and wear performances of the whole engine. Along with the requests of the eng

12、ine ’s the engine runs under a still work steadily and dependably, which demand that the valve train system should , which design is one of the important ways to carry out valve train optimal design. Simulation calculation and experimentation research are two important ways to carry

13、out research and development on valve train of internal-combustion engine. Key words: Diesel engine; Valve train; Cam profile 直列四缸柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 概述 1. 配齊機(jī)構(gòu)的簡介： 配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分。它的功能是實(shí)現(xiàn)換氣過程，即根據(jù)氣缸的工作次序，定時(shí)地開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，以保證氣

14、缸吸入新鮮空氣和排除燃燒廢氣。一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能是否優(yōu)越，動(dòng)力性是否足夠大，工作是否可靠，噪音與振動(dòng)能否控制在較低的限度，常常與其配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理有密切關(guān)系。 配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊性和制造、使用的成本， 而且還決定了高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)柴油機(jī)的工作可靠性、耐久性。配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞 對(duì)柴油機(jī)的性能指標(biāo)有著很重要的影響。 配氣機(jī)構(gòu)的功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)每一氣缸內(nèi)所進(jìn)行的工作循環(huán)和發(fā)火次序的 要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，使新鮮充量得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，而廢氣得 以及時(shí)從氣缸排出。新鮮充量充滿氣缸的程度用充量系數(shù) 來表示。充量系數(shù)

15、 c 越高，表明進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮空氣或可燃混合氣的質(zhì)量越多，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率越大。壓力越高，溫度越低，則一定容積的氣體質(zhì)量越大，因此充量系數(shù)越 高。由于在實(shí)際工作中，壓力，溫度都有不利因素，所以充量系數(shù)總是小于 1，一般在 0.8 — 0.9 。就配氣機(jī)構(gòu)而言，主要是要求其結(jié)構(gòu)有利于減小進(jìn)氣和排氣 的阻力，而且進(jìn)、排氣門的開啟時(shí)刻和持續(xù)開啟時(shí)間比較適當(dāng)，使進(jìn)氣和排氣都盡可能充分。 一般說來，設(shè)計(jì)合理的配氣機(jī)構(gòu)應(yīng)具有良好的換氣性能，進(jìn)氣充分，排氣徹底，即具有較大的時(shí)間 - 斷面值，泵氣量損失小，配氣正時(shí)恰當(dāng)。與此同時(shí)，配氣機(jī)構(gòu)還應(yīng)具有良好的動(dòng)力性能，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)

16、和噪音較小，不發(fā)生強(qiáng)烈的沖擊磨損等現(xiàn)象，這就要求配氣機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件具有良好的運(yùn)動(dòng)加速度變化規(guī)律，以及不太大的正、負(fù)加速度值。 例如，對(duì)氣門通過能力的要求，實(shí)際上可理解為是對(duì)由凸輪外形所決定的氣門位移規(guī)律的要求。顯然，氣門開閉迅速就能增大時(shí)面值，但這將導(dǎo)致氣門機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)件的加速度和慣性負(fù)荷增大，沖擊、振動(dòng)加劇，機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性變差。因此，對(duì)氣門通過能力的要求與對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性的要求之間存在一定矛盾，應(yīng)視所設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，如發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速、性能要求、配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)剛度大小等，在凸輪外形設(shè)計(jì)中兼顧解決。 配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，四行程發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛地采用氣門式配氣機(jī)構(gòu)。氣門式配氣機(jī)構(gòu)可從不同角

17、度分類。按氣門的布置形式不同，主要有氣門頂置式和氣門側(cè)置式；頂置氣門式的配氣機(jī)構(gòu)又可根據(jù)凸輪軸的布置位置及凸輪軸數(shù)目的不同分為凸輪軸下置式、凸輪軸中置式和凸輪軸上置式。 側(cè)置氣門式配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)、排氣門設(shè)置在氣缸體的一側(cè)。氣門不但是氣體流動(dòng)的通道，而且是燃燒室的組成部分，這種燃燒室只適應(yīng)于早期低壓縮比內(nèi) 燃機(jī)。它不緊湊，單位燃燒室體積的表面積大，燃燒室散熱面積大，熱損失多。 此外，進(jìn)、排氣道由于氣門側(cè)置拐彎增多，進(jìn)、排氣阻力大，但結(jié)構(gòu)簡單，目 前只用于廉價(jià)小功率汽油機(jī)。 為減少進(jìn)、排氣流通阻力，改進(jìn)換氣性能，將低壓縮比燃燒室變?yōu)楦邏嚎s 比燃

18、燒室，以提高燃燒熱效率和降低熱損失 ; 將氣門從氣缸體上移到氣缸蓋上， 因而出現(xiàn)了頂置氣門式的配氣機(jī)構(gòu)，大大的改善了內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力型和經(jīng)濟(jì)性而 廣泛采用在現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)上。 2. 2 、配氣機(jī)構(gòu)的要求： 對(duì)于一個(gè)正常工作的配氣機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有如下的要求： ① 進(jìn)、排氣門的時(shí)間足夠大，泵氣量損失小，配氣正時(shí)恰當(dāng)，在排氣過程中能較好的排出廢氣，進(jìn)氣過程中能吸入較多的新鮮空氣，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)具有較高的充量系數(shù)和合適的扭矩特性。 ② 振動(dòng)、噪聲較小，并且工作可靠和耐磨。 ③ 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。 ④ 為了減輕慣性負(fù)荷，使配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量減到最小。 3、配氣機(jī)

19、構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算參數(shù)確定： 從確定氣門座處的通過截面 Fxn 以及確定喉口流通截面 f rop 開始。氣 閥處的流通截面積可以根據(jù)氣體不可壓縮連續(xù)流動(dòng)的條件確定，也即在額定轉(zhuǎn)速 I 情況，氣門最大升程時(shí)，按氣門座截面處假設(shè)的平均速度來確定。 已知：氣缸直徑 D=95， 氣道喉口的最大直徑， 在氣缸直徑 D 處，配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案以及燃燒 室的形式都已給定的情況下， 氣門布置在氣缸上可能性的限制。進(jìn)氣門 drop 的數(shù)值應(yīng)大于下列規(guī)定的范圍： 采用氣門頂置式：  drop  (0.35 ~ 0.52 )D ， 

20、 則可以得到： drop  (33.25 ~ 44.9)  ， 根據(jù)柴油機(jī)的  195B 的結(jié)構(gòu)，選擇  drop  =36mm, 排氣門的氣道喉口的直徑， 通常取得比進(jìn)氣門的氣道喉口直徑小 10%~~20%， 氣閥升程 h 時(shí)，某研究瞬間具有圓錐密封面之氣門的流通截面為： Fkn hkn drop * cos a sin a cos 2a 式中 a—?dú)忾T頭 斜面角（現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)上， a=45 度); hkn 氣門的升程，它的取值一般是氣門頭的 25%左右，氣

21、門頭的直徑是 40.mm， 則：  hkn  =10mm 所以 :  fkn  = Fkn  hkn  drop  * cos a  sin a cos 2a =10 π（35*COS45+10*Sin45*Cos45) =865 mm 對(duì) drop 進(jìn)行校核： ∵Frop=（ 1.1~1.2 ） Fxn=(1.1~1.2)x865=(951.5~1038) 取 1000mm 喉口的直徑為： drop = 4Frop /

22、3.14 x10 =36mm ∴喉口的直徑經(jīng)過檢驗(yàn)取值正確。 配氣機(jī)構(gòu)的零件和組件的設(shè)計(jì) 一、凸輪軸的設(shè)計(jì) 1、凸輪軸設(shè)計(jì)的要求： 1）正確的設(shè)計(jì)進(jìn)排氣凸輪的位置，實(shí)現(xiàn)配氣正時(shí)，使柴油機(jī)正確的按照 一定規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)。 2）從柴油機(jī)的總體布局來設(shè)計(jì)凸輪的允許彎曲變形，合理的計(jì)算出支撐 它的軸頸數(shù)目，軸頸的直徑、和凸輪軸的最小直徑尺寸。 3）選擇合理的材料和熱處理工藝，使它不僅有足夠的剛度與韌性，而且 要使凸輪和支撐軸的表面有合理的硬度，具有較好的耐磨性。 2、凸輪軸的結(jié)構(gòu)：

23、 195B 柴油機(jī)是小功率柴油機(jī)， 可以采用整體式凸輪軸， 它的結(jié)構(gòu)較緊湊， 這種結(jié)構(gòu)都是將凸輪軸從機(jī)體一端插入的，所以將它的兩個(gè)支撐軸頸加工的尺 寸大小是不同，前端的支撐軸頸尺寸大，后端的小些，而且前端軸頸的尺寸必 須大于凸輪軸的高度，這樣便于安裝。軸頸上安裝滑動(dòng)軸承。 3、凸輪軸支承軸頸的數(shù)目： 由于該柴油機(jī)是單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，不需要將支承軸頸設(shè)計(jì)的過多，只 是將凸輪軸的前后端各設(shè)計(jì)一個(gè)就已經(jīng)足夠了，所以將該軸頸數(shù)目為 2 個(gè)。 4、凸輪軸的選材： 因?yàn)橥馆嗇S要承受一定的機(jī)械強(qiáng)度，必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性，同時(shí) 還應(yīng)具

24、有一定的耐磨性，才能讓發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的工況下工作，選擇碳鋼，一般 選擇 45 鋼就可以滿足要求了。 5、凸輪軸的支承軸頸軸承的材料： 195B 柴油機(jī)經(jīng)過查表得知， 采用鐵基粉末冶金， 它是將它直接安裝在凸 輪軸軸承座孔內(nèi)，它的型號(hào)： 195— 01018 內(nèi)徑 外徑 寬度 前端 40 47 27 后端 28 35 26 6、凸輪軸的定位方式： 定位的原因 :由于汽車的上下坡或者在加速的時(shí)候，都可能使凸輪軸發(fā) 生軸向竄動(dòng)。為防止由此引起的對(duì)配氣定時(shí)的不良影響，需要采用軸向定位措 施。對(duì)也

25、 195B 型柴油機(jī)的采用的是軸向定位方式。 7、凸輪軸的最小直徑確定： 凸輪軸的最小尺寸可以按照下面的公式： Db=2Ro—（ 2~4）（ mm） 上式中的 Ro 是凸輪的基圓半徑，由表可知： Ro=14.5 Db=2Ro—（ 2~4） =2x14.5—（ 2~4） =（25~27） 當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，支承軸頸間距離較大、凸輪上受力較大時(shí)取上限值。 凸輪軸支承軸頸與軸 承孔 德徑 向間 隙一般在 0.02~0.03mm，范圍內(nèi)，軸向間 隙為0.01~0.25mm。 8、凸輪軸的熱處理工藝： a 滲碳；

26、 b 滲碳； c 機(jī)械加工； d 高頻淬火（回火）； f 機(jī)械加工； 9、凸輪軸的損壞形式： （1）支承軸頸的磨損。 （2）凸輪表面的磨損、刮傷和點(diǎn)蝕。 10、凸輪軸的計(jì)算： 根據(jù)氣門彈簧和配氣的計(jì)算的：配氣機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量 Mkn=115g Mmr=0 R2=8.3mm  ， 和  Mn=75g Mn=120g Htmax=7mm  Mr=0 ，凸輪的尺寸 搖臂的尺寸：  Ro=14.5mm Lr=46 L=32  ， R1=1

27、38 凸輪軸的 角速度 ω =115rads  彈簧的最小彈力是  P=239  牛頓，進(jìn)氣門的喉口直徑 d=36mm  。 從排氣門作用到凸輪上的最大的力為： Prmax=[ Pnp min + π d n2 4 （ Pr — p"r ） ]LnLr+Mr wx2 （ r1 — r2 ） =[239+3.14* 0.33 4x （ 0.445 —0.1） x 10 6 x4632+374x1152 x （138 —14.5 ）x 10 6 =2539 牛頓 注： 式中的

28、 da =36mm 為排氣門的直徑 d ba =42mm 為進(jìn)氣門的直徑 Pr 0.445 兆帕，是由指示功圖而確定 pr ≈ p0 =0.1 兆帕 Mr= （ nk + mnp 3 ）x （ nr lr )2 +99=374g m l mn = mk lkn2 3 l r2 =120x 462 3x 322 =81g 凸輪軸的彎曲量： Ptmax a2b2 2417* 262 * 692 Y=0.8 El (d p4

29、p4 ) 0.8 4 ) 2.2* 105 * 95* (324 10 =0.0003mm 式中 E=2.2* 10 5 兆帕——鋼的彈性模量 ; L=a+b=26+70=96mm--- 凸輪軸跨距長度 根據(jù)結(jié)構(gòu)總體布置來?。? 2r0 2 2* 14.5 2 32mm --- 軸的外徑 p 10mm——軸的外徑， 選取時(shí)要考慮利用軸的外徑向凸輪供給潤滑油和保持 軸要具有足夠的剛度。 擠壓應(yīng)力： cm 0.418 Pr max E / bn r1 =0.418 0.0

30、02417* 2.2 * 106 / 0.025* 0.0572 =255 兆帕 式中 ： bn =25mm—凸輪的寬度 二、凸輪的設(shè)計(jì) 雖然瞬時(shí)的打開和關(guān)閉氣門能夠獲得最大的時(shí)間截面，但是這樣做會(huì)使零 件產(chǎn)生很大的慣性力。因此在設(shè)計(jì)配氣機(jī)構(gòu)時(shí)選用這樣的凸輪型線，使它保證 可以有足夠的氣缸沖量的同時(shí)，同時(shí)也保證運(yùn)動(dòng)零件的慣性力數(shù)值在允許的范 圍內(nèi)。 1、凸輪的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足以下的要求： 1) 具有合適的配氣相位。它能照顧到發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、燃油消耗量、怠速工況和啟動(dòng)等各方面的性能要求。

31、 2) 為使發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的充氣性能，因而時(shí)間面積值應(yīng)盡可能大些。 3) 加速度不宜過大，并應(yīng)連續(xù)變化。 4) 具有恰當(dāng)?shù)臍忾T落座速度，以免氣門和氣門座的過度磨損和損壞。 5) 應(yīng)使配氣機(jī)構(gòu)在所有工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都在平穩(wěn)工作，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象和過大的振動(dòng)。 6) 工作時(shí)噪聲較小。 7) 應(yīng)使氣門彈簧產(chǎn)生共振的傾向達(dá)到最小程度。 8) 應(yīng)使配氣機(jī)構(gòu)各傳動(dòng)零件受力和磨損較小，工作可靠，使用期長。 上述這些要求往往相互矛盾，必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的具體情況要求，抓住主 要矛盾，協(xié)調(diào)各種因素，妥善解決。 凸輪線性通常根據(jù)所選的線型形成規(guī)律做出，這樣保證制

32、造比較簡單的凸 輪線形。 2、凸輪的基圓設(shè)計(jì)： 凸輪型線從基圓開始繪制，從保證配氣機(jī)構(gòu)有足夠剛性的條件出發(fā)選 擇它的基圓半徑 R ，其值在 R= （1.5~2.5 ）x hn max 范圍。 ① 基圓半徑：R=(1.5~2.5)x10=15~25 對(duì)與 195B 柴油機(jī)取 14.5mm 。 105B 柴油機(jī)的配氣相位角，根據(jù)手冊可以得到： 進(jìn)氣提前角 190 進(jìn)氣滯后角 490 排氣提前角 47 0 排氣滯后角 210 ② 凸輪的布置：（進(jìn)排氣

33、的夾角） 9001 r a 4 =90+14 （47-21+49-19 ） =104 ③ 配氣相位與凸輪的作用角： Φ =0.5 （ 180 a1 a2 ) 式中分別為進(jìn)排氣的提前開啟角、進(jìn)排氣的滯后關(guān)閉角。 Φ =0.5 （ 180 a1 a2 ) = 0.5 * 1080 190 210 = 1100 ④ 凸輪頂部的圓弧半徑： r 2 r0 hr max * cos po 1 cos po =

34、 7 * cos620 =14.5 1 cos 620 — =8.3 a ( r0 hr max r2 )mm ro2 a2 r22 2ro acos po r1 2 r0 r2 a cosapo 2 2 2 = 14.5 14.5 7 8.3 2* a * cosa / 2( r0 r2 acosa) =138 為了保證氣門的間隙，凸輪的背面部分的半徑 r0 加工的比 rk 小 一個(gè)間隙 s:

35、rn ro so s值中包括了配氣機(jī)構(gòu)的溫度間隙及彈性 變形量。對(duì)于進(jìn)氣 s =（0.25~0.35）mm，而排氣門則 s =（0.35~0.50） mm。半徑為 r 的圓與半徑為 r1 的圓弧或者與直線 （r1=∽）的接合， 可以按拋物線或者按某給定半徑的圓弧連接。 三、挺柱的設(shè)計(jì) 1、挺柱的結(jié)構(gòu)： 挺柱的功能是按凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)承受凸輪的側(cè)向壓 力。特別是挺柱的底面，由于和凸輪表面接觸的面積很小，接觸應(yīng)力很大，表 面磨損很大，甚至可能刮傷，因此挺柱側(cè)面以及底面要求耐磨。形狀是筒型

36、， 這種結(jié)構(gòu)可以減輕它的質(zhì)量，從而達(dá)到減小它的往復(fù)慣性力。它的這種結(jié)構(gòu)同 時(shí)也保證凸輪軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，挺柱底面所受的偏心切向力使挺柱產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 保證工作表面的磨損時(shí)很均勻的挺柱的軸線相對(duì)于凸輪的軸線的偏移量為 1~3， 而 195B 柴油機(jī)的偏移量為 2mm。 對(duì)于 195B 柴油機(jī)采用的是平面挺柱，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕。對(duì)于 高速發(fā)動(dòng)機(jī)也是比較適合的。 2、挺柱的材料： 挺柱的材料一般用的是低碳鋼底部堆焊

37、合金，或者鑄鐵底部采用冷激，或 球墨鑄鐵制造，其摩擦表面應(yīng)經(jīng)過熱處理提高硬度后精磨。挺柱的材料和底面 的硬度是和凸輪軸材質(zhì)及凸輪表面的硬度相匹配的。對(duì)與 295B 柴油機(jī)的是 20 鋼制造，底部堆焊合金，熱處理的硬度≧ HBC55。凸輪軸的材料為 45 鋼，凸輪 表面淬火處后，硬度為 BRC54~65。 3、平面挺柱導(dǎo)向面與導(dǎo)向孔之間的擠壓應(yīng)力的計(jì)算 ： 最大擠壓應(yīng)力 km a 按x下式計(jì)算： kmax 6m 2 max2 kgf / mm drl 上式中： dl ——挺柱導(dǎo)向面直徑（ mm）； L——在凸輪的

38、計(jì)算位置是，挺柱插入導(dǎo)向孔中的長度（ mm）； m m a x——作用在凸輪上的最大力矩 k max 6 m max kgf / m m 2 d r l 2 = 6* 4482 kgf / mm2 16* 6.5 =39.36 kgf m m2 4、平面挺柱的最大速度： 平面挺柱的最大速度受限于挺柱端面的直徑 D t ，依據(jù)平面挺柱的凸 輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，挺柱與凸輪的接觸點(diǎn)偏移量 e 與挺柱的速度 vr 成正比：

39、 v r ew e d nr d 因此，如挺柱端面直徑 D r 35mm ， 由發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置決定，則確定挺柱的 dht 最大速度（ d max時(shí)，必須保證凸輪與平面挺柱不產(chǎn)生干涉，為此滿足 dht 2 2 m a x em a x Dt B d 2 a 2 em a x ( D t / 2) 2 a B / 2 2 (35 / 2)2 2 2 14/2 1~2 306

40、.25 81 1 ~ 2 224 .25 1 ~ 2 13 ~ 14 m / s 5、凸輪與挺柱間接觸應(yīng)力的計(jì)算： 平面挺柱接觸應(yīng)力 r 的計(jì)算： F r 0565 B 1 ur2 1 ue2 Er Ee 式中： F— 作用在凸輪上的力（ kgf）; Ρ—凸輪廓線瞬時(shí)曲率半徑（ mm）； B—凸輪與挺柱底面間的接觸線寬度（ mm）；

41、 ue ur — 分別為凸輪材料與挺柱所用材料的泊松比； Ee Er — 分別為凸輪材料與挺柱所用材料的彈性模量（ kgfmm） 以上 ue 或 ur 當(dāng)使用的材料為鑄鐵可取做 0.27，材料為鋼材是取 0.30。 彈性模量經(jīng)過查表可知 :碳鋼： 2.0x104 （kgf m m2 ） 如使 ur ue 0.30 并將此值代入公式中則可以簡化： r 0565 F kgf / m m 2 1 1 B E e E r 4.6 0.592

42、 1 1 p * 18 4 2.0*104 2.0* 10 5.67x106 6、挺柱的導(dǎo)向面直徑 d r 與長度 Lr 按照下面的公式確定： dr =(0.15~0.20）D （ mm） =（0.15~0.20）*95 =(14.25~19) 取 16mm 式中 D—?dú)飧字睆?(mm） Lr =（ 3.0~3.5） dr （mm） =（ 3.0~3.5)*16 =(48~59)mm 根據(jù) 195 的結(jié)構(gòu)取 d r =58mm 挺柱的導(dǎo)向面直徑與挺柱孔間的徑向間隙一般在 0.02~0.

43、08mm的范圍內(nèi)。 7、挺柱頭部球面支座的設(shè)計(jì)： 挺柱頭部加工有凹形的球面支座，它是支撐推桿球頭的。在這種球頭與球面 支座的配合副中， 為了再兩者之間形成楔形油膜， 球面支座半徑 r2 應(yīng)比推桿的球 頭半徑略大，但 r2 與 r1 也不應(yīng)相差過大，否則將使接觸應(yīng)力劇增，一般 r2 r1 0.2 ~ 0.3mm ，如圖： 8、凸輪和挺柱的主要損壞形式及其預(yù)防： 一、表面刮傷 刮傷的原因：由于凸輪和挺柱讓潤滑情況

44、惡化引起的。 防止的方法： 1、改善潤滑：（1）保證在凸輪與挺柱面之間經(jīng)常供給黏度、成分、溫度和數(shù)量均勻合適的潤滑油； （2）采用具有特殊添加劑的潤滑 油；（3）使凸輪與挺柱的接觸面光潔度盡可能的高一些； 2、降低接觸應(yīng)力：（1）盡量減輕配氣機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量； （2）增加凸輪的剛度 ;(3)采用彈性模量較小的但有較高硬度和強(qiáng)度的金屬作為凸輪和挺柱的材料。 3、表面磷化處理。 4、凸輪、挺柱的化學(xué)成分及其金相組織的選擇適當(dāng)。 5、采用熱導(dǎo)性好的材料。 二、表面蝕點(diǎn) 發(fā)生的主要原因：點(diǎn)蝕是金屬的疲勞過程。 預(yù)防的措施： 1、改善潤滑； 2、降低接觸應(yīng)力； 3、降低

45、殘余應(yīng)力； 4、材料的化學(xué)成分和金相組織； 4、采用熱導(dǎo)性好的材料 6、材料內(nèi)部應(yīng) 盡量減少氣泡。夾渣等缺陷。 7、提高材料的抗疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕能力。 三、表面磨損 凸輪磨損有兩種情況：（1）是一個(gè)緩慢的拋光過程， 最后形 成一個(gè)硬而光滑的摩擦表面。 這種拋光的過程常開始于凸輪廓線 的加速度為零的位置， 而止于凸輪廓線的頂端之前， 頂端不會(huì)被 磨平。（2）隨著時(shí)間加長會(huì)迅速磨損下去， 直至影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性 能。不正常的迅速磨損， 嚴(yán)重者則在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)即可將凸輪定磨 平。

46、 四、推桿的設(shè)計(jì) 1、推桿的功能： 把凸輪的運(yùn)動(dòng)從凸輪軸傳至頂置氣門處，完成發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣。 2、推桿的材料： 45 鋼。 3、推桿的結(jié)構(gòu)形式： 推桿是一個(gè)細(xì)長桿，在工作時(shí)容易發(fā)生縱向彎曲，它是配氣機(jī)構(gòu)中剛度薄弱 的環(huán)節(jié)。在 195B 型柴油機(jī)上是采用冷拔無縫鋼管（或鋁制空心管）制造。采用 冷拔無縫鋼管可減輕它的質(zhì)量，減小往復(fù)慣性力。此外，縮短推桿的長度是減 輕質(zhì)量，提高縱向彎曲應(yīng)力和整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)剛度的有效辦法。 二、 尺寸設(shè)計(jì)： 根據(jù) 195B 柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)， 它的長度設(shè)計(jì)為 291mm ，外徑 9mm

47、，球頭 半徑 4.5mm。才可以滿足其要求。 三、 推桿穩(wěn)定性安全系數(shù)的確定 推桿的縱向彎曲按下列計(jì)算： Prp  2Ej l 2  kgf 3.142 * E*1.19*106 = 3302 2.5 x105 kgf 式中： P—作用于推桿上的臨界力； E—推桿材料的彈性模量； J—推桿中央橫斷面的慣性力； J d f 2 dm2 64 3.14 / 64 94 54 1.19 x10 6 m m2

48、 d f —推桿的外徑 dm —空心推桿的孔徑 L—推桿的長度 P xp n p P p =2.5 x105 4 6.25x105 式中 Pt — 作用在推桿上的最大作用力 對(duì)于各種用途的發(fā)動(dòng)機(jī)， np 在如下的范圍： （1）、高功率輕型發(fā)動(dòng)機(jī)， np =2.5~3 (2)、汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。高速船用發(fā)動(dòng)機(jī)， np =3~5 （3）、固定式和船用發(fā)動(dòng)機(jī) np =4~6 四、 推桿球頭與挺柱球面支座， 推桿球頭與搖臂調(diào)節(jié)螺釘球面支座 間接觸應(yīng)力的

49、計(jì)算： 接觸應(yīng)力按下面的公式計(jì)算： 2 2 1 1 r 0.3383 Pp Em r1 r 2 2 5 2 1 1 0.3383 2.5x10 Em 4.5 5 = 180 kgf / mm2 式中 pp —作用于推桿上的最大作用力（ kgf） Em— 挺柱與推桿兩種材料的平均彈量 kgf / mm2 r1 —推桿的球頭半徑（ mm） r2 — 挺柱球面支座的半徑（ mm） 對(duì)于各種用途發(fā)動(dòng)機(jī)的許用接觸應(yīng)力 r 如

50、下： (1)汽車拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)， r =150~200 kgf / mm2 （2）固定式和船用發(fā)動(dòng)機(jī)， r =100~120 kgf / mm2 五、搖臂的設(shè)計(jì) 1、搖臂的工作原理： 搖臂是推桿和氣門之間的傳動(dòng)件，它是推桿傳來的力改變方向后作用于氣 門尾部以推開氣門。 2、搖臂的結(jié)構(gòu)： 搖臂的幾何尺寸決定于氣門和凸輪軸的相對(duì)位置。為了獲得較輕的質(zhì)量剛 性好的結(jié)構(gòu)，往往才有 T 字型的或者 I 字型的斷面。 195B 柴油機(jī)采用的就是 T 字型搖臂斷面。

51、 3、搖臂比： 搖臂有長、短臂之分，長短之比成為搖臂比，其值在 1.6 左右。 長臂推動(dòng)氣門的桿端，短臂端的螺孔中裝有氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母，氣 門間隙調(diào)節(jié)螺釘?shù)那蝾^與推桿上端的凹球端頭接觸， 195B 柴油機(jī)的搖臂比： 4632=1..43。 4、搖臂潤滑： 搖臂依靠搖臂軸支撐在搖臂支座上，搖臂鉆有油孔，搖臂軸為中空型，機(jī) 油由支座油道經(jīng)搖臂軸內(nèi)腔潤滑到搖臂的襯套，然后從搖臂上油道上流出，滴 落在搖臂兩端進(jìn)行潤滑。 5、搖臂的定位 ： 搖臂軸上兩搖臂間裝有搖臂彈簧，防止搖臂軸向竄動(dòng)，從而保證各搖臂相 對(duì)

52、氣門桿的確定位置。 在 195B 柴油機(jī)上，采用的是用搖臂支座將兩個(gè)搖臂分開， 并且在兩邊緣處用卡簧將其鎖緊。 6、搖臂的材料： 所采用的材料是 QT60 —2 搖臂在與氣門的尾部接觸時(shí)既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)， 所以對(duì)材料的要求是要耐磨，為了防止磨損影響正常的配氣相位，故該表面要 求淬火熱處理的工藝。 7、搖臂與氣門桿頂面間接觸應(yīng)力的計(jì)算： r 0.338 PeEm2 2 r 2kgf / mm 2.5x105 Em2 0.338 82 420 kfg / mm2 式中 Pr —?dú)忾T桿頂面上

53、的最大作用力（ kgf）； R—搖臂敲擊部分的球面半徑（ mm）； 搖臂與氣門頂面間的許用接觸應(yīng)力： r 450 kfg/ mm2 。 搖臂斷面 A-A 中的總應(yīng)力為： （如圖） P a P cosa1 G WA FA kgf / mm2 1800* 5 1800* cosa1 WA 25 =400 kgf / mm2 式中 Pr —?dú)忾T上的最大作用力； Wa —?dú)忾T側(cè)搖臂計(jì)算斷面的斷面模數(shù)；

54、 FA —?dú)忾T側(cè)搖臂斷面的面積； A1—從計(jì)算斷面重心到作用力的垂直距離 A2—作用力的垂直線與計(jì)算斷面 A-A 的夾角； 斷面 B_B 中的總應(yīng)力： G P aP cosa1 kgf / mm2 WAFA 1900* 5 1900* cosa1 WA 25 =420 kgf / mm2 式中 Pr —?dú)忾T上的最大作用力； Wa —?dú)忾T側(cè)搖臂計(jì)算斷面的斷面模數(shù)； FA —?dú)忾T側(cè)搖臂斷面的面積； A1—從計(jì)算斷面重心到作用力的垂直距離 A2—作用力的垂直線

55、與計(jì)算斷面 A-A 的夾角； 上述應(yīng)力 c 的許用值 c 如下： （1）鑄鐵： r  2 .5 kgf / mm 2 （ ）鍛造碳鋼： r 10 kgf / mm 2 2 （3）鍛造合金鋼： r 20 kgf / mm 2 (4) 鑄鋼： r 5 kgf / mm 2 （ ）輕合金： r 2.0kgf / mm 2 5 對(duì)于 195B 柴油機(jī)選擇（ 4）式中的 r 5 kgf / mm 2 。 六、氣門組的設(shè)計(jì) 一、氣門的設(shè)計(jì)： 1、氣

56、門設(shè)計(jì)的基本要求： ① 材料方面： 氣門的工作溫度是確定氣門材料的主要因素。 在氣門工作溫度范圍內(nèi)材料 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。 韌性和表面硬度。 由于排氣呢錐面磨損常為腐蝕磨損， 因此在選擇材料時(shí)候必須考慮化學(xué)腐蝕（主要是硫和磷）的性能。進(jìn)氣門 錐面多屬磨損摩擦，因此進(jìn)氣門側(cè)重耐磨。 ② 機(jī)構(gòu)方面： 要求結(jié)構(gòu)簡單、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。在保證足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性的前提下的重量 選擇。 ③ 盡可能的降低熱負(fù)荷，是氣門設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。排氣門是氣門組中 的高溫零件，氣門頭部 7

57、5% 左右的熱量經(jīng)氣門座導(dǎo)出， 25% 的熱量經(jīng)氣門導(dǎo)管 導(dǎo)出，因此，氣門的設(shè)計(jì)應(yīng)與氣缸蓋的設(shè)計(jì)密切配合，氣門座周圍必須加強(qiáng)冷 劑，并使溫度盡量均勻。此外，如結(jié)構(gòu)允許，盡量增加導(dǎo)管的長度，適當(dāng)減小 氣門桿與導(dǎo)管的間隙，以減低氣門的溫度。 ④ 氣門室配氣機(jī)構(gòu)從凸輪開始的整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈中的末端零件。 它的運(yùn)動(dòng)受到 凸輪廓線、挺柱、搖臂、氣門彈簧等零件特性的制約，因此氣門的設(shè)計(jì)還必須 從整個(gè)配氣結(jié)構(gòu)來考慮分析，要避免氣門在落座時(shí)承受過大的沖擊和振動(dòng)，因 為在這些機(jī)械負(fù)荷也是造成氣門及氣門座磨損的原因之一。 2、氣門的工作條件分析：

58、 氣門室發(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，由于經(jīng)常高溫燃?xì)獾臎_刷，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(yán)酷。氣門工作時(shí)承受落座沖擊負(fù)荷及燃 氣壓力給以的靜負(fù)荷， 這種靜負(fù)荷一般在 4 kgf / mm 2 左右，而沖擊負(fù)荷一般 為 11.6kgf / mm 2 左右；氣門的工作溫度：進(jìn)氣門約為 200~450 度，而排氣 門則可達(dá) 650~850度，甚至更高，下面是 195 B 柴油機(jī)的排氣門的溫度場。

59、3、氣門材料的選擇： 氣門材料的選擇必須考利到它的工作溫度、腐蝕、沖擊載荷以及氣門 桿部與端面的耐磨等因素。而且進(jìn)、排氣門的對(duì)材料的要求也是不同。因?yàn)檫M(jìn) 氣門的溫度要低一些，排氣門的溫度要高些。就 195B 發(fā)動(dòng)機(jī)的選材：進(jìn)氣門的 材料用 40Cr；排氣門的材料用 40Cr9Si2。 氣門選擇材料的方法：（ 1）馬氏體鋼 一般氣門中采用鐵素體合金鋼， 含碳量在 0.35~0.80%之間，經(jīng)淬火后可得到馬氏體組織以上耐磨的要求，這種 材料的機(jī)械性能加工性好， 滑動(dòng)性好，在工作溫度超過 650 0 c 的排氣門上廣泛應(yīng) 用，如 4crsi2.

60、、4Cr10Si2Mn 等。但在強(qiáng)化程度較高的發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于熱負(fù)荷和 機(jī)械負(fù)荷高，因而對(duì)氣門錐面的耐磨、耐腐蝕性能提出更高的要求，這時(shí)，可 采用堆焊氣門，這是一種頭部采用奧氏體鋼，桿部采用馬氏體鋼的氣門?？捎? 摩擦焊或閃光焊來堆焊。堆焊氣門設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是正確地焊接部位。應(yīng)從以下兩 個(gè)方面來考慮： 1）界面處應(yīng)在氣門頭部應(yīng)力區(qū)之外并離頸部頂圓弧中點(diǎn)附近的 熱點(diǎn)較遠(yuǎn)； 2）耐熱性較差的桿部材料不要受到高溫燃?xì)獾那治g；焊接的部位以 選在氣門全開時(shí)界面與導(dǎo)管下端相齊或略高為宜。 （2）奧氏體鋼 這類鋼在常溫和工作溫度下基本上全是奧氏體組織，

61、 不能淬硬。它的高溫強(qiáng)度好，耐腐蝕性好、奧氏體鋼用做高功率柴油機(jī)的排氣 門，其最高工作溫度允許達(dá) 870 0 c 。國產(chǎn)奧氏體鋼 4Cr14NiW2Mo 廣泛用作機(jī)車和大型載重汽車的柴油機(jī)排氣門。 國產(chǎn)常用氣門鋼的化學(xué)成分以及機(jī)械性能見下表： 氣門剛化學(xué)成分 氣門剛機(jī)械性能 氣門剛參數(shù)性能

62、 除表列的氣門鋼之外，我國還試制了新的氣門鋼種，如 TF —3,奧氏體鋼， 這種鋼在機(jī)械性能和耐磨性能方面超過了 4Cr10Si2Mn 從而逐步形成了國 產(chǎn)排氣門鋼系列。 當(dāng)氣門錐面僅耐磨蝕及耐磨性不能滿足需要時(shí)可采用堆焊。 堆焊錢先 把氣門錐面加工出半圓形環(huán)槽，槽的深度由實(shí)驗(yàn)選定，注意不要過分削弱 氣門本體強(qiáng)度，然后再堆焊金屬焊上。焊接方法有手工焊、等離子焊高頻 冷凝焊等。為了使奧氏體鋼氣門桿端面耐磨也可采用堆焊或焊上一小段馬 氏體鋼。用作柴油機(jī)排氣門和增壓柴油機(jī)進(jìn)氣門堆焊的材料，目前多數(shù)用 的是鉆基硬質(zhì)合金，其材料成

63、分： 氣門堆焊材料 4、氣門頭的設(shè)計(jì)： （1）氣門頭部的形狀： 氣門頭部的形狀除了影響氣體的流通特性之外，還會(huì)影響到氣門的 剛度、重量、導(dǎo)熱性能以及制造成本等，同時(shí)也關(guān)系到氣門的使用期限。因此 根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的不同情況進(jìn)行具體的分析，然后確定合理的方法。根據(jù) 195B 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)采用平底型氣門。因?yàn)檫@種氣門的結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、受熱面小，具有一定的剛度，基本上式滿足進(jìn)排去的要求。這種型號(hào)在各類柴油機(jī)得到了廣泛的運(yùn)用。下圖是平底型氣門的示意圖：

64、 （ 2）氣門頭部的直徑： 增大進(jìn)、排氣流通截面是減少進(jìn)、排氣阻力，提高進(jìn)氣量的途徑，同時(shí)氣門頭部直徑的選擇還要考慮到燃燒室的形狀，氣缸蓋進(jìn)、排氣門的布置，氣道之間冷卻水套的設(shè)計(jì)以及氣門受熱和冷卻的均勻性等因素。綜上的條件 195B 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣門的直徑 42 和 36mm。（ 3）氣門錐面斜角： 在氣門開啟初期及接近關(guān)閉時(shí)，氣門錐面斜角 的大小對(duì)于氣體的流通斷面有較大的影響。 這時(shí)的流通斷面大致與斜角 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大，而氣門與氣門座之間

65、的相對(duì)滑 移則隨斜角的減小人減小，因此氣門 的確定必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合情況而定，對(duì)于 195Ｂ柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門斜角都是４５度。 （４）氣門頭部厚度及錐面寬度： 氣門頭部厚度Ｔ的設(shè)計(jì)，主要是從氣門的剛度來考慮，氣門在燃燒壓力的作用下會(huì)引起變形，變形過大會(huì)使氣門的密封性下降，錐面磨損加劇。由于頭部厚度Ｔ對(duì)氣門的剛度影響比頸部圓?。乙蟮枚?，因此當(dāng)需要增加氣門剛度時(shí)首先考慮增加頭部的厚度。如果還受到氣門質(zhì)量的限制，則常用適當(dāng)減小頸部圓弧半徑來得到彌補(bǔ)。厚度Ｔ與氣門頭部的外徑有一定的比例，一般 Ｔ＝（０．１０～０．１２）Ｄ （Ｄ是氣門頭部的直徑） １９５Ｂ柴油機(jī)的頭部厚度

66、：（０１．０～０．１２）＊４６＝４．２～５．０４） ——進(jìn)氣門； （０．１０～０．１２）＊３６＝（３．６～４．３２）ｍｍ—— 排氣門； 氣門錐面的寬度ｂ與厚度Ｔ有關(guān)，一般ｂ＝（０． 9～１． 1.05）Ｔ。當(dāng) ＝ ４５度時(shí)，ｂ＝（０．９～１．５）Ｔ 對(duì)于１９５ Ｂ柴油機(jī)的氣門錐面寬度 b=（0.9~1.05）*4.5=（4.05~4.725） mm ——進(jìn)氣門（上式中 T 取 4.5） b=（ 0.9~1.05） *4=(3.6~4.2)mm——排氣門（上式中 T 取 4.0）。 注意提醒的是，并不是所有的 b 都參與了密封，真正起到密封的是一條位 于寬度 b 中間附近的密封帶，密封帶的寬度 b 小得多，氣門的大部分熱量是通 過這條密封帶傳出去的，密封帶較寬則傳熱的效果就較好，氣門的工作溫度就 較低，但氣門的密封性就較差。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)加速氣門的磨損，因此需綜合這兩個(gè)方面的因素來 選取氣門密封帶的寬度，其寬度一般取 1.5~3.0