頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)設(shè)計研究【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含4張CAD圖紙帶任務(wù)書+開題報告+中期報告+答辯ppt+外文翻譯】

頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)設(shè)計研究【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含4張CAD圖紙帶任務(wù)書+開題報告+中期報告+答辯ppt+外文翻譯】

頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)設(shè)計研究

摘要：以發(fā)動機的配氣機構(gòu)做為研究對象，并搭建頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)模型，并對其進行優(yōu)化。運用CATIA等軟件對其進行了計算及應(yīng)力分析，得到凸輪型線等一系列數(shù)據(jù)。

氣門凸輪型線是氣門機構(gòu)的核心，氣體凸輪型線是優(yōu)化氣體分布設(shè)計的重要途徑。結(jié)論證明：優(yōu)質(zhì)的凸輪型線可以提高凸輪型線的性能。

關(guān)鍵詞：配氣機構(gòu)；凸輪型線；優(yōu)化設(shè)計

Design and study of overhead CAM type gasoline engine

Abstract：As a research object, the engine's gas distribution mechanism is set up, and the model of the gas-engine distribution system is set up and optimized. Using software such as CATIA to calculate and stress analysis, award for a series of data such as CAM line.

The valve CAM line is the core of the valve mechanism, and the gas CAM line is an important way to optimize the distribution of gas. Conclusion: high quality CAM line can improve the performance of CAM line.

Key words: match air mechanism；CAM line；optimized design

目  錄

摘要 I

Abstract II

目錄 III

1 緒論 1

1.1 概述 1

1.2 配氣機構(gòu)的研究歷程 2

2 配氣機構(gòu)的總體布置以及工作原理 4

2.1 氣門的布置形式 4

2.2 凸輪軸的布置形式 4

2.3 凸輪軸的傳動方式 4

2.4 每缸氣門數(shù)及其排列方式 4

2.5 氣門間隙 5

2.6 配氣正時的介紹 5

2.7 工作的原理 5

2.8 本章小結(jié) 6

3 配氣機構(gòu)的零件、組件以及建模 7

3.1  CATIA軟件的介紹 7

3.2 氣門組 7

3.2.1 氣門 7

3.2.2 氣門座圈 13

3.2.3 氣門導(dǎo)管 13

3.3 氣門組的裝配 19

3.4 凸輪軸 20

3.4.1 凸輪型線設(shè)計 21

3.4.2 緩沖段設(shè)計 23

3.4.3 凸輪軸進排氣凸輪角度設(shè)計 23

3.4.4 基本段設(shè)計 24

3.4.5 挺柱 25

4 總結(jié)與展望 26

參 考 文 獻 27

致  謝 28

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頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)設(shè)計研究中期報告.doc

頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)設(shè)計研究任務(wù)書.doc

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外文文獻及譯文 文獻題目： F 文獻來源： 文獻發(fā)表日期： 2006 年 12 月 14 日 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 系 別： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 職稱： 2017 年 5 月 19 日 1 F to an of in of in of on be in to or of of be in of on of an It be of It is of to on &4 of is in of on is by a s) at of of of be of of 60° of is 80° of It is to of of DC to it be of in is of is as of of or 2 to or of or s) to DC as of to be - 1. . . . . he if is VO if is by in VO It be do DC DC as in in of in s is to In to of of in it be to it is in to to to by in of to as to of a VO to be VO to be VO is a by to it is to is a a it to so to A VO is in 0DC a VO to as of At it is VO DC as is to to to in an VO 3 of to to VC a on of is in at of s is of a on of at of it is of to be in as of to VC to be or In is by VC in to of or of so a VC to be be a at it be to of as to to to in ) in DC of a in is a to GR to as of as GR up to is no of to of 4 as a is up of It is in of to VC in GR so as to of of to (In of VO is is is a be in in DC in of GR be to as it up be by be at in of as of to as to GR if is as be If is VO to be as it of in VO is DC in is by as is to 5 of of is on VC at of in is VC at of be in in in DC VC As VC DC to or in a of in of to to In be to a in ). A VC is in 0DC a At to be VC at be a as 6 As is In an to be in in at In an to of in DC to be of to be by of A of to be a of at to in of of to in at as GR to as to be DC on DC is on in in of in GR be to As GR to be to it on 7 to to as a it of in on of 1. is to to as to be 2. of a on to to a a of is a of of to of as as up to by as or It as in at a be as as up to of by as it by is by as of of is a A a is in is a to of by an of to in of in 8 of in be HC O. VC VO to be in or as in is is to “is at in to a in ). As GR be to be to GR 1. to to to GR to up of or 2. in of GR is to in a of GR a of so to An of to of of A in of in a In a it to a of to be in of 1. of in to in to or of If to an a of by VC is to be 0° VC be 0°. On 9 a be to of or of no on of VC be on a of to be to in a of to a be is in at a a to be at to be GR 2. is of on or of is to at a to an to I 頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)設(shè)計研究 摘要 ： 以發(fā)動機的配氣機構(gòu)做為研究對象，并搭建頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)模型，并對其進行優(yōu)化。運用 軟件對其進行了計算及應(yīng)力分析，得到凸輪型線等一系列數(shù)據(jù)。 氣門凸輪型線是氣門機構(gòu)的核心，氣體凸輪型線是優(yōu)化氣體分布設(shè)計的重要途徑。結(jié)論證明：優(yōu)質(zhì)的凸輪型線可以提高凸輪型線的性能。 關(guān)鍵詞 ： 配氣機構(gòu)；凸輪型線；優(yōu)化設(shè)計 of AM As a s is of is up to a of AM AM is of AM is an to of AM AM 錄 摘要 ................................................................ I .......................................................... 錄 .............................................................. 緒論 .............................................................. 1 述 ............................................................. 1 氣機構(gòu)的研究歷程 ............................................... 2 2 配氣機構(gòu)的總體布置以及工作原理 .................................... 4 門的布置形式 ................................................... 4 輪軸的布置形式 ................................................. 4 輪軸的傳動方式 ................................................. 4 缸氣門數(shù)及其排列方式 ........................................... 4 門間隙 ......................................................... 5 氣正時的介紹 ................................................... 5 作的原理 ....................................................... 5 章小結(jié) ......................................................... 6 3 配氣機構(gòu)的零件、組件以及建模 ...................................... 7 件的介紹 ................................................. 7 門組 ........................................................... 7 門 ........................................................... 7 門座圈 ...................................................... 13 門導(dǎo)管 ...................................................... 13 門組的裝配 .................................................... 19 輪軸 .......................................................... 19 輪型線設(shè)計 .................................................. 21 沖段設(shè)計 .................................................... 22 輪軸進排氣凸輪角度設(shè)計 ...................................... 23 本段設(shè)計 .................................................... 23 挺柱 .......................................................... 24 4 總結(jié)與展望 ....................................................... 25 參 考 文 獻 ........................................................ 26 致 謝 ............................................................. 27 1 1 緒論 述 發(fā)動機的重要的構(gòu)成部分 織的作用是什么？是通過氣缸的順序進行通風(fēng)，一定時間打開和關(guān)閉排氣門，使氣瓶并排排出新鮮空氣。如何確定汽油機是否具有優(yōu)良的經(jīng)濟性，是否有優(yōu)秀的動力，是否有可靠的穩(wěn)定性，無噪音和振動，這取決于結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)構(gòu)。 氣門設(shè)計的質(zhì)量不但影響發(fā)動機的緊湊性以及制造和使用的價錢，并且還可以高速率地確定發(fā)動機的可靠性和耐久性。氣門設(shè)計是好還是差的發(fā)動機的能力都有極其重要的影響。 是按照發(fā)動機在每個氣缸中進行的工作循環(huán)或者點火的順序，將氣缸定期打開和關(guān)閉到排氣門中，使外界的能燃燒渾合氣或空氣及時進入氣缸，排氣可以實時從氣瓶中放出。充電因子可用于表示。充電指數(shù)越高，氣瓶中新鮮氣體和可進行燃燒的混合物的質(zhì)量越高。發(fā)動機的壓的力越大，冷暖越低，溫度越低，必定容量的氣體所占的重量越大，系數(shù)越高。但在現(xiàn)實工作中，壓的力，冷暖等都有不可控制 的成分，是以充電系數(shù)的大小將小于 1，大致在 間。相比較配氣機構(gòu)，期望能使進氣以及排氣的阻力有所下降，并且可以將進氣和排氣門打開并保持適當(dāng)?shù)臅r間段以允許足夠的進氣和排氣。 怎樣去設(shè)計才能使配氣機構(gòu)的性能變得更合理？其通風(fēng)性能達到良好，可以充分進入氣體，徹底排氣，時間越大，泵氣的損失越少，也具有正確的氣門正時。另外，配氣機構(gòu)動態(tài)性能好，工作平穩(wěn)，沒有大的噪聲和振動，這表明隨動件運動加速度變化較大，正負加速度值差異不大。 比方，氣門的通過的能力，其實便是氣門位移定律的凸輪形狀?？梢钥闯?，只有氣門能夠 進行迅速的開啟與閉合才能增加面的大小，與此同時也會產(chǎn)生較大的慣性負荷以及加速度對于氣門的運動部件，在這個時候也會加劇沖擊和振動，其動態(tài)特性將會變差。是以，氣門的所必須的通過容量和組織的動態(tài)特征要求存在必然的問題，因此應(yīng)思量設(shè)計，如發(fā)動機旋轉(zhuǎn)速度，能力的要求以及尺寸的氣門剛度等，在凸輪輪廓的設(shè)計中要考慮。 2 氣門采取各類構(gòu)造情形，四沖程發(fā)動機采用氣門式配氣結(jié)構(gòu)。凸輪式的配氣機構(gòu)又可分為頂置凸輪式，中置凸輪式以及下置凸輪式如圖 1示。 圖 1氣機構(gòu) 氣門不僅是氣流通過的渠道，也是燃燒室的其中之一，僅 適用于前期低壓縮比內(nèi)燃機。它不緊湊，單元燃燒室體積的表面積，燃燒室的冷卻面大小，喪失熱量 [1]。另外，進氣管道因為氣門側(cè)面的旋轉(zhuǎn)而增加，進入排氣阻力，但構(gòu)造不復(fù)雜，當(dāng)前僅適合于便宜的低功率汽油機。 為了減少入口和排氣流阻，增強通風(fēng)能力，將低壓縮比燃燒室變成高壓縮比燃燒室，加大燃燒的熱效能，降低熱消耗。氣門從氣缸體移動到氣缸蓋頂置氣門機構(gòu)的呈現(xiàn)，很大的提高了內(nèi)燃機的功率和更實惠，普遍應(yīng)用于當(dāng)代發(fā)動機。 氣機構(gòu)的研究歷程 作為發(fā)動機的重要組成部分，配氣機構(gòu)的研究工作由原來的簡單凸輪設(shè)計，氣門開發(fā)與氣門 完全剛性運動計算，然后開發(fā)出整個機構(gòu)運動學(xué)習(xí)與動態(tài)綜合研究。二十世紀初以來，不少學(xué)者進行深切的學(xué)習(xí)，對比國內(nèi)的認識較晚，自 20 世紀 60年代末開始全方位學(xué)習(xí)凸輪設(shè)計和動力學(xué)解析，研究之重是對凸輪線設(shè)計，多品質(zhì)動力學(xué)探究。 電子計算機的成長和試驗?zāi)芰Φ拈_辟為氣門動力學(xué)探究開拓了新的路子。操作實行多程序選項，并預(yù)估氣門動力學(xué)能力現(xiàn)已變做一種具有實效和具有資本 3 效益的手法。目前國際上有許多樣式的氣門設(shè)計軟件，并且有許多相似的軟件，軟件在算法速率上和準確度上需要加強。 氣機構(gòu) 設(shè)計優(yōu)化的目的及其意義 科技 的進步，機械類商品和設(shè)施也越來越高效率，精準，向著輕量化和自動化方向靠近。產(chǎn)物的構(gòu)造也變得麻煩起來，其能力的需要也越來越高，為了使產(chǎn)品能更好地工作，系統(tǒng)的構(gòu)造一定要有杰出的的靜態(tài)和動態(tài)特性。并且，該產(chǎn)品在運作中的所產(chǎn)生的會對環(huán)境污染，并且會工作人員的健康造成影響 [2,3]。是以，必須從動靜兩方面來分析機械產(chǎn)品，在靜動兩方面滿足其特性和振動輕，噪聲小的機械構(gòu)造需求。這需要工程師在設(shè)計初期就能考慮到上述工程各個性能方面的問題，需要結(jié)合各方面的參數(shù)去進行研究以及計算。為達到節(jié)約成本的目的，加快動作，縮短時間，許多 廠商將過去所做的軟件仿真做為這類設(shè)計試驗成功的關(guān)鍵因素。 發(fā)動機是機動車中的動態(tài)零件，其所有的能力直接使機動車的運行狀態(tài)和性能受到影響。發(fā)動機朝著大功率輕量化發(fā)展，使其剛度降低，也就增加了發(fā)動機的振動和構(gòu)造產(chǎn)生的噪聲，這種振動將直接對發(fā)動機的使用壽命產(chǎn)生作用。所以一定要從動態(tài)的角度去對發(fā)動機進行全方面的研究，將設(shè)計的最終目標定位為它的動態(tài)特征。 氣門是發(fā)動機的主要部件之一，高溫及高壓下常會出現(xiàn)氣門在工作，導(dǎo)致氣門經(jīng)常會出現(xiàn)損壞 [4,5]。配氣機構(gòu)對實惠性能，穩(wěn)定性能以及環(huán)保性能都會產(chǎn)生作用影響。 4 2 配氣機構(gòu)的總體布置以及工作原理 門的布置形式 發(fā)動機運作的時候，正時齒輪轉(zhuǎn)動會帶動曲軸來使凸輪軸動起來。當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)到凸輪的凸出那塊時，搖桿在推桿和調(diào)節(jié)螺釘繞搖臂擺動下，使氣門彈簧被壓縮以離開氣門。當(dāng)凸輪突起與挺柱分離時，氣門將在氣門彈簧的影響下，使氣門封閉。 四沖程發(fā)動機每次做完一個運轉(zhuǎn)周期，曲軸繞兩周，氣缸進入排氣門打開一下，然后凸輪軸只繞一圈。曲軸和凸輪軸的轉(zhuǎn)速比為 2： 1。頂部空氣分配機構(gòu)。 輪軸的布置形式 凸輪軸式空氣分配機構(gòu)的最大的優(yōu)勢是凸輪軸靠近曲軸，而且不會很復(fù)雜地與一對 齒輪一并使用。但是它的短處是部件長，傳動鏈長，整體的剛度不強。在高速發(fā)動機中，可能會損壞氣門的運動和氣門打開和關(guān)閉的時間。在這種情況下，適用于頂置凸輪式配氣機構(gòu)。 輪軸的傳動方式 凸輪軸氣門的中心與大多數(shù)使用圓柱正時齒輪傳動。平時，曲軸和凸輪軸中間的傳動只有一對定時齒輪，若要有需要，加裝中央齒輪 [6]。為了平滑嚙合，減少噪音，定時齒輪使用螺旋齒輪。在中小型動力發(fā)動機中，曲軸正時齒輪由鋼制成，而凸輪正時齒輪是以鑄鐵或膠合木做成的，大大降低了噪聲。在這種情況下，請使用齒輪傳動。 缸氣門數(shù)及其 排列方式 通用發(fā)動機用于每缸體積氣門，即排成一排結(jié)構(gòu)。要能夠凸出改進氣缸的透風(fēng)，盡量地加長氣門的長度，尤其是進氣門的長度。但是，因為燃燒室的大小，最大氣門直徑通常沒有氣缸直徑的二分之一大。當(dāng)氣缸有比較大的直徑時候，平均活塞旋轉(zhuǎn)速度與較高，每個氣缸排成一排氣門不可以擔(dān)保優(yōu)良的透風(fēng)質(zhì)量。是以，采取四通道，乃至五道的構(gòu)造，總進氣量通過較大的區(qū)域，充氣系數(shù)較高。此外，采用四個氣門，并且要恰當(dāng)?shù)臏p少氣門升程，緩解電力的配氣機構(gòu)，多氣門汽油機也對提高 放性能有好處。 當(dāng)每個氣缸一對氣門時，為了使布局不復(fù)雜，大 部分氣門沿著縱向軸線的使用 5 方法并成一排。以這種做法，相同名稱的挨著的兩個氣瓶應(yīng)該會使用氣道，這將會使氣缸蓋的冷卻均勻更好。發(fā)動機進入排氣通道普遍放在車身兩邊，避免放氣時變熱。以這種方式，沿著凸輪軸的軸線連續(xù)使用兩個氣門。 門間隙 當(dāng)發(fā)動機運行時，由于溫度上升，氣門會膨脹。要是氣門和它的傳輸中的冷卻狀態(tài)沒有縫或縫太小，在熱狀態(tài)下，氣門與驅(qū)動部件的熱張力一定會導(dǎo)致氣門鎖閉松動，使電源降落很大并很難開始氣門間隙的大小通常由發(fā)動機制造商依照測試決定。在冷態(tài)下，進氣門縫隙普遍為 氣門縫 隙為 是縫隙太小，發(fā)動機應(yīng)該在熱狀態(tài)下泄漏，導(dǎo)致電力不足乃至氣門損壞。若是氣門縫隙太大了，傳動部件和氣門中的沖擊與氣門座中的沖擊，會使氣門打開氣缸的連續(xù)時長，降低出氣和出氣條件惡化。在這種情況下，進氣門間隙選擇為 氣門間隙選擇 氣正時的介紹 氣門正時是基于活塞的工作行程來裝配排氣門的打開時長?；钊男谐虖纳现裹c到作用點的底部，進氣門敞開，排氣 ;壓縮沖程：活塞從下限截止到頂部作用點，進入排氣門鎖閉 ;停止運動點的末端，進入排氣門關(guān)閉 ;排氣行程，活塞從底點 到頂部的作用點，進入氣門，排氣門敞開。 作的原理 配氣機構(gòu)的正時是進氣門和排氣門的實際打開和關(guān)閉時間 [7]。如圖 2示： 6 圖 2軸扭矩環(huán)形圖 當(dāng)排氣沖程靠近末了時，活塞達到上止點，即曲軸移動到曲柄離開上死點的地方，進氣門開始打開，直到活塞達到 ? 終點，曲軸在曲軸停止超過下死點位置后，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動到一個角度 ? 時，曲軸關(guān)閉。以這種方法，整體進氣沖程保持的時長就等于曲軸角度 ?? ???180 。 ? 一般為 10° ? 角度一般為 40° [10]。 相同地，在接近活塞末了的工作行程達到最后時間時，排氣門將進行打開，早期打開角 ? 一般為 40° 整個排氣行程后，活塞位于上止點后，排氣門閉合，排氣門閉合的延時角度 ? 一般為 10° 在這個排出氣體的整個過程中所堅持的時間就與曲軸角度 ?? ???180 相接近。 章小結(jié) 通過認識氣門的一般常識，對氣門具有初階的認識，認識了它的種類，能力，需求。熟悉本章內(nèi)容，分析和設(shè)計的基礎(chǔ)。并通過引入氣門的時機及其工作原理，氣門定時有了更好的理解，熟悉本章內(nèi)容，對后續(xù)分析設(shè)計起到了根本的作用。 7 3 配氣機構(gòu)的零件、組件以及建模 由一家叫達索的法國公司所生產(chǎn)和研發(fā)的產(chǎn)品 。 是解決 題 的重要 結(jié)構(gòu)之一 ， 它的作用是為廠商設(shè)計出他們未來所需要的產(chǎn)品 ， 并集中項目前階段，項目的設(shè)計，同時能對其進行模擬分析，最后還能進行組裝和維護的過程 。 門組 a） 氣門組應(yīng)該同氣門貼合在一起，同樣的是也應(yīng)該與氣門座這樣，在高溫，冷卻和潤滑前提下運作不佳，可以具有充沛的強度和抗磨性，耐蝕腐性。為此，氣門組的以下設(shè)計要求； b） 氣門可以跟隨導(dǎo)管中的氣門軸線進行往復(fù)直線運動； c） 氣門彈簧的兩頭應(yīng)直立于氣門桿的中心線，以確保氣門頭不會在氣門座上偏轉(zhuǎn)； d） 氣門彈簧應(yīng)具有充沛的彈性和剛度，以確保氣門可快速鎖閉并緊緊地壓在氣門座上； e） 彈簧座的固定應(yīng)可靠。 門 氣門由頭部和氣門桿組成 [8],[9]。氣門密封錐角，一般為 45°。 任何開口處的開口面積 f 能夠被以為是氣門處的氣體通道的最小橫截面面積。在平時使用的氣門升程不是這種狀況下，一般覺得 部的直徑 t'd ， 'h 為 測量表面積。 氣門的功能是特別針對將燃油輸入發(fā)動機和排氣排放，傳統(tǒng)發(fā)動機每缸就有一個進氣門和排氣門，這種構(gòu)造不是很復(fù)雜。低消耗，維修簡便，速度能力更好，不足是電力不好加強，特別是當(dāng)高速透風(fēng)效率低時，能力較弱。想要加強進，排氣效率，此時多采取多氣門科技，經(jīng)?？吹降氖敲總€氣缸都配有四個氣門， 4 缸總共是16 個氣門，現(xiàn)在常會見到在汽車數(shù)據(jù)“ 16V”中，發(fā)動機共有 16 個氣門。該多氣門構(gòu)造不復(fù)雜變成緊湊的燃燒室，噴射器安插在中心，使油氣混雜物能夠更快速，更平均地燃燒，氣門的質(zhì)量和打開的程度得當(dāng)降低，氣門打開或關(guān)閉更快。 8 圖 3門截面示意圖 上圖表顯示了氣門的基本尺寸及其通道橫截面積： 上圖示氣門口的基本尺寸及其通道斷面積： 2/)( '' ? ? （ 3 ?? （ 3 ??? c o ss ' ??? （ 3 )2s i n2(c o s)2c o ss i nc o s( ??????? ???? （ 3 ? 為 氣門密封錐角，取 ??45? 。 從上述公式能夠看出，在氣門尺寸恒定的狀況下，氣門通道橫截面積與氣門升程直接相關(guān)。 因為它們功能都有時長項，是以氣門開度“時間值”能夠以積分的形式2（ s）表現(xiàn)。 飽和因子用于評估氣門機構(gòu)的時間段。tt a a x)()(21????? 豐度系數(shù)定義為氣門通道的平均截面積與最大橫截面積的比值。 時間值和豐度系數(shù)用于表示氣門的通過。 在相同的氣流速率下，參數(shù)越大，進氣體積越大。 通常有： 進氣閥喉直徑 ）d D = 35 9 排氣門喉直徑 ） 32氣閥頭直徑 ） 38氣門直徑 ） 34門直徑 ）d i D = 40氣閥直徑 ）d i ，取 36 3排氣門流量系數(shù)與其升程的關(guān)系 圖 3赫與流量效率 進氣流量與氣氣門之間的相對升力如圖 3示。也就是，平時的進氣門升程1 0 m 3 6 = 46）0 2 6（=h i ，采取 h i ;排氣門升程 ）h e ，d e ，取 10 15流量系數(shù)進氣門升程（ 進氣門流量系數(shù) 10 15流量系數(shù)排氣門升程（ 排氣門流量系數(shù) 10 增大氣門的打開速率，加大氣門正時可以加強氣體通過它的能力。然而，在這其中的氣體，運動期間確定氣體穿過氣的阻力存在一系列成分。進氣門頭與桿的過渡部分的形狀，氣門座中的孔的形狀等，都會影響氣門的實際通過能力。 實驗表明，當(dāng) Z 時，充氣效率大大降低，設(shè)計檢查發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)速時的馬赫指數(shù)，確保 以更大最優(yōu) [15]。凸輪的曲率半徑的大小受到其基圓的半徑的很大的影響，是以應(yīng)該在意的是，設(shè)計的整個位置應(yīng)該被賦予足夠的位置，以使凸輪軸使凸輪基座半徑絕對大。 3. 凸輪應(yīng)有優(yōu)良潤滑的性能 在設(shè)計凸輪時，凸輪和挺柱中的潤滑油膜的形狀和形狀對付工件的可靠性和持久性也是有要求的。凸輪軸和扁平挺柱中的最小潤滑膜厚度計算為：???????? ?????????? ??? 00m i n 2)( ??。如引入不可估量的參數(shù) )(0 ? ?? （稱為流體動力潤滑來確定功能的數(shù)量），是凸輪角的一個功能。 4. 氣門不能接觸活塞。 沖段設(shè)計 對應(yīng)于供氣凸輪的搖桿升降曲線在上升和下降段中具有緩沖部分。上升和下降緩沖器的設(shè)計可能相同或不同。 1. 選擇基本參數(shù) 進氣凸輪緩沖器的高度為 凸輪墊為 ?20 。進氣凸輪輪廓使用對稱的凸輪輪廓。進氣工作曲線上升 12進氣凸輪輪廓采用復(fù)合擺線 ? 擺放平面。型線方程為： 上升緩沖區(qū)段： )100(,0 0 0 6 8 3 2 ??? ??? （ 3 )2010(,0 6 8 3 3 6 ???? ??? （ 3 上工作部分： 23 ??????????????????????????????????????)s i i 22?????????????? （ 3 下工作部分 ;對稱 下降緩沖區(qū)段：對稱 輪軸進排氣凸輪角度設(shè)計 氣缸（或排）之間的角度為 ?? ? 1203360 ， 在 1間的點火順序。排氣延時角 ??431e?，排氣提前角 ??172e?。吸氣延遲角為 ??431i?，吸氣提前角為 ??172i?。 相同的氣缸進入排氣凸輪角為 103)17431743(4190 ?????? ??????； 進口和排氣凸輪工作方面為半包角為 ???? ????????? ??? 602 43171 8021?； 出口凸輪與挺柱軸之間的角度為：?????? ??????? ????????? ???? t。本段設(shè)計 在這種設(shè)計中，凸輪上升和下降的緩沖高度相等 [16]。進氣門間隙為 排氣門間隙 ，氣門搖臂 i ，對緩沖區(qū)高度分析：進氣凸輪 h，排氣凸輪 h。若是增加量靠前，那么凸輪 h，h 。 通過對每個參數(shù)的調(diào)整和計算，氣門的動態(tài)性能基本滿足。進氣和排氣凸輪的基本參數(shù)表 3 表 3輪參數(shù) 參數(shù) 進氣凸輪 排氣凸輪 凸輪軸頸（ 圓半徑（ 15 15 上升（降落）過度包角（度） 27． 5 27． 5 24 上升（降落）緩沖段終點速度（ mm/ 升（降落）緩沖段半包角（度） 60 60 上升緩沖段起點升程（ 沖段型線類型 復(fù)合擺線帶平段 基本工作段型線類型 高次多項次型線 圖 3、排氣門氣門升程圖 柱 挺柱的功能是將凸輪的推動力傳達到推桿，并承載凸輪軸轉(zhuǎn)動時所加的橫向力。挺柱在其頂部安了一個調(diào)節(jié)螺絲，以調(diào)節(jié)氣門間隙。電車通常由 金鑄鐵或冷沖合金鑄鐵制成，摩擦面應(yīng)在熱處理后進行拋光。 章小結(jié) 通過對配氣機構(gòu)的整體分析，得到大量數(shù)據(jù)，同時運用 造了大量零件圖以及裝配圖，在此方面取得了大量成果。 0123456789100 50 100 150 200 250 300氣門升程（軸轉(zhuǎn)角（ 進、排氣門升程（ 25 4 總結(jié)與展望 這個學(xué)期是進行畢業(yè)生設(shè)計，是大我在大學(xué)中最認真，最辛苦也是學(xué)到最多的終極設(shè)計。在這之中，我感覺到自己還有許多的知識需要去學(xué)習(xí)，需要去掌握，并要加強對自己的要求去更多的了解，去學(xué)習(xí)，去解決遇到的各種問題。同時這個過程中，我也看到了自己的強項，自己優(yōu)于別人的方面，增加了我的自信心。這是大學(xué)中的最后一仗，也是要步入社會的我們的第一個測試，讓我對一些不好解決的問題又增添了許多新的想法。相信對我之后會有很大的幫助。 剛拿到這個題目的時候，我在網(wǎng)上，圖書館里收集了許多關(guān)于配氣機構(gòu)的文獻等，并對它們進行了初步的閱讀了解。同時這些文獻也給我了很大的幫助，讓我從中了解到了更多的知識。同時也看了幾章外文文獻，雖然不能完全看懂，查閱著網(wǎng)上的翻譯，在這個過程中，學(xué)習(xí)到了新的單詞以及鞏固了那些學(xué)過的單詞，尤其是當(dāng)看到關(guān)于車輛這方面的單詞時便會動手將它們記下來。翻譯時，要按照在汽車行業(yè)中的意思去翻譯，才能體現(xiàn)出話語的意思來。 緊接著就進入到了設(shè)計階段，自己找的資料并沒有為設(shè)計提供很大的幫助，而是像老師請教并要了些資料去查看。翻閱這些資料 ，并與老師交談，才了解到設(shè)計并不是想象中的那么簡單，繪制圖形并建模方面我使用了 時對繪圖沒有什么概念，又通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)了相關(guān)的繪圖建模知識。當(dāng)完成時，有了深深地自豪感，同時也可以去熟練的使用 這次學(xué)習(xí)讓我知道了在遇到問題時要多思考，多動手，去翻書，去利用網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料。同時，也要像老師，學(xué)長以及同學(xué)請教，或許就能解開你的疑惑。查閱相關(guān)的論文資料也可以得到想要的一些信息。 26 參 考 文 獻 [1] 王望予 M]械工 業(yè)出版社 [2] 劉惟信 M]華大學(xué)出版社 [3] 余志生 M]械工業(yè)出版社 [4] 陳家瑞 M]民交通出版社 [5] 譚榮望 M]國鐵道出版社 [6] 陸際清，沈祖京，孔憲清，孟嗣宗，程蔭芊 M]華大學(xué)出版社 [7] 仇滌凡，李 帆 J]. 遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報 ). [8] 呂 林， 王勇波 J]2006(7). [9] 郭常立，張保成，馬艷艷 J]2007(11). [10] 宋濟平，王全娟 J]2008(12). [11] 劉忠民，俞小莉，沈瑜銘 J]工學(xué)版 )[12] 董錫明 ,李圣華 ,羅杰敏 ,王閣順 J]1979. [13] 劉曉勇，董小瑞 J]. 機械工程與自動化 [14] 浦耿強，蔣國英，白 羽 . 頂置凸輪配氣機構(gòu)動力學(xué)分析 [J]. 汽車科技 [15] 吉國光，發(fā)動機的氣門材料及加工工藝 [J]1995.(6). [16] 劉錚，王建昕 . 汽車發(fā)動機原理教程 [M]華大學(xué)出版社 27 致 謝 時間過得很快，不知不覺已從大一走向大四，美好的大學(xué)生活也要結(jié)束了，四年的學(xué)習(xí)和實踐，都付諸于本次的設(shè)計當(dāng)中，檢驗著自己。 這次設(shè)計是在韓文艷老師的指導(dǎo)和嚴格要求下進行的，從給我們下發(fā)題目到給予我們資料和意見，再到論幫我們修改初稿去定稿，這其中是韓老師辛勤的汗水，在做畢設(shè)的這段時間里，韓老師幫我們找資料，給我們提意見，給予了我們很大的幫助，沒有韓老師的關(guān)懷和幫助，也不會讓我寫出如此的論文來。在此刻向韓老師表示深深的感謝。 很感激四年來幫助過我的老師。感謝您們在這四年里幫我成長，幫我學(xué)到了更多。因為您們教給我的 ，才讓我有了這方面的知識，才讓我有了面對困難時的勇氣，讓我更好的能夠完成我的論文。 與此同時，我也要感謝那些寶貴的材料，感謝他們的作者，讓我了解并學(xué)習(xí)到了很多知識。 也要感謝我四年來朝夕相處的同學(xué)們，在這期間我們互相討論，出謀劃策，互相學(xué)習(xí)，給我了很多的幫助，在這里謝謝大家。 中 期 報 告 系名 專業(yè) 學(xué)生姓名 班級 學(xué)號 設(shè)計 題目： 頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)設(shè)計研究 本人在該 設(shè)計 中具體 應(yīng)完成的工作： 對某頂置凸輪軸式汽油機進排氣凸輪及氣門進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。依據(jù)發(fā)動機運行工況需求確定進排氣門升程及尺寸，建立凸輪與進排氣門 3氣門工作過程中凸輪、氣門等關(guān)鍵部件進行應(yīng)力分析。 詳細內(nèi)容） 寫開題報告。 三維模型，并將建立好的三維模型導(dǎo)入到 的有限元分析模塊，進行了簡單的約束和載荷的增加，得出了一定的效果。 用 工程圖模塊，將三維模型轉(zhuǎn)化成二維模型的工程圖，利用 行了修改。 中 期 報 告 一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排（要詳細內(nèi)容） 1）整體設(shè)計方案還有些漏洞瑕疵比較多，需要加強練習(xí)； 2）設(shè)計說明書排版還不能完全符合要求，需要進一 步的細化； 3）學(xué)習(xí)利用擁有的數(shù)據(jù)對建立的模型進行應(yīng)力分析； 1）對頂置凸輪式汽油機配氣機構(gòu)的運動進行分析； 2）并查閱相關(guān)資料； 3）開始編寫論文說明書的正文內(nèi)容； 4）查閱相關(guān)外文文獻，并將其翻譯過來 . 截止到本月 25 號，將論文說明書完成； 26將三維圖和二維工程圖修改完成； 5 月 1 日 7 日將外文翻譯完成。 5 月 8 日將論文說明書交給指導(dǎo)老師進行初次審查。 中 期 報 告 該學(xué)生前期研究工作的評價（是否同意 繼續(xù)研究工作） 指導(dǎo)教師 親筆簽字 ： 年 月 日 備注： 1、本表由學(xué)生填寫，指導(dǎo)教師親筆簽署意見。 2、以上各項句 間距可以根據(jù)實際內(nèi)容需要調(diào)整。 任 務(wù) 書 1．畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)和要求： （ 1）任務(wù)：對某頂置凸輪軸式汽油機進排氣凸輪及氣門進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。依據(jù)發(fā)動機運行工況需求確定進排氣門升程及尺寸，建立凸輪與進排氣門 3D 模型，對氣門工作過程中凸輪、氣門等關(guān)鍵部件進行應(yīng)力分析。 （ 2）要求：本設(shè)計要求對頂置凸輪軸式汽油機進排氣凸輪型線及配氣機構(gòu)工作特性進行分析，按配氣機構(gòu)各零部件的設(shè)計要求完成結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)力分析，撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 2．畢業(yè)設(shè)計的具體工作內(nèi)容： （ 1）原始數(shù)據(jù)： 發(fā)動機參數(shù) 結(jié)構(gòu)型式 直列四缸、四氣門、渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動 機 缸徑 88 程 82 量 壓縮比 12:1 點火順序 1 2）要求： 1）撰寫開題報告 1 篇，開題報告參考文獻不應(yīng)少于 15 篇，注意參考文獻格式； 2）以某頂置凸輪式汽油機為原型，完成配氣凸輪及進排氣門設(shè)計； 3）深入了解配氣機構(gòu)各部件的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求； 4）完成進排氣凸輪及氣門、氣門彈簧的 3D 建模，對進排氣過程配氣機構(gòu)關(guān)鍵部件進行應(yīng)力分析； 5）翻譯 1 篇不少于 2000 字的外文資料，撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 1 篇 。 任 務(wù) 書 3．對畢業(yè)設(shè)計成果的要求： 完成頂置凸輪式汽油機配氣凸輪的型線設(shè)計，確定進排氣門結(jié)構(gòu)尺寸； 完成凸輪、氣門與氣門彈簧的 3D 建模，分析工作過程中各關(guān)鍵部件的受力情況； 完成畢業(yè)設(shè)計說明書、外文文獻翻譯及氣門、凸輪等零件圖紙。 4．畢業(yè)設(shè)計工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2017 年 2 月 13 日 ~ 3 月 13 日 3 月 3 日 ~ 3 月 13 日 3 月 13 日 ~4 月 14 日 4 月 14 日 ~ 5 月 1 日 5 月 1 日 ~ 5 月 7 日 5 月 7 日 ~ 5 月 19 日 查閱相關(guān)文獻資料，編寫開題報告 熟悉配氣機構(gòu)各零部件結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求 確定凸輪與氣門結(jié)構(gòu)參數(shù)，進行氣門運動過程的應(yīng)力分析 完成畢業(yè)設(shè)計說明書的撰寫及外文資料的翻譯 完成圖紙、論文的整理、打印 論文答辯 學(xué)生所在系審查意見： 系主任： 年 月 日 開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 引言 近年來，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，汽車作為交通工具越來越重。汽車行業(yè)的競爭也越來越激烈。發(fā)動機作為汽車的心臟，影響整車的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性，因此成為各大廠商研究的重點。配氣機構(gòu)作為內(nèi)燃機三大機構(gòu)之一，對發(fā)動機動力性、燃料經(jīng)濟性和有害氣體排放有很大影響 [1]，并直接影響發(fā)動機整機的可靠性和噪聲，然而近年來隨著發(fā)動機低排放、高速化的發(fā)展趨勢，對其性能指標要求越來越高，要求其在高速運行的條件下仍然 能夠平穩(wěn)、可靠的工作，因此對配氣機構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高，一方面希望氣門加速度較大，以使氣門迅速地開、關(guān)，從而達到最好的換氣效果以提高動力性和經(jīng)濟性；另一方面，希望載荷保持相對較小，以減小加速度，從而減小振動和噪聲，并延長使用壽命。這樣的矛盾要求給配氣機構(gòu)的設(shè)計帶來困難，因此需要精心設(shè)計氣門的升程曲線以達到最佳設(shè)計 [2]，所以，配氣機構(gòu)是當(dāng)今內(nèi)燃機研究的主要方向之一。 配氣機構(gòu)一般由氣門、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、凸輪、挺柱、推桿、氣門搖臂等構(gòu)成[3]。 氣門是燃燒室的組成部分，又是氣 體進、出燃燒室的通道，在工作中要承受極大的交變和沖擊載荷及高溫、高速燃氣的沖刷與腐蝕作用，工況極為苛刻。氣門設(shè)計的合理與否不僅與發(fā)動機的技術(shù)指標有關(guān)，還與整機的可靠性和氣門使用壽命密切相關(guān) [4]。 氣門驅(qū)動機構(gòu)各機構(gòu)件間一般只能傳遞壓力，不能傳遞拉力，所以氣門機構(gòu)必須用回位彈簧維持機構(gòu)各零件間的正常接觸，這種回位彈簧一般布置在氣門上，稱為氣門彈簧 [5]。它的作用是：在氣門關(guān)閉時，依靠彈力使氣門與氣門座保持閉合密封；在氣門啟閉過程中，使氣門及其驅(qū)動機構(gòu)不脫離凸輪的控制并隨之運動。氣門彈簧在工作時承受周期性交變 載荷，還必須克服機構(gòu)在高速運轉(zhuǎn)時可能產(chǎn)生的振動所引起的附加載荷 [6]。 凸輪軸承受周期性的沖擊載荷。凸輪與挺柱之間的接觸應(yīng)力很大，相對滑動速度也很大，因此，凸輪工作表面的磨損比較嚴重。針對這種情況，凸輪軸軸頸和凸輪工作表 面除了應(yīng)該有較高的尺寸精度、較小的表面粗糙度和足夠的剛度外，還應(yīng)有較高的耐磨性和良好的潤滑。 搖臂主要是將推桿和凸輪傳來的運動和作用力，改變方向傳給氣門使其開啟。 配氣機構(gòu)的任務(wù)是根據(jù)內(nèi)燃機工況的需要適時適度的開閉進排氣門，對氣缸進行換氣 [7]。近來，國內(nèi)外對配氣機構(gòu)的研究都相 當(dāng)重視。隨著現(xiàn)代發(fā)動機技術(shù)的迅猛發(fā)展以及噪聲標準的提高，如今對配氣機構(gòu)的要求不斷提高，這使發(fā)動機配氣機構(gòu)的設(shè)計和研發(fā)工作，在追求性能先進，結(jié)構(gòu)可靠、耐用、環(huán)保方面取得了很大進步?，F(xiàn)在，國內(nèi)外對配氣機構(gòu)的研究已經(jīng)設(shè)計配氣機構(gòu)的各個方面，包括型線、挺柱的運動規(guī)律、氣門振動模型、挺柱與凸輪的接觸應(yīng)力、摩擦應(yīng)力等。國外對配氣機構(gòu)的振動噪聲模型、摩擦及配氣相位可變氣門正時等研究有一些報道，我國也在治理研究更精確的氣門振動模型、凸輪挺柱動力潤滑、非對稱凸輪線及凸輪型線擬合等問題。 門彈簧設(shè)計的現(xiàn)狀及趨勢 目前 國內(nèi)外氣門彈簧優(yōu)化設(shè)計的方法主要有基于蟻群算法的內(nèi)燃機氣門彈簧的優(yōu)化設(shè)計，基于模糊方法的可靠性多目標的氣門彈簧的設(shè)計方法，基于蒙特卡羅法的氣門彈簧穩(wěn)健設(shè)計方法，基于多目標的內(nèi)燃機氣門彈簧的優(yōu)化設(shè)計方法等。 蟻群算法 一種新型的仿生模擬進化算法 [8],是隨機搜索算法的一種。其思想起源于離散的網(wǎng)絡(luò)路徑問題 ,主要特點是：較強的普遍性、分布式計算、易于與其它算法相結(jié)合?；谙伻核惴ǖ臍忾T彈簧優(yōu)化設(shè)計以一維為例 ,引伸到幾維空間的函數(shù)求解，以質(zhì)量最輕、高度最小以及防共振 為優(yōu)化設(shè)計目標 [9]。 基于模糊方法的氣門彈簧設(shè)計主要以可靠性為約束條件，以氣門彈簧質(zhì)量最輕、剛度誤差最小為優(yōu)化設(shè)計目標，用線性加權(quán)組合法對多目標優(yōu)化設(shè)計模型進行求解，采用模糊學(xué)方法對加權(quán)系數(shù)進行模糊評判，求出最優(yōu)加權(quán)系數(shù)。該方法有效而實用，對求解多目標優(yōu)化設(shè)計問題具有實用意義 [10] [11]。 蒙特卡羅是一種計算機模擬方法 ,又稱隨機模擬法或統(tǒng)計實驗法 [12][13]，是一種根據(jù)統(tǒng)計抽樣理論近似求解數(shù)學(xué)問題或物理問題的方法?；诿商乜_的彈簧優(yōu)化設(shè)計以氣門彈簧質(zhì)量最小以及防共振性能最好為目標，以鋼絲直徑、 彈簧直徑、彈簧圈數(shù)為設(shè)計變量，以彈簧指數(shù)、彈簧強度、彈簧穩(wěn)定性、彈簧尺寸等為約束條件，建立了某內(nèi)燃機氣門彈簧數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用遺傳算法得到了全局優(yōu)化結(jié)果。應(yīng)用蒙特卡羅方法，將設(shè)計 變量處理為具有正態(tài)分布特征的隨機變量，對設(shè)計結(jié)果進行穩(wěn)健性分析。 綜合運用機械優(yōu)化理論的優(yōu)化設(shè)計方法，通過分析內(nèi)燃機氣門彈簧優(yōu)化設(shè)計的設(shè)計變量、目標函數(shù)和約束條件，建立起以內(nèi)燃機氣門彈簧的質(zhì)量、高度及防共振性能為目標函數(shù)的多目標優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型 , 采用多目標優(yōu)化設(shè)計理論對氣門彈簧進行設(shè)計可以降低了生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力，而且可以減輕 內(nèi)燃機的軸承負荷和振動等。 輪型線的優(yōu)化 內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)是由配氣凸輪驅(qū)動的，所以配氣機構(gòu)的這些性能指標在很大程度上取決于配氣凸輪的結(jié)構(gòu)。尤其是當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高以后，凸輪型線設(shè)計的好壞對發(fā)動機的充氣性能和動力性能的影響更大 [14]。最近，海馬轎車有限公司的王艷芳、王少輝[15]等汽車工程師做了相應(yīng)的實驗，他們選擇了三種不同型線的進氣凸輪軸和同種型線的排氣凸輪軸在同臺發(fā)動機上進行匹配，進行了仿真分析，建立了配氣相位模型，得出仿真結(jié)果，并將三種不同型線進氣凸輪軸先后安裝到同一臺發(fā)動機上進行性能試驗驗證 通過 真分析及臺架試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同的凸輪型線發(fā)動機的功率值和扭矩值等性能參數(shù)的影響很大，充分說明了凸輪型線使影響發(fā)動機配氣機構(gòu)的主要因素，因此，選擇適當(dāng)凸輪型線的進氣凸輪軸，對于提高發(fā)動機的動力性有重要意義。 目前，對配氣凸輪的研究已經(jīng)涉及配氣機構(gòu)性能的各個方面 [16]，包括型線、挺柱的運動規(guī)律、氣門振動模型、挺柱與凸輪的接觸應(yīng)力、摩擦應(yīng)力等。國外對配氣機構(gòu)的振動模型、摩擦及配氣相位和可變氣門正時等的研究有一些報道，我國也在致力研究更精確的氣門振動模型、凸輪挺柱副的動力潤滑、非對稱凸輪型線 以及凸輪型線的擬合等間題。 上海交通大學(xué)內(nèi)燃機研究所馬逢峻、周振華 [17]等教授，將某大型柴油機配氣機構(gòu)的幾何凸輪改進為函數(shù)凸輪 ,他們通過 件對配氣機構(gòu)建模并進行動力學(xué)仿真。并通過改進前后的配氣機構(gòu)的各參數(shù)，得出的結(jié)論是：采用函數(shù)凸輪可以增大豐滿系數(shù) ,減小氣門最大加速度 ,有能力在保證氣門不飛脫的前提下 ,進一步提高柴油機轉(zhuǎn)速 ,從而提高輸出功率。 在凸輪型線設(shè)計中 ,采用最優(yōu)化技術(shù)以來 ,經(jīng)歷了靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計、動態(tài)優(yōu)化設(shè)計和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計三個階段 [18]。 在靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計中，將配氣機構(gòu)看成絕對剛體，不考慮它在 運動時的彈性變形 .，用此方法設(shè)計凸輪型線主要用靜態(tài)充氣性能、凸輪廊面最小曲率半徑指標來判別其好 壞。 在動態(tài)優(yōu)化設(shè)計中，考慮彈性變形，把配氣機構(gòu)看成彈性系統(tǒng)，主要由氣門的動態(tài)加速度峰值、動態(tài)充氣性能指標來評價其優(yōu)劣。 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計就是從配氣凸輪型線與配氣機構(gòu)動態(tài)參數(shù)（剛度與質(zhì)量）統(tǒng)一考慮在內(nèi)進行凸輪型線的優(yōu)化設(shè)計配氣凸輪型線凸輪轉(zhuǎn)速和配氣機構(gòu)參數(shù)之間有一個最優(yōu)化匹配。 濰坊學(xué)院劉云、肖恩忠 [19]教授對三種優(yōu)化技術(shù)方法進行了詳細的比較，分別提出了靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計、動態(tài)優(yōu)化設(shè)計和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)缺點，他認為：（ 1） 用靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計法設(shè)計的圓弧凸輪 ,雖然加速度曲線不連續(xù) ,配氣機構(gòu)慣性力有突變 ,但有較大的時間轉(zhuǎn)速不高的發(fā)動機來說 ,它所引起的振動和噪音較小 ,故在較低轉(zhuǎn)速的發(fā)動機上還有一定的使用價值。但隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高 ,振動和噪音趨于嚴重，靜態(tài)優(yōu)化法就不太適用了。（ 2）用動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法設(shè)計的凸輪有多項動力凸輪、正弦拋物線凸輪、 n 次諧波凸輪等。多項動力凸輪只從彈性變形的角度出發(fā)設(shè)計凸輪外形 ,動態(tài)優(yōu)化設(shè)計雖然考慮了配氣機構(gòu)的彈性變形和振動問題 ,但僅局限于凸輪型線的優(yōu)化。并未考慮配氣機構(gòu)的彈性振動 ,故沒有從根本上解 決配氣系統(tǒng)的振動等問題。（ 3）統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計是將配氣凸輪型線與配氣機構(gòu)動態(tài)參數(shù) (剛度和質(zhì)量 )統(tǒng)一考慮在內(nèi) ,進行凸輪型線的優(yōu)化設(shè)計。配氣凸輪型線、凸輪轉(zhuǎn)速和配氣機構(gòu)參數(shù)之間有一個最優(yōu)化匹配關(guān)系 ,其中凸輪型線正加速度的寬度對配氣機構(gòu)的振動強度影響很大。因為激勵的能量主要從正加速度傳給整個配氣機構(gòu) ,所以凸輪正加速度的形狀和寬度對凸輪激勵特性具有決定性意義，但一般系統(tǒng)動力學(xué)方法是將配氣機構(gòu)簡化為單質(zhì)量或多質(zhì)量模型 ,得出系統(tǒng)運動質(zhì)量的微分方程 ,但一般不能得出解的表達式 ,無法對解的形態(tài)和特性進行分析。 本文綜述了內(nèi)燃機的目前的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢，論述了對配氣機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的必要性，提出了一些優(yōu)化設(shè)計的方向，闡述了當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展水平，提供 了 相應(yīng)的參考。 參考文獻 ： [1] 周龍保．內(nèi)燃機學(xué) [M]．機械工業(yè)出版社． 2005， 1： 336～ 337 [2] 吳楠，廖日東 J]2004，（ 6） :18～23 [3] 張力，吳俊剛等．頂置凸輪軸配氣機構(gòu)多體運動學(xué)分析與應(yīng)用 [J]．汽車工程． 2007，29(7) [4] 韓穎．變剛度氣門彈簧三維有限元計算分析． [5] 傅紅良 ,林運．氣門彈簧特性對配氣機構(gòu)的影響．柴油機設(shè)計與制造， 2007， 3 [6] 曹陽，姜耀華，王靜．柴油機氣門彈簧的優(yōu)化設(shè)計．煤礦機械， 2008， 29(2)： 21～23 [7] 尚漢翼 設(shè)計與計算 旦大學(xué)出版社出版， 1988年 [8] 李少遠，王景成．智能控制 [M]北京：機械工業(yè)出版社， 2005． [9] 高矚．基于蟻群算法的內(nèi)燃機氣門彈簧優(yōu)化設(shè)計． [10] 劉唯信．機械最優(yōu)化設(shè)計．北京：清華大學(xué)出版社， 1994 [11] 郭惠昕，張龍庭，田光宇．基于模糊方法的氣門彈 簧可靠性奪目表優(yōu)化設(shè)計．汽車科技， 2005， 5： 1～ 3 [12]. by of ] 2002， 77： 151～ 165 [13] 莫才頌，王崗． 內(nèi)燃機氣門彈簧多目標優(yōu)化設(shè)計．煤礦機械 ， 2006， 27(6)： 943～945 [14]尚漢冀 設(shè)計與計算 1988 [15]王艷芳 凸輪型線對發(fā)動機性能影響的研究《裝備制造技術(shù)》 第 8期 [16]張德明 科技創(chuàng)新與應(yīng)用 第 18 期 [17]馬逢峻 配氣機構(gòu)凸輪型線改進設(shè)計 9 卷 (2007)第1 期 [18]張力 應(yīng) 29 卷 )第 7 期 [19]劉云 高速柴油機配氣凸輪優(yōu)化設(shè)計綜述 3 卷第 2 期 開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 題研究的主要內(nèi)容 本文將對擬給定部分數(shù)據(jù)的發(fā)動機配氣機構(gòu)進行開發(fā)設(shè)計，開展對配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型，結(jié)構(gòu)分析和主要影響發(fā)動機功率阻力矩的分析計算，并希望將就研究成果運用到實際發(fā)動機的設(shè)計當(dāng)中，具體工作如下 : ①配氣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計。分析發(fā)動機在各種工況下的配氣結(jié)構(gòu)外特 性的變化規(guī)律，根據(jù)發(fā)動機的工作環(huán)境，設(shè)計要求，選擇合適的結(jié)構(gòu)型式。 ②配氣凸輪的設(shè)計。對目前主要的凸輪型線進行分析研究，如高次多項式，低次多項式等經(jīng)典凸輪型線，分析其特點，設(shè)計出沖擊小，進氣充分，排氣徹底的配氣凸輪型線，并運用制圖軟件 行繪制。 ③運動學(xué)分析。根據(jù)凸輪型線，利用運動學(xué)計算出氣門的位移、速度、加速度，并根據(jù)氣門提前角，遲閉角和氣門重疊角對配氣性能的影響，確定配氣機構(gòu)的配氣相位和氣門開度等。 三、研究步驟、方法及措施： 寫開題報告及文獻綜述 三維實體建模軟件 等實體建模軟件建立汽車發(fā)動機配氣機構(gòu)的實體模型 5. 利用計算仿真軟件對發(fā)動機氣門機構(gòu)在工作狀態(tài)下運動進行分析，得到應(yīng)力、變形等參數(shù) 6. 以仿真結(jié)果作為依據(jù)，對發(fā)動機氣門機構(gòu)給以優(yōu)化 成畢業(yè)論文 四 序號 日期 工作內(nèi)容 1 2017/2/13~2017/3/13 查閱相關(guān)文獻資 料，編寫開題報告 2 2017/3/14~2017/3/31 熟 悉配氣機構(gòu)各零部件結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要求 3 2017/4/1~2017/5/14 確定凸輪與氣門結(jié)構(gòu)參數(shù)，進行氣門運動過程的應(yīng)力分析 4 2017/5/15~2017/5/31 完成畢業(yè)設(shè)計說明書的撰寫及外文資料的翻譯 5 2017/6/1~2017/6/7 完成圖紙、論文的整理、打印 6 2017/6/8~2017/6/10 論文答辯 開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見 ： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日