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1、汽车发动机配气机构分析设计研究学 院： 机械工程学院 专业、 班级： 学 生 姓 名： 指导教师（职称）： 完 成 日 期： 汽车发动机配气机构分析设计研究总计：毕业论文： 页 表 格： 表 插 图： 幅 指导教师： 评 阅 人： 完成时间： 摘 要汽车发动机配气机构是发动机的重要组成部分，它根据气缸的工作次序，定时开关进、排气门，保证气缸吸入新鲜空气和排除废气。本研究主要针对小型汽车上使用的汽油机进行配气机构设计，并对配气机构中的凸轮进行运动分析，以保证发动机获得充分的空气供给。 本文首先结合顶置式配气机构的特点，分析配气机构所要达到的性能和工作性能的要求，同时分析转速、扭矩和功率的关系是否
2、合理。其次，整个配气机构是由凸轮驱动的，配气机构的性能在很大程度上取决于配气凸轮的形状。本文在深入研究内燃机配气机构凸轮型线设计理论的基础上，提出并构造配气凸轮型线，同时计算它的工作阻力。该型线可以提高配气机构的丰满度，并且光滑连续，并通过仿真，模拟出配气机构中凸轮以及凸轮与挺杆之间的相关参数情况，进行直观表达。在论文的最后，通过分析所设计的配气机构，找出设计配气机构存在的问题，并提出改进意见。 本研究通过对设计的发动机配气机构进行总结分析，对其发展方向进行展望，从而为配气机构的相关性能研究提供判断依据，为内燃机配气机构的优化设计提供参考。 关键词：配气机构；凸轮设计；matlab仿真；阻力计
3、算；弹簧校核ABSTRACT Car Engine Valve is an important part of the engine , which according to the work order of the cylinder, the timer switch intake and exhaust valves , cylinders breathe fresh air and to ensure that exclude emissions. This study focused on the use of small cars gasoline engine valve tra
4、in design, and the cam valve train motion analysis to ensure that the engine with sufficient air supply .Firstly, the characteristics overhead valve bodies , valve bodies analyze the performance and work to achieve performance requirements , while analyzing the relationship between speed, torque and
5、 power is reasonable. Secondly , the entire gas distribution mechanism is driven by the cam , valve train performance depends largely on the shape of the gas distribution cam . Based on in-depth study of Engine Valve cam profile design theory, proposed and constructed gas distribution cam profile ,
6、and calculate its working resistance . This type of line can improve the gas distribution sector fullness and smooth and continuous , and through simulation, simulation of the relevant parameters in the case of Valve tappet cams and cam and between the intuitive expression . In the end, through the
7、analysis of the design of the paper Valve , Valve designed to identify problems and suggest improvements .In this study, the engine valve train design were analyzed , prospected for its development, so as to provide a basis for judging the performance of research related to gas distribution agencies
8、 , to provide a reference for the optimal design of the internal combustion engine by Valve .Keywords : Valve ; cam design ; matlab simulation ; resistance calculation ; spring checkI汽车发动机配气机构分析设计研究目 录摘 要IABSTRACTII1. 绪论1 1.1 研究背景1 1.2 课题研究的主要内容和意义3 1.2.1 课题研究的主要内容3 1.2.2 课题研究的意义42. 配气机构的结构设计4 2.1 配
9、气机构的简介6 2.1.1 配气机构的种类5 2.1.2 配气机构的组成7 2.2 配气机构的总体选型与设计10 2.2.1 功率扭矩与配气机构的选择10 2.2.2 确定配气结构的总体结构型式10 2.3 本章小结113. 配气机构的凸轮设计12 3.1 拟定部分参数及要求12 3.1.1 凸轮型线类型的选择12 3.2 计算凸轮的外形尺寸13 3.3 运动规律的分析16 3.3.1 matlab仿真18 3.4 凸轮过渡段的设计22 3.5 本章小结234. 弹簧阻力计算24 4.1 弹簧力计算24 4.1.1 拟定部分发动机气门弹簧的主要参数24 4.1.2 弹簧力24 4.1.3 弹簧
10、应力28 4.2 减少功率损耗的措施29 4.2.1 滚动摩擦代替滑动摩擦29 4.2.2 改变机构尺寸29 4.3 本章小结29总 结30参考文献31致 谢32附录1：外文翻译附录2：外文原文1. 绪论 1.1 研究背景配气机构在发动机组成上起着重要作用，发动机的经济性、动力性是否良好，工作是否可靠，噪音和振动能否得到有效的控制，这些都与配气机构的设计有密切关系。为了改善发动机外部特性，国内外对发动机配气机构进行了较多、较细致的研究，包括凸轮型线、气门运动情况、气门振动模拟、挺柱与凸轮的接触应力等。由于比国内起步要早，国外掌握了比较先进的发动机技术，这其中就包括对配气机构从理论到应用的实践，
11、己经发展的很成熟。在上个世纪90年代全球各大厂家都还采用一个气缸两气门进、排气的时候(一个气门进气，一个气门排气)，日本的一个厂家就开发出了多气门发动机，所谓多气门发动机就是指发动机的进、排气门多于两个的配气方式。当时大部分日本厂家大力发展的主要是四气门的多气门设计1。到了90年代后，为了克制多气门发动机低转速排气效率低时的缺点，本田率先研发出了可以改变气门工作行程和正时的VTEC发动机。但由于受到结构的制约，气门的行程不容易实现无极调节，早期的VTEC只有两段行程调节，而现在比较新的也只是三段行程调节，安装了VTEC发动机在加速时经常会有突然的推背感，这大大降低了驾驶的舒适感。宝马的VALT
12、RONIC就具备无极调节气门行程功能的系统2。它所实现的功能与本田VTEC是一样的，最大的区别是它的气门行程是线性调节的。这就意味着发动机能在任何转速下都能保持最优的进、排气效率。并且实现进、排气无极可调以后，完全可以取消节气阀的设置，从而进一步提高了进气效率。发动机在不同的转速下空气流速也是不尽同。这也就对气门重叠角的要求较为严格，在高速下大一些，低速下小一些。对于普通的发动机来说，设计师只能找一个中庸的办法来设计。VTEC是通过改变不同的运动凸轮来实现改变气门正时的，在较低转速时凸轮不但行程短，气门开启时的时间也短，高转速下相反。但是就像VTEC的可变行程一样，它只能实现分段的可调正时，目
13、前的VTEC最多可以实现三组凸轮的切换。相比之下，丰田的做法还是比较明智的。丰田的VVT-I就具备了连续可变气门正时功能。从而使VVT-I发动机的动力输出性能呈线性，驾驶舒适性和发动机运转的平顺性都有很大程度的增强。另外，还有一种手段可以提高进气效率，那就是利用不同的进气管获得更多的进气量，被称之为可变进气歧管系统。像奔驰，宝马，奥迪发动机现今都配有这个系统，国内研发的福克斯发动机也具备了这个功能。国内的汽车行业起步多数部分是依靠国外技术，这种情况也是无奈的选择，但也付出了惨痛的代价，一大部分资金流失、技术一直落后且被垄断，需要不断地购买、更新技术，难以形成自主品牌。经过几十年的实践，我国汽车
14、生产商逐渐意识到，以自身技术实力为驱动的渐进成长策略，才能最终提升品牌3。如今，我们一直在期待中国汽车业的自主研发时代己经开启。国内汽车企业己经将市场扩展到国际，如2007年1月，美国戴姆勒一克莱斯勒公司宣布将由中国厂商奇瑞为其代工生产小型车，产品出口海外市场。2006年，中国本土汽车企业成长迅速，在国内市场，自主品牌轿车销量市场份额己达到25.67%在海外市场，奇瑞、哈飞、长城、华晨等中国汽车企业己经开始出口至发展中国家甚至部分欧洲市场5。我国车用发动机在技术水平上虽然有较大的提高，但与国外相比仍有较大的差距。这主要表现在先进机型的核心技术掌握在外方手中，如丰田，本田雅阁2.0、2.3、 3.0，三菱4G6就是如此。EMS、高压油泵核心
