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1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书（论文）河南机电高等专科学校 毕业设计说明书（论文）丰田8A-EFI发动机三维教学模型的测绘系 部： 汽车工程系 专 业： 汽车制造与装配技术 班 级： 汽制113 学生姓名： 张兴武 学 号： 111601347 指导教师： 杨保海 2013 年 12 月 7 日河南机电高等专科学校毕业设计说明书（论文）摘要本文主要介绍了丰田8A-EFI发动机配气机构及曲柄连杆机构的原理、构造、拆装过程及用三维建模软件Catia绘制两大机构时遇到的一些问题，通过对发动机两大机构的建模，能够更方便得展示出发动机两大机构的组成。在不拆解发动机的情况下向同学们展示发动机结构及原理
2、会更加直观，更容易理解。模型包括两大机构各个零部件及总装配模型，采用一比一的比例绘制，非常逼真的展现了丰田8A发动机配气机构及曲柄连杆机构的全貌。关键词：发动机、原理、三维建模、模型。ABSTRACTThis article mainly introduced some questions which with three dimensional modelling software Catia the Toyota 8A-EFI engine timing mechanism and the crank link motion gear principle, the structure, t
3、he knocked-down and assemble process and draws up when two big organizations meet, through to the engine two big organization modellings, can result in the demonstration to embark conveniently the motive two big organization compositions.In does not open the solution engine in the situation to schoo
4、lmates to demonstrate the engine structure and the principle can be more direct-viewing, easier to understand.The model including two big organization each spare parts and the final assembly model, uses one to a proportion plan, extremely lifelike development Toyota 8A engine timing mechanism and cr
5、ank link motion gear complete picture.KEY WORDS：Engine, principle, three dimensional modelling, model.目录第1章 丰田8A-EFI发动机介绍11.1 丰田8A发动机简介11.2 丰田8A发动机技术规格1第2章 丰田8A-EFI发动机两大机构详解32.1 丰田8A发动机配气机构详解32.1.1 配气机构原理32.1.2 配气机构各部件作用32.2 丰田8A发动机曲柄连杆机构详解62.2.1 曲柄连杆机构原理62.2.2 曲柄连杆机构各部件作用6第3章 丰田8A-EFI发动机两大机构的拆装93.1
6、 丰田8A发动机配气机构的拆装93.1.1 配气机构的拆卸93.1.2 配气机构的装配133.2 丰田8A发动机曲柄连杆机构的拆装173.2.1 曲柄连杆机构的拆卸173.2.2 曲柄连杆机构的装配20第4章 模型制作工具CATIA V5 R20234.1 CATIA软件简介234.1.1 软件的特点234.1.2 软件功能模块介绍234.2 模型制作及装配中遇到的软件操作问题及解决方法254.2.1 模型制作中遇到的问题及解决方法254.2.2 模型装配中遇到的问题及解决方法31第5章 丰田8A-EFI发动机装配模型展示36参考文献38致谢395第1章 丰田8A-EFI发动机介绍1.1 丰田
7、8A发动机简介丰田8A发动机的排量为1342ml，最大功率63kW（86Ps）/6000rpm，最大扭矩为110Nm/5200rpm，这样的一个数据即使在今天看来也不落后，而且装配在整备质量还不足900公斤的夏利上，可谓大马拉小车如图1-1，这样的动力表现只需花不多的钱就能享受到，还是满足了当时部分购车人的心理。图 111.3排量的发动机搭载在不足900公斤的夏利上 可谓大马拉小车这款发动机在结构上采用了16气门的双顶置凸轮轴设计，压缩比为9.3，升功率在47kW。点火方式采用了相对落后的分电器点火，由于是机械式结构，所以在点火正时的控制上不够精确。而且该车也没有现在普遍装配的可变气门正时、电
8、子节气门等技术。8A发动机在技术上可以说没有任何亮点，而它能成为经典的最重要原因在于耐用、油耗低、维修保养也十分方便，这在经济型轿车的购买人群里是最看重和专注的一点。1.2 丰田8A发动机技术规格型号：8A型式：直列四缸，水冷，双顶置凸轮轴,16汽门机构，齿带及齿轮驱动，屋脊型燃烧室。电控系统型式电控燃油喷射系统EFI，开环控制及闭环控制两种。流量控制：速度密度方式（DJ）。电子点火系统ESA，带爆震传感器（W/KCS），怠速控制系统ISC。气缸数: 4缸径X行程(mmXmm):78.7X69.0排气量:1.342压缩比:9.3怠数转速(r/min):70050点火正时:怠速时上止点前102(
9、T端子接通时)气门间隙进气(mm)：0.020.05(冷态)排气(mm)：0.030.05额定功率(kW/r/min)(NET)63/6000最大矩扭(N.m/r/min)(NET)110/5200200全负荷最低燃油消耗率(g/kW.h)280燃油牌号(RON)90号以上汽油(SH0041)闭环控制发动机必须使用无铅汽油。润滑方式：压力与飞溅复合式机油规格：SAE10W-30API质量等级：SG级以上机油容量(L)：3.5(干式充满)冷却方式：强制循环水冷发动机质量(Kg)：1112(不带起动机，有机油，无水，带线速，带离合器)外型尺寸(长X宽X高)(mmXmmXmm):670X589X64
10、4怠速排放CO(%)2.5HC(ppm)600第2章 丰田8A-EFI发动机两大机构详解2.1 丰田8A发动机配气机构详解2.1.1 配气机构原理凸轮轴转动时，当凸轮的基圆部分与挺柱接触时，挺柱不升高，挺柱以上的传动件不动作，气门是关闭的。当凸轮的凸起部分与挺柱接触时，便开始将挺柱顶起，于是气门被打开。当凸轮的最大凸起处与挺柱接触时，气门达到最大开度。随后，凸轮与挺柱接触表面的凸起开始逐渐变小，气门在气门弹簧的作用下开始上升关闭，并反向推动传动杆件，使挺柱下移保持与凸轮接触。当凸轮凸起部分离开挺柱时，气门完全关闭。配气机构的作用是按照发动机工作顺序和各缸工作循环的要求，定时地开启和关闭进、排气
11、门。使新鲜的混合气或新鲜空气充人气缸，并使燃烧后的废气排出缸外。2.1.2 配气机构各部件作用配气机构又分为气门组和气门传动组。图 21 进气门一、气门组：用来封闭气缸的进、排气道，主要由气门、气门导管、气门座、气门弹簧、气门弹簧座、气门锁片等组成。1、气门有进气门如图2-1和排气门如图2-2，进排气门大小不同，进气门与排气门的大小是根据充气量与排气量决定的，从理论上讲充气量和排气量是相等的，排气门的开闭时间和进气门的开闭时间也是相等的。但实际上不是这样，因为节气门指挥着转速，气门开闭有大有小，吸气完了时气缸中应充满了等于大气压力的混合气。但当气体流过进气管道和进气门时要受到阻力，为了克服这些
12、阻力并使混合气能以一定速度流动， 必须浪耗掉一部分压力，于是缸内的气压总是低于大气压力。气体密度是随着压力而变的，压力低密度图 22 排气门也就减小，实际吸入混合气的重量就减少了。要解决和减少气流阻力的影响就得把进气门处气流通路的截面积加大，即把气门面积加大。在高原地区空气稀薄的情况下，进气通路的面积更要加大，否则发动机在这些地区根本达不气门导管到它的额定功率。2、气门导管如图2-4是汽车发动机气门的导向装置，对气门起导向作用，并使气门杆上的热量经气门导管传给汽缸盖。图 23 气门导管3、气门座主要作用是将气门弹簧的张力施加给气门机构，确保气门和气门座气密性良好，同时在气门开闭过程中通过气门弹
13、簧的张力施加一个扭转力，用来碾碎气门和气门座之间的积碳。这个扭转力就需要气门上座和气门下座完成的。图 24 气门弹簧座4、气门弹簧座如图2-3是固定支撑气门弹簧，这样可以使凸轮轴顶压气门压片或摇臂时保持气门和气门弹簧的稳定。5、气门弹簧如图2-6的作用主要有以下几点：(1) 保证气门自动回位关闭而密封。(2) 保证气门与气门座的接合压力。(3) 吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产生的惯性力，以防止各种传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。图 25 气门弹簧因气门弹簧承受着频繁的交变载荷，为保证气门弹簧可靠地工作，要求气门弹簧必须具有合适的弹力，足够的强度和抗疲劳强度。通常气门弹簧采用优质冷
14、拔弹簧钢丝制成。钢丝表面经抛光或喷丸处理。弹簧的两端面经磨光并与弹簧轴线相垂直。6、气门锁片如图2-5是为了固定气门杆与气门弹簧座之间的位置。图 26 气门锁片二、气门传动组：用来控制气门的开启和关闭的时刻，主要由凸轮轴、正时齿轮、液压挺柱组成。图 27 进气凸轮轴1、凸轮轴有进气凸轮轴如图2-7和排气凸轮轴如图2-8，它的作用是控制进排气门的开启和闭合动作。图 28 排气凸轮轴2、正时齿轮的作用是保证发动机运转时的配气相位,使进、排气门的开启和关闭与活塞运动相一致，在正时齿轮上打有标记，在装配时与曲轴齿轮、凸轮轴齿轮的标记相对应。2.2 丰田8A发动机曲柄连杆机构详解2.2.1 曲柄连杆机构
15、原理曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。2.2.2 曲柄连杆机构各部件作用曲柄连杆机构分为机体组、活塞连杆组合曲轴飞轮组。一、机体组图 29缸体主要包括气缸体、曲轴箱如图2-9、气缸套、气缸垫等不动件。机体是内燃机的骨架，除了作为气缸套以及曲柄连杆机构运动件的支撑外还可安装气缸盖、配气机构和驱动机构的机件以及各辅助系统的一些附件，并以其支座安装在车辆上，同时机体内部还设有冷却水道和润滑油道。因此结构复杂。二、活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件。将燃气
