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1、车辆与动力工程学院毕业设计说明书 485柴油机设计（配气机构）摘要本设计介绍了485柴油机配气机构的设计，主要是其各零部件的设计。本次设计的485柴油机主要用于轻型载货车。配气机构的功用就是实现换气过程，即根据发动机气缸的工作顺序，定时的开启和关闭进排气门，以保证气缸排出废气和吸进新鲜空气。配气机构设计的好坏直接影响发动机整体的经济性和动力性，因此配气机构的设计在发动机整体设计上占有相当重要的作用。在气门选择上，采用每缸两个气门的方案，其优点是比较简单、可靠，对于自然吸气式柴油机可以提高新鲜空气的进气量，降低气缸的热负荷，增加气缸的耐久性和使用寿命。气门的驱动采用凸轮轴挺柱推杆摇臂气门机构。凸
2、轮轴布置形式是下置式，采用的是整体式凸轮轴，这样的凸轮轴结构简单，加工精度高，能有良好的互换性。本次配气机构的设计，主要包括进、排气门的设计，气门弹簧的设计，以及凸轮轴的设计。编写Matlab程序，计算得到挺柱升程表，绘出挺柱升程、速度、加速度曲线。关键词：柴油机，配气机构，凸轮轴，气门ITHE DESIGN OF VALVE TIMING MECHANISM OF 485 DIESEL ENGINESABSTRACTThis thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines, mainly
3、 the design of its various components. The 485 diesel engine in this design is mostly used in light truck.The function of valve timing mechanism is to realize the exchange process, namely according to engine cylinder working order, ensure that the intake and exhaust valves open and close at the prop
4、er time. The valve gear play a direct impact on the economy and power parameters of the engine, therefore, the design of gas distribution agency in the overall design of the engine play a rather important role. Arranging two-valve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple, reliab
5、le, for the naturally aspirated diesel engines can improve the fresh air into the cylinder, reduce the heat load of the cylinder to increase the durability of the cylinder and use life. The driving mechanism of valves is camshaft, tappet, pushrod, rocker, valve train. Camshaft arrangement is under t
6、he form of home-style, using the integral camshaft, such camshafts have simple structure, high precision machining, and good interchangeability.This design, including exhaust valve, intake valve, valve spring, and camshaft. Write Matlab program, calculate tappet lift table, map the curves of tappet
7、lift, speed and acceleration.KEY WORDS: Diesel engine, Valve timing mechanism, Camshaft, Valve目 录前 言1第一章 485柴油机的设计要求3第二章 485柴油机工作过程热计算62.1 485柴油机工作过程热计算已知参数62.2 485柴油机工作过程热计算62.2.1 一般参数的计算62.2.2 进排气过程计算72.2.3 压缩终点参数计算82.2.4 燃烧过程的计算82.2.5 膨胀终点参数的计算82.2.6 指示参数的计算92.2.7 有效参数的计算9第三章 485柴油机主要性能参数的选择103.1
8、 平均有效压力103.2 活塞平均速度103.3 行程缸径比113.4 曲柄连杆比123.5 气缸中心距13第四章 配气机构总体布置144.1 气门数目、布置和驱动144.2 凸轮轴的布置和传动14第五章 气门组的设计155.1 气门的设计155.1.1 气门的工作条件与设计要求155.1.2 气门的结构和设计165.1.3 气门材料的选择195.2 气门导管的设计195.3 气门通路面积的校核19第六章 气门弹簧的设计236.1 气门弹簧概述236.2 气门弹簧尺寸的确定236.3 气门弹簧的校核286.3.1 气门弹簧的强度校核286.3.2 气门弹簧的共振校核29第七章 凸轮轴与气门传动
9、件的设计317.1 凸轮轴的设计317.1.1 凸轮轴的设计要求及结构317.1.2 凸轮轴尺寸的设计317.2 挺柱的设计357.3 推杆和摇臂的设计36结 论37参考文献38附 录39前 言柴油机的发展，已有一百多年的历史，通过这一长时间的不断改进和更新，已经发展到了比较完善的程度。由于它的效率高，适应性好、功率范围广，柴油机已广泛应用于农业、工业、交通运输业和国防建设事业。因此，柴油机工业的发展，对国民经济、国防建设以及人民生活都具有十分重要的意义。近三十年来，柴油机朝着提高柴油机功率，降低油耗、污染和噪声以及提高工作可靠性和延长使用寿命的方向发展。我国柴油机产业自20世纪80年代以来有
10、了较快发展，但我国柴油机产业的整体发展仍然面临着许多问题。1、我国重型柴油车的产量在逐年增加，中型、轻型车柴油化步伐也在加快，但在微型汽车、轿车领域，柴油车所占比例仍很少。2、柴油机行业投入不足，严重制约了生产工艺水平、规模发展和自主开发能力的提高。现在，我国柴油机技术基础薄弱，还不具备完整的全新柴油机产品和关键零部件开发能力。3、我国柴油机技术的落后、产品质量差以及车辆使用中维修保养措施不力，导致低性能、高排放柴油车在使用中对城市环境和大气质量造成不良影响，使社会产生厌柴心理。4、柴油品质差、柴油标准的修订严重滞后于汽车工业发展的需要，对柴油机技术的发展以及各种新技术、改善柴油机排放措施的应
11、用造成障碍。我国柴油机技术的攻关重点应放在电控技术、排放后处理技术、整机开发和匹配技术等关键技术研究和材料开发上，加快开发与配套主机更加适应的节能、节材和高可靠性的新一代机型。现有产品要提高可靠性、降低噪音和烟度，下一步应推广直喷化、轻量化、多缸化，同时还应提高柴油品质，为各类柴油机新技术的应用奠定基础。485柴油机结构简单、维修方便、制造成本也较低、比较省油，且具有较大的输出扭矩。由于485柴油机具有许多方面的优点，所以不论在国外还是在国内，其应用越来越广泛，特别是轻型运输车辆，把485柴油机作为其首选动力。随着国民经济建设和生产的发展，485柴油机已越来越广泛地得到应用，它为我国国民经济的
12、发展作出了不可磨灭的贡献。总之，本次设计的485柴油机具备动力大、油耗低、使用可靠性高、经久耐用、经济省油和维修方便等优点，是更省油，更清洁的环保机型。特别是其强劲的动力，合理的价格必将深受广大客户青眯。因此，此机型在未来的市场应用中有很大的发展潜力。24第一章 485柴油机的设计要求485柴油机主要应用于农用、轻型载重汽车、工程机械等车辆中。从485柴油机的使用范围就可以知道其特点。其材料尽可能采用一般钢材，零部件工艺性要好，要适合于大量生产，而且这类柴油机除了和其他机械一样，都要求产品重量轻、体积小、质量好、效率高、结构简单、使用方便和维修、保养简单，对于这一类柴油机是具体要求可以概括为：
13、一、 经济性指标柴油机的经济性指标通常都是以燃油消耗率和机油消耗率作为柴油机经济性的主要指标。柴油机的燃油消耗率是随运转工况的不同而变化的，一般常以额定工况时每千瓦时有效功率所消耗的燃油克数作为衡量指标(有的采用外特性最低的燃油消耗率作为衡量指标)。燃油消耗率主要与柴油机的工作过程、燃烧室结构以及机械效率等有密切关系。高速柴油机在额定工况时的燃油消耗率一般在215-285/间。二、动力性指标柴油机的动力性指标是指柴油机的额定功率、额定转速及扭矩，这些指标是根据与之配套的使用要求而确定的。一台柴油机的功率，根据不同的使用要求，需要随工况而变化。现代农用柴油机，为了具备良好的动力性，其性能、结构和
14、使用情况随地区不同而差别悬殊，而且大部分柴油机的工作环境恶劣，同时使用负荷不均匀，有时超负荷，有时较低负荷运行，而且有时候可能连续工作几十个小时，因此这类柴油机应有较好的动力性。三、可靠性与耐久性指标柴油机的可靠性是指柴油机在设计规定的使用条件下，具有持续工作、不致因故障而影响柴油机正常工作的能力。可靠性指标通常是以在保证期内不停车故障次数、停车故障次数以及更换主要零件和非主要零件的数目来表示。目前，一般还只采用保证期中的故障情况以及使用寿命作为衡量柴油机可靠性指标，并以使用寿命作为衡量柴油机耐久性的指标。使用寿命是指柴油机从开始使用到第一次大修前累计运转的小时数，或车辆行驶的公里数。柴油机的
15、大修期一般决定于气缸套和曲轴磨损到达规定极限的时间(即此时柴油机不能继续正常工作)，中小型工程机械的柴油机使用寿命大约在6000-10000小时。本次设计中的485柴油机主要应用在轻型卡车、农用运输车、装卸车、叉车等各种中小型工程机械中，其工作负荷变化较大，因此要有较高的可靠性与耐久性指标3-5。四、运转性指标柴油机的运转性指标，主要是指操纵使用是否方便，运转是否平稳，起动性与加速性的好坏以及噪声与排放污染等。操纵使用方便是指使用人员不需要很特别的专门技能，可方便操作、维护、保养。运转平稳是指柴油机平衡良好，振动小。起动性好即指柴油机起动迅速可靠，一般柴油机要求在-5气温下不附加任何辅助装置就能顺利起动。加速性好是指速度提升得快，一般在柴油机在短时间内能够达到所需的速度。噪声与排放污染是指柴油机在运转时噪声和排放要在一定的范围内。五、紧凑性指标柴油机的紧凑性指标，通常是指柴油机的重量和外形尺寸指标。衡量柴油机的外形尺寸指标是单位体积功率。它是评价柴油机结构紧凑性和金属材料利用程度的一个指标。衡量柴油机重量的指标是比重量。本次设计的485柴油机主要应用于中小型工程机械，因此紧凑性指标较低1。六、“三化”问题所谓三化问题是指产品系列化、零部件通用化和设计标准化。1.
