485柴油机设计毕业论文.doc
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1、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
2、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 , 釆 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 一 挺 柱 一 推 杆 一 摇 臂 一 气 门 机 构 。 凸 轮 轴 布 置 形 式 是 下 置 式 , 采 用 的 是 整
3、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 II THE DESIGN OF VALVE TIMING MECHANISM OF 485 DI
4、ESEL ENGINES ABSTRACT This thesis introduces the design of valve timing mechanism of 485 diesel engines, mainly 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
5、according to engine cylinder working order, ensure that the intake and exhaust valves open and close at the proper 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
6、rather important role. Arranging two-valve per cylinder, the advantages are that it is relatively simple, reliable, 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. Th
7、e driving mechanism of valves is camshaft, tappet, pushrod, rocker, valve train. Camshaft arrangement is under the form of home-style, using the integral camshaft, such camshafts have simple structure, high precision machining, and good interchangeability. This design, including exhaust valve, intak
8、e valve, valve spring, and camshaft. Write Mat lab program, calculate tappet lift table, map the curves of tappet lift, speed and acceleration. KEY WORDS: Diesel engine, Valve timing mechanism, Camshaft, Valve 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 .6 2.1 485 柴 油 机 工 作 过 程 热 计
9、算 已 知 参 数 .6 2.2 485 柴 油 机 工 作 过 程 热 计 算 6 2.2.1 一 般 参 数 的 计 算 .6 2.2.2 进 排 气 过 程 计 算 7 2.2.3 压 缩 终 点 参 数 计 算 .8 2.2.4 燃 烧 过 程 的 计 算 8 2.2.5 膨 胀 终 点 参 数 的 计 算 .8 2.2.6 指 示 参 数 的 计 算 9 2.2.7 有 效 参 数 的 计 算 9 第 三 章 485 柴 油 机 主 要 性 能 参 数 的 选 择 10 3.1 平 均 有 效 压 力 p .10v me 3.2 活 塞 平 均 速 度 Cw10 3.3 行 程 缸
10、径 比 11 3.4 曲 柄 连 杆 比 12 3.5 气 缸 中 心 距 13 第 四 章 配 气 机 构 总 体 布 置 .14 4.1 气 门 数 目 、 布 置 和 驱 动 14 4.2 凸 轮 轴 的 布 置 和 传 动 .14 第 五 章 气 门 组 的 设 计 15 5.1 气 门 的 设 计 15 5.1.1 气 门 的 工 作 条 件 与 设 计 要 求 15 5.1.2 气 门 的 结 构 和 设 计 .16 5.1.3 气 门 材 料 的 选 择 .19 5.2 气 门 导 管 的 设 计 .19 5.3 气 门 通 路 面 积 的 校 核 .20 第 六 章 气 门 弹
11、 簧 的 设 计 23 6.1 气 门 弹 簧 概 述 23 6.2 气 门 弹 簧 尺 寸 的 确 定 .23 6.3 气 门 弹 簧 的 校 核 .28 6.3.1 气 门 弹 簧 的 强 度 校 核 .28 6.3.2 气 门 弹 簧 的 共 振 校 核 .29 第 七 章 凸 轮 轴 与 气 门 传 动 件 的 设 计 31 7.1 凸 轮 轴 的 设 计 31 7.1.1 凸 轮 轴 的 设 计 要 求 及 结 构 31 7.1.2 凸 轮 轴 尺 寸 的 设 计 31 7.2 挺 柱 的 设 计 .35 7.3 推 杆 和 摇 臂 的 设 计 36 i 仑 37 参 考 文 献 .
12、38 附 录 .39 3 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 , 己 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
13、 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 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
14、 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
15、、 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 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
16、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 48
17、5 柴 油 机 作 为 其 4 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 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
18、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 。 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
19、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 : 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
20、 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 sisdssg/aw./z)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
21、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 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 。 5 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
22、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
23、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 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
24、 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
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