内燃机配气机构设计及分析[毕业设计论文].rar
内燃机配气机构设计及分析[毕业设计论文],摘要配气机构作为内燃机的重要组成部分，控制着发动机进排气过程，其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性能、经济性能、排放性能及工作的可靠性、耐久性。随着内燃机高功率、高速化，人们对其性能指标的要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作，因而对其配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分...
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摘 要
配气机构作为内燃机的重要组成部分，控制着发动机进排气过程，其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性能、经济性能、排放性能及工作的可靠性、耐久性。随着内燃机高功率、高速化，人们对其性能指标的要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作，因而对其配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分，配气凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。
文中以某摩托车企业自主开发的125ML发动机为优化对象，在掌握配气机构设计要求、原则以及设计流程的情况下，对原始配气机构性能进行了计算和分析，明确了原始配气机构存在的气门丰满系数偏低、气门正负加速度过大、气门落座冲击力过大、凸轮与下摇臂之间的接触应力过大等问题，为了改进这些缺点，本文进行了配气机构零部件特别是配气凸轮型线的改进设计及其主要影响因素的探讨，并提出了优化设计方案，完成此配气机构的优化设计。
本文运用UG三维建模软件建立了所设计的配气机构的三维实体模型，并运用ADAMS多体动力学仿真软件建立了此配气机构的多体动力学模型，在不同发动机曲轴转速的情况下，对所设计出的配气机构进行了多体动力学仿真。得出了气门升程、气门开启速度、气门开启加速度、气门间隙调整螺钉与气门之间的作用力、气门落座力、凸轮与下摇臂之间接触力等运动规律和受力情况，在对得到的数据进行了相应的理论分析后，根据表现出来的缺点，不断优化配气机构各个零部件的参数，以获得具有较好的运动学和动力学特性的配气机构。
关键词：配气机构，凸轮型线，ADAMS，多体动力学，优化设计
ABSTRACT
The valve train is one of the most important in a internal combustion engine, which controls the inlet and intake procedure of engine, whether the performances are good or bad, that affecting the power performance, economic performance, emissions performance of the engine, as well as affecting the reliability and wear performances of the whole engine. Along with the requests of the engine's high power, super-speed, people demand a higher index. That is, when the engine runs under a high speed, it can still work steadily and dependably, which demand that the valve train system should have a high performance. Cam profile is the hard core of the valve train, which design is one of the important ways to carry out valve train optimal design.
The optimization for the object base on a 125ML engine which independent designed by some or other motorcycle corporation, in the master valve train design requirements, design principles and design flow, the original valve train have calculation and analysis in this paper, we can find the original valve train have low coefficient of gas fullness, plus or minus valve acceleration is too large, the impact force from valve seat is too large, the impact force between cam and the rocker is too large, in order to ameliorate these shortcomings, the paper take much discuss with the valve train part in particular with cam, and an optimization design have been take out, the valve train of optimal design is completed.
This paper use UG which is a three-dimensional modeling software modeling the 3D models of the valve train ,and use ADAMS which is a multi-body dynamics simulation software modeling this multi-body dynamics model, in the engine crankshaft speed under different circumstances, this paper take the valve train a multi-body dynamics simulation. We gained the lift range of valve, the speed of valve, the acceleration of valve, the impact force from valve clearance, the impact force from valve seat, the impact force between cam and the rocker, after take theoretical analysis with the data, based on the demonstrated shortcomings, this paper constantly optimize the valve train’s parameters to get a better kinematics and dynamics of the valve train.
Key words： Valve train, Cam profile, ADAMS, Multi-body Dynamics, Optimization design
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 1
1.1 课题来源 1
1.2 问题的提出及研究意义 1
1.3 摩托车配气机构国内外发展、研究现状 2
1.4 本文的主要研究内容 4
2 配气机构的机构设计 6
2.1 嘉陵CG125发动机配气机构简介 6
2.2 配气机构的设计内容与要求 7
2.2.1 配气机构的设计内容 7
2.2.2 四冲程发动机配气机构的设计要求 8
2.3 静态优化设计方法 8
2.4 配气机构的机构型式选择 9
2.5 本章小结 9
3 凸轮型线的优化设计 10
3.1 引言 10
3.2 配气凸轮的设计要求 10
3.3 配气凸轮的表示方法 11
3.4 配气凸轮型线的设计准则 11
3.5 凸轮型线的设计方法 13
3.5.1 缓冲段设计方法 13
3.5.2 工作段设计方法 15
3.6 凸轮型线的改进设计 20
3.6.1 凸轮基圆半径的确定 20
3.6.2 凸轮型线的设计计算 21
3.7 本章小结 28
4 配气机构的零件设计方法 29
4.1 气门的设计 29
4.1.1 气门的工作条件 29
4.1.2 气门的设计要求 29
4.1.3 气门的结构设计 30
4.1.4 气门材料 32
4.1.5 气门的强化工艺 32
4.2 气门弹簧设计 33
4.2.1 气门弹簧的工作条件 33
4.2.2 气门弹簧材料 34
4.2.3 气门弹簧强化工艺 34
4.2.4 气门弹簧力及尺寸的确定 34
4.2.5 气门弹簧优化数值计算 38
4.3 本章小结 39
5 配气机构动力学分析 40
5.1 引言 40
5.2 配气机构多刚体模型的建立 41
5.2.1 配气机构几何模型的建立 41-b..
配气机构作为内燃机的重要组成部分，控制着发动机进排气过程，其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性能、经济性能、排放性能及工作的可靠性、耐久性。随着内燃机高功率、高速化，人们对其性能指标的要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠地工作，因而对其配气机构提出了更高的要求。配气凸轮型线是配气机构的核心部分，配气凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。
文中以某摩托车企业自主开发的125ML发动机为优化对象，在掌握配气机构设计要求、原则以及设计流程的情况下，对原始配气机构性能进行了计算和分析，明确了原始配气机构存在的气门丰满系数偏低、气门正负加速度过大、气门落座冲击力过大、凸轮与下摇臂之间的接触应力过大等问题，为了改进这些缺点，本文进行了配气机构零部件特别是配气凸轮型线的改进设计及其主要影响因素的探讨，并提出了优化设计方案，完成此配气机构的优化设计。
本文运用UG三维建模软件建立了所设计的配气机构的三维实体模型，并运用ADAMS多体动力学仿真软件建立了此配气机构的多体动力学模型，在不同发动机曲轴转速的情况下，对所设计出的配气机构进行了多体动力学仿真。得出了气门升程、气门开启速度、气门开启加速度、气门间隙调整螺钉与气门之间的作用力、气门落座力、凸轮与下摇臂之间接触力等运动规律和受力情况，在对得到的数据进行了相应的理论分析后，根据表现出来的缺点，不断优化配气机构各个零部件的参数，以获得具有较好的运动学和动力学特性的配气机构。
关键词：配气机构，凸轮型线，ADAMS，多体动力学，优化设计
ABSTRACT
The valve train is one of the most important in a internal combustion engine, which controls the inlet and intake procedure of engine, whether the performances are good or bad, that affecting the power performance, economic performance, emissions performance of the engine, as well as affecting the reliability and wear performances of the whole engine. Along with the requests of the engine's high power, super-speed, people demand a higher index. That is, when the engine runs under a high speed, it can still work steadily and dependably, which demand that the valve train system should have a high performance. Cam profile is the hard core of the valve train, which design is one of the important ways to carry out valve train optimal design.
The optimization for the object base on a 125ML engine which independent designed by some or other motorcycle corporation, in the master valve train design requirements, design principles and design flow, the original valve train have calculation and analysis in this paper, we can find the original valve train have low coefficient of gas fullness, plus or minus valve acceleration is too large, the impact force from valve seat is too large, the impact force between cam and the rocker is too large, in order to ameliorate these shortcomings, the paper take much discuss with the valve train part in particular with cam, and an optimization design have been take out, the valve train of optimal design is completed.
This paper use UG which is a three-dimensional modeling software modeling the 3D models of the valve train ,and use ADAMS which is a multi-body dynamics simulation software modeling this multi-body dynamics model, in the engine crankshaft speed under different circumstances, this paper take the valve train a multi-body dynamics simulation. We gained the lift range of valve, the speed of valve, the acceleration of valve, the impact force from valve clearance, the impact force from valve seat, the impact force between cam and the rocker, after take theoretical analysis with the data, based on the demonstrated shortcomings, this paper constantly optimize the valve train’s parameters to get a better kinematics and dynamics of the valve train.
Key words： Valve train, Cam profile, ADAMS, Multi-body Dynamics, Optimization design
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 1
1.1 课题来源 1
1.2 问题的提出及研究意义 1
1.3 摩托车配气机构国内外发展、研究现状 2
1.4 本文的主要研究内容 4
2 配气机构的机构设计 6
2.1 嘉陵CG125发动机配气机构简介 6
2.2 配气机构的设计内容与要求 7
2.2.1 配气机构的设计内容 7
2.2.2 四冲程发动机配气机构的设计要求 8
2.3 静态优化设计方法 8
2.4 配气机构的机构型式选择 9
2.5 本章小结 9
3 凸轮型线的优化设计 10
3.1 引言 10
3.2 配气凸轮的设计要求 10
3.3 配气凸轮的表示方法 11
3.4 配气凸轮型线的设计准则 11
3.5 凸轮型线的设计方法 13
3.5.1 缓冲段设计方法 13
3.5.2 工作段设计方法 15
3.6 凸轮型线的改进设计 20
3.6.1 凸轮基圆半径的确定 20
3.6.2 凸轮型线的设计计算 21
3.7 本章小结 28
4 配气机构的零件设计方法 29
4.1 气门的设计 29
4.1.1 气门的工作条件 29
4.1.2 气门的设计要求 29
4.1.3 气门的结构设计 30
4.1.4 气门材料 32
4.1.5 气门的强化工艺 32
4.2 气门弹簧设计 33
4.2.1 气门弹簧的工作条件 33
4.2.2 气门弹簧材料 34
4.2.3 气门弹簧强化工艺 34
4.2.4 气门弹簧力及尺寸的确定 34
4.2.5 气门弹簧优化数值计算 38
4.3 本章小结 39
5 配气机构动力学分析 40
5.1 引言 40
5.2 配气机构多刚体模型的建立 41
5.2.1 配气机构几何模型的建立 41-b..
