摩托车发动机顶置配气凸轮的设计研究(1)

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顶置凸轮式汽油机配气机构设计研究

顶置凸轮式汽油机配气机构设计研究摘要：以发动机的配气机构做为研究对象，并搭建顶置凸轮式汽油机配气机构模型，并对其进行优化。

运用CATIA等软件对其进行了计算及应力分析，得到凸轮型线等一系列数据。

气门凸轮型线是气门机构的核心，气体凸轮型线是优化气体分布设计的重要途径。

结论证明：优质的凸轮型线可以提高凸轮型线的性能。

关键词：配气机构；凸轮型线；优化设计Design and study of overhead CAM type gasoline engineAbstract：As a research object, the engine's gas distribution mechanism is set up, and the model of the gas-engine distribution system is set up and optimized. Using software such as CATIA to calculate and stress analysis, award for a series of data such as CAM line.The valve CAM line is the core of the valve mechanism, and the gas CAM line is an important way to optimize the distribution of gas. Conclusion: high quality CAM line can improve the performance of CAM line.Key words: match air mechanism；CAM line；optimized design目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 配气机构的研究历程 (2)2 配气机构的总体布置以及工作原理 (4)2.1 气门的布置形式 (4)2.2 凸轮轴的布置形式 (4)2.3 凸轮轴的传动方式 (4)2.4 每缸气门数及其排列方式 (4)2.5 气门间隙 (5)2.6 配气正时的介绍 (5)2.7 工作的原理 (5)2.8 本章小结 (6)3 配气机构的零件、组件以及建模 (7)3.1 CATIA软件的介绍 (7)3.2 气门组 (7)3.2.1 气门 (7)3.2.2 气门座圈 (13)3.2.3 气门导管 (13)3.3 气门组的装配 (19)3.4 凸轮轴 (19)3.4.1 凸轮型线设计 (21)3.4.2 缓冲段设计 (22)3.4.3 凸轮轴进排气凸轮角度设计 (23)3.4.4 基本段设计 (23)3.4.5 挺柱 (24)4 总结与展望 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1 绪论1.1 概述发动机的重要的构成部分-配气机构。

顶置凸轮式汽油机配气机构设计研究中期报告

1）对顶置凸轮式汽油机配气机构的运动进行分析；
2）并查阅相关资料；
3）开始编写论文ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ明书的正文内容；
4）查阅相关外文文献，并将其翻译过来.
3.具体安排：
截止到本月25号，将论文说明书完成；26-30号将三维图和二维工程图修改完成；
5月1日-5月7日将外文翻译完成。5月8日将论文说明书交给指导老师进行初次审查。
4.编写了任务说明书的目录以及绪论部分。
中期报告
2.目前存在的问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容）
1.目前存在的问题：
1）整体设计方案还有些漏洞瑕疵比较多，需要加强练习；
2）设计说明书排版还不能完全符合要求，需要进一步的细化；
3）学习利用拥有的数据对建立的模型进行应力分析；
2.下一步研究的任务：
中期报告
系名
专业
学生姓名
班级
学号
设计题目：
顶置凸轮式汽油机配气机构设计研究
本人在该设计中具体
应完成的工作：
对某顶置凸轮轴式汽油机进排气凸轮及气门进行结构设计。依据发动机运行工况需求确定进排气门升程及尺寸，建立凸轮与进排气门3D模型，对气门工作过程中凸轮、气门等关键部件进行应力分析。
1.简述毕业设计开始以来所做的具体工作和取得的进展（要详细内容）
1.根据课题设计任务书查阅相关文献与书籍，编写开题报告。
2.熟悉顶置凸轮式汽油机配气机构的三维模型，并将建立好的三维模型导入到CATIA中的有限元分析模块，进行了简单的约束和载荷的增加，得出了一定的效果。
3.通过建立的模型，利用CATIA的工程图模块，将三维模型转化成二维模型的工程图，利用AUTOCAD进行了修改。
中期报告
3.指导教师对该学生前期研究工作的评价（是否同意继续研究工作）

顶置双凸轮配气机构的结构

顶置双凸轮配气机构的结构
顶置双凸轮配气机构是一种高效且可靠的发动机结构，其主要特点是采用两个凸轮来控制气门的开启和关闭。

这种结构可以提高发动机的燃烧效率和输出功率，同时还能减少噪音和排放物的产生。

顶置双凸轮配气机构的结构包括凸轮轴、摇臂、气门弹簧和气门等部件。

凸轮轴上分别安装了进气凸轮和排气凸轮，它们的凸起部分分别与摇臂接触，从而控制气门的开启和关闭。

摇臂通过气门弹簧连接气门，使气门在凸轮的作用下进行上下运动。

顶置双凸轮配气机构的结构紧凑，占用空间小，同时具有较高的工作效率。

在高速、高负荷工况下，它可以提供更多的气门开启时间，从而保证发动机的性能和可靠性。

此外，它还可以根据需要进行调整，以适应不同的工况需求。

总之，顶置双凸轮配气机构是一种先进的发动机结构，具有结构紧凑、工作效率高、性能稳定等优点，在未来的发动机设计中将会有更广泛的应用。

- 1 -。

顶置凸轮式汽油机配气机构设计研究开题报告

开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述引言近年来，随着我国经济的不断发展，汽车作为交通工具越来越重。

汽车行业的竞争也越来越激烈。

发动机作为汽车的心脏，影响整车的动力性、经济性、环保性，因此成为各大厂商研究的重点。

配气机构作为内燃机三大机构之一，对发动机动力性、燃料经济性和有害气体排放有很大影响[1]，并直接影响发动机整机的可靠性和噪声，然而近年来随着发动机低排放、高速化的发展趋势，对其性能指标要求越来越高，要求其在高速运行的条件下仍然能够平稳、可靠的工作，因此对配气机构设计的要求也越来越高，一方面希望气门加速度较大，以使气门迅速地开、关，从而达到最好的换气效果以提高动力性和经济性；另一方面，希望载荷保持相对较小，以减小加速度，从而减小振动和噪声，并延长使用寿命。

这样的矛盾要求给配气机构的设计带来困难，因此需要精心设计气门的升程曲线以达到最佳设计[2]，所以，配气机构是当今内燃机研究的主要方向之一。

1.配气机构的结构及其作用配气机构一般由气门、气门导管、气门弹簧、凸轮、挺柱、推杆、气门摇臂等构成[3]。

气门是燃烧室的组成部分，又是气体进、出燃烧室的通道，在工作中要承受极大的交变和冲击载荷及高温、高速燃气的冲刷与腐蚀作用，工况极为苛刻。

气门设计的合理与否不仅与发动机的技术指标有关，还与整机的可靠性和气门使用寿命密切相关[4]。

气门驱动机构各机构件间一般只能传递压力，不能传递拉力，所以气门机构必须用回位弹簧维持机构各零件间的正常接触，这种回位弹簧一般布置在气门上，称为气门弹簧[5]。

它的作用是：在气门关闭时，依靠弹力使气门与气门座保持闭合密封；在气门启闭过程中，使气门及其驱动机构不脱离凸轮的控制并随之运动。

气门弹簧在工作时承受周期性交变载荷，还必须克服机构在高速运转时可能产生的振动所引起的附加载荷[6]。

凸轮轴承受周期性的冲击载荷。

凸轮与挺柱之间的接触应力很大，相对滑动速度也很大，因此，凸轮工作表面的磨损比较严重。

摩托车发动机顶置配气凸轮的设计研究(2)

ＸｉｎｆＧｕＫｅａ（ｃｏｌｆｅｈｎｃｌｎｉｅｒｇＳａｄｎｉｅｓｙｅＺｏｇａｔｏＳｈｏｃａｉａｇｎｅｉｈｎｏｇＵｎｖｒｉ）ｏＭＥｎｔＧａｅｃａ（ｍｉｇＬｋａｋｏｎｎｏＰｉｈｏＤａｎａｅＰｒｆｉａ）Ｊ
理意义如图１所示。
Ｎｏａｃｏ＝ｒｃｓ
作点在顶点上，凸轮转角为０，摇臂工作位置在。
Ｏ，如图２所示。Ａ处
… ｉ（ｎ
］
）
Ｋ＝ａｃｏ［ｏｒｃｓ
在ＡａＯ中，各参数值如下：Ｏ
稍短一点的ＴＳ型结构载体，如：
＝
＋（一』）了ｄ
程和转角值也可根据需要转化为平面挺柱（或半径
ｄ √ ；一ＬＬＯ＝￡＋２ＳＣ
＝ｒｓ：ａｃｏ（２ — ｃ —
ｄ
为其他值的球面挺柱）的凸轮升程和转角［。此外，４１在凸轮升程和转角数值计算中，对于等步长递增的
：＋（一）
０
Ｍ．ｒ：Ｍｅａｌｕｓａｅｒｔｌｔｎｅｔｒ＆３Ｈｉ．ｔｌｃＳｂｔｔｓｏａｙｉＣｏｖｒｅｓｎ２ｚｉｒｆＣａｃｉＷｈｅｅｓＶＳｅｌｒ，ＡＥ０９００６
低载体体积达２％，这样一来，减少了载体用贵金５
ＬＳ结构载体的催化转化器比ＴＳ结构载体更具发展潜力，现在已经批量投入应用，这２种结构更详尽的

顶置凸轮型发动机[发明专利]

专利名称：顶置凸轮型发动机专利类型：发明专利
发明人：田中宏幸
申请号：CN200410029529.2申请日：20040318
公开号：CN1530521A
公开日：
20040922
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种顶置凸轮型发动机，可减小燃烧室的整体尺寸，减小汽缸头的尺寸，在该顶置凸轮型发动机中，在设置于进气阀侧阀簧(129)和排气阀侧阀簧(130)之间的，可旋转地支承于汽缸头上的凸轮轴上，设置有第一凸轮和第二凸轮，该第一凸轮用于驱动进气阀和排气阀中一个，该第二凸轮用于驱动进气阀和排气阀中另一个。

凸轮轴(131)其轴线基本上设置于汽缸轴线上的支承于所述汽缸头(16F)上，设置于进气侧和排气侧阀簧(129，130)之间的第二凸轮(143)小于第一凸轮(142)，第一凸轮(142)设置于沿所述凸轮轴(131)的轴线的方向，相对所述进气侧和排气侧阀簧(129，130)之间发生错开的位置。

申请人：本田技研工业株式会社
地址：日本东京都
国籍：JP
代理机构：北京纪凯知识产权代理有限公司
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顶置凸轮式汽油机配气机构设计研究任务书

确定凸轮与气门结构参数，进行气门运动过程的应力分析
完成毕业设计说明书的撰写及外文资料的翻译
完成图纸、论文的整理、打印
论文答辩
学生所在系审查意见：
系主任：
年月日
2．毕业设计的具体工作内容：
（1）原始数据：
发动机参数
结构型式直列四缸、四气门、涡轮增压缸内直喷发动机
缸径88mm
行程82mm
排量2.0L
压缩比12:1
点火顺序1-3-4-2
（2）要求：
1）撰写开题报告1篇，开题报告参考文献不应少于15篇，注意参考文献格式；
2）以某顶置凸轮式汽油机为原型，完成配气凸轮及进排气门设计；
完成毕业设计说明书、外文文献翻译及气门、凸轮等零件图纸。
4．毕业设计工作进度计划：
起迄日期
工作内容
2017年
2月13日~3月13日
3月3日~3月13日
3月13日~4月14日
4月14日~5月1日
5月1日~ 5月7日
5月7日~ 5月19日
查阅相关文献资料，编写开题报告
熟悉配气机构各零部件结构特点及设计要求
3）深入了解配气机构各部件的结构特点及设计要求；
4）完成进排气凸轮及气门、气门弹簧的3D建模，对进排气过程配气机构关键部件进行应力分析；
5）翻译1篇不少于2000字的外文资料，撰写毕业设计说明书1篇。
任务书
3．对毕业设计成果的要求：
完成顶置凸轮式汽油机配气凸轮的型线设计，确定进排气门结构尺寸；
完成凸轮、气门与气门弹簧的3D建模，分析工作过程中各关键部件的受力情况；
任务书
1．毕业设计的任务和要求：
（1）任务：对某顶置凸轮轴式汽油机进排气凸轮及气门进行结构设计。依据发动机运行工况需求确定进排气门升程及尺寸，建立凸轮与进排气门3D模型，对气门工作过程中凸轮、气门等关键部件进行应力分析。

摩托车发动机顶置配气凸轮的设计研究(1)

摩托车发动机顶置配气凸轮的设计研究(1)
曹心诚;谢宗法;顾珂韬;高佩超
【期刊名称】《摩托车技术》
【年(卷),期】2008(000)009
【摘要】设计摩托车发动机顶置配气凸轮时,应先根据发动机配气机构的要求确定气门理论运动规律,然后再根据气门和凸轮的几何传动关系将确定的气门理论升程函数转化为对应的凸轮升程数据.设计计算表明,凸轮挺柱运动规律比气门理论运动规律前移或推迟了一定角度△ k值;试验表明,这种设计方法是可行的,新设计的配气凸轮改善了摩托车发动机的进气性能.
【总页数】2页(P44-45)
【作者】曹心诚;谢宗法;顾珂韬;高佩超
【作者单位】济南轻骑摩托车股份有限公司;山东大学机械工程学院;山东大学机械工程学院;济南市大明湖风景名胜区管理处
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.利用TYCON软件优化摩托车发动机配气凸轮型线 [J], 刁小旭;王胜华
2.摩托车发动机顶置配气凸轮的设计研究(2) [J], 曹心诚;谢宗法;顾珂韬;高佩超
3.发动机顶置配气凸轮与摇臂的润滑分析 [J], 浦耿强
4.高速柴油机顶置式配气凸轮机构的动力学计算 [J], 付光琦;康秀玲;郭凌崧;唐良
才;祖炳锋;徐玉梁;高文志
5.内燃机顶置配气凸轮型线的设计 [J], 谢宗法;卢莉;孔超;刘树臣
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表明，这种设计方法是可行的，新设计的配气凸轮改善了摩托车发动机的进气性能。
关键词：配气机构顶置凸轮气门理论运动函数
进气性能
Ｒ＆ＤｆＯｖｒｅｄＶａｖｍｒｔｒｙｌｎｉｅ（）ｏｅｈａｌｅＣａｆｏｃｃｅＥｇｎ１ｏＭｏ
ＣｏＸｉｃｅｇ（ｎｎＱｉｇｉｏｏｃｃｅｏ，ｔ．ａｎｈｎＪａｎｑｔｒｙｌＣ．ｄ）ｉＭＬＸｉＺｎｆＧｔｏ（ｃｏｌｆｃａｉａＥｇｎｅｉｇＳａｄｎｉｅｓｙｅｏｇａｕＫｅａＳｈｏｈｎｃｌｎｉｅｒｈｎｏｇｏＭｅｎＵｎｖｒｉ）ｔ
Ｔｅｔｈｗｈａｈｓｄｓｇｎｉｏｋａｌｎｄｔｅｎｗｌ — ｅｉｅａｖｒｉｍｐｏｖｓｔｅａｒｉａ．ｓｓｓｏｔｔｔｉｅｉｓｗｒｂｅａｈｅｙｄｓｇｎｄｖｌｅｔａｎｉｒｅｈｉｎｔｋｅ
虽对摩托车发动机进气性能十分有利，但这种配气
也有重要影响。
这些特点决定了配气凸轮设计计算的复杂性。许多专家在配气机构的设计研究方面作了大量的工
作ｌ，在借鉴这些成果的基础上，本文在顶置凸轮１．
Ｋｅｒｓ：ＶａｖａｎＯｖｒｅｄｃｍＴｈｏｅｉａｕｃｉｎｏａｖｔｏＡｉｎａｅｙｗｏｄｌｅｔｉｒｅｈａａｅｒｔ１ｎｔｏｆｖｌｅｍｏｉｎｃｆｒｉｔｋ
四冲程摩托车发动机转速高、结构紧凑，发动机大多采用摇臂驱动气门的顶置凸轮轴式配气机构，该机构运动质量小、机构刚度高、气门最大升程大，
维普资讯
设计・究Ｄｓｎ・ｅｅｒｈ …～研ｅｉｇＲｓ．一… 一．
…… …，
摩托车发动机顶置配气凸轮的设计研究（）１
曹心诚（南轻骑摩托车股份有限公司）济谢宗法顾珂韬（东大学机械工程学院）山
ｔａｍｉｓｏｆｔｅｖｌｅａｄｃｍ．ｅｄｓｇｎａｃａｉｎｓｗｈｔｔｅｌｗｆｔｅＣｌｌａｐｔｔｏｒｎｓｓｉｎｏａｖｎａＴｈｅｉｎａｄｃｌｕｌｔｏｈｏｔａｈａｏａＴｐｅｈｈｔｍｏｉｎｍｏｅｏｗａｄｏｅａｓｆｒａｃｒａｎｖｓｆｒｒｒｄｌｙｅｉｋｆａｇｅｃｍｐａｉｔｅｌｗｆｔｅｔｅｒｔｃｌｖｌｅｍｏｉｎ．ｏｔｎｌｏｏｒｎｇｗｉｈｔａｏｏｅｉａａｖｔｏｈｈｈ
ｂ）凸轮升程不仅受气门运动规律的影响，而且凸轮轴、摇臂和气门的尺寸和位置关系对凸轮升程４摩托车技术：（．４１（）｝）
ａｃｒａｎｅｃｏｄｎｏｔｅａｆｔｅｅｉａｖｒｉｎｈｎｔａｆｒｈｅｅｍｉｄｖｌｅｓｅｔｉｄａｃｒｉｇｔｈｅｄｍｎｄｏｈｎｇｎｅｖｌｅｔａｎａｄｔｅｒｎｓｏｍｔｅｄｔｒｎｅａｖｔｏｅｉａｉｔｆｎｔｏｎｏｔｅｃｒｅｐｎｉｇｃｍｉｔｄｔｃｏｄｎｏｔｅｒｌｔｏｅｗｅｎｔｅｇｏｍｅｒｃｈｅｒｔｃｌｆｕｃｉｎｉｔｏｒｓｏｄｎａｌｆａａａｃｒｉｇｔｈｅａｉｎｂｔｅｅｌｈｈｔｉ
机构的传动比较复杂，传动关系具有以下特点：
ａ）摇臂作为凸轮从动件，在气门开启和关闭
配气机构的凸轮设计中，取得了一些新进展，现将计算方法和计算过程介绍给读者，以供参考。
时，绕定轴做摆动，导致摇臂比的变化较大，在数学计算中不能按定值处理。
Ｇａｅｃａ（ｍｉｇＬｋａｋＯｆｉａ）ｏＰｉｈｏＤａｎａｅＰｒｎｎＪ
Ａｂｓｒｃ：Ｗｈｎｄｓｇｉｇｔｅｏｅｈａａｖａｔｅｔｅｒｔｃｌｌｗｆｖｌｔｏｈｏｌｅｔａｔｅｅｉｎｎｈｖｒｅｄｖｌｅｃｍ，ｈｈｏｅｉａａｏａｖｅｍｏｉｎｓｕｄｂ
高佩超（南市大明湖风景名胜区管理处）济
摘要：设计摩托车发动机顶置配气凸轮时，应先根据发动机配气机构的要求确定气门理论运
动规律，然后再根据气门和凸轮的几何传动关系将确定的气门理论升程函数转化为对应的凸轮升程数据。设计计算表明，凸轮挺柱运动规律比气门理论运动规律前移或推迟了一定角度值；试验