摘 要

能源危机，环境污染，随着这类问题日益严重，制造低耗能，低污染的发动机是当今汽车设计制造的主要课题。而且近年来，随着人们对汽车越来越深刻的理解和需求，对过去只能作为代步工具的低性能车已经不再感兴趣。因此，如今的汽车发动机设计目标应该是在保持，甚至提高各方面性能的同时，还能够降低油耗，更加有效地能源利用，从而减小环境污染。做到一举多得。

配气机构作为发动机不可或缺的重要组成部分，对其动力性，燃油经济性和排放性的影响不容小觑。除此之外，对发动机的噪音，振动，工作平稳，可靠，耐久等方面都有着深刻的影响。因此，配气机构的设计对发动机的整体运行有重要的意义。

配气机构中气门的升程规律，凸轮轴的配气相位，气门弹簧组，气门组等各个零件结构尺寸都是很重要的参数。本文通过查阅文献资料，对某非增压直列三缸四冲程小排量汽油发动机配气机构各组成部分的零件主要参数进行设计取值与计算。设计过程中使用MATLAB软件进行辅助计算与绘图，最终将设计好的零件结构参数利用AUTOCAD软件进行图纸的绘制。

关键词：汽油发动机 配气机构设计 气门升程曲线 配气相位

Design of gas distribution mechanism for small gasoline engine

Abstract

Energy crisis, environmental pollution, with the increasing severity of such problems, manufacturing low-power, low pollution of the engine is today's automotive design and manufacture of the main topic. And in recent years, with more and more in-depth understanding of the car and demand, the past can only be used as a means of transport of low performance cars are no longer interested. Therefore, today's automotive engine design objectives should be maintained, and even improve the performance of all aspects at the same time, but also can reduce fuel consumption, more efficient use of energy, thereby reducing environmental pollution. Do more than a few.

As an indispensable part of engine, valve mechanism has a great influence on its power, fuel economy and emission. In addition, the engine noise, vibration, smooth work, reliability, durability and other aspects have a profound impact. Therefore, the design of valve mechanism is of great significance to the overall operation of the engine.

The valve's lift rule, the timing of valve, the valves Spring group and the valve group are important parameters. In this paper, the main parameters of the components of a three-cylinder four-stroke small-displacement gasoline engine with a non pressurized direct-flow unit are designed and calculated by consulting the literature. The design process also uses the MATLAB software to assist the calculation and the drawing, finally will design the good part structural parameter to use the AutoCAD software to draw the drawing.

Keywords：gasoline engine, valve train, cam lift curve, valve timing

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景及意义 1

1.2关于汽油机配气机构的现状分析和展望 1

1.2.1配气机构形式 2

1.2.2顶置凸轮轴配气机构 3

1.2.3多气门配气机构 3

1.2.4双顶置凸轮轴(DOHC)，四气门配气机构 3

1.3经济性分析 4

1.4本文研究对象及主要内容 4

第二章 凸轮型线的设计 6

2.1基本参数 6

2.1.1基圆半径 6

2.1.2工作段半包角 7

2.1.3挺柱最大升程 7

2.2凸轮缓冲段 7

2.2.1缓冲段各参数 8

2.2.2缓冲段的类型 9

2.3凸轮工作段 12

2.3.1凸轮工作段的类型 12

2.3.2高次方多项式凸轮工作段 12

2.4凸轮的校核 17

2.5本章小结 19

第三章 气门组零件结构参数设计 20

3.1气门的设计 20

3.1.1结构参数 20

3.1.2材料与处理 22

3.2气门座与气门导管的设计 23

3.2.1工作情况及结构参数 23

3.2.2材料与处理 25

3.3气门弹簧的设计 25

3.3.1设计要求与结构形式 25

3.3.2最小弹力与最大弹力 26

3.3.3弹簧刚度 27

3.3.4结构参数 27

3.3.5材料和处理 30

3.3.6弹簧的校核 30

3.4本章小结 33

第四章 凸轮轴与挺柱结构参数设计 34

4.1凸轮轴的设计 34

4.1.1结构参数 34

4.1.2材料与处理 36

4.2挺柱的设计 36

4.2.1挺柱的结构形式与最小工作底面半径 36

4.2.2挺柱与凸轮之间的关系 37

4.3本章小结 37

总结与展望 38

参考文献 40

致谢 42

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

随着国民经济的不断增长，如今人们对交通工具的需求也日益增多，进而大大地促进了汽车工业的发展，也使得我国，乃至世界范围的汽车保有量越来越多。然而，这一波潮流不只是带来生活上的便利，汽车作为主要的环境污染和能源消耗的源头之一，同时带来的，还有环境的污染和能源的过大消耗等问题。因此，保护环境和节约能源是时代发展的必然趋势。而汽车发动机的性能对以上问题的影响不容小觑，所以，对汽车发动机的研究设计显得格外重要。

显然，汽车分布最密集的地方就是在人类居住的城市，而城市的道路被设计得平坦整齐，对于家庭用汽车而言，并不需要太大的排量就能够满足城市道路里的运输性能。所以首先，节能的手段，在汽车发动机上，可以采用减小其排量的办法。其次，采用涡轮和增压技术也是不错的方案。减小发动机排量，并且通过优化配气机构中零件的结构及零件之间的配合来改善发动机进，排气情况，这样兼顾了发动机的动力性，经济性和排放性。使其功能提高，代价降低，达到最好的性价比。这篇文章主要的任务是对小排量汽油车的配气机构的设计，同时加深配气机构对发动机性能的影响。

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