摘 要

此次设计主要是以所给中型货车的各项参数为依托，选择玉柴YC4E160-30为对象来进行设计，主要设计的是柴油机配气机构的相关零部件，包括进排气门、凸轮轴及挺柱。

在此次设计中通过热力计算、动力计算及受力和刚度校核，选择了较为合适的设计参数。进排气门的选择上，采用了最为普遍的每缸两气门。气门弹簧材料选用65Mn。凸轮轴的设计上，总体采用下置式布局，选用整体式凸轮轴。挺柱选用平面挺柱，结构简单易加工。

关键词：柴油机 配气机构 气门 凸轮轴 挺柱

Design of Valve Train for Diesel Engine of a Medium Truck

Abstract

The design is mainly based on the parameters of the medium truck and selects Yuchai YC4E160-30 as the target to devise. The main design is related parts of diesel engine valve train, including intake and exhaust valves, camshafts and tappets.

In this design, through thermal calculation, dynamic calculation, stress and stiffness check, the more appropriate design parameters are selected. In the selection of intake and exhaust valves, the most common two valves per cylinder are used. The valve spring material is 65Mn. In the design of the camshaft, the overall layout is lower, and the integral camshaft is selected. The tappet is plane tappet with simple structure and easy processing.

Keywords: diesel;engine;valve;body;valve;tappet;camshaft

目录

第一章 绪论 1

1.1论文研究的目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 配气机构概述 1

1.2.2动力学分析 2

1.2.3 电控配气 3

1.3研究内容和方法 3

第二章 柴油机主要性能参数的选择 4

2.1平均有效压力 4

2.2 活塞平均速度 4

2.3 曲柄连杆比R/L 5

2.4 气缸中心距 6

第三章 配气机构总体布置 7

3.1 气门的总体设计 7

3.2 凸轮轴的总体设计 8

第四章 气门组的设计 10

4.1 气门的相关设计 10

4.1.1 气门的工作条件与设计要求 10

4.1.2 气门的结构和设计 11

4.1.3 气门材料的选择 14

4.2 气门导管的设计 14

4.3 气门通路面积的校核 15

第五章 气门弹簧的设计 18

5.1 气门弹簧 18

5.2 气门弹簧尺寸的确定 19

5.3 气门弹簧的校核 23

5.3.1 气门弹簧的强度校核 23

5.3.2 气门弹簧的共振校核 24

第六章 凸轮轴与气门传动件的设计 26

6.1 凸轮轴的设计 26

6.1.1 凸轮轴的相关设计 26

6.1.2 凸轮轴尺寸相关设计 26

6.2 挺柱的设计 28

6.3 推杆和摇臂的设计 30

总结 32

参考文献 33

致谢 35

第一章 绪论

1.1论文研究的目的和意义

在我国，柴油发动机至今仍然广泛的运用在工程车，农机，运输车辆以及柴油火车上；柴油机相对安全易存储的特点以及更高的发动机扭力输出，以及相对汽油机更长的使用寿命让柴油机在工程领域被广泛应用，但是乘用车柴油机虽然能更少的排放二氧化碳，却排放了更多对人体伤害较大的硫化物。

得益于经济发展以及我国农业现代化的政策走向。在我国，预计在未来的几十年内柴油机市场仍然会处于不饱和状态，与往年的销售数量相比还会有不少的提升和增长。

有相关数据表明，2017年全年，我国国内几十家柴油机企业汽车用柴油机的销售量达到了三百多万台，与往年相比增长约百分之二十多。最近国家相关部门提出了国三排放的相关标准表明了我国对于环保方面的重视，这也代表着我国会在能源政策方面加强关注。

由于我国柴油车在品质上还比不了国外强国比较落后，在民用轿车领域，柴油机还不太吃香。但是随着科学技术的进步和国家在这方面的推广，柴油发动机还是能得到有一定量的发展。

在柴油机中配气机构设计的越好，柴油机的各项指标通常也会越好，比如柴油机的振动和噪声在配气机构优良的情况下会比较低。最近的主流趋势是柴油机的清洁化、高速化，因此对于配气机构的相关性能指标也提出了更高的要求，它必须满足在车辆高速状态下依旧可以稳定可靠地工作，所以我们要加强配气机构的设计。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 配气机构概述

配气机构的功用是按照发动机每一缸进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜充量（汽油机为可燃混合气、柴油机为空气）及时进入气缸而废气及时从气缸排出[1]。

充量系数公式：

(1-1)

式中，M为进气过程中，实际充入气缸的充量；为进气状态下，充满气缸工作容积的理论充量[2]。对于一定工作容积的发动机而言，充量系数的大小受进气结束时气缸内的温度和压力影响非常明显。此时压力越高，温度越低，则一定容积的气体质量越大，因此充量系数越高[3]

由于未排出的高温废气和其他一些缸内的高温零部件会对进气时吸入的新鲜充量即空气有一定量的加热效果，所以最终导致了在进气终了时缸内气体的温度会有一定量的提高，实际吸入的新鲜充量总是会小于气缸的理论充量。也就是说，充量系数总是小于1，一般为0.80到0.90[4]。

因为许多因素都会对柴油机的充量系数有影响，所以想要提高充量系数也主要从对应方面入手。就配气机构而言，主要是要求其结构有利于减小进气和排气的阻力，而且进、排气门的开启时刻和持续开启时间比较适当，使进气和排气都尽可能充分[5]。

一台发动机的动力性能、经济性能是否优越，工作是否可靠，噪声与振动能否控制在较低的限度，常常与其配气机构设计是否合理有密切关系[6]。发动机配气凸轮机构是由凸轮轴驱动的，配气机构的这些性能指标很大程度上取决于配气凸轮的结构[7]。

1.2.2动力学分析

自发动机技术发展以来，配气机构的研究也随之越来越完整。从最初的静态设计转变到动态设计[8],从传统的经验设计[9]转变到运动仿真模拟设计[10]。

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