项目四_配气机构(最新)

4. 防止气门弹簧共振的方法 （1）提高气门弹簧的自然振动频率 设法提高气门弹簧的刚度，如加粗钢丝直径或减小 弹簧的圈径。 优点：方法较简单。 缺点：由于弹簧刚度大，增加了功率消耗和零件之间 的冲击载荷。 （2）采用双气门弹簧 每个气门装两根直径不同、旋向相反的内外弹簧。 由于两弹簧的自然振动频率不同，当某一弹簧发生 共振时，另一弹簧可起减振作用。旋向相反，可以 防止一根弹簧折断时卡入另一根弹簧内，导致好的 弹簧被卡住或损坏。另外，万一某根弹簧折断时， 另一根弹簧仍可保持气门不落入气缸内。
么？其如何调整和测量？
§4.3 配气机构的零件和组件
§3.3.1 气门组 作用：在任何情况下，必须保证燃烧室的密封性。
气门组实物图
一、气 门
气门是保证发动机工作性能良好 和可靠的重要零件之一。 1. 气门的构造 由头部和杆部两部分组成。 气门头部的散热：通过气门座、 气门杆。 头部 过渡圆滑 杆部 作用：（1）散热； （2）降低阻力； （3）增加强度。
c. 气门直径：进气门直径一般大于排气门直径。
进气门
排气门
气 门 实 物 图
两气门一样大时，排气门有记号。
（2）气门杆部：用来为气门运动时导向、承受侧压力 并传走一部分热量。气门杆呈圆柱形，在气门导管中 不断进行往复运动。其表面须经过热处理和磨光，以 保证与气门导管的配合精度和耐磨性。
气门杆尾部： 环形槽、锁销孔
实际配气相位演示

10°~30 ° 40°~80 ° 40°~80 ° 10°~30 °
5. 影响配气相位的因素 发动机结构形式、发动机转速等。 按发动机性能要求通过试验确定某 一常用转速下较合适的配气相位。 变相位发动机。
二、气门间隙
1. 定义：指当气门处于关闭状态时气门与传 动件之间的间隙。
（1）气门的开、闭有个过程； （2）气体惯性的影响； （3） 发动机速度的要求 。 举例：当发动机转速为5600r/min时，一个行程 持续时间：60/（5600×2）=0.0054s
上止点
下止点
3. 配气相位图的解释
α—进气提前角:减少节流损失 β—进气滞后角:气流惯性，压力差 α＋β＋180°—进气持续角 γ—排气提前角:压力差 δ—排气滞后角:气流惯性，压力差 γ＋δ＋180°—排气持续角
正时齿轮 螺栓 凸轮轴 衬套
驱动汽 油泵的 偏心轮
凸轮
止推座
垫片
止推凸缘
驱动分电器的螺旋齿轮
凸轮轴轴颈
凸轮的工作过程如下：当凸轮按图中方向转过EA时，挺柱处于 最低位置不动，气门处于关闭状态。凸轮转至A点时，挺柱开 始移动。继续转动，在缓冲段AB内的某点M处消除气门间隙， 气门开始开启，至C点时气门开度最大，而后逐渐关小，至缓 冲段DE内某点N时，气门完全关闭。此后，挺柱继续下落，出 现气门间隙，至E点时挺柱又处于最低位置。 气门升程最大时刻
（3）采用不等螺距弹簧 这种弹簧在工作时，螺距小的一端逐渐叠合， 有效圈数逐渐减小，自然频率也就逐渐提高， 使共振成为不可能。 注意：螺距小的一端应朝向气门头部。 （4）采用等螺距的单弹簧，在其内圈加一个过 盈配合的阻尼摩擦片来消除共振。 （5）采用锥形气门弹簧 锥形气门弹簧的刚度和固有频率沿弹簧轴线方 向是变化的。 注意：安装时，应使弹簧大端朝向气缸盖。
气 门 侧 置 式
（二）按凸轮轴布置形式分为
凸 轮 轴 下 置 式
凸 轮 轴 中 置 式
凸 轮 轴 上 置 式
1. 凸轮轴下置式配气机构 （1）组成：气门传动组和气门组
气门传动组：从正时齿轮开始至推动 气门动作的所有零件。 功用：定时驱动气门使其开闭。 气门组：主要由气门锁片、气门弹簧 座、气门弹簧、气门、气门导管、气门座 等组成。 功用：维持气门的关闭。
性能：
强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨 材料：
进气门570K-670K，采用合金钢（铬钢或铬镍钢）
排气门1050K-1200K，采用耐热合金钢（硅铬钢）
二、气门导管
1.作用：导向作用，保证气门作直线往复运动，使 气门与气门座正确贴合。此外，气门导管还在气门杆 与气缸盖之间起导热作用。
2. 形状：导管内、外圆柱面经加工后压入气缸 盖的气门导管孔中，然后再精铰内孔。 3. 材料：灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金。 4. 防落装置：卡环定位。导管和气门导管孔是 过盈配合。导管和气门杆是间隙配合。
2. 链传动 （1）优点： 布置自由度大， 制造成本低， 工作可靠。 （2）缺点： 配气相位易变， 噪声、磨损大， 耐久性较差。 （3）应用： 凸轮轴上置式
3. 齿形带传动
凸轮轴正 时齿形带 轮
（1）优点 配气相位准确， 布置自由度大， 磨损、噪声小。 （2）缺点 可靠性、耐久性 差，摩擦阻力大， 随温度变化大 。
2. 留有气门间隙的原因 发动机工作时，气门及 传动件将因温度的升高 而膨胀，造成气门关闭 不严，气缸漏气。
3. 气门间隙的大小 （1）由厂家确定：冷态时，进气门间隙0.25～ 0.35mm，排气门间隙0.30～0.35mm。 （2）气门间隙过小：漏气，功率下降，气门烧 坏。 （3）气门间隙过大：使传动零件之间以及气门 和气门座之间产生撞击，气门开启的持续时间减 少。
三、气门座
1. 作用：气门座与气门头部共同对气缸起密封 作用，并接受气门传来的热量。 2. 分类： a. 镗出式气门座（用于汽油机进气门）； b. 镶嵌式气门座（用于汽油机排气门、省材料，提高使用寿命，更换、维 修方便。 缺点：导热性差，加工精度要求高，脱落 （过盈配合）。
凹槽 较高的加工精度，表 面经过热处理和磨光， 保证同气门导管的配 合精度和耐磨性
易断裂处
充钠中空气门杆
定义：在中空的气门杆中填入一 半金属钠。 作用：旨在减轻气门质量和减小 气门运动的惯性力。增 强排气门的散热能力。 原因：钠的熔点的是97.8℃，沸 点为880℃，所以在气门 工作时，钠变成液体。 应用：高度强化的发动机排气门。
项目四
配气机构
§4.1 概 述
一、作用
按照发动机的工作循环和发火次序，定 时实现换气。 达到进气尽可能充分、排气尽可能干净 的目的。 在各种工况下，保持最佳的充气效率， 最佳性能。
二、组成
气门组实物
三、分类
气门式 气孔式
1－进气孔 2－排气孔 3－扫气孔
（一）按气门布置形式分为
气 门 顶 置 式
四、气门弹簧
1. 作用： （1）保证气门自动回位关闭而密封。 （2）保证气门与气门座的座合压力。 （3）吸收气门在开启和关闭过程中传动零件所产 生的惯性力，以防止各种传动件彼此分离而破坏配气机 构正常工作。 2. 材料和固定：材料为高锰钢、铬钒钢，热处理； 固定方法为一端靠在气缸盖上，一端靠在弹簧座上。 3. 具有足够的刚度和安装预紧力的原因：气门弹 簧必须承受气门关闭过程中气门及传动件产生的惯性力， 也必须克服配气机构因高速运转时产生的振动而引起的 附加负荷。预紧力保证气门处于关闭状态时，关闭严实。
张紧 轮 水泵传 动齿形 带轮
齿形 带传 动
中间 轮 曲轴正 时齿形 带轮
思考题
1. 配气机构的功用是什么？顶置式气门配
气机构由哪些零件组成？ 2. 双凸轮轴驱动的多气门机构的优缺点是 什么？
§4.2 配气相位和气门间隙
一、配气相位 1. 定义：进、排气门的实际开闭时刻及其开 启的持续时间。
2. 延长进、排气时间的原因
1－凸轮轴正时齿轮
2－凸轮轴 3－挺柱
4－推杆 5－摇臂轴座 6－摇臂轴 7－气门间 隙调整螺钉及锁紧螺母 8－摇臂 9－气门锁夹 10－气门弹簧座 11－气门 12－防油罩 13－气门弹簧 14－气 门导管 15－气门座圈 16－曲轴正时齿轮
2. 凸轮轴上置式配气机构
通过摇臂驱动气门 可分为 单凸轮轴 直接驱动气门 双凸轮轴 应用：主要应用于高速发动机。
气门 1—杆部；2—头部
（1）气门头部
功用：燃烧室的组成部分，是气体进、出燃烧室通道的开关， 承受冲击力(高温、高速气流冲击)。
a. 气门顶形状：
a)平顶
b)球面顶
c)喇叭顶
平顶式
结构简单，制造方便，吸热面积小，质量也较小， 进、排气门都可采用。 适用于排气门，因为其强度高，排气阻力小，废气 的清除效果好，但球形的受热面积大，质量和惯性 力大，加工较复杂。
a. 弹簧座的固定：气门杆端的形状决定于气门弹簧座的固定方式
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a） 锁片式 b）锁销式 1-气门杆；2-气门弹簧；3-弹簧座；4-锁片；5-卡环； 6-锁销
b. 防松装置：为防止气门 弹簧折断时，气门落入气 缸造成严重事故，可在气 门杆尾部加工一个环形槽， 内装上弹簧卡环。
图3-28 锁片式结构 1-气门杆；2-气门弹簧；3弹簧座；4-锁片；5-卡环
c. 气门旋转机构 结构： 作用：可使气门头沿圆 周温度均匀，减小气门 头部热变形。阻止沉积 物形成的自洁作用。
2. 气门的工作条件与材料
工作条件：
A、进气门570K-670K，排气门1050K-1200K。 B、头部承受气体压力、气门弹簧力等。 C、冷却和润滑条件差。 D、被气缸中燃烧生成物中的物质所腐蚀。
球面顶
喇叭顶
凹顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线形，可 以减少进气阻力，但其顶部受热面积大，故适用于 进气门，而不宜用于排气门。
b. 气门锥角： 定义：气门与气门座之间的配合面做成锥面，称 为气门密封锥面；其锥角，称为气门锥角。
作用： ①就象锥形塞子可以塞紧瓶口一样，能获得较 大的气门座合压力，以提高密封性和导热性。 ②气门落座时有自动定位作用。 ③避免使气流拐弯过大而降低流速。 ④有了锥角，气门落座时能挤掉接触面的沉积 物，即有自洁作用。 要求： 锥面要研磨，宽度要合适，一般 1 － 3mm 。 一般做成45°锥角。
4. 气门间隙的测量和调整 （1）测量：塞尺。