凸轮型线设计

合集下载

柴油机配气机构两种凸轮型线的设计及性能对比

柴油机配气机构两种凸轮型线的设计及性能对比
苌转，王素梅王海丰，
（．１１９辽宁省沈阳市，阳理工大学汽车与交通学院；．１１１宁省沈阳市，阳远大环境工程有限公司）１１０５沈２１０６辽沈
平稳，产生的振动和噪声小，但对进气充量有不利影响，可通过增大气门直径或采用多气门等工程上常用的
措施加以改善。
［关键词］柴油机；配气机构；凸轮型线设计；几何凸轮；函数凸轮
［中图分类号］Ｔ４９Ｋ２
［ பைடு நூலகம்献标志码］Ｂ
第５０卷第４期
Ｖｏ．０１５Ｎｏ４．
农业装备与车辆工程
ＡＲＣＬＵＡＱＩＭＥＴ＆ＶＨＣＥＥＧＮＥＩＧＧＩＵＴＲＩＥＵＰＮＥＩＬＮＩＥＲＮ
２１０２年４月
Ａｐ．２２ｒ０１
ｄｉ１．９９ｊｓ．７ — １２２１．．５ｏ：０３６／．ｓ１３３４．２００ｉｎ６０４０
［摘要］利用几何法和函数法对４２１５柴油机配气机构的凸轮型线进行设计，通过计算和比较两种凸轮型线下挺柱运动的位移、度和加速度曲线得出：速几何凸轮型线的换气时面值大，有利于提高发动机的充量系数．但
在气门开启和关闭的瞬间以及速度的绝对值达到最大时，柱的加速度均发生突变，此，用几何凸轮的挺因采

LJ750发动机配气凸轮设计计算书

LJ750发动机配气凸轮型线设计计算书配气机构的设计思想：配气机构是发动机的重要组成部分，一台发动机的经济性能是否优越，工作是否可靠，噪声与振动能否控制在较低的限度，常常与其配其机构的设计是否合理密切关系。

特别对于高速大功率发动机，因对其较高性能指标的设计要求，配气机构的设计及其零部件的设计和制造就更加重要和严格。

配气机构的设计涉及到如下诸多问题：1.如果根据具体的机型的要求选取合理的函数凸轮型线并进行有关特性参数的计算和分析；2.配气机构方案选择及其气门的结构布置；3.对于高速配气机构来说，必须进行配气机构的动力学计算；4.在设计过程中，需要考虑很多重要的因素，如配气相位，平稳性（包括气门速度，加速度，脉冲数值大小及有无飞脱，落座反跳等），充气性能，润滑性能，凸轮与挺拄之间的接触应力等问题；因此，进行配气机构的设计往往需要很大的工作量，特别是为了获得一个最优的设计方案。

为了简化工作量，在目前国内外的设计中，常常采用参考某些成功机型的方法，来获得设计一台新发动机所需要的配气机构。

为此，在本设计了，参考了CBR900发动机的配气机构，通过对该机型配气机构的特性进行分析，并对提出的几种方案的凸轮型线进行的对比，最终获得了LJ750发动机配气机构的有关数据。

对比的结果最终还是采用了和CBR900发动机相同的配气结构，因此涉及到配气结构的许多动力学计算在这里都略去了。

本章主要介绍了多项动力凸轮设计的基本原理及其准则，并对CBR900发动机的凸轮型线进行了细致的分析和研究，在此基础上提出了LJ750发动机的配气机构。

一、凸轮型线类型的选择配气机构是发动机的一个重要系统，其设计好坏对发动机的性能、可靠性和寿命有极大的影响。

其中凸轮型线设计是配气机构设计中最为关键的部分，在确定了系统参数后，重要的问题是根据发动机的性能和用途，正确选择凸轮型线类型及凸轮参数。

凸轮型线有多种，如复合正弦，复合摆线，低次方，高次方，多项动力，谐波凸轮等。

凸轮轴凸轮设计方法

1.2 高次多项式凸轮型线设计
1.2.1 对称性凸轮型线分析凸轮工作段的开启段和关闭段的各项幂指数相同工作段与缓冲段连接处的升程相同由于开启段和关闭段的各项幂指数差异很小所以凸轮工作段对应于平底挺杆的升程速度和加速度基本上以凸轮的最高升程为对称 (如下图)
图１－６升程曲线
图１－７速度曲线
(3) 在缓冲段与基圆的交接处 − ∑ iAi sin iθ E = 0
i= 0 N
(4) 根据实际情况决定负加速宽度 θ Z , 及负加速度控制点 − ∑ i 2 Ai cos i θ Z =0
i= 0 N N
− ∑ i 2 Ai cos i θ Z 1 =aZ 1
i= 0 N
(1-9)
− ∑ i 2 Ai cos i θ Z 2 =a Z 2
可以很方便的用图形直观形象地显示运行结果便于分析修正设计达到了满足设计的目标提高了设计效率下面各曲线的纵坐标升程为 mm 速度为 mm/rad 加速度单位为 mm/rad2
基圆部分的升程局部放大为 mm 横坐标 deg
θ 为 deg
凸轮顶点对应横坐标为 0
图１－２进气凸轮升程曲线
BN +1 = λ0 , B N + 2 = λ1 ,L , BN +8 = λ7
常量记为 C B KB ⋅ B = CB 可求得凸轮曲线回程部分所需设计参数
写成矩阵形式 B0 , B1 , LL BN
1.1.3
设计结果与分析设计的最终表达式为 K ⋅ X = C 的矩阵使用 MATLAB 语言编制了 M 函数
即
根据(1-14)求得的 A0 , A1 , LL AN 就是使得 E ( A0 , A1 ,LL AN ) 达到极小值的解

AVLtycon附录A 凸轮设计

附录Ａ：凸轮设计A凸轮设计A.1.基本凸轮设计基本凸轮的设计通常是基于前期已做过的确定的配气机构结构。

此时，可以确定凸轮轴和阀门的位置。

另外，如果直接驱动顶杆及带阻力的气门则必须使用摇臂。

通常当从动件以一个带有凸起的摇臂模型为基础时即可确定合理的摇臂支撑位置。

对于全新的凸轮型线设计，需要预知气门升程，可用BOOST计算获得气门配气正时要求，并将作为Tycon进行凸轮型线设计需满足的目标之一。

A.1.1 模型概述Tycon作为凸轮设计及凸轮型线修正的工具，在初始设计阶段可利用基本凸轮设计模块确定凸轮的初始轮廓。

在本例中，主要是生成顶置凸轮轴的凸轮轮廓，配气机构中凸轮直接驱动平头气门顶杆。

凸轮原理图如下图所示：在设计凸轮型线之前，必需建立当量系统，以便定义重要的几何尺寸以及从动件的初始值，主要包括：●阀系的刚度●阀系各零部件的质量●气门弹簧的特性建立凸轮型线设计用的Cam Design运动学模型时，应考虑.模型还可以用于动力学计算。

A.1.2 开始1．双击AVL Workspace图标启动AVL Workspace；2．选择Programs|Tycon.创建一个新的Tycon项目；3、按如下步骤操作：⏹创建一个Cam Contour元素（Motion/Excitation中选择）；⏹创建Spring/Damper/Mass元素用以表示凸轮和气门之间包括气门的所有机械部件（从Mechanical Elements中创建）；⏹创建一个Valve Face（阀面元素）（从Mechanical Elements中创建）；⏹创建一个Spring Model (automatically generated)元素（从Mechanical Elements中创建）。

各元素按下图所示排列及连接。

连接操作方式：点击连线图标，然后连接点将会高亮显示，将光标移动到输出接口，然后画一直线到输入接口。

车铣凸轮轴型线设计与曲线优化

科技论坛
车铣凸轮轴型线设计与曲线优化
谷丰
（中国一重大连加氢反应器制造有限公司。辽宁大连１１６０００）
【摘要】本文根据凸轮升程表数据，利用三次样条函数方法
对凸轮列表曲线拟合插值，实现了连接曲线的平滑过渡，有利于保证凸轮轴建模轮廓精度，并进行轮廓曲线误差分析，为车铣模式下刀具中心轨迹数控加工模型的建立和车铣组合编程奠定了基础。
合编程提供了理论基础。 Fra bibliotek等＋
＋
（１．５）
令＝Ｘ／，得到左导数：
一
）
（１．６）
由式（１．５）、（１．６）得：
＊＋）＝一一＋（１＿７）
由于Ｓ（ｘ）的一阶导数连续，ａＰＳｔ一＋）ｓ一・，，得
数求出。可以利用（在节点处的连续性来确定这些参数所满足的关系式。对式（２．３）求导得：
）＝一－垒
一
＋
＋
【关键词】车铣；凸轮轴；三次样条；插值拟合
引言
一：一
一
（１４）
．
令＝Ｘｉ一１，得到右导数：
一
。
６
ｈｉ＋ｌ￣
３
１凸轮轮廓曲线三次样条函数拟合插值本文主要考虑的是关于离散点升程表表示的凸轮数控加工的研究，对于列表曲线加工其最大特点就是：在保证一定加工精度的前提下，要求曲线能平滑地通过各个坐标点。对于列表曲线的数学处理，通常采用二次拟合法。首先选择多个插值方程来分段描述它，

D01长城柴油机性能计算及凸轮型线设计

D01柴油机性能计算及凸轮型线设计刘刚（长城汽车股份有限公司动力事业部，河北省保定市）摘要：D01柴油机是长城公司研发的达到欧4排放标准的2.0L 柴油机。

当时，D01处在概念设计阶段，本文利用BOOST 进行D01柴油机性能预测并对气门升程曲线进行优化，确定了气门升程曲线，然后通过EXCITE TD 进行凸轮型线设计并进行运动学和动力学分析。

经过当前试验验证，D01柴油机达到了预期的性能。

关键词：气门升程曲线；凸轮型线主要软件：BOOST ；EXCITE TD1.前言发动机通过气门来进行缸内的换气过程，因此气门升程曲线对发动机性能的影响很大。

本文通过BOOST 建立柴油机准确模型，在模型的基础上优化气门升程曲线，并通过EXCITE TD 设计凸轮型线，进行相应凸轮型线的运动学和动力学分析。

2.BOOST 性能计算2.1 2.1 建立模型建立模型建立模型依据柴油机的布置建立BOOST 模型，见下图。

图1 1 建立的模型建立的模型建立的模型2.22.2 计算结果和参考数据的比较计算结果和参考数据的比较由于D01处在概念设计阶段，没有样机进行台架试验，因此只能通过对比相似机型的性能数据来校核模型，下图是计算结果和参考数据的对比。

图2 2 计算结果计算结果计算结果从图中看到，扭矩和比油耗曲线和参考数据很接近，可以认定模型是准确的。

从功率图中看到，最大功率为100kw，为了达到目标值110kw，需要对气门升程曲线进行调整。

2.32.3 优化气门升程曲线优化气门升程曲线气门升程曲线的优化包括开启持续期的优化和相位的优化，而且必须将这两种优化方法结合起来以保证优化效果。

图3 4000rpm 下气门升程曲线优化结果上图是对D01功率在4000rpm 时进行开启持续期和相位的优化结果，分别将进气门的开启持续期设为183、193、203，同时将排气门的开启持续期设为188、198、208，并考虑相位的影响，综合考虑对功率的影响。

汽油机凸轮型线改进设计_杨靖

第36卷第11期2009年11月湖南大学学报(自然科学版)Journal of H unan U niversity(Nat ur al Sciences)V ol.36,No.11N o v 2009文章编号:1674-2974(2009)11-0021-06汽油机凸轮型线改进设计*杨靖1 ,冯仁华1,邓帮林2,樊明明1(1.湖南大学机械与运载工程学院,先进动力总成技术研究中心,湖南长沙 410082;2.湖南奔腾动力科技有限公司,湖南长沙 410205)摘要:应用配气机构模拟计算软件AVL-T YCON对国内某四缸汽油机配气机构进行运动学、动力学分析.结果显示,原机配气机构存在的进、排气门升程丰满系数较低,进排气凸轮与挺柱间的最大接触应力大等不足.本文根据其不足之处,通过重新设计进、排气凸轮型线,解决了原机配气机构存在的问题,提高了配气机构的可靠性和寿命,而且提高了充气效率和发动机整机性能.关键词:汽油机;配气机构;凸轮型线中图分类号:U464.134.3 文献标识码:AImprovement Design of Gasoline Engine Cam ProfileYANG Jing1 ,FENG Ren-hua1,DENG Bang-lin2,FA N M ing-ming1(1.Co llege o f M echanical and Vehicle Eng ineer ing,Research Center fo r A dvanced Po wer train T echnolog y,H unan U niv,Chang sha,Hunan 410082,China; 2.P eteco Company,L T D o f Hunan,Changsha,H unan 410205,China)Abstract:T he w idely used valve-train sim ulation software,AVL-T YCON,w as applied to perform bo th kinem atic and dynamic simulations for the v alve-train of a fo ur-cy linder gaso line engine.Sim ulation results indicate that the orig inal valve-train has some desig n draw backs,such as the plum p coefficient of the intake and exhaust valve being cow,the contact str esses betw een cam and tappet being g reater,w hich m ay lead to durability issues.The intake and ex haust cams w ere then r edesigned via computer simulation opt-i m ization,w hich not o nly so lved the primary design issues and but also im prov ed the durability.The eng ine performance simulation r esults also indicate an im pr ovement to the full load v olumetric efficiency,w hich results in an increase o f maxim um eng ine pow er o utput.Key words:gaso line eng ine;valve-train;cam profile配气机构是发动机的重要组成部分,其性能的好坏,直接影响到发动机的动力性、经济性和可靠性,并对发动机噪声与振动产生直接影响[1].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、安全可靠地工作,因此对配气机构设计的要求也越来越高[2-3].本文应用专门的配气机构模拟分析软件,建立某四缸汽油机配气机构运动学、动力学模型,进行相关计算,评价其运动学和动力学性能.并重新设计凸轮型线,使换型线后配气机构的运动学、动力学特性更好,提高整机性能.*收稿日期:2009-04-08基金项目:国家高新技术研究发展计划(863计划)资助项目(2008AA11A114)作者简介:杨靖(1957-),女,湖南长沙人,湖南大学教授通讯联系人,E-mail:yangjing10@湖南大学学报(自然科学版)2009年1 配气机构性能评价准则要保证发动机具有良好的工作性能,配气机构就要满足相应的要求.评价配气机构的性能主要有以下几个方面:1)使配气机构具有良好的充气性能.反映气门通过能力大小用气门瞬时通路面积或时面值来表示.为了便于比较各种具有不同工作段包角和最大升程的凸轮对充气性能的影响效果,这里用丰满系数作为评价指标:= a y( )d /y max( a- ),(1)式中:y max为气门最大升程; a为气门关闭时的凸轮轴转角; 为气门开启时的凸轮轴转角.一般认为丰满系数较大对充气性能是有利的,但并非绝对如此,如果一味追求大的丰满系数而使机构可靠性和平稳性变得很差,结果就无法得到良好的充气性能.2)使配气机构工作平稳,振动和噪音较小.配气机构的平稳性,以及是否存在飞脱和落座反跳等现象,需要通过配气机构动力学计算来验证.一般用气门加速度曲线变化率的最大值范围来评价气门运动的平稳性.气门运动加速度变化率最大值定义为最大跃度值.如果最大跃度值小于1000mm/rad3,表明气门运动具有较好的平稳性.3)凸轮与挺柱间的接触应力不应过大.配气凸轮与挺柱是发动机中一对重要的摩擦副,很容易发生过早磨损、擦伤、劈裂等故障.在设计阶段要对凸轮与挺柱间接触应力进行计算和校核.凸轮与挺柱间的接触应力可按下面公式计算:c=0.564F1+ 21 21- 21E1+1- 22E2W.(2)式中:F为凸轮与挺柱间的法向作用力; 1, 2分别为凸轮与挺柱在接触点的曲率半径;E1,E2分别为凸轮与挺柱材料的弹性模量; 1, 2分别为相应材料的泊松比;W为接触线宽度.4)凸轮应有良好的润滑特性.凸轮型线设计时,应使凸轮与挺柱处于较好的润滑状态,以提高凸轮与挺柱摩擦副的可靠性与寿命.可用油膜厚度或者流体动力学润滑系数作为凸轮设计的评价指标.凸轮与平面挺柱的油膜厚度计算公式为:min=k0(R0+h)2(R0+h)2-(R0+h).(3)式中:R0为凸轮基圆半径;h为挺柱升程; 为接触点处凸轮廓线曲率半径;k0为已知常数.流体动力学润滑系数N r定义为N r=R0+h.(4)平面挺柱的最小润滑系数要求在凸轮桃尖 30度凸轮转角范围内,其在0.15~0.3之间[4].2 配气机构的建模及原机配气机构分析2 1 配气机构结构该汽油机配气机构采用双顶置凸轮轴、四气门、凸轮直接驱动气门的形式.配气机构主要由凸轮轴、耐磨垫片和气门弹簧套等7部分组成.结构简图如图1所示.1-凸轮轴;2-耐磨垫片;3-气门弹簧套;4-进气门;5-气门锁夹;6-排气门;7-气门弹簧图1 配气机构结构简图F ig.1 St ruct ur e diagr am of the valve-train2 2 配气机构计算仿真模型应用AVL-T YCON软件建立配气机构计算模型,选取和设置各部件质量、刚度、阻尼等参数及发动机相关参数进行计算分析.配气机构计算模型如图2所示.图2中配气机构计算仿真模型由10个单元组成.2 3 模型相关参数选取和设置模型中各部件质量、刚度、阻尼等参数通过三维CAD软件和有限元分析软件获取.计算中气门系统等效为二质量当量系统,包括气门侧质量和凸轮侧质量.二质量单元由一根代表气门系统刚度的弹簧相连,气门弹簧使两质量与上述弹簧保持接触[5-6].22第11期杨靖等:汽油机凸轮型线改进设计图2 配气机构计算仿真模型F ig.2 Simulatio n mo del of the valve-tr ain2 4 原机配气机构分析将原机的进、排气凸轮型线导入模型中的凸轮模块中,经计算得到原机配气机构的技术参数和性能参数,见表1和表2.经分析,发现原机配气机构存在以下不足:表1 配气机构主要技术参数Tab.1 Major technical parameters of the valve-train技术参数原机新设计的凸轮型线进气排气进气排气气门升程/mm8.897.6258.937.7凸轮升程/mm9.077.9259.18气门间隙/mm0.140.280.140.28基圆半径/mm18181818挺柱直径/mm30303030凸轮轴标定转速/(r min-1)2875287528752875缓冲段高度/mm0.180.30.180.3凸轮总作用角/ CaA172166167176进气相位角/ CA 提前30 开启滞后68 关闭提前21 开启滞后65 关闭排气相位角/ CA 提前54 开启滞后19 关闭提前52 开启滞后15 关闭气门重叠角/ CA49361)进、排气门升程丰满系数较低,不利于发动机获得较高的充气效率;2)进、排气凸轮型线部分段不光滑,导致最大跃度值超过了正常的范围,使配气机构的振动加剧;3)进、排气凸轮与挺柱的最大接触应力大,凸轮与挺柱间的磨损较大;4)进、排气凸轮与挺柱间的润滑系数低于常规值范围,因此进、排气凸轮与挺柱的液体动力学润滑条件不好.针对原机配气机构存在的问题,并结合厂家对改进后发动机的标定功率由原来的87.1kW提高到91.5kW的目标要求,配气凸轮型线的优化改进方向是:1)改善进气门充气性能和排气门的排气性能,即提高进、排气门升程丰满系数;2)改善进、排气凸轮与挺柱间的润滑条件,并协调好润滑条件、凸轮与挺柱间的接触应力、气门弹簧裕度等相互之间的影响;3)使进、排气凸轮型线各部分连接光滑,将凸轮跃度值控制在允许范围内.表2 配气机构主要性能参数Tab.2 Major perf ormance parameters of the valve-train 技术参数原机凸轮型线新设计的凸轮型线进气排气进气排气气门升程丰满度0.4960.530.5640.563挺柱最大几何速度/(mm/( ))0.2490.2270.2470.222挺柱最大正加速度/(mm/( ))0.02570.02250.02430.0244挺柱最大负加速度/(mm/( ))-0.0073-0.0069-0.0066-0.0059凸轮最大跃度/(m m rad-3)151642201075994凸轮最小曲率半径/mm 3.19 3.278 5.399 6.573凸轮与挺柱间的最大接触应力/M Pa552.6533.3443.8377.6气门最小弹簧裕度 1.19 1.233 1.249 1.297凸轮与挺柱最小润滑系数0.1180.1260.1990.253 凸轮型线改进设计3 1 缓冲段的设计新凸轮型线的缓冲段的设计直接选用余弦函数,通过设置缓冲段高度和缓冲段末端速度就可以在TYCON中的Cam Desig n模块里很方便的获得.3 2 工作段的设计根据凸轮型线工作段设计方法,结合原机配气机构的特点,并综合考虑优化设计的凸轮型线要达到的要求,进、排气凸轮工作段的设计均采用多项动力凸轮的方法,用高次多项式函数来表达,并结合前面所设计的缓冲段,二者共同构成完整的凸轮型线.工作段气门升程函数为:h=(h max-h r)(1+C2 2+C4 4+C p p+C q q+C r r+C s s).式中:h max为凸轮最大升程;h r为凸轮缓冲段高度; C2~C s为待定系数,p,q,r和s为幂指数; =1- - 0B,其中为凸轮工作角度值, 0为凸轮缓冲段23湖南大学学报(自然科学版)2009年包角, B 为凸轮工作段半包角.利用TYCON 中的Cam Desig n 模块,按照配气凸轮设计准则,将幂指数的选取目标定为机构运动平稳性,通过设置凸轮与挺柱的最大接触应力、凸轮曲率半径、凸轮的最大允许跃度和挺柱的最大直径等限制条件,设计出新的凸轮型线.经运算,最终择优确定一组,幂指数为进气凸轮:p =16,q =28,r =42,s =52;排气凸轮:p =16,q =28,r =40,s =50.多项式中的各项系数根据边界条件求得:因气门在缓冲段终点处开启,该处的气门升程、速度、加速度均为零,但挺柱的升程、速度则应与基本工作段连续;并考虑到气门与当量挺柱运动规律间的关系列出相应的方程组,解出各系数.经过计算,新设计的进、排气凸轮工作段函数为h int =8.93(1-1.4884 2+0.2 4+0.6666 16-0.5835 28+0.2823 42-0.0771 52),h exh =7.7(1-1.3818 2+0.15 4+0.4043 16-0.2197 28+0.051 40-0.0039 50).凸轮的新老型线如图3所示.配气机构的主要技术参数对比见表 1.凸轮转角/ CaA图3 凸轮升程曲线Fig.3 Cam lift cur ves4 换型线后配气机构运动学、动力学分析4 1 凸轮型线评价及配气机构运动学分析利用TYCON 对新设计的凸轮型线评价和配气机构运动学分析,配气机构的性能参数比较见表2.根据表2中的参数可以看出:1)新设计的进、排气门升程丰满系数都比原机有所提高,进、排气门升程丰满系数分别提高了13.7%,6.2%,且气门开启和关闭更加迅速,这样可以提高充气效率,从而可以提高发动机功率;2)新设计的进、排气凸轮型线的跃度值在1000mm/rad 3左右,均在正常范围之内,且和原机相比减小了很多,因此可以减小从动件的振动,使配气机构运动更加平稳;3)新设计的进、排气凸轮的最小曲率半径都比原机大,有力地改善了凸轮与挺柱间的润滑条件[7];4)由于该发动机凸轮采用45号钢,而平面挺柱采用冷激铸铁,凸轮与平面挺柱的许用接触应力为650MPa.改进后进、排气凸轮与挺柱的接触应力均满足许用值要求,且比原机小,因此,减小了该摩擦副间的磨损;5)新设计的进、排气凸轮的最小润滑系数有明显的提高,且都在较理想的范围内,这将改善凸轮与挺柱间的液体动力学润滑条件,减小磨损;6)采用新设计的凸轮型线和原机的气门最小弹簧裕度值都较理想,进、排气门弹簧的预紧力和刚度合适,说明新设计的凸轮型线与气门弹簧匹配得较好,这样从动件和凸轮表面不会跳开,而且早期磨损小,驱动功率也较小.4 2 配气机构动力学分析4.2.1 动力学分析的必要性作配气机构运动学计算时将其零部件视为完全刚性,以升程曲线丰满系数大小和最大正、负加速度值等参数来判断凸轮设计的优劣.但实际配气机构是一个弹性系统,工作时机构的弹性变形会使位于传动链末端气门处的运动产生很大畸变,即气门的升程、速度特别是加速度等运动规律失真 .气门的运动有时迟于挺柱,有时则超越于挺柱,使传动链脱节、气门的开闭不正常、飞脱、反跳、整个机构振动噪声加大,甚至机构的正常工作遭到破坏.随着发动机转速的提高,机构的运动件受力以及振动增大,上述失真现象成为发动机转速提高的障碍,因此需要进行配气机构的动力学分析,研究机构弹性变形下的气门运动规律[8].4.2.2 动力学分析结果通过对原机和改型线后配气机构的动力学分析,结果如下:1)发动机标定转速为5750r/min 时气门的升程、速度、加速度、落座力曲线,如图4~图7所示.凸轮转角/ CaA图4 气门升程曲线Fig.4 Simulated valve lift curves24第11期杨靖等:汽油机凸轮型线改进设计从图4可以看出,原机和改型线后进、排气门开启和关闭正常,无反跳和二次开启现象;气门最大落座速度一般要求小于0.5m/s,否则会使气门和气门座很快磨损.图5中原机进气门最大落座速度为0.315m/s,排气门最大落座速度为0.313m/s,而换新设计的型线后进气门最大落座速度为0.258m/s,排气门最大落座速度为0.17m/s,这样可减小气门与气门座的磨损.图6中改进后进、排气门加速度比原机有所改善.从图7中气门座受力曲线可以看出改进后进、排气门落座力比原机小.凸轮转角/ CaA图5 气门速度曲线Fig.5 Simulated valve velocity curves凸轮转角/ CaA图6 气门加速度曲线Fig.6 Simulated valve accelerationcurves凸轮转角/ CaA图7 气门落座力曲线Fig.7 Simulated valve seating forces2)凸轮与挺柱的动力学接触应力曲线,如图8所示.从图8中可以看出,原机和改进后在发动机标定转速5750r/min 时均无飞脱现象,且改型线后进、排气凸轮与挺柱的动力学最大接触应力均比原机小,这样磨损也减小.3)气门弹簧动力学特性,如图9所示.换新设计的凸轮型线后,进、排气门弹簧动力学特性较好,无并圈和大的冲击现象发生.凸轮转角/ CaA图8 凸轮与挺柱动力学接触应力曲线(n =5750r/min)Fig.8Simulated dynamics contact stresses between cam and tappet (n =5750r/min)凸轮转角/ CaA图9 换新设计的凸轮型线后气门弹簧各弹性质点升程曲线(n =5750r/min)Fig.9 Displacement diagram of the elastic particles in the valve spring,optimized cam profile (n =5750r/min)5 发动机性能模拟计算通过GT -POWER 对发动机性能进行模拟计算,先利用原机试验数据对性能仿真模型进行标定,然后换新设计的进、排气凸轮型线对发动机的性能进行模拟计算.发动机在全负荷时的功率曲线如图10所示.从图10中可以看出,原机试验值和模拟值误差很小,说明模型标定较准确,性能计算模拟值准确度较高;采用新设计的凸轮型线后,发动机的功率和原机相比有一定的提高,在标定转速5750r/min 时,标定功率为91.7kW,与原机相比提高了5.28%.25湖南大学学报(自然科学版)2009年发动机转速/(r min-1)图10 发动机功率曲线Fig.10 Comparison of full load engine power6 结论1)通过对原机配气机构的运动学、动力学计算分析,找出了其存在的问题,并重新设计了满足要求的进、排气凸轮型线;2)采用新设计的凸轮型线后,进、排气门升程丰满系数均有所提高,这将有利于发动机充气系数的提高;3)采用新设计的凸轮型线后,配气机构的机械性能有改善,整个配气机构工作更加可靠、气门落座平稳,无反跳、飞脱等现象;不但解决了原机凸轮型线部分段不光滑、跃度值大、润滑条件不太理想等问题,而且也使配气机构的振动、噪声、磨损减小;4)采用新设计的凸轮型线后,发动机的标定功率可由原来的87.1kW提高到91.7kW,达到了目标要求.参考文献[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京:机械工业出版社,2005. CHEN Ji a-rui.Automobile structure[M].Beijing:M achi nery Indus-try Press,2005.(In Chinese)[2] 刘彪,翟爽.高速车用发动机非对称配气凸轮形线设计方法研究[J].湖南大学学报:自然科学版,2003,30(1):50-53.LIU Biao,ZHAI Suang.Design method on non-symmetri cal valve-train cam profile of high-speed vehicular engines[J].Journal of Hunan University:Natural Sciences,2003,30(1):50-53.(In Chinese) [3] 卢月娥,任述光,杨大平.内燃机配气凸轮机构型线的动力学优化设计[J].湖南农业大学学报,2002,28(6):522-524.LU Yue-e,REN Shu-guang,YANG Da-pi ng.Optimized dynamics design of di stri bution cam mechani sm in internal combus tion engine [J].Journal of Hunan Agricultural University,2002,28(6):522-524.(In Chi nese)[4] 刘建美.发动机配气机构凸轮挺柱的弹流润滑设计[J].小型内燃机与摩托车,2008,37(5):26-27.LIU J ian-mei.Elastic fluid l ubrication design of the cam tappet i n ad-mi ssion gear of engine[J].Smal l Internal Combustion Engi ne and M o-torcycle,2008,37(5):26-27.(In Chi nese)[5] 吕林,王永波.车用发动机配气机构运动学和动力学分析[J].武汉理工大学学报,2006,30(6):1011-1014.LV Lin,W ANG Yong-bo.Ki nematic and dynamic analysis on valve train of vehicle engine[J].Journal of Wuhan University of Technolo-gy,2006,30(6):1011-1014.(In Chinese)[6] AVL TYCON User s Guide[Z].Versi on4.0.1,2004.[7] 仇涛,刘兴华,刘福水.摩托车配气机构的磨损分析及改进设计研究[J].内燃机工程,2008,29(4):51-54.CH OU Tao,LIU Xing-hua,LIU Fu-shui.Analys is and improvement for valve train of motorcycle[J].Internal Combus tion Engine Eng-i neering,2008,29(4):51-54.(In Chinese)[8] 张晓蓉,朱才贵,吴佳芸.内燃机配气机构系统动力学分析[J].重庆大学学报,2008,31(3):294-298.ZHANG Xiao-rong,ZH U Ca-i gui,WU Ji a-yun.System dynamic a-nalys is of engine valve-train[J].Journal of Chongqing University, 2008,31(3):294-298.(In Chi nese)26。

凸轮型线设计

内燃机课程设计凸轮说明书题目90kW四行程四缸汽油机凸轮型线设计学院机电工程学院专业热能与动力工程专业班级热动1002学号姓名指导老师刘军日期2013-6-2590kW四行程四缸汽油机凸轮型线设计前言四冲程汽车发动机都采用气门式配气机构，其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环要求，定时开启和关闭各缸的进、排气门，使新气进入气缸，废气从气缸排出。

其中，凸轮机构作为机械中一种常用机构，在自动学和半自动学当中应用十分广泛，凸轮外形设计在配气机构设计中极为重要，这是由于气门开关的快慢、开度的大小、开启时间的长短都取决于配气机构的形状。

因此，配气凸轮的外形设计和配气凸轮型线设计就决定了时间的大小、配气机构各零件的运动规律及其承载情况。

任务书首先对凸轮进行设计，然后利用最大速度和最大加速度位置基于高次方程凸轮运动规律进行凸轮型线的优化设计，建立数学模型，并设计图论过渡段和绘制图轮廓图。

凸轮的设计1.给定的参数及要求（1）凸轮设计转速nc=4636r/min；（2）进气门开启角233°（曲轴转角），凸轮工作段包角116.5°；（3）排气门开启角220°（曲轴转角），凸轮工作段包角110°；（4）气门重叠角15°（曲轴转角），凸轮转角7.5°；（5）凸轮基圆直径 28mm；（6）进气门最大气门升程hvmax =8.2，排气门最大气门升程hvmax=8。

2.凸轮型线类型的选择配气机构是发动机的一个重要系统，其设计好坏对发动机的性能、可靠性和寿命有极大的影响。

凸轮型线有多种，如复合正弦，复合摆线，低次方，高次方，多项动力，谐波凸轮等。

其中，高次方、多项动力、谐波凸轮等具有连续的高阶倒数的凸轮型线，具有良好的动力性能，能满足较高转速发动机配气机构工作平稳性的要求。

WD618.42柴油机配气凸轮型线的改进设计

ｌ５（０～１０）／ｉ）０１０（ｒｒｎ７３５ａ
ｌ．５５
ＷＤ１．２柴ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ油机是潍柴动力新投放市场的功６８４率较大的车用发动机，在试验阶段发现该机型存在
缸径 × 行程／ｍａｒ标定功率／Ｗｋ
文章编号：０００２（０６０－０００１０－９５２０）５５－４
２０９７０６
ＷＤ１．２柴油机配气凸轮型线的改进设计６４８
乔军 ’ 国祥。李
（．柴动力股份有限公司，１潍潍坊２１０；．６０１２山东大学能源与动力Ｔ程学院）
ｐｒｓｕｅｄｃｅｓｄａｌｔｌ．ｅｓｒｅｒａｅｉｔｅ
摘要：利用ＢＸＳ（）Ｔ和ＴＣＮ软件对ＷＤ１．２柴油机及其配气机构建立仿真计算模型，ＹＯ６８４
进行了联合计算。对配气相位进行了重新选择，大凸轮升程和轮廓线函数也进行了优化，高最提了充气效率降低了进排气凸轮最大接触应力。通过台架试验结果对比证明，柴油机采用改进后
发火顺序最高燃烧压力／ａＭＰ冷态气门间隙／ｍａｒ
ｌ５３６２４ ———— ｌ．５３进．５排．气０３，ｔ０４
进气广开３．。ＡＩ）Ｊ６５【ｊ【 ’ ＴＩ ’
ＡｂｔａｔＩｈｒｉｌ，ｔｅｓｍｕａｉｎｍｏｅｓｏＤ６８４ｉｓｌｅｇｎｎｔａｖｒｉｒｅｓｒｃ：ｎｔｅａｔｃｅｈｉｌｔｄｌｆｏＷ１．２ｄｅｅｎｉｅａｄｉｓｖｌｅｔａｎｗｅｅｓｔ

凸轮转子泵转子型线设计软件实现及性能评价

凸轮转子泵转子型线设计软件实现及性能评价凸轮转子泵转子型线设计软件实现及性能评价概述：凸轮转子泵是一种常用的正排量泵，广泛应用于工业领域，如石油、化工、冶金、食品等。

其中，凸轮和转子是凸轮转子泵的核心部件，其设计对泵的性能有重要影响。

为了提高凸轮转子泵的效率和可靠性，开发了凸轮转子泵转子型线设计软件。

本文将介绍该软件的实现及性能评价。

一、凸轮转子泵转子型线设计软件的实现1. 界面设计凸轮转子泵转子型线设计软件采用图形化界面，方便用户进行操作。

主要界面包括输入界面、参数设置界面、型线绘制界面和结果显示界面。

用户可以通过输入设计参数、选择合适的类型和形状，自动生成转子的型线。

2. 计算算法凸轮转子泵转子型线设计软件基于几何学和流体力学原理，采用多项式拟合和数值计算等算法，实现转子型线的快速确定。

a. 几何学模型：根据设计要求和用户输入的参数，建立转子的几何学模型，包括凸轮的外形和转子的轮廓。

b. 多项式拟合：通过拟合数学模型，将凸轮和转子的曲线转换为数学公式，实现对转子型线的描述。

c. 数值计算：利用数值计算方法，求解转子的曲线方程，进而确定转子的型线。

3. 结果输出凸轮转子泵转子型线设计软件可以将转子的型线输出为图纸或者数学公式，便于制造和仿真分析。

二、凸轮转子泵转子型线设计软件的性能评价1. 精度评价将凸轮转子泵转子型线设计软件生成的转子型线与手动设计的转子型线进行对比。

通过比较两者的差异，评估软件的设计精度。

结果表明，在统计误差范围内，软件生成的转子型线与手动设计的转子型线基本一致，达到了设计要求。

2. 稳定性评价在多组参数设置下，使用凸轮转子泵转子型线设计软件进行转子的设计，观察软件是否稳定可靠。

结果显示，不同参数下，生成的转子型线基本一致，表明软件具有较好的稳定性，可适用于不同工况的设计需求。

3. 效率评价测试凸轮转子泵转子型线设计软件在不同计算机配置下的运行时间。

结果显示，软件具有较高的计算速度，可以在较短时间内完成转子型线的设计，提高了设计效率。

汽车内燃机配气机构的优化设计

汽车内燃机配气机构的优化设计摘要配气机构作为内燃机的重要组成部分，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。

模拟计算和实验研究是内燃机配气机构研究两种重要手段。

关键词：内燃机；配气机构；凸轮型线；优化设计ABSTRACTThe valve train is one of the most important mechanisms in a internal combustion 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. Simulation calculation and experimentation research are two important ways to carry out research and development on valve train of internal-combustion engine.Key words:Internal combustion engine; Valve train; Cam profile; Optimal design目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 课题背景 (5)1.1 配气机构的研究历程 (5)1.2 配气机构优化设计的目的及意义 (5)2 配气机构简介 (7)2.1配气机构概述 (7)2.2配气机构采用的新技术 (8)2.2.1顶置凸轮轴技术 (8)2.2.2 多气门技术 (9)2.2.3 可变气门正时配气机构(VV A) (9)3 总布置设计 (11)3.1 气门的布置形式 (11)3.1.1 气门顶置式配气机构 (11)3.2 凸轮轴的布置形式 (11)3.3 凸轮轴的传动方式 (11)3.4 每缸气门数及其排列方式 (11)3.5 气门间隙 (12)4 配气定时工作原理 (13)5 配气机构的零件和组件 (14)5.1 气门组 (14)5.1.1 气门 (14)5.1.2 气门座圈 (18)5.1.3 气门导管 (18)5.1.4 弹簧设计计算 (18)5.2 气门传动组 (23)5.2.1 凸轮轴 (23)5.2.2 凸轮型线设计 (24)5.2.3 缓冲段设计 (25)5.2.4 排气凸轮型线的优化设计 (26)5.2.5 凸轮轴进排气凸轮角度设计 (26)5.2.6 基本段设计 (27)5.2.7 曲轴正时带轮与凸轮轴正时带轮 (28)5.2.8 挺柱 (28)5.2.9 推杆 (28)5.2.10 摇臂 (28)设计总结 (30)参考文献 (31)谢辞 (32)1 课题背景1.1 配气机构的研究历程作为发动机的重要组成部件，配气机构的研究内容从最初单纯的凸轮经验设计，发展到常将配气机构传动链当作完全刚性物体只进行运动学计算，再发展到了整个配气机构的运动学与动力学的综合研究。

微型汽车发动机凸轮型线仿真优化设计及应用研究

微型汽车发动机凸轮型线仿真优化设计及应用研究本文旨在探讨微型汽车发动机凸轮型线的仿真优化设计及其应用研究。

微型汽车发动机是一种小型、轻量化的发动机，具有体积小、重量轻、功率高、燃油经济性好等优点。

在内燃机领域中，微型汽车发动机获得了广泛的应用和研究。

凸轮是微型汽车发动机中的关键部件，控制着气门的开关和气门升程，直接影响发动机的性能。

凸轮型线的合理设计对发动机性能具有重要影响。

本文对微型汽车发动机凸轮型线进行仿真优化设计并进行了应用研究。

具体研究过程如下：一、凸轮型线的建模在仿真优化设计过程中，首先需要建立凸轮型线的数学模型。

本文采用MATLAB软件进行建模，绘制凸轮型线的曲线图并进行数据处理。

通过示波器观察发动机工作过程中气门的开关情况，得到气门开启和关闭的时刻，并将这些数据转换成MATLAB软件中的离散点数据。

二、凸轮型线的仿真优化设计在建立好凸轮型线的数学模型之后，本文采用遗传算法对凸轮型线进行仿真优化设计。

遗传算法是一种模仿自然进化机制的优化算法，通过模拟进化过程来搜索最优解。

将凸轮形状参数作为遗传算法的“基因”，设置适应度函数来衡量凸轮性能，不断演化优化得到最优解。

三、凸轮型线的应用研究通过仿真优化设计，本文得到了一组优化后的凸轮型线参数，再将这些参数应用于实际微型汽车发动机中，进行燃烧室压力测量和性能测试。

实验结果显示，优化后的凸轮型线可以明显提升发动机的输出功率和燃油经济性。

综上所述，通过对微型汽车发动机凸轮型线的仿真优化设计及应用研究，本文取得了一定的研究成果。

在未来的研究中，可以进一步探究凸轮型线的优化方案，并将其应用于更广泛的内燃机领域中，为内燃机的发展提供有价值的参考。

进一步探究凸轮型线的优化方案，可以从以下几个方面进行研究：一、不同工况下的凸轮型线优化不同工况下发动机对凸轮型线的要求不同，因此凸轮型线的优化也需要根据不同工况进行制定。

比如，在高速运转状态下，发动机需要更高的输出功率，因此凸轮型线的参数需要针对高负荷、高转速的要求进行优化。

60-基于GT-VTRAIN的某汽油机凸轮型线设计

基于GT-VTRAIN的汽油机凸轮型线设计GT-VTRAIN-Based Design of Cam Contour in Gasoline Engine史来锋朱兰蔡志强王伟民（东风汽车公司技术中心 430056）摘要：本文对应用GT-VTRAIN进行凸轮型线设计的方法以及流程进行了简单介绍，并对某款汽油机进行了配气机构的运动学和动力学计算。

对于运动学计算，由于只是考虑各个部件的几何关系，各个部件均为刚体，因此只需在VT-DESIGN中建立单阀系运动学模型即可；对于动力学计算，由于要考虑真实的物理模型，各个部件都考虑为弹性体，需要在GT-VTRAIN中建立完整的配气机构动力学模型。

这种仿真计算手段，比起以往通过经验公式进行动力学校核，效率和准确度得到了大大提高。

关键词： GT-VTRAIN配气机构凸轮型线跃度Abstract:This paper described the method and procedures of the cam contour design. And according to this method and procedures, we have finished the valve train kinematics and dynamic simulation of a gasoline engine. For the kinematics calculation, we only considered the geometry relations, and every body is rigid, so a single valve kinematics model built in VT-DESIGN is OK. For the dynamic calculation, we should consider the real model, and every body is flexible, so the whole valve train dynamic model built in GT-VTRAIN is needed. The efficiency and accuracy have been improved, compared to the old experience formula calculation method.Keywords: GT-VTRAIN, Valve Train, Cam Contour, Jerk1 引言内燃机的配气机构应保证各气缸换气良好，充气系数尽可能高。

基于AVL软件的凸轮型线设计优化及发动机性能模拟验证(3)

30　基于AVL 软件的凸轮型线设计优化及发动机性能模拟验证(3)徐　彦(南京金城机械有限公司)Xu Yan(Nanjing Jincheng Machinery Co., Ltd.)Design Optimization of Cam Proﬁle and Engine PerformanceSimulation Veriﬁcation based on A VL Software(3)（上接2021年第2期）5　BOOST 发动机燃烧模型的建立及性能模拟计算5.1　BOOST 软件简介BOOST 是AVL 系列软件中发动机设计过程中一流的开发工具，负责对发动机燃烧系统进行模拟分析，模拟计算涵盖发动机工作循环和气体交换模拟程序、管道一维气体动力特性、发动机稳态和瞬态工况模拟、ECU 控制策略预测、尾气净化装置模拟等。

从二冲程到四冲程、从摩托车到汽车，提供了强大的模拟计算结果，包括：功率、转矩、BMEP 、IMEP 、FMEP 、BSFC 、充气效率、进排气管道中的气体压力和温度以及消音器的声学分析和尾气净化装置的分析等[2]。

因此，在发动机原始设计和设计改进过程中，只要模型的边界条件和各计算单元参数准确设置，就可以对发动机各项性能进行精确预测，降低了开发周期，省去了繁琐的样件制作、装配、试验等过程和成本。

此次设计优化主要目的是使5 000r/min 时的转矩尽可能平稳过渡、无下降，提高6 000r/min 以下的发动机转矩，并且不要牺牲太多的高速性能。

因此，主要利用BOOST 模型查看发动机在改进前后的动力性能，主要计算过程和结果详见下文。

5.2　燃烧模型的建立首先建立图36显示的从空滤到消音器的燃烧系统热力学模型，各单元之间用管路连接，在管路中布置好测量点MP ，各管路之间的流量损失均采用节点约束R 中流量系数来控制，SB1和SB2分别是进气口和排气口的边界，CL1是空滤、C1是燃烧单元、PL 是消音器[2]。

浅析低噪声凸轮轴的型线设计

ＥｕｐｎＭａｕａｔｉｇＴｃｎｌｇ．，０２ｑｉｍｅｔｎｆｃｒｅｈｏｏｙＮｏ１２１ｎ
浅析低噪声凸轮轴的型线设计
宋朝帅。杰。雷邓光志，徐来发
（柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州５５０）４０５
在ＮＨ分析过程中，Ｖ通常将曲轴的转速频率视为基
收稿日期：０１１－６２１－ｏ１
于～寸一ｔ一
２０５ｏ
了１登’
１０２０１０００
频率ｆｕｌ）
图１发动机噪声频谱图
作者简介：宋朝帅（９６）男，１８一，河南禹州人，助理工程师，学士学位，研究方向为发动机噪声与振动。
ｎ为发动机曲轴转速，ｍｎｏｒｉ；／
ｔＩ为谐波阶次。
如图１所示，发动机的振动与噪声，由许多不是
小，以减小加速度，从而减小振动和噪音，延长使用同阶次分量的组成的，并且各频段对发动机噪声的寿命。基于上述论述，合理的凸轮轴型线设计，显得总声压级贡献量也有很大差别，与发动机连接的系
＝ｎ × ｎ／０ｏ６
闭进排气门，以保证气缸能够及时吸入新鲜充量和为基频，等于发动机曲轴转速除以６。即０
轴型线的设计要求，一方面希望气门的加速度大，以便气门的迅速开关，而达到最好的换气效果，从提高
动力性和经济性；而另一方面，希望载荷保持相对较
ＴｓＲｅｕ－Ｃ．ｈｕｔｃｅｒｎｅ０．８ｍｅｔ￣ｈｙ１１Ｅｘａｓｌａａｃ２ｒａ

凸轮型线设计

序号：编码：重庆理工大学第二十四届“开拓杯”学生课外学术科技作品竞赛参赛作品作品名称：配气凸轮型线设计作品类别： A类别：A自然科学类学术论文B 科技发明制作C哲学社会科学类学术论文与社会调查报告配气凸轮型线设计摘要：配气机构是内燃机重要组成部分，它控制着内燃机的换气过程，其设计优劣直接影响着内燃机的动力性，经济性和排放性以及工作可靠性。

今年来随着内燃机的高速化，低排放化的趋势，人们对其配气机构的性能要求越来越高。

而凸轮型线配气机构的核心部分，其设计的合理性影响着配气机构的各个性能指标。

凸轮型线的设计既要保证获得尽可能的大时面值和丰满系数以提高换气效率，又要保证加速度曲线连续，、无突变。

本次论文针对以上情况，设计出一款缸径为68的配气凸轮，并对其性能做出相应的评价。

关键词：配气机构凸轮升程凸轮型线Abstract:Air distribution mechanism is an important part of the internal combustion engine, which controls the gas exchange process of the internal combustion engine, the design of which has a direct impact on the engine power, economy and emissions as well as work reliability. This year, with the high speed of the internal combustion engine, the trend of low emission, the performance requirements of the gas distribution agencies are getting higher and higher. And the core part of the cam type air distribution mechanism, the rationality of its design affects the performance indexes of the air distribution mechanism. The design of the cam profile is not only to ensure that the face value and fullness coefficient are obtained as much as possible to improve the ventilation efficiency, but also to ensure that the acceleration curve is continuous, and there is no mutation. This paper, in view of the above situation, design a bore 68 of the cam, and make the corresponding evaluation on its performance.Key word:Valve train Cam lift Cam profile1.凸轮设计的基本原则凸轮的设计即凸轮外轮廓线的设计，凸轮廓线有两种表示方法：（1）型线式，给出凸轮对应的挺柱升程曲线以及基圆半径，（2）外型式，给出轮廓形的几何形状和曲线方程。

高次多项式非对称高速车用柴油机配气凸轮型线设计

文章编号:1000-0909(2001)01-0026-03190007高次多项式非对称高速车用柴油机配气凸轮型线设计X付光琦1,高文志2,康秀玲1,祖炳锋1,徐玉梁1,唐良才1,郭凌崧1(1.天津内燃机研究所,天津300072; 2.天津大学机械工程学院) 摘要:推导了高次多项式非对称凸轮型线的解析式,编制了凸轮型线设计程序,并以某一车用柴油机顶置凸轮轴为例进行了非对称凸轮型线设计。

计算结果表明:采用非对称凸轮型线不仅可以保持较高的丰满系数,而且可以使凸轮下降段升程曲线变化更平缓,同时降低气门的落座速度和落座加速度。

气门下降段的速度最大值和加速度最大值明显降低。

关键词:柴油机;高次多项式;配气机构;非对称凸轮型线中图分类号:T K423.41 文献标识码:A引言随着柴油机转速的不断提高,配气机构的工作状况越来越引起人们关注。

配气系统凸轮型线的设计优劣不仅直接影响柴油机的换气和燃烧过程,而且影响配气机构的振动、噪声和零部件的磨损,尤其是在高速条件下,会使气门发生“飞脱”和“反跳”等现象。

为改善高速柴油机的性能、减少气门等零部件的磨损、噪声,现代高速柴油机大都采用顶置式凸轮轴,由凸轮轴直接驱动气门,或由凸轮驱动摇臂,再由摇臂驱动气门。

这样可以减轻传动件的质量,提高配气机构的系统刚度,减小工作过程中系统的弹性变形。

通常,一条性能优越的凸轮型线在给定气门升程和配气相位情况下,不仅可保证配气系统具备最大的时面值,而且可使配气机构呈现理想的动力性,对提高柴油机的经济性、可靠性和耐久性均有重要意义。

配气凸轮型线设计一般遵循以下2条基本原则: (1)　保证配气机构获得尽可能大的时面值或丰满系数,以提高柴油机的充气效率和降低残余废气系数; (2)　应使配气机构具有良好的运动规律,即较低的气门落座速度,加速度曲线连续、无突变,正负加速度绝对值限定在允许范围内,同时力求小的表面接触应力,以保证配气机构能平稳、低噪声、可靠地工作。