摩托车发动机结构设计介绍

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• 磨损小,使用寿命高 • 结构简单,便于维修
凸轮型线
• 应保证能获得尽可能大的时间断面 值,气门开启和关闭要快,以求在 尽可能大的凸轮转角内,气门接近 全开位置。
• 应保证配气机构各零件所受的冲击 和振动尽可能小,以求获得配气机 构工作的平稳性和可靠性。
以上两个方面是相互矛盾的,如追 求进气量,凸轮型线很陡,气门的 落座冲击和反跳增大,增大气门和 座圈,凸轮和摇臂的磨损,并带来 噪音。 设计中应使用TYCON进行优化设计
1)主副轴档位设计时,是使滑动齿轮处于空档位置,此时齿轮棘爪的间隙为 1.5-1.6mm,滑动齿轮的变挡行程一般是5.5-5.7,所有齿轮为常啮合状态,即变 挡时齿轮滑动后和对面齿轮保持啮合状态 2)摩托车传动装置总的传动比:i=i1*ig*i2 即一次传动比,变速器传动比,二次 传动比的乘积。 最小传动比应使摩托车达到最高设计车速;最大传动比应保证 摩托车的最大爬坡度。 3)齿轮模数,摩托车发动机齿轮常用模数为1.25,1.5,1.75,2,2.25,2.5。 本机:1挡1.5,2挡1.75,3挡2,4挡1.75
• 变挡鼓型线根据主 副轴档位的排布, 变挡鼓和拨叉轴的 位置来确定。
• 根据档位数量确定 每个挡的转角(常 用转角为72°和 60°),可以先画 出变挡鼓的平面档 位型线,再将型线 环形折弯形成变挡 鼓的实际形状
• 变挡操纵机构主要零件:变档轴组合,变档星轮,拨盘, 星轮定位组件
电起动分总成
连杆
• 连杆大小头支撑必须要选择 合适的圆角过渡,以减小应 力,增加强度;
• 连杆杆身一般采用工字形截 面
• 连杆大小头内孔倒角要小, 为C0.5
• 连杆设计要作运动干涉检查。 必须做出一圈的轨迹图
• 连杆质量公差要控制+-5g;
• 曲柄销润滑连杆的出油口位于上止点前30-40 度范围内,保证滚针轴承在最受到最大爆发 压力时,有足够的润滑油。
• 气门导管和气门座圈的材料均为粉末冶金材料,具有高的耐磨性和较低的价格
配气机构分总成
• 主要由凸轮轴, 链轮、摇臂,摇 臂轴,进、排气 门、气门弹簧、 弹簧盘、锁夹、 调整螺钉、轴承 等零件组成
设计要求
• 保证发动机有良好的换气 质量,必须是排气尽量干 净,进气尽量充分。
• 具有良好的动力特性,保 证发动机工作平稳可靠, 使噪声减至最低的程度
• 风冷缸头要进行散热计算
• 燃烧室顶部设计有散热片,并设计专门的 进、出风口,加强燃烧室顶部和火花塞的 散热
• 气门导管要有O形圈密封,防止缸盖顶部机油从导管外币渗入气道中,容易引起积 碳和影响排放。气门导管导向长度尽量为7倍气门杆径
• 气门座圈:过盈配合,过盈量8-11丝;气门座圈厚度取座圈内径的0.1-0.15倍,高度 为外径的0.16-0.22倍.气门密封带宽度1-1.3mm左右
• 弹簧最大应力,根据材料来确定,一般要小于 700-850MPa
• 弹簧刚度及弹簧安装时压缩力,根据动力 分析结果调整,要防止气门飞脱
• 弹簧两端并圈并磨平,磨平面要加上倒角, 磨平面尾部最小厚度要保证0.6mm以上,最 上端的一圈的弹簧厚度要逐步变化且并圈 处节距的变化要均匀缓慢。
• 注意共振检查,共振频率达到凸轮转速频 率的9倍以上,否则容易引起弹簧共振断裂。
• 凸轮设计时检查活塞与气门间隙, 最小气门间隙>2-2.5。
气门
• 气门盘直径和气门座圈内径大小的选择需性 能分析组确认,确保足够的进排气能力
• 气门锥角为45°,锥面宽度b=(0.8-1.3)t, 颈部斜角一般为20°(可减少气流流通阻力, 增加气门刚度)气门盘厚度t=0.08~0.11D(t 为锥面上边到盘面的厚度,D为气门盘直径), 确保气门盘有足够的刚度,
正时传动张紧机 构分总成
• 主要由主导链板,副导链板, 链条,涨紧器组成
• 链条多为齿形链,噪音低, 也有采用滚子链,小排量摩 托车正时链条节距都为 6.35mm,注意计算链条节 数时一定是偶数节。
• 导链板要设计合理的导链曲 面,以减小链条噪音
• 张紧器的张紧升力一般为510N,过大会导致链条过分 张紧,加快导链板的磨损, 过小导致链条松动产生噪音。
• 采用并列3缸水冷电喷发动 机,排量1130cc,最大功 率101kW/9250rpm,最大 扭矩117Nm/6750rpm,最 高车速255km/h
弯梁发动机结构介绍及设计要点
以QJ154FMI-2发动机为例
发动机的组成部分
• 曲轴连杆活塞分总成 • 气缸体分总成 • 气缸盖分总成 • 配气机构分总成 • 正时传动张紧机构分总成 • 初级离合器组件和次级离合器组件 • 变速系统分总成 • 电起动分总成 • 脚起动分总成 • 磁电机分总成 • 左曲轴箱体分总成 • 右曲轴箱体分总成 • 左盖分总成 • 右盖分总成 • 机油泵分总成
曲轴连杆活塞分总成
主要零部件
• 活塞,活塞环,活塞销, 挡圈
• 左右曲柄,曲柄销 • 连杆,连杆大头滚针轴
承 • 左、右轴承,正时主动
链轮,机油泵驱动齿轮 • 其它附属零件如:半圆
键,锁紧螺母等
设计要点
活塞的设计应重点解决的问题是: (1)改善活塞顶及第一环的工作条件,防止顶部热裂,环槽的过渡磨损。 (2)改善活塞小和销座的实际承载能力,减少磨损、防止破裂。 (3)设计合适的裙部外形,提高裙部承载能力,减小配缸间隙,改善磨损并使运
越野车
• QJ50-23 ,为娱乐型越野车,非比赛用途 • 发动机采用二冲程水冷50CC发动机
公务车
• 在骑式车或太子车的基础 上配备相关的设备:警灯, 警报器,对讲机,储备箱, 并喷涂具有鲜明特征的油 漆。
• 发动机基本不变
公路跑车
• Q.J. Benelli TNT 1130 和 Trek 1130跑车
• 手把握力要小,一般 20-40N
变速系统分总成
功能: 1)改变传动比,扩大驱动轮
扭矩和转速的变化范围, 以适应经常变化的道路条 件,同时使发动机在最有 利的工况下工作,达到油 耗低、功率大的目的。 2)利用空档实现中断动力传 递,使发动机能够顺利起 动和怠速运转。
变档轴组合
• 主轴组件 • 副轴组件 • 链轮
初级离合器组件和次级离合器组件
• 离合器总体布置形式:前置(发动机 输出的扭矩先经离合器,再传给一 次减速机构,然后传给变速器主轴, 用于小排量和轻便摩托车),后置 (发动机输出的扭矩先经一次减速机 构传给离合wenku.baidu.com,然后传给变速器主 轴,可用于各类摩托车)
• 初级离合器组件是蹄块离心式离合 器,与曲轴同轴装配,离合器的离 合主要受曲轴转速影响,结合转速 大于怠速转速。
• 曲柄左右两半必须保证平衡重相等,以保证左右轴承的寿命相当。
气缸体分总成
• 主要有气缸体组件,和气缸垫片, 定位销,螺栓等附件组成
• 气缸体组件目前应用最多的是干式 铸铁缸套
• 风冷发动机需要注意气缸体散热片 的设计,散热片根部做成斜面和大 的圆角,提高缸套刚度和缸套散热 能力,水冷发动机需要注意水套的 设计
• 为保证气门密封可靠,只允许气门座锥角比 气门锥角大0.5°-1度。气门锥角必须取正 公差
• 排气门的锥面需堆焊钴基和镍基合金,进气 门不需要。气门杆端面一般要求堆焊。以增 强耐磨性能
• 气门杆部精加工面到气门颈部的毛坯面要有一端 R15-R20的圆弧过渡,以减少加工导致的应力集 中
气门弹簧
• 作用是保证气门关闭时气门与气门座的闭 合密封,气门开启时气门准确的随凸轮运 动
• 气道收口:气道座圈口位置应单侧收口0.5mm,便于加工后保证 过渡圆滑,在设计气道时就按照收口设计;
• 壁厚:燃烧室顶部壁厚控制在8-10mm,气道外壁厚度控制在4.55mm,其余壁厚控制在3.5-4mm;
• 干涉检查:检查摇臂,凸轮轴,张紧链条等与缸盖最小间距,一 般在拔模的状态下最少预留2-3mm的间隙;检查缸头进排气管螺 栓安装是否方便,火花塞套筒在工作时是否与缸头干涉.
• 次级离合器组件是多片湿式离合器, 分离靠外加的轴向推力,使离合器 片打滑,结合靠离合器弹簧的弹力 压紧。
• 初级和次级离合器同时组成了初级 减速机构。减速比:68/19=3.58
初级离合器组件
• 主要由主动齿轮组合、 主动盘组合、滤清器垫 片、滤清器盖、止退垫 片组成
注意:弹簧预拉力影响离合器的结合转 速,一般弹簧的刚度要小些,去K=710N/mm,其硬度要适当,否则弹簧容 易发生断裂。
• 燃烧室是由气缸盖、进、排气门、 火花塞所组成的空间,必须根据 整机设定的压缩比,燃烧室容积 公差应按照发动机的排量来控制 公差,大约是0.16%,
• 燃烧室形状有球形,屋顶形,异 形等,火花塞一般布置在进排气 门之间,靠紧燃烧室中心的区域, 有利于火焰的传播。
• 气道外形应过度圆滑顺畅,截面积从进口由大到小渐变;在有一 定滚流跟涡流系数的情况下,流量系数尽量大.
• 连杆大头滚针轴承寿命允许的情况下,安装 尺寸尽量小且轻 目标寿命220小时
曲柄
• 对于单缸机:曲柄的偏心质量用于平衡曲柄销、连杆大头、滚针轴承所 产生的旋转惯性力和活塞、活塞销,连杆小头所产生的往复惯性力,
• 注意计算平衡率大小和合力椭圆夹角方向。且合力方向应同整车方面一 起确定,以减轻整车的振动。
• 电起动马达 • 过渡齿轮 • 过渡齿轮轴 • 星轮组合(滚柱
摩托车的种类
各种不同用途的摩托车,由于使用性能不同,在其结构 形式上也各有不同特点,所配备的发动机也不同,下面简单 介绍一下我公司在生产的整车类型和发动机。
• 骑式车 • 街跑车 • 太子车 • 弯梁车 • 踏板车 • 越野车 • 公务车 • 公路跑车
按乘骑姿势分类: 1.骑式车 2.弯梁车 3.踏板车
• 气缸套内部要进行珩磨处理,珩磨 出夹角为22°-32°沟纹,有利于油 膜均匀分布,使活塞得到足够润滑, 减小磨损。
• 气缸垫片一般为无石棉耐油橡胶纸 垫
气缸盖分总成
• 主要由气缸盖组件,火花塞,缸 盖垫片,链轮盖,进气管,二次 进气管组件等零件组成
• 气缸盖需要注意燃烧室形状和进、 排气门座圈,进、排气道,散热 片的设计。
单向离合器机 构
次级离合器组件
• 构成:次级大齿轮、次级外 罩、中心套、摩擦片组合、 摩擦铁片、缓冲体、盖板、 升盘、弹簧、弹簧压盘、衬 套、螺栓、铆钉等
• 设计时要注意校核离 合器的最大摩擦力矩, 并选择合适的后备系 数。
• 缓冲弹簧或橡胶的设 计要重视:弹簧不能 够在侧向卡死或者橡 胶无变形空间,否则 引起离合器松,断齿 等问题
弯梁车
• 风尚QJ110-6F • 采用的是大阳款110cc发动机,发动机的主要特
点是:气缸布置是卧式,采用自动双离合器
踏板车
• 领悦QJ125T-15A • 采用的是卧式踏板发动机,发动机的主要特点是:
气缸布置是卧式,采用皮带式无级变速器,即 CVT(Continuously Variable Transmission )
转平稳。 • 选择合适的活塞压缩高度、火力岸高度,环带高度,活塞总高,活塞顶部厚度,
环槽形状,其中火力岸高度、一道环岸宽度、活塞顶部厚度、销座强度要经过分 析组应力计算确定合适的尺寸。 • 材料:AC8A,热处理要去:应经T6处理,硬度为95~130HBS,同一活塞硬度 差不超过10个布氏硬度单位; • 活塞顶部到气缸上平面保证0.5-1mm,最小间隙0.5mm, • 活塞和气门的一个工作循环的最小间隙大于2毫米,必须配合气门升程通过计算 得到该最小间隙; • 为提高活塞的磨合性能,活塞表面必须进行磷化处理 • 活塞销挡圈槽开档尺寸应与活塞销配合设计 • 活塞销孔中心一般向主推力侧偏心0.5mm (摩托车发动机为进气门侧为助推力 侧),减少活塞在上止点换向时对气缸表面的冲击,降低振动和噪声。 • 活塞底部要检查是否和曲柄干涉
骑式车
• 金禧王QJ125-19A • 采用的是CG款125cc发动机,发动机的主要
特点是:气缸布置是立式,配气传动机构采用 摇臂+顶杆的方式
街跑车
• 畅跑QJ125-9 • 采用的是GS款125cc发动机,发动机的主要
特点是:气缸布置是立式,配气传动机构采 用链轮+链条的方式
太子车
• QJ250-3 • 采用的是直列两缸风冷250cc发动机
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