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第五章 配气机构设计 第一节 配气机构的形式及评价 第二节 配气机构运动学和凸轮形线设计 第三节 配气机构动力学 第四节 配气机构主要零件设计要点 第五节 可变配气机构 第一节 配气机构形式及评价 一、配气机构的设计要求 基本要求：气缸换气良好 二、配气机构形式 1、下置凸轮轴侧置气门 可靠，但充气系数小，抗爆性差，HC排放多，趋于淘汰。 2、下置凸轮轴顶置气门 充气系数大，但零件多，质量大，刚性差。 3、顶置凸轮轴顶置气门 动力性能好，但传动链长。 电磁气门 三、每缸气门数 一般一进一排； 现在有：二进二排 三进二排 二进一排 一缸二气门 一缸四气门 一缸五气门 四、凸轮轴的传动 齿轮（正时）传动；链条传动；齿带传动。 最近出现了各种配气定时可调的内燃机，使之能在更宽的范围内保持较为有利的配气定时。 第二节 配气机构运动学和凸轮形线 一、凸轮设计与机构运动学 配气凸轮外形决定气门的通过能力和构件加速度变化规律。 一般设计过程: 从动件加速度规律→从动件运动规律→凸轮外形 生产中，配气凸轮外形都是用靠模机床加工的，而凸轮靠模往往是用展成法制造的。 二、凸轮挺柱的运动规律 凸轮升程丰满系数 气门运动规律 2、复合正弦凸轮 3、高次多项式凸轮 为得到高阶光滑，提出高次多项式凸轮 三、有关配气凸轮机构的一些几何问题 确定了挺柱的运动规律（升程表）后，凸轮外形设计就算完成。之后必须进行几何校核。 1、凸轮外形的曲率半径及接触点偏心量 凸轮与平底挺柱配对工作时有： 凸轮外形的曲率半径及接触点偏心量 2、凸轮副的润滑特性 根据动态液体润滑理论，在接触处应有尽可能大的液体润滑有效速度，以便建立足够的油膜厚度。液体润滑有效速度为： 凸轮副的润滑特性（续） 根据图11-49，有 凸轮副的润滑特性（续） 在凸轮转动时，不能有较长的区段S接近零。作为一个例子，图11-50中，凸轮I在工作中出现严重的滑动副损伤，而凸轮II没有问题。两者润滑特性的对比说明了其原因。 第三节 配气机构动力学 1、刚性气门机构 2、弹性气门机构 实际系统并不是刚性的，各构件存在弹性，需建立弹性模型进行动力学研究计算。 无阻尼单质量模型 气门凸轮机构动力学曲线比较（刚性模型与弹性模型） 第四节 配气机构主要零件设计要点 一、凸轮相对位置的确定 1、异缸同名凸轮夹角 异缸同名凸轮夹角为相应气缸点火间隔角的一半。 2、同缸异名凸轮夹角 =进、排气凸轮工作段半包角之和－气门重叠角 3、活塞位于压缩上止点时排气凸轮相对于挺柱轴线的夹角＝180＋排气半包角－排气提前角 二、各零件设计 1、挺柱 对于平面挺柱，应注意其材料与凸轮材料相异，形成合理的摩擦副，并应注意其底平面最小半径的设计计算。 大缸径发动机常采用滚子挺柱。 为了消除气门间隙，可采用液压挺柱，如书中图示了各种形式的液压挺柱。 1、挺柱 形状：高速机常采用菌形、杯形。 液压挺柱：可自动补偿气门机构的间隙，从而减轻冲击噪声。 滚轮挺柱：可减小挺柱直径，同时减小摩擦损失，提高机械效率。 2、推杆 推杆主要用于下置凸轮轴顶置气门结构中，要求有足够的刚度，重量轻，直线度有要求。为保证压杆稳定性常采用空心钢管结构，并焊接装配球头。 3、摇臂 应在最小质量下保证必要的强度和尽可能高的刚度。 常用钢材锻造或高强度铸铁铸造，有些轿车汽油机用钢板冲压。 摇臂或摆臂与凸轮的接触可以是滑动摩擦，也可用滚轮。 摇臂或摆臂的支承轴及轴的支座必须有足够的刚度，否则会使整个机构的固有频率下降。 3、摇臂 4、气门组 （1）气门 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、高温冲击、高速气流冲击。 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。 性能： 强度和刚度大、耐热、耐腐蚀、耐磨 气门头部的结构形式 2）? 气门锥角的作用 ?就向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； ?气门落座时有自动定位作用； ?避免气流拐弯过大而降低流速； ?气门落座时能挤掉接触面的沉积物，即有自洁作用。 气门杆 气门 进大，排小 密封锥角一般为30度（进）或45度（排） 研磨密封，密封带宽为1～2mm 工作温度：进气门为300～500℃， 排气门为600～800℃ 材料：进气门为40Cr、38CrSi、4Cr9Si2; 排气门为马氏体耐热钢、奥氏体耐 热钢。 （3）气门座 气门座： 气缸盖的进、排气道与气门锥面相结 合的部位。 作用： 1.靠其内锥面与气门