凸輪型線設(shè)計(jì)資料

凸輪型線設(shè)計(jì)資料凸輪型線設(shè)計(jì)資料3/11凸輪型線設(shè)計(jì)資料內(nèi)燃機(jī)課程設(shè)計(jì)凸輪說(shuō)明書題目90kW四行程四缸汽油機(jī)凸輪型線設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)班級(jí)熱動(dòng)1002學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)老師劉軍日期2013-6-2517190kW四行程四缸汽油機(jī)凸輪型線設(shè)計(jì)前言四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都采用氣門式配氣機(jī)構(gòu)，其功用是依照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作序次和工作循環(huán)要求，準(zhǔn)時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，使新氣進(jìn)入氣缸，廢氣從氣缸排出。其中，凸輪機(jī)構(gòu)作為機(jī)械中一種常用機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)學(xué)和半自動(dòng)學(xué)中間應(yīng)用十分廣泛，凸輪外形設(shè)計(jì)在配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中極為重要，這是由于氣門開(kāi)關(guān)的快慢、開(kāi)度的大小、開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短都取決于配氣機(jī)構(gòu)的形狀。因此，配氣凸輪的外形設(shè)計(jì)和配氣凸輪型線設(shè)計(jì)就決定了時(shí)間的大小、配氣機(jī)構(gòu)各零件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其承載情況。任務(wù)書第一對(duì)凸輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，爾后利用最大速度和最大加速度地址基于高次方程凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行凸輪型線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)圖論過(guò)渡段和繪制圖輪廓圖。凸輪的設(shè)計(jì)1.給定的參數(shù)及要求（1）凸輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速nc=4636r/min；（2）進(jìn)氣門開(kāi)啟角233°（曲軸轉(zhuǎn)角），凸輪工作段包角°；（3）排氣門開(kāi)啟角220°（曲軸轉(zhuǎn)角），凸輪工作段包角110°；（4）氣門重疊角15°（曲軸轉(zhuǎn)角），凸輪轉(zhuǎn)角°；（5）凸輪基圓直徑28mm；（6）進(jìn)氣門最大氣門升程hvmax，排氣門最大氣門升程hvmax=8。2.凸輪型線種類的選擇配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)利害對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、可靠性和172壽命有極大的影響。其中凸輪型線設(shè)計(jì)是配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為要點(diǎn)的部分，在確定了系統(tǒng)參數(shù)后，重要的問(wèn)題是依照發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和用途，正確選擇凸輪型線類型及凸輪參數(shù)。凸輪型線有多種，如復(fù)合正弦，復(fù)合擺線，低次方，高次方，多項(xiàng)動(dòng)力，諧波凸輪等。其中，高次方、多項(xiàng)動(dòng)力、諧波凸輪等擁有連續(xù)的高階倒數(shù)的凸輪型線，擁有優(yōu)異的動(dòng)力性能，能滿足較高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)工作平穩(wěn)性的要求。由于凸輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為nc=2318r/min，即每分鐘凸輪軸轉(zhuǎn)2318圈，屬于高速發(fā)動(dòng)機(jī)，且為使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)件少，傳動(dòng)鏈短，整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度大，因此我們用雙圓弧凸輪的凸輪軸上置式配置機(jī)構(gòu)。由于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)氣缸進(jìn)、排氣一次。這時(shí)曲軸轉(zhuǎn)兩周，而凸輪軸只旋轉(zhuǎn)一周，因此曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比或傳動(dòng)比為2:1，即由上式已知可知曲軸的轉(zhuǎn)速為2318*2=4636r/min。3.計(jì)算凸輪的外形尺寸圖一圓弧凸輪的幾何參數(shù)表示圖由上圖可知，圓弧凸輪有五個(gè)參數(shù)：基圓半徑r0=PR，腹弧半徑r1=OA，173頂弧半徑r2=CB，基本工作段作用角∠QPR=φ20和挺住最大升程htmax。其中有題中給出的已知數(shù)據(jù)有基圓半徑r0、基本工作段作用角2φ0和最大升程htmax。為使圓弧凸輪能可靠地工作，凸輪型線外形應(yīng)連續(xù)圓滑，這就要求各段圓弧在交接點(diǎn)處有公切線或公法線，因此各幾何參數(shù)之間有一點(diǎn)的拘束。凸輪型線連續(xù)圓滑的條件是：腹弧與頂弧的交點(diǎn)B、頂弧圓心C、腹弧圓心O，這三點(diǎn)應(yīng)在一條直線上。依照余弦定理，從△OPC中可得2OC2OP2PC-2OPPCcosOPC（1）由凸輪的幾何關(guān)系可知PO=r1-r0PC=r0+htmax-r2OC=r1-r2OPC=180o-φ0將上式代入（1）可得公式（r1-r2）2=（r0+htmax-r2）2+（r2+（r1-r0）0+htmax-r2）（r1-r0）cosφ02+2（r2+2（r（2）可見(jiàn)，在五個(gè)參數(shù)中只有四個(gè)可以起初選擇，其余一個(gè)必定滿足上式要求?；鶊A半徑r0、基本工作段作用角2φ0和最大升程htmax都為已知值，可以設(shè)計(jì)出凸輪的外形?；鶊A半徑r0依照凸輪軸直徑dt決定，為了保證加工和維修的可能，常取r0t+1～3mm?？芍馆嗇S的直徑為22～26mm。我們?nèi)⊥馆嗇S的直徑為24mm。凸輪作用角2φ0決定于已選定的配氣機(jī)構(gòu)，對(duì)進(jìn)氣凸輪有：o+α2φ0（1801+α2）式中α1-進(jìn)氣提前角，單位（o）；α2-排氣提前角，單位（o）。對(duì)排氣凸輪有：o+β2φ0（1801+β2）174式中β1-進(jìn)氣提前角，單位（o）；β2-排氣提前角，單位（o）。挺住的最大升程htmax決定與氣門所要求的最大升程hqmax。1htmaxihqmax式中i-搖臂的搖臂比，一般～，常用為1.5.在凸輪直接驅(qū)動(dòng)氣門的頂置凸輪軸式氣門機(jī)構(gòu)中，i=1.由于r0、2φ0、htmax三個(gè)參數(shù)在設(shè)計(jì)凸輪型線從前已初步確定，因此雙圓弧凸輪的設(shè)計(jì)，實(shí)際上是在r1、r2兩個(gè)參數(shù)中任選一個(gè)，確定一個(gè)即可。由于r1的選擇范圍很大，而r2的選擇范圍很小，因此先選r2再選r1是很合理的。在選擇r2時(shí)，應(yīng)注意不要使r2過(guò)小，省得凸輪變尖，以致凸輪尖端處接觸應(yīng)力過(guò)大，而使凸輪與挺住一對(duì)摩擦副產(chǎn)生早起傷害。凸輪在長(zhǎng)遠(yuǎn)使用尖端磨損高出極限后，必定重新磨削，因此必定留下磨削欲量。一般認(rèn)為r2min應(yīng)大于2mm。（1）進(jìn)氣凸輪的設(shè)計(jì)：設(shè)定進(jìn)氣凸輪的r2=4mm，則有：（r1-4）2=（）2+（r2+