配气机构节课件.ppt

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1、配气机构节第1页，此课件共23页哦 活塞顶一般需设避阀坑（气门重叠角大者避阀坑较深，压缩比大活塞顶一般需设避阀坑（气门重叠角大者避阀坑较深，压缩比大者避阀坑较深）。者避阀坑较深）。为什么气门要提前开启和迟后关闭？为什么气门要提前开启和迟后关闭？原因：原因：1、进气门早开：减少节流损失、进气门早开：减少节流损失 2、进气门迟闭：利用气流惯性多进气、进气门迟闭：利用气流惯性多进气 3、排气门早开：（、排气门早开：（1）自由排气，排除大部分废气）自由排气，排除大部分废气 （2）减少压缩负功）减少压缩负功 4、排气门迟闭：利用气流惯性多排气、排气门迟闭：利用气流惯性多排气.气门重叠角：气门重叠角：在进

2、气上止点前后，有一段时间进、排气门同时开启，重在进气上止点前后，有一段时间进、排气门同时开启，重叠的曲轴转角叫气门重叠角。叠的曲轴转角叫气门重叠角。.汽油机气门重叠角为什么不能过大？汽油机气门重叠角为什么不能过大？原因：如果过大，在怠速或低负荷运转时，节气门开度极小，进气管内真原因：如果过大，在怠速或低负荷运转时，节气门开度极小，进气管内真空度很大，废气会倒流入进气管内。这既会造成废气稀释，又会引起进气空度很大，废气会倒流入进气管内。这既会造成废气稀释，又会引起进气管内管内“放炮放炮”现象。现象。.最佳的气门重叠角随发动机转速上升而增大；最佳的气门重叠角随发动机转速上升而增大；.汽油机的气门重

3、叠角汽油机的气门重叠角柴油机。柴油机。.第2页，此课件共23页哦第三节第三节第三节第三节 配气机构的零件和组件配气机构的零件和组件配气机构的零件和组件配气机构的零件和组件一、气门组一、气门组4、气门弹簧弹力足以克服气、气门弹簧弹力足以克服气门及气门传动件的惯性力，门及气门传动件的惯性力，使气门能迅速开、闭，并保使气门能迅速开、闭，并保证气门与气门座之间有一定证气门与气门座之间有一定的接触应力，以保证密封。的接触应力，以保证密封。组成：由气门、气门导管、气门座和气门弹簧等零件组成组成：由气门、气门导管、气门座和气门弹簧等零件组成作用：密封燃气。作用：密封燃气。要求：要求：1、气门头部与气门座必须

4、贴合紧密；、气门头部与气门座必须贴合紧密；2、气门杆在气门导管内孔中上、下、气门杆在气门导管内孔中上、下滑动自如，无卡滞现象；滑动自如，无卡滞现象；.3、气门弹簧两端面与气门杆中心、气门弹簧两端面与气门杆中心线垂直；线垂直；.第3页，此课件共23页哦c、凸球面形、凸球面形-强度高，排气阻力小，易清除废气，但吸热面强度高，排气阻力小，易清除废气，但吸热面 积大，质量大，加工复杂，仅适用于排气门。积大，质量大，加工复杂，仅适用于排气门。.一、气门一、气门（1）结构：由头部和杆部组成。）结构：由头部和杆部组成。.工作特点：高温、高压、润滑不良、冷却条件差。工作特点：高温、高压、润滑不良、冷却条件差。

5、.要求：足够的强度、刚度、耐热和耐磨。要求：足够的强度、刚度、耐热和耐磨。.材料：进气门材料：进气门合金钢（如铬钢或镍铬钢等）。合金钢（如铬钢或镍铬钢等）。.排气门排气门耐热钢（如硅铬钢等），为节约成本，多采耐热钢（如硅铬钢等），为节约成本，多采 用头部用耐热合金钢、杆部用合金钢的堆焊形式。用头部用耐热合金钢、杆部用合金钢的堆焊形式。.结构特点：（结构特点：（1）杆部至头部圆滑过渡）杆部至头部圆滑过渡-提高刚度。提高刚度。.（2）气门头部形状：）气门头部形状：a、平顶、平顶-结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，适用结构简单，制造方便，吸热面积小，质量小，适用 于进、排气门；于进、排气门；.

6、b、喇叭形、喇叭形-杆部至头部过渡圆弧半径大，刚度好，进气阻力小，杆部至头部过渡圆弧半径大，刚度好，进气阻力小，但吸热面积大，仅用于进气门；但吸热面积大，仅用于进气门；.第4页，此课件共23页哦第5页，此课件共23页哦（5）气门杆端形状：）气门杆端形状：决定于气门弹簧座的固定形式：决定于气门弹簧座的固定形式：（2）气门座圈过盈压配）气门座圈过盈压配-耐高耐高温、耐磨的合金铸铁或奥氏体钢材温、耐磨的合金铸铁或奥氏体钢材料制成的气门座圈，但容易脱落，料制成的气门座圈，但容易脱落，导热性差。导热性差。1）两半锥形锁片）两半锥形锁片-尾端沉割槽；尾端沉割槽；2）锁销）锁销-尾端径向小孔。尾端径向小孔。

7、.2、气门座、气门座作用：作用：1）传热（气门头部热量）；）传热（气门头部热量）；2）密封（燃烧室）。）密封（燃烧室）。.工作特点：高温、高接触应力、润工作特点：高温、高接触应力、润滑不良、冷却条件差。滑不良、冷却条件差。.结构：（结构：（1）气缸盖或气缸体上直接）气缸盖或气缸体上直接镗出镗出-铸铁气缸盖，低性能要求；铸铁气缸盖，低性能要求；.第6页，此课件共23页哦柴油机大部分用铸铁气缸盖，气门柴油机大部分用铸铁气缸盖，气门座圈过盈压配，但容易压碎；汽油座圈过盈压配，但容易压碎；汽油机用铝合金气缸盖，采用气门座圈机用铝合金气缸盖，采用气门座圈过盈压配方式时，需在气门座圈外过盈压配方式时，需在

8、气门座圈外圆上切几道环槽（图示）。圆上切几道环槽（图示）。.材料：灰铸铁、球墨铸铁、铁基粉材料：灰铸铁、球墨铸铁、铁基粉末冶金。末冶金。3、气门导管：、气门导管：作用：导向作用：导向-气门杆直线运动；气门杆直线运动；传热传热-气门杆热量。气门杆热量。.结构：台阶圆筒，过盈压配在气缸盖上，结构：台阶圆筒，过盈压配在气缸盖上，下端伸入气道内部。下端伸入气道内部。.工作特点：高温、润滑不良、与气工作特点：高温、润滑不良、与气门杆高速滑动。门杆高速滑动。.要求：耐热、耐磨。要求：耐热、耐磨。.第7页，此课件共23页哦作用：克服气门及传动件惯性力，防止作用：克服气门及传动件惯性力，防止 出现间隙，保证气

9、门及时关闭且出现间隙，保证气门及时关闭且 紧密贴合，不会因发动机振动等紧密贴合，不会因发动机振动等 原因出现气门不正常开启现象。原因出现气门不正常开启现象。.（1）压缩弹簧：）压缩弹簧：1）圆柱弹簧（等螺距、变螺距）；）圆柱弹簧（等螺距、变螺距）；2）圆锥弹簧。）圆锥弹簧。.（2）内外两根弹簧，可使安装高度减小，注意螺旋方向相反。）内外两根弹簧，可使安装高度减小，注意螺旋方向相反。4、气门弹簧、气门弹簧要求：（要求：（1）足够的刚度及安装预紧力）足够的刚度及安装预紧力 （2）疲劳强度高疲劳强度高 （3）加工精度高，如垂直度要求、）加工精度高，如垂直度要求、自由公差小等。自由公差小等。.材料：高

10、碳锰钢、铬钒钢等冷拔钢丝，材料：高碳锰钢、铬钒钢等冷拔钢丝，加工后要经热处理。加工后要经热处理。.结构特点：结构特点：第8页，此课件共23页哦二、气门传动组二、气门传动组二、气门传动组二、气门传动组b：摇臂驱动气门式：摇臂驱动气门式：凸轮轴、气门摇臂及摇臂轴、正时齿轮（带中间齿轮）或正时链轮（带链条、凸轮轴、气门摇臂及摇臂轴、正时齿轮（带中间齿轮）或正时链轮（带链条、张紧器等）或正时带轮（带齿形皮带、张紧器等）。张紧器等）或正时带轮（带齿形皮带、张紧器等）。作用作用：使进、排气门按各缸发火次序及配气相位规定的时刻开、闭，：使进、排气门按各缸发火次序及配气相位规定的时刻开、闭，且保证一定的气门升

11、程和合适的气门运动规律。且保证一定的气门升程和合适的气门运动规律。.组成组成：与气门布置形式、凸轮轴布置形式及传动方式有关。：与气门布置形式、凸轮轴布置形式及传动方式有关。.（一）侧置气门式配气机构：正时齿轮副、下置凸轮轴、挺杆。（一）侧置气门式配气机构：正时齿轮副、下置凸轮轴、挺杆。.（二）顶置气门式配气机构：（二）顶置气门式配气机构：1、下置凸轮轴：正时齿轮副、下置凸轮轴、挺柱、推杆、气门、下置凸轮轴：正时齿轮副、下置凸轮轴、挺柱、推杆、气门 摇臂及摇臂轴。摇臂及摇臂轴。.2、顶置凸轮轴：、顶置凸轮轴：a：凸轮直接驱动气门式：凸轮直接驱动气门式：凸轮轴、正时齿轮（带中间齿轮）或正时链轮（带

12、链条、张紧器等）或凸轮轴、正时齿轮（带中间齿轮）或正时链轮（带链条、张紧器等）或正时带轮（带齿形皮带、张紧器等）。正时带轮（带齿形皮带、张紧器等）。.第9页，此课件共23页哦 气门锥角较小，气门锥角较小，则则在气门在气门升程相同的情况下，气流通过断升程相同的情况下，气流通过断面较大面较大。但头部厚度较薄，刚。但头部厚度较薄，刚度差，密封性差，仅适用于度差，密封性差，仅适用于进气门（进气门（30），排气门均用），排气门均用45锥角（热负荷高）。锥角（热负荷高）。原因：进气压差小，流速低，排气压差大，流速高，按进出气体流原因：进气压差小，流速低，排气压差大，流速高，按进出气体流量相等原则，可以进大

13、、排小。此外，进气门头部直径较大的好处量相等原则，可以进大、排小。此外，进气门头部直径较大的好处是增加进气量，提高充气效率，从而提高发电机功率。排气门头部是增加进气量，提高充气效率，从而提高发电机功率。排气门头部直径较小的好处是减轻了排气门的热负荷。直径较小的好处是减轻了排气门的热负荷。（4）气门直径：同一气缸上进气门头部直径大、排气门头部直径小。）气门直径：同一气缸上进气门头部直径大、排气门头部直径小。（3）气门锥角：）气门锥角：45或或30。.第10页，此课件共23页哦凸轮：（凸轮：（1）各缸同名凸轮之间夹角）各缸同名凸轮之间夹角-各缸发火次序确定的各缸发火次序确定的 发火间隔角确定。如发

14、火间隔角确定。如4缸机，为缸机，为720/2/4=90凸凸 轮夹角（图示）轮夹角（图示）.1、凸轮轴、凸轮轴：工作特点：受到气门间歇性开启的周期性冲击性载荷。工作特点：受到气门间歇性开启的周期性冲击性载荷。.要求：足够的（心部）冲击韧性和刚度，凸轮表面耐磨。要求：足够的（心部）冲击韧性和刚度，凸轮表面耐磨。.材料：优质钢模锻，合金铸铁或球墨铸铁铸造，凸轮和轴颈表材料：优质钢模锻，合金铸铁或球墨铸铁铸造，凸轮和轴颈表 面经热处理后精磨。面经热处理后精磨。.结构：凸轮、轴颈、驱动机油泵和分电盘的蜗轮、驱动汽油泵结构：凸轮、轴颈、驱动机油泵和分电盘的蜗轮、驱动汽油泵 的偏心轮（传统汽油机的混合式凸轮

15、轴，如图示）。的偏心轮（传统汽油机的混合式凸轮轴，如图示）。.分类：分类：a：混合式凸轮轴：混合式凸轮轴-进、排气凸轮在一根凸轮轴上。进、排气凸轮在一根凸轮轴上。b：单一凸轮轴：单一凸轮轴-同名凸轮在一根凸轮轴上。同名凸轮在一根凸轮轴上。（2）每缸进、排气凸轮之间夹角）每缸进、排气凸轮之间夹角-配气相位及气门配气相位及气门 机构几何运动关系确定。如机构几何运动关系确定。如6100Q型汽油机，气型汽油机，气 门垂直布置，气门及挺柱、推杆皆直上直下运动，门垂直布置，气门及挺柱、推杆皆直上直下运动，凸轮外形对称，凸轮外形对称，e1=40CA，e2=19CA，i1=20CA，i2=56CA。第11页，

16、此课件共23页哦第12页，此课件共23页哦180CA180CA2 CABDCTDCBDC排气行程排气行程进气行程进气行程 e1 i2 i1 e2(180+e1+e2)/2 CA(180+i1+i2)/2 CA2 =(e1+180+180+i2)-(180+e1+e2)/2 -(180+i1+i2)/2 =90+(e1+i2-e2-i1)/4 =90+(40+56-19-20)=10415（凸轮转角）（凸轮转角）第13页，此课件共23页哦（3）凸轮几何形线：）凸轮几何形线：1）保证配气相位；）保证配气相位；2）合适的气门升程及其运动规律。）合适的气门升程及其运动规律。.如图示，如图示，A点：挺柱

17、始升点点：挺柱始升点 B点：气门始升点点：气门始升点 C点：最高点。点：最高点。BCD段：工作段段：工作段-决定了凸轮（最大）升程及其决定了凸轮（最大）升程及其 运动规律。运动规律。D点：气门最早落座点。点：气门最早落座点。E点：挺柱运动终点。点：挺柱运动终点。缓冲段缓冲段-消除气门间隙，控制消除气门间隙，控制气门开启和落座速度。气门开启和落座速度。c:气门升程愈大，容易与活塞顶发生干涉，避阀气门升程愈大，容易与活塞顶发生干涉，避阀坑较深。解决办法坑较深。解决办法-采用多气门方案。采用多气门方案。气门升程大小直接影响气门开启时流通截面积的气门升程大小直接影响气门开启时流通截面积的大小，但也不是

18、愈大愈好：大小，但也不是愈大愈好：a:气门升程有上限气门升程有上限-不超过进气道最小流不超过进气道最小流 通截面积；通截面积；b:气门升程愈大，最大负加速度愈大，惯性力气门升程愈大，最大负加速度愈大，惯性力愈大，容易发生脱离；愈大，容易发生脱离；第14页，此课件共23页哦凸轮轴的正时传动：正时齿轮有正时记号，装配时必须对准，如凸轮轴的正时传动：正时齿轮有正时记号，装配时必须对准，如 图示。图示。第15页，此课件共23页哦凸轮轴安装与拆卸时轴承凸轮轴安装与拆卸时轴承盖连接螺栓应有一定的次盖连接螺栓应有一定的次序要求：序要求：第16页，此课件共23页哦（5）凸轮轴的轴向定位：）凸轮轴的轴向定位：2

19、、挺柱、挺柱：工作特点：将凸轮推力传给工作特点：将凸轮推力传给推杆或气门杆，并承受凸轮推杆或气门杆，并承受凸轮旋转时所施加的侧向力。旋转时所施加的侧向力。.要求：质量小、刚度大、耐要求：质量小、刚度大、耐磨。磨。.材料：镍铬合金铸铁或冷激合材料：镍铬合金铸铁或冷激合金铸铁，其摩擦表面应经热处金铸铁，其摩擦表面应经热处理后精磨。理后精磨。第17页，此课件共23页哦（3）滚轮式：底面是滚）滚轮式：底面是滚轮，改善磨损，减小侧压轮，改善磨损，减小侧压力，船用机。力，船用机。结构特点：结构特点：（1）筒式：上面凹）筒式：上面凹腔与推杆球面接触，腔与推杆球面接触，推杆作小幅度摆动，推杆作小幅度摆动，适用

20、于顶置气门式配适用于顶置气门式配气机构（质量小）。气机构（质量小）。（2）菌式：实心体，）菌式：实心体，适用于侧置气门式适用于侧置气门式配气机构。配气机构。第18页，此课件共23页哦主油道来的机油经过气缸盖油道主油道来的机油经过气缸盖油道2通过挺柱体通过挺柱体9侧面的油孔、上盖底部的键形槽侧面的油孔、上盖底部的键形槽7流入柱流入柱塞塞11内腔形成低压油腔。内腔形成低压油腔。.凸轮转动时，挺柱体凸轮转动时，挺柱体9与柱塞与柱塞11下移，液压缸下移，液压缸12底部容积减小，油压升高，底部容积减小，油压升高，加上补偿弹簧加上补偿弹簧13的作用，使单向球阀的作用，使单向球阀5关闭，形成高压油腔。由于液

21、体不关闭，形成高压油腔。由于液体不可压缩性，液压挺柱犹如刚体一样移动，打开气门。此时气缸盖油道可压缩性，液压挺柱犹如刚体一样移动，打开气门。此时气缸盖油道2不再向低压油腔供油。不再向低压油腔供油。能自动消除气门间隙能自动消除气门间隙液压挺柱结液压挺柱结构示意图：构示意图：挺柱体挺柱体9由上盖和圆柱体激光堆焊而成。由上盖和圆柱体激光堆焊而成。.液压缸液压缸12与挺柱体与挺柱体9内孔精密配合，座落在内孔精密配合，座落在气门杆尾端。气门杆尾端。.柱塞柱塞11与液压缸与液压缸12内孔精密配合。内孔精密配合。.液压缸液压缸12底部装有补偿弹簧底部装有补偿弹簧13，上端座，上端座落单向球阀落单向球阀5。.

22、第19页，此课件共23页哦液压挺柱开始上行时，由于气液压挺柱开始上行时，由于气门弹簧和凸轮下压的作用，高门弹簧和凸轮下压的作用，高压油腔继续关闭，直至转到凸压油腔继续关闭，直至转到凸轮基圆接触处，气门关闭，此轮基圆接触处，气门关闭，此时，气门杆、液压缸时，气门杆、液压缸12不再上移，不再上移，高压油腔容积在补偿弹簧高压油腔容积在补偿弹簧13弹力弹力的作用下增大，高压油腔压力下的作用下增大，高压油腔压力下降，在主油道油压的作用下，克降，在主油道油压的作用下，克服补偿弹簧服补偿弹簧13弹力，推开单向弹力，推开单向球阀球阀5，使两腔相通。，使两腔相通。当气门杆受热伸长时，高压油腔内的油液可经过柱塞当

23、气门杆受热伸长时，高压油腔内的油液可经过柱塞11与液压缸与液压缸12之间的间隙挤入低压油腔，因此，可以不预留气门间隙。之间的间隙挤入低压油腔，因此，可以不预留气门间隙。补偿弹簧补偿弹簧13的作用是始终使液压挺柱的作用是始终使液压挺柱顶面与凸轮形线接触，以消除气门间隙。顶面与凸轮形线接触，以消除气门间隙。第20页，此课件共23页哦3、推杆、推杆：作用：将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传作用：将从凸轮轴经过挺柱传来的推力传给摇臂。给摇臂。要求：足够的刚度（长度短），质量轻。要求：足够的刚度（长度短），质量轻。材料及结构：图示。材料及结构：图示。一般是钢制，对缸体与缸盖都是铝合金的发一般是钢制，对缸体与

24、缸盖都是铝合金的发动机，用硬铝制造。动机，用硬铝制造。推杆可以是实心或空心的。下端同外凸球面支座推杆可以是实心或空心的。下端同外凸球面支座锻成一个整体；上端同外凸或内凹球面支座锻成锻成一个整体；上端同外凸或内凹球面支座锻成一个整体。一个整体。注意：在频繁起动时，使低压油腔中存油减少，或者说低压油腔仅部分存注意：在频繁起动时，使低压油腔中存油减少，或者说低压油腔仅部分存油时，储油容量不足以在起动过程中完全充满高压油腔，高压油腔必然要油时，储油容量不足以在起动过程中完全充满高压油腔，高压油腔必然要吸入空气。由于空气是可压缩的，挺柱不能再视吸入空气。由于空气是可压缩的，挺柱不能再视作刚体，从而使气门

25、传动机构产生敲击声。作刚体，从而使气门传动机构产生敲击声。随着运行的继续，挺柱内存留的空气通过柱随着运行的继续，挺柱内存留的空气通过柱塞与油缸之间的间隙，以及挺柱体与缸盖挺塞与油缸之间的间隙，以及挺柱体与缸盖挺柱体孔之间的间隙逃逸，直到空气完全排尽，柱体孔之间的间隙逃逸，直到空气完全排尽，敲击声消失。敲击声消失。第21页，此课件共23页哦结构：厚度方向呈结构：厚度方向呈“工字形工字形”截面，钻有润滑油道，来自凸轮轴中心截面，钻有润滑油道，来自凸轮轴中心控油道、摇臂轴承孔的机油通过摇臂自身斜钻的油道流向两端，润滑控油道、摇臂轴承孔的机油通过摇臂自身斜钻的油道流向两端，润滑推杆与气门两端的接触工作

26、表面。推杆与气门两端的接触工作表面。4、气门摇臂、气门摇臂：作用：双臂杠杆作用，一则改变推杆力方向，从而使气门运动方向不作用：双臂杠杆作用，一则改变推杆力方向，从而使气门运动方向不同于推杆运动方向；二则在较小的凸轮升程下增大了气门升程。同于推杆运动方向；二则在较小的凸轮升程下增大了气门升程。要求：刚度大（机构刚度的一部分），质量轻（自身质量的要求：刚度大（机构刚度的一部分），质量轻（自身质量的1/3作为机作为机构往复惯性质量），两端工作表面耐磨（渡铬）。构往复惯性质量），两端工作表面耐磨（渡铬）。材料：材料：45号钢冲压或铸铁、铸钢精铸而成。号钢冲压或铸铁、铸钢精铸而成。第22页，此课件共23页哦第23页，此课件共23页哦