摩托车发动机结构设计介绍

1、摩托车发动机结构设计介绍摩托车发动机结构设计介绍 摩托车的种类 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 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。 按乘骑姿势分类： 1.骑式车 2.弯梁车 3.踏板车 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

2、式 太子车 QJ250-3 采用的是直列两缸风冷250cc发动机 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 ） 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

3、本不变 公路跑车 Q.J. Benelli TNT 1130 和 Trek 1130跑车 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 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 发动机的组成部分 曲轴连杆活塞分总成 主要零

4、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 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：AC

5、8A，热处理要去：应经T6处理，硬度为95130HBS，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 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

6、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。 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。 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

7、。 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 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。 燃烧室是由气缸盖、进、排气门、

8、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. 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4.5- 5mm，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

9、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. 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 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

10、、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 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

11、损，并带来 噪音。 设计中应使用TYCON进行优化设计 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=0.080.11D(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， 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

12、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 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。 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

13、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5- 10N，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。 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 构传给离合器，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

14、器的离 合主要受曲轴转速影响，结合转速 大于怠速转速。 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：68/193.58 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=7- 10N/mm，其硬度要适当，否则弹簧容 易发生断裂。 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

15、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 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 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

16、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：ii1*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

17、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 电起动马达 过渡齿轮 过渡齿轮轴 星轮组合（滚柱 式超越离合器） 齿轮啮入轻松、冲击小 发动机起动后，能防止发动机带动起动电机高速旋转 发动机进入正常工作后，起动系统动力联系中断 能使曲轴产生足够的起动转速，一般最低转速不低于400rpm，在500rpm 以上起动比较可靠，电起动的减速比一般为15-25 设计要求： 脚起动分总成 脚起动轴 脚起动齿轮 脚起动棘轮 脚起动弹簧 脚起动扭簧 1）由起动轴向曲轴增速，在起动瞬间 使曲轴达到一定的转速，保证发动机 点火运转，增速比为5-8（一般脚起动 轴的转速为60-80rpm） 2）发动机起动后，起动机构在其啮合 解脱装置的作用下自动脱离啮合并回 位，不随曲轴的旋转而转动 设计要求： 磁电机分总成 转子组件 定子组件 触发器 线缆 发动机研究所负责确定磁电机 的外形尺寸和安装尺寸，电器 性能参数由电器研究所负责设 计。 左曲轴箱体分总成 右曲轴箱体分总成 箱体类零件设计在确保箱体有足够的强度和刚度前提下