【基于电动SUV三缸发动机配气机构凸轮轴及挺柱的设计与校核案例2400字】

基于电动SUV三缸发动机配气机构凸轮轴及挺柱的设计与校核案例目录基于电动SUV三缸发动机配气机构凸轮轴及挺柱的设计与校核案例 1 1 2 21.2凸轮工作段型线设计 41.2.1缓冲段最大升程的确定 41.2.2确定凸轮工作段半包角 5 5 7 9 1.4.3凸轮宽度 1 11.5凸轮轴的校核 1 1.6挺柱的设计 1.8挺柱的校核 1.1.1基本参数的选择参数名称缓冲段高度H₀缓冲段结束速度Vo1.1.2缓冲段型线设计h,=Cφ²(0≤4c≤4o₁)解得列方程组代入代入根据所列方程，利用Excel软件进行计算得出缓冲段挺柱升程与转角的变化关系，如表3-1所示。转角◎加速度00024680000000利用Excel软件绘制缓冲段挺柱升程变化曲线如图3-1挺柱升程挺柱升程凸轮缓冲段型线0.180.140.12 0.080.060.040挺柱加速度挺柱加速度挺柱速度0凸轮转角(°)1.2凸轮工作段型线设计凸轮工作段型线包括梳齿工作段轮廓、低阶组合多项式轮廓、高阶多项式轮廓和弧形梳形轮廓多种类型。其中高阶多项式轮廓曲线连续，工作平稳，零件动加速度较小。故该设计选用六边形对称轮廓。型线方程为通过方程求解未知数Co,C₂,C,C₄,C,C,规定C₂=2,保证凸轮型线的连续性。气门径在第四章中确定为查阅资料得公式取比例为0.27和0.32,计算出气门最大升程为Hi=7.104mmHe=6.875mm1.2.2确定凸轮工作段半包角气门相位在第2章中已确定，如图3-2所示进气门排气门提前开启(°)推迟关闭(°)直接代入公式计算得到进排气凸轮工作段半包角为：1.2.3进气凸轮工作段型线的设计对y求各阶导公式如下x=θ,y=H₀=0.2,y=-6,y”=0,y=C₀+C₂+C₁₂+C22+C32y′=2C₂+12C₁₂+22C₂₂+32C₃2+62C62=-Vy"=2C₂+132C₁₂+462C₂₂+992C₃2+378y"=1320C₁₂+9240C₂2+29760C32+22692y⁴)=11880C₁₂+175560C₂₂+863040C₃₂+133882得到矩阵C₂=-13.3918,Ci₂=7.83651,C22=-5.33663,C₃₂=1.629将未知数代入型线方程得到利用Excel解出以上三个方程，得到进气凸轮升程变化曲线，如表3-2。转角o转角o02468用Excel输出进气凸轮挺柱升程曲线，如图3-2。凸轮转角(°)排气凸轮工作段型线与进气凸轮工作段型线设计步骤相同利用Excel解出未知数C₂=-13.4942,C₁₂=7.897966,C₂2=-5.37853,C32=1.642741列出方程根据导数方程，将数据代入，利用Excel进行计算，排气凸轮转角与挺柱升程的参数变化如表3-3。凸轮转角◎凸轮o02468利用Excel输出排气凸轮挺柱升程曲线，如图3-3所示。凸轮转角(°)考虑到实际工作要求，必须对凸轮型线进行计算评估。本次设计从凸轮型线丰满系数9Pm对设计进行静态评估。应至少大于0.5。计算结果为0.652,满足要求。计算结果为0.573,满足要求。1.4.1凸轮轴外径凸轮轴尺寸发生变化，则会导致整体结构运行失稳，代入数据计算d=0.26×93=24.18(mm)取整d=25(mm)由经验公式确定凸轮基圆半径1.4.3凸轮宽度1.4.4支承方式1.4.5材料的选择方法，硬度在HRC45~55,挺柱材料确定为激冷铸铁。1.5.1扭转校核式中Tr一扭转切应力MPaT一扭矩NmmWr一抗扭截面系数mm³P一轴传递的功率kW9一载荷密度凸轮轴材料为45钢，通过查表可得许用扭转切应25-45,本设计确定为25Mpa,由式可得由公式可得对于空心轴由于轴上有键槽，这里选择增大轴颈7%得到最小直径dmin=16.54,满足条本次设计选取的全支撑方式，为保证凸轮轴尺寸合格，能长期正常工作，必须对凸轮轴的弯曲刚度进行严格校核。查阅相关文献可知，最大弯曲力矩和最大挠曲往往发生在中部，最大弯曲力矩为式中l一跨度(缸心距)将q=39.1,l=116mm代入公式得到为1.6.1挺柱的结构分类(1)常见平面挺柱型式如图3-4。图3-4平面挺柱的结构型式(2)常见的另一种类型为滚子挺柱，相比于平面挺柱其强度更高，工作也滚子挺柱的结构型式图3-5滚子挺柱的结构形式为保证结构强度，提高