1、 毕业设计（论文）题 目 DOHC 型汽油机 VVT 机构设计 院 （系） 机械与动力工程学院 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 2014 年 6 月 6 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300 字左右） 、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。
2、3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明
3、本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日重庆科技学院本科生毕业设计 摘要I摘 要随着科学技术和经济的发展，人类基于环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗、低污染和动力性已成为汽油发动机的发展方向。可变配气相位技术已成为新技术发展方向之一。本
4、文在综合探讨和了解国内、外发动机可变配气相位技术发展基础上，具体介绍可变配气相位(VVT)技术在四冲程四气门摩托车发动机上的应用以及使用的优点。由于摩托车在我国的发展以及我国道路等多种因素的影响，摩托车发动机在多工况下变换运转较多，对研究摩托车发动机可变配气相位的基本原理、控制模式和执行机构的工作原理，探讨运用可变配气相位技术前、后对发动机性能的影响是非常有必要的。同时针对双顶置凸轮轴型（DOHC）摩托车发动机设计了一种适用的可变配气相位机构，该机构主要由双进气气门、双进气凸轮、双进气挺柱及正时切换机构组成，可以使双进气凸轮和双进气挺柱根据不同运行工况由正时切换机构进行切换。本次设计的可变配气
5、相位(VVT)机构，在低速低负荷工况下，采用低速凸轮型线工作，可缩短气门开启时间，可减小气门升程，可减少进入气缸中的新鲜空气，可能达到降低发动机燃油消耗的目的，可增大了扭矩。在高速高负荷工况下，采用高速凸轮型线工作，可延长了气门开启时间，可增大气门升程，使更多新鲜空气进入气缸中，可达到增大发动机的输出功率的目的。其主要设计内容包括对气门组（气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件）的设计和气门传动组（凸轮轴、链轮、挺柱等）的设计。关键词： 发动机 VVT 机构 低能耗 低污染 动力性重庆科技学院本科生毕业设计 ABSTRACTIIABSTRACTWith the development of s
6、cience and technology and economy, human based on the requirement of environment protection and sustainable development of human, low energy consumption, low pollution and power performance has become the development direction of gasoline engine. Variable distribution phase technology has become one
7、 of new technology development direction. Based on the comprehensive discussion and understanding of engine variable distribution phase technology development at home and abroad, based on the introduced variable with gas phase (VVT) technology in the application of four stroke motorcycle engine of f
8、our valves and the advantages of using. Due to the development of the motorcycle in our country and our country the influence of many factors such as roads, motorcycle engine operating under many conditions transform is more, the study of motorcycle engine, the basic principle of variable distributi
9、on phase control mode and the working principle of the actuator to discuss using the variable distribution phase technology before and after impact on engine performance are very necessary. At the same time for double overhead camshaft (DOHC) motorcycle engine designs an applicable variable with gas
10、 phase mechanism, which is mainly composed of double inlet valve, double inlet CAM, double inlet lifter and timing of switching mechanism, can make double inlet CAM and double inlet lifter according to different operating conditions by the timing to switch switching mechanism. The design of variable
11、 distribution phase (VVT) mechanism, in the low speed under low load condition, the CAM contour line speed work, can shorten the valve open time, can reduce the valve lift, can decrease into the fresh air in the cylinder, may achieve the purpose of reducing engine fuel consumption, can increase the
12、torque. Under high load conditions, the use of CAM contour line high speed work, can prolong the valve open time, can increase the valve lift, make more fresh air into the cylinder, can achieve the purpose of increase engine power output. Its main design content includes the valve group (valve, valv
13、e guide, valve seat and valve springs and other parts) in the design and valve train group (camshaft, sprocket, lifter, etc.) design.Keywords: engine; VVT mechanism ; low energy consumption; low pollution ; power performance 重庆科技学院本科生毕业设计 目录III目录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 背景及意义 .21.2 国内、外研究发展现状 .21
14、.3 研究内容 .32 VVT 结构及工作原理 .42.1 设计 VVT 部件基本结构 .42.2 工作原理及工作过程 .52.2.1 当发动机低速运转时 .52.2.2 当发动机由高速运转到低速运转时 .6三、VVT 零部件设计 .73.1 气门组的设计 .73.1.1 气门的设计 .73.1.2 气门导管的设计 .103.1.3 气门弹簧的设计 .103.1.4 销轴的设计 .113.1.5 销轴回位弹簧的设计 .113.1.6 弹簧座的固定方式 .123.2 气门传动组的设计 .123.2.1 凸轮的设计 .123.2.2 链轮的设计 .143.2.3 挺柱的设计 .143.2.4 气缸
15、盖的设计 .15四、结 论 .16参考文献 .17致谢 .18重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论11 绪论近几十年来，摩托车作为人们从事各项社会活动的重要交通工具，已经越来越广泛的被人们所使用。随着国民经济快速发展和人们生活水平的不断提高，人们的出行频率增多，活动范围不断扩大，对交通工具的快速性、机动性和可靠性越来越高 1。但随着科学技术和经济的发展，环境污染和能源短缺倍受关注，人类基于环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗和低污染已成为汽油发动机的发展方向。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定。提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污成为了许多国家和发动机厂商、科研机
16、构的首要研究目的。目前，这些新技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向 2。与汽车相比，摩托车发动机的未燃 HC 排放很高。减少未燃 HC 排放的有效措施就是控制点火提前角。而改变点火提前角的方法中，VVT 就是其中一个。而可变配气相位(VVT)技术已成为新技术发展方向之一 3。可变的配气相位（VVT）技术在发动机上的应用改变了传统发动机中配气相位固定不变的状态，在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正时，较好地解决了高转速与低转速、大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，同时在一定程度上改善了废气排放 4。最佳的配气相位是在很短的换气时
17、间内使新鲜空气(可燃混合气)尽可能多的充入发动机，并使排气阻力最小，废气残留量最少。当发动机转速发生变化时，由于进、排气门早开和晚关的绝对时间和气流的速度都发生了变化，因此，其最佳的配气相位角也应随之改变。普通发动机的进、排气门的开、闭都由进、排凸轮进行驱动，因为进、排凸轮型线是固定不变的所以进、排气门的早开角、晚关角也固定不变，这就意味着只能在某一转速下发动机才处于最佳的配气相位状态，而在发动机转速很低或很高时，就会出现配气相位处于不理想的状态。原因是当发动机低转速时，会由于气门叠开角比理想值大，从而使部分新鲜混合气和废气一起由排气道排除从而造成油耗和排污的增加；当发动机在高转速时，由于气门
18、叠开角比理想值小，导致充入气缸的新鲜混合气的不足，从而导致了发动机不能达到其最大功率 5。到目前为止，已出现了多种配气相位可变的发动机配气装置。比如说现有的车用发动机大部分使用凸轮轴，则气门正时不能因路况的变化而灵活改变，多年来人们尝试了多种方案，比如说电磁气门驱动系统和液压气门驱动系统等 6。使得发动机的动力性、经济性及排气污染等都得到了一定的改善。重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论21.1 背景及意义出于环境保护和人类可持续发展的要求，低能耗和低污染已成为摩托车发动机的发展方向和目标。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定。2010 年 7 月 1 日，国家环保部批
19、准并颁布了摩托车国三标准。对摩托车发动机进行全面的技术改造和提升成为一个紧迫的问题。实施摩托车国三标准不仅是成本控制和市场的问题，更是技术方面的问题。在各种现代技术手段中，VVT 技术已成为新技术发展方向之一。相对于传统配气相位固定不变的发动机，可变配气正时则可以适时地控制发动机进、排门开闭时刻(正时)和改变气门运动升程,与摩托车运行工况实现最佳匹配,从而加快进气速度，改善混合气质量，改变残余废气系数，提高进气效率，最终改善发动机的燃烧过程，使动力性、经济性、排放性以及响应性能得到综合提高。我国摩托车工业发展是快速和迅猛的。从 1980 年到 1990 年年产量从 4.9万辆增加到 97 万辆
20、，年平均增长 34%，从 1990 年到“八五”末期的 1995 年年产量 783.61 万辆，平均增长速度为 56.2%1。但早在 1993 年我国摩托车的产量首次超越日本跃居世界第一，到 1997 年产量突破 1000 万辆，占当年世界摩托车产量 2300 万辆的 43%，成为了名副其实的摩托车生产大国。 “2000 年全国摩托车生产企业及产品目录”中的产品数量高达 10383 种，新增产品数量高达 2417 种，反映了我国摩托车工业的整体技术水平和发展趋势。从排量上看，中国 135 家生产企业开发的 2417 种新产品主要是250mL、150mL、125mL、110mL、100mL 和
21、50mL 等中、小排量摩托车。而大排量摩托车所占比例很少 7。目前国内、外还尚没有以双顶置凸轮轴配气机构结构形式为基础的，适合于中、小排量单缸四冲程四气门摩托车发动机的可变配气机构及其应用实例。本文的选题就是根据我国摩托车工业的发展现状，以 JL125 为基础，结合太原工业大学李莉等人发表的直动式液力间隙调节器可变配气相位机构设计研究 ，提出了“针对摩托车四冲程四气门双顶置凸轮轴汽油机（排量为125cc250cc）进行 VVT 结构设计” 。通过跟踪国内外车用发动机可变配气正时的发展水平和技术现状, 借鉴现有的 VVT 机构，并在此基础上进行优化设计，制定出合理的设计方案,从而解决高转速与低转
22、速、大负荷与小负荷发动机动力性与经济性的矛盾。1.2 国内、外研究发展现状由于可变配气相位技术的优越性，在美国已有 800 多项专利产品。但是出现在 80 年代以前的很多机构存在问题较多，如造价昂贵、机构复杂、可调自由度有限以、冲击较大及速度较高等。近 10 多年，电子技术的发展促进了可变配重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论3气相位机构产品化，有些技术已在轿车上使用，取得了较好的效果。例如：Benz 公司的 500SL 型车用 V8 发动机采用了可变气门正时机构，使用进气凸轮轴两点调相法来改变气门正时。在提前调整发动机进气门关闭角的工况，发动机 4000r/min 全负荷工况下，扭矩平均增加
23、 15Nm30Nm，扭矩提高了5%8%，在滞后调整进气门关闭角时，标定功率增加 15kW，功率提高了约7%。HONDA 公司在 1989 年第一批装用 VTEC 的 1.6L 其最大输出功率可从原88kW 增加到 118kW,而且可以达到 8000r/min 的超高速。本田公司声称本田VTEC 发动机是把赛车发动机的高转速性能和普通 2 气门发动机的低转速性能结合在一起的新型发动机。本田最近新出台的三段式 VTEC 发动机，能在低、中、高三种不同状态下让气门以三种不同的方式工作，这种崭新的三段式 VTEC 机使发动机油耗在与 VTEC-E 相同的情况下，功率提高了 40%,最大功率 96kW
24、(64Kw/L)8。我国的轿车发动机，也正在全面推广应用电控汽油喷射技术，开始采用顶置双凸轮轴机构，实施凸轮调相原理可变配气相位机构。但是，我国的 VVT 技术与外国的 VVT 技术相比有着巨大的差距，尽管已经有许多研究人员进行 VVT 技术的研究，却仍停留在研发间断。比如说三棱公司创新的 MIVEC带你控系统采用了可变发动机排量同时也可以改变气门正时和升程的机构，它可以所以增加发动机的动力输出和改善燃油经济性 9。所以 VVT 技术在我国及国外仍具有巨大的发展潜力，已经成为现代发动机的发展方向的新技术之一。1.3 研究内容1、跟踪国际国内车用发动机可变配气正时（VVT，Variable Va
25、lve Timing ；VVL，Variable Valve Lift）的发展水平和技术现状；2、研究摩托车发动机 VVT 的基本原理、控制模式和执行机构的工作原理，探讨如何运用 VVT 解决高转速与低转速、大负荷与小负荷发动机动力性与经济性的矛盾；3、以某型摩托车汽油机为对象，开发适用四冲程四气门配气机构的 VVT 部件系统（执行机构和控制模块），完成关键零件的设计和 VVT 部件装配。重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论41叶盛焱主编. 摩托车发动机设计. 北京: 人民邮电出版社.1997.2蔡伟义. 可变气门正时技术.汽车维修与保, 2003 年 08 期.3李强摩托车发动机点火提前角的
26、研究N桂林航天工业高等专科学校学报, 2003 年 4 期.4邢世凯等. 车用内燃机可变技术概述. 拖拉机与农用运输车, 2003 年06 期.5麻友良. 公路交通科技J.配气相位可变技术的现状和发展. 2002.6王宏喜等. 一种全新气门控制系统的研究.车用发动机，2004 年 5 期.7于吉超等. 摩托车发动机燃烧、节能、净化技术发展现状及前景, 小型燃机与摩托车, 2003 年 4 期.8吴俊刚.中小排量摩托车发动机 VVT 机构的研制A. 苏岩, 李理光, 肖敏等. 国外发动机可变配气相位研究进展机构篇. 汽车技术.1999(6) 9姜晓燕. 多状态可变气门正时发动机. 山东内燃机, 1995 年 04 期.
