cz380型柴油机凸轮轴优化设计【字数：12318】
凸轮轴是活塞发动机用来控制配气机构内的气门的打开和关闭。介绍了CZ380型柴油机凸轮轴设计原则，阐述了CZ380型柴油机凸轮轴的种类和结构和工作原理，对CZ380型柴油机凸轮轴的设计要求和布置要求,进行了分析。展开了CZ380型柴油机凸轮轴的选型与安装形式的优化设计等,凸轮轴的具体安装位置和具体布置形式的确定，安装时的尺寸、支撑力、工作行程的计算等工作。根据CZ380型柴油机凸轮轴的种类选择来进行结构优化，确定优化设计方案，利用CATIA软件进行CZ380型柴油机凸轮轴的建模。CZ380型柴油机凸轮轴优化设计是为了达到发动机轻型化、低成本的目的，在没有影响各个零件性能的前提下，应该让零件尽可能的简化加工、降低质量，使材料更趋合理。为实现上述目标，本文对发动机部件凸轮轴的设计进行了设计优化，为了发动机的性能需要要求凸轮轴有更紧凑的结构、更低的质量，并且拥有更高的性能。
目录
1．绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2凸轮轴概述 2
1.3课题研究的现状与发展趋势 2
1.4本文的主要研究内容 3
2．CZ380型柴油机凸轮轴设计原则 4
2.1凸轮轴的类别与构造 4
2.2 CZ380型柴油机凸轮轴的工作原理 5
2.3凸轮轴设计前说明 6
2.4 CZ380型柴油机的凸轮轴设计要求 6
2.5CZ380型柴油机凸轮轴布置要求 7
2.6本章小结 8
3．CZ380型柴油机凸轮轴的选择与安装形式的选择 9
3.1 CZ380型柴油机凸轮轴的种类及结构选择 9
3.2CZ380型柴油机凸轮轴的安装位置及布置形式的确定 9
3.3CZ380型柴油机凸轮轴安装尺寸、支撑力、工作行程的计算 10
3.4本章小结 12
4．参数计算 13
4.1 CZ380型柴油机凸轮轴的基本参数计算 13
4.1.1凸轮轴的最小直径确定 13
4.1.2凸轮轴的计算 13
4.1.3凸轮的基圆设计 14
4.1.4配气机构的运动形式和凸轮的型线设计 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4.2 CZ380型柴油机凸轮轴的模型 17
4.3本章小结 17
5．仿真分析与优化 18
5.1凸轮轴的导入 18
5.2仿真分析和优化 19
5.3本章小结 24
6．结论 25
参考文献 26
致谢 28
1．绪论
1.1课题的研究背景及意义
在汽车的零部件中,每个零部件都有其存在的必要。更不要说发动机的凸轮轴等零部件对整车质量的影响有多大了。
在国内外制造凸轮轴的主要方法如下:在加工钢锻造毛坯后，高频燃烧凸轮顶端来获得马氏体层的方法和技术。上世纪70年代后期，德国和法国得到了凸轮轴氩弧重熔新的铸铁分析法，以及日本和法国的冷硬铸铁。通过在凸轮的部位用CrMnMo合金涂料过程以及表面合金化的铸件用来提升工艺。
在过去科技还不成熟的时候，底置式凸轮轴是汽车，船舶等机械交通工具中最常用的。如果这样的机械中要用到的发动机，该机械的气门在顶部，就是顶置式气门式发动机。一种机械动力源的凸轮轴位于曲轴箱的侧面，再通过配气机构对气门的开闭进行控制。如上原因底置式凸轮轴也被称为侧置式凸轮轴[2]。因为这样，发动机中的凸轮轴距离气门位置较远，又因为每个气缸一般有两个气门，所以转速慢，平顺性不好，输出功率低。只不过这种结构的发动机输出扭矩和低速性能会比较出色，因为结构简单，所以易于维修。
现在的汽车小型船舶等多数使用的是顶置式凸轮轴。现如今的顶置式凸轮轴使用好处是凸轮轴更接近挺杆了，减少了由底置式凸轮轴在凸轮轴和气门之间较大距离方面造成的往返动能浪费。顶置式凸轮轴发动机气门开闭动作快，转速高，平稳度好。顶置式凸轮轴发动机较早出现。因为这发动机只在顶部安装了根凸轮轴，所以每个汽缸有两至三个气门，高速性能也受到了限制。技术较新的是顶置式双凸轮轴发动机，这种内燃机配备两根凸轮轴，一根用作开闭进气门，一根用作开闭排气门，每个汽缸安装到四至五个气门，高速性能显著提升，低速性能则受影响，结构变得复杂，维修变得困难。
为了改善发动机的动态性能，一些改造厂商改造了发动机的凸轮轴并更换了高角度凸轮轴（Hi－CAM）。许多人不了解凸轮轴的工作原理就要自私的改发动机的凸轮轴来使发动机工作，自以为能够改进发动机，殊不知只会加大发动机的负担，根本不能够带来提升。
在一般的发动机中又可以分为高角度凸轮轴和普通凸轮轴，这两种凸轮轴的区别在于，高角度凸轮轴只能用于速度竞赛的机械中，并不适用于普通的车辆，高角度凸轮轴的作用在于延长气门开启时间，增大气门升程，实现进、排气门早开和晚关，这样以燃烧更多更充分的混合气，提高发动机中、高速旋转的动力能力输出，从而保持发动机的高速旋转。当工作角度大于278°时，气门重叠角角度大，发动机在高转速时动力会提升很多，但是发动机在低速旋转时就会因为气缸密封性差导致怠速，严重时抖动甚至发生熄火现象。
随着科技发展机械专业的不断发展壮大，为了能够使发动机充分燃烧燃料的结果出现，整个行业出现了新要求。凸轮轴需轻便、耐磨、外观优美且不易变形、操作便捷以及有效保护零部件，这对比以前的凸轮轴行业有了巨大改变，它基本上可以解决已知的所有问题。
1.2凸轮轴概述
凸轮轴是活塞发动机的重要组成部分。这个功能是控制配气机构内的气门的打开和关闭。在普通车用发动机中，凸轮轴通过链或带和曲轴连接在一起，多气缸发动机的凸轮轴的旋转速度为单轴的一半。配气机构高速转动，所以扭矩很大。所以凸轮轴的设计要符合要求。凸轮轴的设计和优化在发动机的设计中扮演了关键作用，因为气门和凸轮运动定律影响发动机的输出和操作特性。
柴油机的凸轮轴分为配气机构凸轮轴和燃油泵的凸轮轴。使用中的燃油泵的凸轮轴损伤与阀门内凸轮轴的损伤一样，主要损伤包括凸轮轴特性的磨损和凸轮轴弯曲。这些损伤的问题是,柴油发动机的配气正时和供油正时的时机，直接以及间接的影响工作质量,另外通常柴油发动机的质量也受到影响，凸轮轴的不恰当优化是引起的汽缸的负荷工作原因。
严重时会出现损坏机体，影响行车安全的事情。因此，尽快修理并修理凸轮轴表面的损伤，降低故障率是特别紧急的任务。
目录
1．绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2凸轮轴概述 2
1.3课题研究的现状与发展趋势 2
1.4本文的主要研究内容 3
2．CZ380型柴油机凸轮轴设计原则 4
2.1凸轮轴的类别与构造 4
2.2 CZ380型柴油机凸轮轴的工作原理 5
2.3凸轮轴设计前说明 6
2.4 CZ380型柴油机的凸轮轴设计要求 6
2.5CZ380型柴油机凸轮轴布置要求 7
2.6本章小结 8
3．CZ380型柴油机凸轮轴的选择与安装形式的选择 9
3.1 CZ380型柴油机凸轮轴的种类及结构选择 9
3.2CZ380型柴油机凸轮轴的安装位置及布置形式的确定 9
3.3CZ380型柴油机凸轮轴安装尺寸、支撑力、工作行程的计算 10
3.4本章小结 12
4．参数计算 13
4.1 CZ380型柴油机凸轮轴的基本参数计算 13
4.1.1凸轮轴的最小直径确定 13
4.1.2凸轮轴的计算 13
4.1.3凸轮的基圆设计 14
4.1.4配气机构的运动形式和凸轮的型线设计 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4.2 CZ380型柴油机凸轮轴的模型 17
4.3本章小结 17
5．仿真分析与优化 18
5.1凸轮轴的导入 18
5.2仿真分析和优化 19
5.3本章小结 24
6．结论 25
参考文献 26
致谢 28
1．绪论
1.1课题的研究背景及意义
在汽车的零部件中,每个零部件都有其存在的必要。更不要说发动机的凸轮轴等零部件对整车质量的影响有多大了。
在国内外制造凸轮轴的主要方法如下:在加工钢锻造毛坯后，高频燃烧凸轮顶端来获得马氏体层的方法和技术。上世纪70年代后期，德国和法国得到了凸轮轴氩弧重熔新的铸铁分析法，以及日本和法国的冷硬铸铁。通过在凸轮的部位用CrMnMo合金涂料过程以及表面合金化的铸件用来提升工艺。
在过去科技还不成熟的时候，底置式凸轮轴是汽车，船舶等机械交通工具中最常用的。如果这样的机械中要用到的发动机，该机械的气门在顶部，就是顶置式气门式发动机。一种机械动力源的凸轮轴位于曲轴箱的侧面，再通过配气机构对气门的开闭进行控制。如上原因底置式凸轮轴也被称为侧置式凸轮轴[2]。因为这样，发动机中的凸轮轴距离气门位置较远，又因为每个气缸一般有两个气门，所以转速慢，平顺性不好，输出功率低。只不过这种结构的发动机输出扭矩和低速性能会比较出色，因为结构简单，所以易于维修。
现在的汽车小型船舶等多数使用的是顶置式凸轮轴。现如今的顶置式凸轮轴使用好处是凸轮轴更接近挺杆了，减少了由底置式凸轮轴在凸轮轴和气门之间较大距离方面造成的往返动能浪费。顶置式凸轮轴发动机气门开闭动作快，转速高，平稳度好。顶置式凸轮轴发动机较早出现。因为这发动机只在顶部安装了根凸轮轴，所以每个汽缸有两至三个气门，高速性能也受到了限制。技术较新的是顶置式双凸轮轴发动机，这种内燃机配备两根凸轮轴，一根用作开闭进气门，一根用作开闭排气门，每个汽缸安装到四至五个气门，高速性能显著提升，低速性能则受影响，结构变得复杂，维修变得困难。
为了改善发动机的动态性能，一些改造厂商改造了发动机的凸轮轴并更换了高角度凸轮轴（Hi－CAM）。许多人不了解凸轮轴的工作原理就要自私的改发动机的凸轮轴来使发动机工作，自以为能够改进发动机，殊不知只会加大发动机的负担，根本不能够带来提升。
在一般的发动机中又可以分为高角度凸轮轴和普通凸轮轴，这两种凸轮轴的区别在于，高角度凸轮轴只能用于速度竞赛的机械中，并不适用于普通的车辆，高角度凸轮轴的作用在于延长气门开启时间，增大气门升程，实现进、排气门早开和晚关，这样以燃烧更多更充分的混合气，提高发动机中、高速旋转的动力能力输出，从而保持发动机的高速旋转。当工作角度大于278°时，气门重叠角角度大，发动机在高转速时动力会提升很多，但是发动机在低速旋转时就会因为气缸密封性差导致怠速，严重时抖动甚至发生熄火现象。
随着科技发展机械专业的不断发展壮大，为了能够使发动机充分燃烧燃料的结果出现，整个行业出现了新要求。凸轮轴需轻便、耐磨、外观优美且不易变形、操作便捷以及有效保护零部件，这对比以前的凸轮轴行业有了巨大改变，它基本上可以解决已知的所有问题。
1.2凸轮轴概述
凸轮轴是活塞发动机的重要组成部分。这个功能是控制配气机构内的气门的打开和关闭。在普通车用发动机中，凸轮轴通过链或带和曲轴连接在一起，多气缸发动机的凸轮轴的旋转速度为单轴的一半。配气机构高速转动，所以扭矩很大。所以凸轮轴的设计要符合要求。凸轮轴的设计和优化在发动机的设计中扮演了关键作用，因为气门和凸轮运动定律影响发动机的输出和操作特性。
柴油机的凸轮轴分为配气机构凸轮轴和燃油泵的凸轮轴。使用中的燃油泵的凸轮轴损伤与阀门内凸轮轴的损伤一样，主要损伤包括凸轮轴特性的磨损和凸轮轴弯曲。这些损伤的问题是,柴油发动机的配气正时和供油正时的时机，直接以及间接的影响工作质量,另外通常柴油发动机的质量也受到影响，凸轮轴的不恰当优化是引起的汽缸的负荷工作原因。
严重时会出现损坏机体，影响行车安全的事情。因此，尽快修理并修理凸轮轴表面的损伤，降低故障率是特别紧急的任务。
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