中北大学2015届毕业设计说明书
?max??
Fbl?b?2322?93EIl=-0.0009mm （4.16）
?B?Fab?l?a?=0.0404°=0.00075rad (4.17) 6EIL根据机械设计手册，对刚度要求比较严格的轴，允许挠度为0.0002*l，所以此轴段的允许挠度为0.0002*60=0.012mm，允许的偏转角0.005rad。
所以，此轴的弯曲刚度校核合格。 2、凸轮轴的扭转刚度校核
轴的扭转变形用每米长的扭转角?来表示。圆轴扭转角?的计算公式为： ??式中：
T—轴所受的扭矩，N*mm；T=23040N·mm
G—轴的材料的剪切弹性模量，MPa，对于钢材，G?0.81*103MPa；
Ip—轴截面的极惯性矩，mm4，对于圆轴
T180* （4.18） GIp?3.14*244IP???32572 （4.19）
3232代入式（4.31）得：
?d4?=0.05（°）/mm
根据机械设计手册，对于精密传动轴，可取[?]=0.25-0.5（°）/mm[25]，所以，此轴的扭转刚度也合格。
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5 摇臂的设计
5.1摇臂的工作原理
摇臂是推杆和气门之间的传动件，它是推杆传来的力改变方向后作用于气门尾部以推开气门。
5.2摇臂的结构
摇臂的几何尺寸决定于气门和凸轮轴的相对位置。为了获得较轻的质量刚性好的结构，往往才有T字型的或者I字型的断面。采用的就是T字型摇臂断面。 5.3摇臂比
摇臂有长、短臂之分，长短之比成为摇臂比，其值在1.6左右。长臂推动气门的杆端，短臂端螺孔中装有气门间隙调节螺钉和锁紧螺母，气门间隙调节螺钉的球头与推杆上端凹球端头接触，本次选用摇臂比：46/32=1..43。 5.4摇臂润滑
摇臂依靠摇臂轴支撑在摇臂支座上，摇臂上钻有油孔，摇臂轴为中空型，机油由支座油道经摇臂轴内腔润滑到摇臂的衬套，然后从摇臂上油道上流出，滴落在摇臂两端进行润滑。 5.5摇臂的材料
所采用的材料是QT60—2摇臂在与气门的尾部接触时既有滚动又有滑动，所以对材料的要求是要耐磨，为了防止磨损影响正常的配气相位，故该表面要求淬火热处理的工艺。
5.6 摇臂与气门杆顶面间接触应力的计算
2PE?r?0.3383e2mr
?kgf/mm?
2
?0.338322.5x105Em82
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?420kfg/mm2??
式中 Pr—气门杆顶面上的最大作用力（kgf）； R—摇臂敲击部分的球面半径（mm）； 摇臂与气门顶面间的许用接触应力：
摇臂断面A-A中的总应力为： （如图）
??r??450?kfg/mm?。
2
2?G?P?a?WA?P?cosa1FA
?kgf/mm?
1800*51800*cosa1??WA25 =400
?kgf/mm?
2 式中 Pr—气门上的最大作用力；
Wa—气门侧摇臂计算断面的断面模数； FA—气门侧摇臂断面的面积；
A1—从计算断面重心到作用力的垂直距离 A2—作用力的垂直线与计算断面A-A的夹角；
断面B_B中的总应力： ?G?P?a?WA?P?cosa1FA?kgf/mm?
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51900*cosa ?1900*W?1
A25 =420
?kgf/mm2?
式中 Pr—气门上的最大作用力；
Wa—气门侧摇臂计算断面的断面模数； FA—气门侧摇臂断面的面积；
A1—从计算断面重心到作用力的垂直距离 A2—作用力的垂直线与计算断面A-A的夹角；
上述应力?c的许用值??c?如下：
（1）铸铁：??2r??2.5kgf/mm （2）锻造碳钢：??r??10kgf/mm2 （3）锻造合金钢：
??r??20kgf/mm2 (4) 铸钢：??/mm2r??5kgf （5）轻合金：??r??2.0kgf/mm2 对于选择（4）式中的??r??5kgf/mm2。 第 24 页 共 24 页
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6 可变气门的控制
6.1可变气门正时控制
机构中，正时带轮的内部是行星齿轮机构，并且通过该机构将正时带轮的转动传递到凸轮轴。因为太阳轮的一根轴与控制电机通过蜗轮传动机构相连，控制电机可以转动太阳轮，而由凸轮传向控制电机的力矩则被涡轮锁止。控制电机安装在发动机机体上，由于控制电机可以改变凸轮的转动角度，从而进排气门的相位得到控制。
紧凑的机构对于发动机而言是理想的。本文论述了一种结构紧凑且包含前文所述行星齿轮机构的气门正时控制机构，如图2.1所示。在带轮内部，两个行星齿轮与带轮的内齿相啮合，两行星齿轮的轴与一根有轴（所示2.2输出轴）的连杆连接在一起，且该输出轴与凸轮轴相连。正时带轮的旋转按照一定的传动比传到凸轮轴。行星齿轮的内部与一个连接有涡轮的太阳轮啮合，涡轮与蜗杆（图-2所示输入轴）相啮合，控制电机安装在台架（实际运用时为发动机）上并与蜗杆相连。因此，当控制电机转动时，旋转运动通过涡轮传到太阳轮，进排气门的相位就会改变。在该机构中，如果控制电机不转动，涡轮蜗杆机构就会将太阳轮锁止，因而曲轴的转动就会直接传到凸轮轴。当需要改变配气相位时，驱动电机就可以控制气门正时了。 6.2可变气门升程控制
如下图，所示为可变气门升程的原理图，同传统的凸轮连杆控制结构不同，虽也是样采用凸轮轴和摇臂等元件，但凸轮与摇臂的数目及控制方法和传统发动机相比有很大不同。除了基本的2个气门的一对凸轮和和一对摇臂外，该系统增加了一个较高的中间凸轮及相应的摇臂，液压控制移动的小活塞装在摇臂内部。发动机以较低速度运行时，小活塞处于不动，此时3个摇臂分离，左右2个凸轮分别推动与之相应的摇臂，来控制2个进气门的开闭，此时的气门升程较小。由于中间摇臂已与左右
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