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（优秀毕业全套设计）液压式可变配气系统设计（整套下载）

门升程连续变化的目的，同时还能在定的程度上缓解柱塞对执行机构的冲击。.电控液压驱动可变配气系统的构成电控液压驱动可变配气系统原理如图．所示。该系统主要包括液压系统部分气门驱动部分电子控制部分，各部分的组成及功能简单介绍如下图．电控液压驱动可变配气系统原理示意图.液压系统部分由油箱滤油器溢流阀液压泵电动机压力表压力表开关以及蓄能器等元件组成。主要任务是为系统提供驱动气门运动的能量。.气门驱动部分包括可变配气系统执行机构执行机构支撑架两位两通高速开关电磁阀和气门弹簧组件组成。其中可变配气系统执行机构由两个两位两通高速开关电磁阀控制液压油路，依靠往复运动的柱塞驱动气门来回运动。气门回位靠气门弹簧复位。主要任务是完成液压能与气门动能及气门弹簧势能三者之间的能量转换。.电子控制部分电子控制部分主要是对液压及气门驱动部分进行控制，可选用两种控制方法控制控制。本文主要研究液压系统，电控部分不作详细说明.电控液压驱动可变配气系统的工作原理如图．所示，该系统的工作过程主要分以下几阶段气门开启过程首先电动机带动液压泵转动，经网式滤油器过滤后，将油箱中的油液吸入液压泵内。油液在液压泵内经增压后，通过单向阀送入蓄能器。蓄能器稳定油液的压力，并将油液以恒定的压力送到高压电磁阀。当高压开关电磁阀接收驱动信号打开，使执行机构液压缸与高压油源连通，液压油进入执行机构液压缸，液压缸内压力迅速升高，液压油推动柱塞向下运动。柱塞克服气门弹簧阻力推动气门逐渐打开。当气门达到最大升程时，高压电磁阀停止接收驱动信号，立即处于关闭状态，执行机构液压缸内液压油油量保持不变，油压恒定，柱塞位置被油压锁定，气门保持最大升程位置。气门定位过程此时高压电磁阀和低压电磁阀都处于关闭阶段。由于液压缸内压力保持等于气门弹簧阻力，气门保持全开状态。气门关闭过程气门保持全开段时间后，此时低压电磁阀打开，低压电磁阀连通液压缸与低压油箱。液压油回流到油箱，气门逐渐恢复到关闭状态。在气门关闭过程中，由于柱塞回位过程中，柱塞头部的回流口为可变节流式，柱塞越往上回位，回流面积较小，节流作用就越强，这样降低了落座速度，减小气门落座冲击。压力保持过程电动机带动齿轮泵转动，向蓄能器供油，使蓄能器压力保持设定的压力值。当蓄能器内液压油的压力大于设定压力时，溢流阀打开，蓄能器向油箱回油，直到蓄能器内液压油的压力等于设定压力时为止。设定压力通过溢流阀上的开关调节，其数值显示在压力表上。.拟定液压原理图图.液压原理图液压泵单向阀油滤器压力表溢流阀蓄能器减压阀二位二通常闭高速电磁阀二位二通常闭高速电磁阀执行机构.本章小结本章以设计整体方案为目标，按照在不改变气缸盖结构的基础上，设计种电控液压驱动气门执行机构，将该执行机构安装在发动机气缸盖上，代替原来的凸轮轴配气机构。这套机构初步能够实现气门正时气门升程连续变化的目的，同时还能在定的程度上缓解柱塞对执行机构的冲击。第章液压系统的设计计算.液压系统额定压力的选取额定压力是指液压系统的最高工作压力，单位.液压系统的最高工作压力，液压系统总的压力损失液压系统的安全裕度柱塞头部直径，柱塞中部直径，气阻尼隔板直径，气门位移气门弹簧强度气门弹簧力摩擦力气门内外弹簧预紧力，行机构液压腔最大液压阻力，空气阻尼力，进气门开启时，因为气门上下两面压差很小，缸压力大小可以忽略。液压系统额定流量的选取额定流量是指液压系统的工作流量，单位。.压系统额定流量，门开启动作完成时间，压系统总的流量损失系数精确的计算出值是选取额定流量值的关键，也就是气门开启动作完成时间计算。从式中可以发现，只有气门开启动作完成时间是未知数，所以精确的计算出值是选取额定流量值的关键，也就是气门开启动作完成时间的计算。.如图.所示的是可变配气系统工作特性原理图，高压电磁阀打开，气门在段延迟时间后开始打开。气门打开到最大升程并持续段时间当低压电磁阀打开，气门在段延迟时间后开始关闭。气门匀速关闭直到完全关闭气门。图.可变配气系统工作特性原理图气门开启延迟与气门开启动作完成时间起构成开启响应时间.气门关闭延迟与气门关闭动作完成时间起构成关闭响应时间.气门关启延迟与气门开启保持时间起构成气门全开持续期.可计算出其中气门开启持续期.估计气门开启需要的时间液压系统设计参数为了方便计算，将液压系统计算所需要些参数进行汇总。如表．所示表液压系统计算参数再又上述公式可计算出液压元件的选择与计算液压泵的选择首先根据设计要求和系统工况确定泵的类型，然后根据液压泵的最大供油量和系统工作压力来选择液压泵的规格。.液压泵的最高供油压力.式中执行元件的最高工作压力进油路上总的压力损失。如系统在执行元件停止运动时才出现最高工作压力，则否则，须计算出油液流过进油路上的控制调节元件和管道的各项压力损失，初算时可凭经验进行估计，对简单系统取，对复杂系统取。.确定液压泵的最大供油量液压泵的最大供油量为.式中系统的泄漏修正系数，般取，大流量取小值，小流量取大值同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果液压泵的供油量是按工进工况选取时，其供油量应考虑溢流阀的最小流量。.选择液压泵的规格型号液压泵的规格型号按计算值在产品样本选取，为了使液压泵工作安全可靠，液压泵应有定的压力储备量，通常泵的额定压力可比工作压力高。泵的额定流量则宜与相当，不要超过太多，以免造成过大的功率损失。由已知条件和上诉公式可选取高压齿轮泵型号。齿轮泵各种参数额定压力，转数，供油量．，这种齿轮泵满足试验需要前提下，价格低廉，且对液压油的品质要求不高。选择驱动液压泵的电动机驱动液压泵的电动机根据驱动功率和泵的转速来选择。在整个工作循环中，泵的压力和流量在较多时间内皆达到最大工作值时，驱动泵的电动机功率为.式中液压泵的总效率，数值可见产品样本。限压式变量叶片泵的驱动功率，可按泵的实际压力流量特性曲线拐点处的功率来计算。在工作循环中，泵的压力和流量变化较大时，可分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率，然后求其均方根值即可。在选择电动机时，应将求得的功率值与各工作阶段的最大功率值比较，若最大功率符合电动机短时超载的范围，则按平均功率选择电动机否则应按最大功率选择电动机。选取电动机型号．普通电机。电动机参数功率为．，转速。液压阀的选择高速电磁阀的选取高速电磁阀是可变配气系统中的个关键部件，它的动作时间决定着整个系统动作的快慢，电磁阀的流通面积决定了其在定压差下的流量，从而决定了气门的开启速度和关闭速度。设计中选用贵州红林机械厂与美国合作开发的系列高速开关式电磁阀。这种产品结构紧凑体积小重量轻响应快速可靠性高。当线圈通电时，衔铁产生的电磁力通过阀杆使球阀打开，液压油通过控制口输出当线圈断电时，球阀在供油口和控制口压差的作用下．使供油球阀落座，则供油口与控制口断开。由上述已知条件可以确定选额定流量为的高速电磁阀溢流阀的选取溢流阀是种压力控制阀，常用于节流调速系统中，它和流量控制阀配合使用，调节进入系统的流量，并保持系统的压力基本恒定。用于过载保护的溢流阀般称为安全阀。本液压系统设计中需要的是保持系统压力稳定，所以也就被称为定压阀，平时阀芯在弹簧力的作用下压在阀座上，阀呈关闭状态，因而阀芯不起作用。压力油通过入口作用于锥形阀芯上，当油压对阀芯的作用力大于弹簧所调整的压力时，锥形阀芯被打开，高压油便经溢流口排回油箱使得系统中的压力不再升高，保持恒定压力。拧动调压螺钉，可以改变控制压力，直动式溢流阀是靠液压力和弹簧力直接平衡，控制溢流口启闭及其开口大小来进行工作的。这种阀的主要缺点是阀门开口量有变化时候，弹簧力变化比较大，油压也相应的产生较大的波动，所以控制压力的精确度就会降低。由于系统的工作压力要求为范围内，所以，溢流阀只在低压时使用。选取型号型板式系列先导式溢流阀。基本参数为最大压力最小压力．卸荷压力．。油箱的选择由于电动机带动齿轮泵频繁启动，工作油液温度会升高很快。液压系统工作时，工作油液温度不能超过度，这就要求工作油液有充分的冷却时间。般来说，油箱容积为齿轮泵每分钟供油量的至倍选取油箱体积为长宽高。蓄能器的选取蓄能器容积和液压缸容积气门每分钟启闭次数有如下关系.蓄能器容积和压力脉动工作油液温度有直接关系。蓄能器容积越大，压力脉动越小蓄能器容积越大，电动机运行时间越少，工作油液温度越低。选取蓄能器参数容积为。管道尺寸的确定.管道内径计算式中通过管道内的流量管内允许流速，见表。计算出内径后，按标准系列选取相应的管子。.管道壁厚的计算表允许流速推荐值管道推荐流速液压泵吸油管道，般常取以下液压系统压油管道，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道式中管道内最高工作压力管道内径材料的抗拉强度选取油管和管接头外径紫铜管和配套型号的卡套式钢管管接头。．本章小结本章以液压系统的设计为目标，按照液压式可变配气系统的构成设计液压系统。液压系统部分由油箱滤油器溢流阀液压泵电动机压力表压力表开关以及蓄能器等元件组成。确定了液压系统的主要参数，主要任务是为系统提供驱动气门运动的能量。第章气门驱动机构设计液压驱动可变配气系统执行机构的全剖设计方案如图.所示图.配气系统执行机构执行机构液压缸的主要作用是给柱塞提供驱动能量，使得柱塞可以克服气门弹簧阻力，控制气门的运动，同时也对柱塞的运动起导向作用。液压缸体积要尽量小，这样可以降低气门开启延迟时间及整个执行机构的体积。可变配气驱动机构有三个腔上面是柱塞液压控制腔中间是液压缓冲腔下面是空气阻尼腔。柱塞液压控制腔由可变配气驱动机构上端盖与柱塞组成。柱塞液压缓冲腔是可变配气驱动机构上端盖底壳与柱塞组成。柱塞与套筒研磨配合，同时其上应开启油道，与高低压电磁阀分别连接。下端与柱塞限位体相连，使得柱塞只能在执行机构中以定升程来回运行，控制气门启闭。主要难点在于液压缸的密封及同轴度的保证。液压缸通过原机缸盖上的缸头盖上的螺栓固定。液压缸直接与柱塞大端外径配合，为了保证大直径活塞的开启速度，同时为了确保液压缸与柱塞配合面不漏油，采用研磨配合。.上端盖的结构设计上端盖与底壳组成了可变配气系统机构外壳体，上端盖的上部侧面左右两个侧面各有个口，左边口为进油口，右边口为个出油口。进油口与进油管路相连接，出油口与回油管路相连接。图.上端盖.下底盖得设计底壳的内腔构成了空气缓冲腔。同时为了连接方便，把底壳加工成外螺纹，上端盖加工成内螺纹，底壳和上端盖通过螺纹连接，便于安装与拆卸，同时也减少了零件数和省去了安装空间。图.下底盖.柱塞的结构设计为了避免柱塞在行程两端与壳体发生机械碰撞，产生冲击，影响设备工作精度，以至于损坏零件，为此本设计中设置许多缓冲装置。缓冲装置的原理是利用柱塞在行程终端时，在柱塞和壳体之间封住部分油液，强迫它从小孔或很窄的缝隙中挤出，以产生很大的回油阻力使柱塞受到制动而减慢速度，避免柱塞与壳体相碰撞，以达到缓冲的目的。柱塞的设计既要保证柱塞的开启速度，又要尽量减小气门到达最大升程位置时和落座的冲击力。在柱塞上设置节流缓冲装置，其原理如图.所示。常见的缓冲装置般有三种固定节流式缓冲装置可调节流缓冲装置和可变节流槽式缓冲装置。柱