摇臂:复习一下

赛义德·穆贾希德Husain1 Prof.Siraj Sheikh2
M.Tech。学生,机械工程,系G.H.Raisoni工程院&技术、马哈拉施特拉邦、India1
机械工程教授,部门,G.H.Raisoni工程院&技术、马哈拉施特拉邦、India2

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文摘

多年来摇臂在其优化设计和材料更好的性能。耐用性、韧性、高尺寸稳定性、耐磨性、强度和材料成本以及经济因素是摇臂的优化的原因。综述了各种类型的摇臂,雷竞技苹果下载基于过去40年的出版资源为了理解摇臂的问题识别和进一步优化。本文提出摇臂是什么,在哪里使用以及为什么使用它,历史与摇臂和工作描述。各种类型的摇臂用于车辆和不同的材料用于生产摇臂进行了研究。摇臂的失败原因进行了讨论。

关键字

摇臂、阀门火车、钢铁、骨折

介绍

作为一个摇臂由凸轮轴在叶,它将打开一个进气或排气阀门[1][2]。这允许将燃料和空气吸入燃烧室进气冲程期间或废气排气冲程期间驱逐。摇臂在19世纪被发明以来,此后却几乎没有变化函数。已经作了一些改进,然而,在这两个操作效率和建筑材料[1][3][4]。

二世。历史

乔纳森“梯级”培根在19世纪创建摇臂,摇臂已经有或没有“梯级”辊技巧,降低阀,以及许多轻质和高强度合金和支点轴承配置,努力增加转速限制越来越高对于高性能应用程序,最终贷款这些种族繁殖技术的好处更多高端生产汽车。甚至摇臂的几何设计方面的研究,改变了凸轮最大化信息交换气门摇臂强加,米勒提出的美国专利,# 4365785,发给詹姆斯米勒12月28日,1982年,通常被称为MID-LIFT专利。以前,特定的主点与摇臂设计是基于旧的和低效率的理论增加了阀的磨损的最重要的运动技巧,气门配气机构和其它组件,除了稀释的有效凸轮叶信息是通过摇臂的运动转移到阀门。吉姆·米勒的摇臂MID-LIFT专利设置新标准的几何精度和重复每个引擎定义的特定的推杆阀门攻角,然后设计摇臂的枢轴点,以便准确的垂直关系两岸的摇臂是达到:阀和推杆,当阀门处于其“MID-LIFT”运动[5]。

在摇臂的历史,它的功能进行了研究和改进。这些改进了摇臂,更高效,更耐磨损。一些设计可以使用每个阀两个摇臂,而另一些人则利用“梯级”滚柱轴承压低阀门。这些变化在设计会导致摇臂看起来身体不同,尽管每一个摇臂仍然执行相同的基本功能。

因为能量需要移动一个摇臂和抑制一个阀门,体重可以是一个重要的考虑因素。如果一个摇臂过于沉重,它可能需要太多的能量。这可能防止引擎实现所需的旋转速度。材料的强度也可以考虑,作为弱材料可能压力或磨损过快。许多汽车应用程序利用印钢由于这些原因,这种材料可以提供一个平衡的重量和耐久性。一些应用程序,尤其是柴油发动机,不得利用重责任的材料。这些引擎可以在更高的扭矩,转速低,允许铸铁等材料或使用伪造的碳钢。

三世。工作

摇臂是一个摆动杆传递径向运动的凸轮叶提升阀的线性运动以打开它。一端是提高和降低凸轮轴的旋转叶(直接或通过挺杆(升降机)和推杆)而作用于阀杆的另一端。当凸轮轴叶增加手臂的外面,里面压在阀杆,打开阀门。当外部的手臂是允许返回由于凸轮轴旋转,在上升,使阀弹簧关闭阀[2]。

由凸轮轴驱动凸轮驱动。这将刺激的上下摇臂销或摇杆轴。可能会减少摩擦的接触滚子凸轮从动件的阀杆。雷竞技网页版一个类似的安排转移通过另一个滚子凸轮从动件运动第二个摇臂。这对摇臂轴旋转,将通过凸轮从动件运动转移到提升阀。在这种情况下这将打开进气门气缸盖。

四、摇臂比

摇臂是一个简单的机械得天独厚的杠杆,将凸轮轴数据转换为阀门驱动。定义的机械利益是摇滚的比率。

标准的小木块雪佛兰(SBC)使用了一个1.5:1比例摇臂。换句话说,摇臂提示(输出)1.5倍推杆的位移移动插座(输入),或camshaft-lobe升力。1.5:1-ratio摇臂翻译camshaft-lobe提升0.350英寸到0.525英寸的气门升程(0.350英寸x 1.5 = 0.525英寸)。通过增加摇臂比,可以增加凸轮轴气门升程不沾。1.6:1-ratio摇臂翻译相同的camshaft-lobe提升到0.350英寸0.560英寸的气门升程(0.350英寸x 1.6 = 0.560英寸)。这是一个提升约6.7%的增加。气门升程通常可以增加通过增加摇臂比率高达10%。

因为摇臂是用来控制进气和排气阀门,交换比例高摇臂上增加发动机进气命令和exhaust-scavenging潜力。一般来说,撞在摇臂比率明显地提高性能。全能者一般知道这一点;通用在一组交换比例高1.6(1.5)的LT1 LT4摇滚,后来指定LS7比率1.8健康(LS2的1.7)。

诉类型的摇臂

摇臂的不同类型,不同类型的设计和规格是不同的车辆(自行车、汽车卡车等)。即使对于相同类型的车辆类别摇臂在某种程度上有所不同。类型的摇臂还取决于哪种类型的内燃机车辆中使用(例如推杆发动机,在头凸轮引擎,等等)。

a .印钢摇臂-印钢摇臂的可能是最常见的风格生产摇臂。他们是最容易和最便宜的生产,因为他们是印在一块金属。他们使用接通主,摇臂与螺母的位置,有一个圆形的底部。这是一个非常简单的摇臂到位,并允许它主上下。

b .辊将摇臂-辊将摇臂只是听起来。它们类似于印钢摇臂和添加一个滚动的气门摇臂。这允许更少的摩擦,有些更大的权力,和减少磨损阀小费。滚子将摇臂仍然使用简单的开机主螺母和螺栓。他们也可以铸造或机加工钢或铝。

c .满滚子摇臂-满滚子摇臂不是印钢摇臂。他们是加工钢或铝。他们取代接通主轴承。他们仍在使用的螺栓接通主但他们不使用螺母。他们有一个非常短的轴与轴承两端(摇臂内)和轴螺栓安全到位,轴承允许摇臂支点。

d轴摇臂-轴摇臂构建完整的滚子摇臂。他们有一个通过摇臂轴。有时,轴只穿过2摇臂,有时通过所有的摇臂轴将会取决于头是如何制造的。使用轴刚性的原因。将通过摇臂轴刚性比只使用的螺栓头。越刚性阀的火车,少阀火车偏转和不受控制的阀运动训练的机会在更高的转速。

e .中心主摇臂-中心主摇臂看起来像传统的摇臂,但有很大的区别。而不是升降机上的推杆推高,凸轮轴是进入头部和凸轮轴直接推动升降阀压低标价。在这种情况下,枢轴点中心的摇臂,凸轮轴是摇臂的一端而不是推杆。

f .结束主结束(手指追随者)摇臂-主或手指追随者把支点在摇臂的结束。为了使凸轮轴压低摇臂上必须位于中间摇臂。

VI。材料

除了高比率和friction-abatement技术,performance-rocker-swap说话必须包括讨论的材料,强度和稳定性。最常见的摇臂材料是钢铁和铝。

阐述材料工程的摇臂,摩托车兄弟,共同创始人Comp凸轮,解释了一些关于steel-bodied摇臂的有趣的事实。摩托车州chrome-moly钢,虽然比其他材料重,可以提供一些设计的优势和更薄的部分比铝由于其优越的强度密度。一般来说,需要至少两次铝钢的强度的方法。转动惯量,质量或性能,合理设计钢部件可以是铝的接近。换句话说,之前为轻量级铝摇滚,重要的是要意识到有效的高质量钢重量单位可能具有可比性

a钢——许多汽车应用程序利用钢由于这些原因,这种材料可以提供一个平衡的重量和耐久性。印钢铁是创I和II的OEM标准,在铸钢是创III和IV标准虽然这些适合OEM和基本性能,售后和赛车社区需求更多的奇异期权[1]。

b .阳极氧化铝辊rockers-Nothing尖叫声高性能超过一组的阳极氧化铝辊摇滚,不管他们的真正的积极影响

c .高强度合金铝摇臂-高强度合金铝摇臂是好的,轻量级的表演者。基本的铝摇臂与铸造合金或挤压身体,和高端铝摇臂可从坯加工合金[2]。

d . Chrome-moly钢铁Chrome-moly钢是一种常见的材料高性能零件,和摇杆武器也不例外。这种材料的强度和刚度是很难被击败。

大肠高强度合金钢,高强度合金钢用于高端、精密摇臂,如磐石般坚韧的刚性high-rpm比赛应用程序。

七世。摇臂的失败

摇臂的失败是一个衡量的问题,因为它是一种推杆内燃发动机的重要组成部分。失败通常发生在由于骨折在摇臂的洞或颈部。各种其他因素也在下面提到。

1。断裂发生在摇臂的洞——断裂发生在摇臂的洞。Multipleorigin疲劳是主要失效机理。渗碳体在珠光体的球化使得材料的硬度失败的摇臂下降导致较低的疲劳强度。裂纹的萌生与扩展的微观结构是促进低疲劳强度[1]。骨折的摇臂孔图7所示。

2。摇臂的断裂发生在颈部,极限抗拉强度(ut)和伸长的摇臂材料164.0 MPa和2.5%,分别。这个UTS值略低于正常的压铸铝的合金。压力测量试验,压应力展品的最大值空转状态和减少随着发动机转速的增加。最大的实验应力在颈部_21.0 MPa在发动机怠速。因此,这个摇臂被认为是安全的疲劳断裂,考虑疲劳疲劳极限为58.8 MPa。这个组件的安全系数是2.6和3.8基于疲劳疲劳极限和修改后的疲劳疲劳极限,分别,这表明这个年代。F是合适的。然而,在压铸过程中气体引入疏提供网站的弱点,过早疲劳裂纹萌生和最后会发生疲劳断裂的摇臂。因此,有必要控制熔体质量在压铸过程中为了确保安全的这种类型的摇臂由于应力作用[2]。

3所示。摇臂轴的失败是由于弯曲荷载-有限元分析结果失败边界条件获得正交数组表示的最大和最小压力711 MPa和161 MPa,分别。Δσ550 MPa的压力范围。压力范围Δσ获得条纹间距之间的关系和应力强度因子的范围为592.42 MPa。失败的边界条件通过正交数组和估计方差分析非常有用,因为压力之间的相对误差范围从纹和压力范围从有限元分析获得了7%。因此这个结果表明失败造成的摇臂轴的弯曲负荷[4]。

4所示。穿的摇臂垫——氮化硅的优越的耐磨垫液化石油气的士引擎,它被发现,过多的钙和磷吸附接触表面润滑与柴油机级石油包含主要类型,它们以二烃基二硫代磷酸锌和大量钙洗涤剂。雷竞技网页版一些添加剂造成的过度吸附凸轮上的micro-pits观察鼻子下面每个测试进行等级的石油。人们认为酸腐蚀后形成的坑是机械化学的反应[6]。

5。摇臂轴的疲劳断裂,疲劳裂纹在摇臂轴客车在通孔发起,随后沿井壁传播。如果摇臂轴操作在实际故障边界条件下,断裂的周期数量预计将低于129650周期。失败地区的最大应力测量的最危险失效边界条件下摇臂轴之间荷载条件为221.2 MPa,这超过206 MPa,因此摇臂轴的疲劳极限与这个边界条件有限疲劳寿命[3]。

6。碳堆积的阀杆,由于碳建立在阀杆。气门导管磨损发生在气门导管的内径与一条直线的中心行摇臂。

7所示。失败由于摩擦——持续互动的阀杆和推杆引起摩擦相互触碰这个结果在廉价的形成。

八世。结论

摇臂是发动机的重要组成部分,摇臂的失败使引擎无用也需要昂贵的采购和更换。过去一个广泛的研究清楚地表明,这个问题尚未完全解决,设计师正面临许多问题,应力集中和加载和其他因素的影响。有限元法是最受欢迎的方法,发现通常用于分析断裂力学问题。

轻型摇臂+高rpm应用程序,但强度也基本以防止失败。近年来,售后钢辊提示摇滚已经成为最受欢迎的升级要求赛车应用程序。其中的一些钢铁摇篮几乎是轻如铝摇滚。但是他们的主要优势是比铝钢具有更好的疲劳强度和刚度。所以我们可以说,钢铁是更好的材料的强度和铝有利于低成本摇臂。

数据乍一看


图1	图2	图3	图4	图5


图6	图7	图8

引用

Z.W. Yu X.L.徐“柴油发动机摇臂的失效分析”工程失效分析、问题4卷13日2006年6月,页598 - 605
Chin-Sung涌,Ho-Kyung金正日“安全性评价柴油发动机摇臂的“材料与设计,卷31,问题2,2010年2月,页940 - 945
Dong-Woo Lee Seok-Swoo秋,Won-Sik Soo-Jin Lee Joo“失败的摇臂轴四缸SOHC引擎”。
李董吸引,Seok Swoo曹和赢得Sik Joo“失败的估计在摇臂轴应力条件通过有限元分析和微观金相”
詹姆斯·m·米勒“摇臂垂直几何在阀中提升“美国专利达成。No.211, 638年。Dec1, 1980年。
m·卡诺和i Tanimoto“耐磨性能的陶瓷摇臂垫”材料开发部门,中央工程实验室,日产汽车(Nissan Motor Co . Ltd .) 6 - 1, Daikoku-cho, TsumLmi-ku Yokohama-shi,神奈川230(日本)。
沈Wenjie秦杰”多体系统动力学建模和特征预测柴油机的气门火车”2009年第二次国际会议信息与计算科学
洛库恩,穆罕默德Esteghamatian,大卫快,丹尼尔·f·瓦和纳德·g·Zamani“使用有限元分析发动机罩系统的设计”温莎大学。
乔凡尼Scire 'Mammano Eugenio Dragoni”设计和测试的一个增强形状记忆致动器弹性补偿双稳态摇臂”结构智能材料系统和结构》杂志上。
Christer Spiegelberg, Soren Andersson”模拟接触摩擦磨损的阀桥和摇臂板凸轮机构”机设计,皇家理工学院,s - 100 4雷竞技网页版4斯德哥尔摩,瑞典。
R.S.Khurmi & J.K.古普塔”我。C发动机部件机械设计,584 - 589 - &1192 - 1195页。
b . a“库兹涅佐夫”和v . i Tarasov”确定负载放电率为装载机铲摇臂”采矿科学学报,1965年,卷1,5号,第521 - 515页。
昆茨n . Hendriksma t·格林和c“设计和开发的两步摇臂”。