[原创]发动机气门弹簧的参数测定

[原创]发动机气门弹簧的参数测定 关于发动机气门弹簧的调研报告 根据初试会议所提出的任务二和车队提供的原气门弹簧，作出以下报告内容。本报告主要内容提纲如下: 劲度系数 测定过程 原气门弹簧 测定结果 其他参数 线径、中径等 劲度系数计算公式 另四组气门弹簧 给出新弹簧的注意事项 给出结果 意识 调研心得 成功经验总结 技能 自身不足和解决计划 相关文献列表 一(原气门弹簧的劲度系数测定 1. 外观检验:观察弹簧无裂纹，用直角尺检查弹簧无弯曲变形。(有裂纹和严重变形的弹簧应该报废处理，不能作参数测定) 2.弹簧精度系数测定: 实验地点:基础实验楼力学实验室 使用仪器:电子万能试验机 F,kx 物理原理: 人员:李超、李楠、孙浩(力学老师指导) 获得结果:如数据处理所附的照片 3.后期数据处理:给出两种方法 方法一:李楠学长提供 利用matlab软件整合数据，选取具有代表性的五组数据: 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 F /KN 0.989 1.839 2.589 3.489 4.289 ΔL /mm 上述五组数据用Matlab生成图像如下:图像近似为一条直线，说 明所选取的数据在正常的弹性限度内，可以进行后续计算。 L利用逐差法可得:Δ =0.825 mm Fk,由胡克定律: 可求得K=12121.21 N/m ,L 方法二:我自己的 在EXCEL中的对上述五组数据进行XY散点图整合得出下表。 如图所示的表达式中，系数即为劲度系数。 'kk,' k =12115N/m， ?0.05% k 可以说数据结果与方法一的结果非常接近，此方法作为方法一结果正确性的一个验证，后续计算将使用方法一的结果。 4.原气门弹簧的其余参数一览 自由高度 簧丝直径 中径 内径 外径 旋向 有效圈数 支撑圈数 是否等距 H0 /mm d/mm D/mm D1/mm D2/mm 36.3 2,2 20.0 18.0 22.0 右旋 6 1.5 否 注:簧丝直径即为线径，有关上述的参数表达参看了《机械工程图学》有关弹簧内容。 二(另外四组气门弹簧参数的给出 1.弹簧的劲度系数计算公式: 4G,dG,d k,k,33 或者 8n,C8n,D 2 K——弹簧的劲度系数 N/m G——切变弹性模量 N/mm d——弹簧丝直径 mm n—— 有效圈数 D D——中径 mm C——旋绕比(C=)d 附:关于推断原弹簧材料的可行性猜想方案 4G,dk, 根据 ，在已知原弹簧劲度系数，有效线圈，中38n,D 径，弹簧丝直径的前提下，可以算出原弹簧的切变弹性模量G。然后比对不同合金钢切变弹性模量资料表，可以得出原弹簧材料的几种可能情况。(切变弹性模量表见下一页) 2.给出新弹簧的注意事项: 新弹簧的劲度系数原弹簧劲度的0.6~0.9倍，即在 27272.726~10909.089之间即可。 N/mm 因为要替换原来的弹簧，所以内径和外径(中径)要与原弹簧基本保持一致，不宜有过大的变动，但弹簧丝的直径可以有变化。 弹簧的总圈数与工作圈数之差应大于等于2圈。 弹簧材料一般采用表一所列的弹簧丝制造。 弹簧钢丝直径d按表二的规定，优先选用第一系列。 国标中对于弹簧材料的要求:50CrVA，60Si2MnA，65Mn，60Si2Mn四种推荐材料。 表一 标准号 材料名称 牌号 GB-4358 琴钢丝G1组，G2组，F组 60,70,80,60Mn，70Mn，MnA GB-4359 阀门用油淬火碳素弹簧钢丝 65Mn，70 GB-5220 阀门用合金弹簧钢丝 50CrVA GB-2271 阀门用油淬火铬钒合金弹簧钢丝 50CrVA GB-4362 阀门用油淬火铬硅合金弹簧钢丝 55CrSi 表二(单位:mm) 一系 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 二系 2.2 2.8 3.2 3.8 4.2 4.8 5.2 5.8 6.2 注:以上两个表格资料来源出处已在本报告的最后一页给出图资料的照片 2kG/mm 注:上表的切变弹性模量G的单位为 3.给出结果: ,2,1 d，D /mm n K/ 倍数 材料 G/N,mmN,mm 82200(淬火后) 50CrVA 同原弹簧 3 10029 0.82 83670(正火) 65Mn 同原弹簧 3.5 8750 0.72 81430(350?回火) 60Si2Mn 同原弹簧 4 7451 0.61 86600(600?回火) 50CrVA 同原弹簧 3 10565 0.87 三(调研心得 1.成功经验的总结: 团队合作，互帮互助 意识 工科注重实践，要求严谨 学无止境的体会 Office办公，PS等软件熟练度进一步加强 技 能 图书馆，网络资料整合能力 实验动手能力有较大提高 2.自身不足和解决计划 自身不足 解决方案 专业基础知识不过关 尽量提前自学相关知识 沟通能力不强 尽量参加演讲类比赛 普通话不标准 注意纠正平时的发音 思维创新能力不足 多思考方法的多样性 身体素质较弱 加强体育锻炼 四(相关文献 机械工程图学 科学出版社 汽车发动机构造与原理 科学出版社 汽车构造 华南理工大学出版社 汽车国家标准汇编 发动机卷(下) 合金钢种手册 第二册 冶金工业出版社 合金钢手册 中国工业出版社 BOSCH汽车工程手册 顾柏良等译 北京理工大学出版社 机械最优 北京 清华大学出版社 汽车发动机配气机构 廖晓山 (网) 浅谈汽油发动机气门弹簧 天津内燃机研究所(网) 车辆发动机气门弹簧的设计方法探讨 张俊海等(网)