配气机构主要用于实现发动机的充量更换,是发动机的重要组成部分。配气机构因工作环境恶劣,失效问题较多,因此对其进行失效分析和优化设计具有重要的意义。奇瑞汽车一款1.0L增压柴油机在开发过程中出现了配气机构磨损失效导致的转矩波动,具体磨损失效部位为排气侧气门杆端与摇臂摩擦副、气门杆与导管摩擦副、气门锥面与座圈摩擦副。本文以该配气机构为研究对象,对失效问题进行分析研究,并提出优化设计方案,最终解决该配气机构的失效问题。三个部位的磨损问题都与配气机构布置设计相关,本文围绕这三个磨损问题进行了系统分析和总结,发现该配气机构在摇臂挺杆布置、气门杆端位置、气门与导管布置上存在不合理的设计,容易形成较大的侧向力。通过对配气机构进行运动学分析,推导了气门杆端与摇臂接触点滑移距离和滑移速度的公式,分析了气门导管受力的影响因素。对配气机构进行动力学仿真,在气门落座速度、落座力等方面进行了分析。经过计算和仿真进一步发现:该配气机构气门杆端接触点偏心距较大、滑移速度也过大,导致气门和导管侧向力过大,从而使气门杆端、气门导管、气门座圈由上到下都有磨损风险。同时,对摩擦学和磨损机理方面进行了初步分析,对三个磨损问题进行了对比研究。在理论和仿真分析基础上,分别提出优化设计方案:1)气门杆端磨损方面,在挺杆布置方面提出三个优化方案,对比计算滑移速度和接触应力后,确定挺杆往下移动2.5mm、往内移动0.5mm的方案为最优。2)气门导管磨损方面,优化导管的布置位置,同时通过优化缸盖水套使排气导管温度下降132.7℃。3)气门座圈磨损方面,优化排气座圈周围的缸盖水套,使座圈温度下降34℃、气门温度下降40℃。通过以上优化措施,降低了各零件的受力,减少了高温硬度下降幅值,从而减少了磨损。通过配气机构动力学试验进行了优化设计与原始方案对比验证,发现摇臂受力、气门落座速度都得到了明显的改善。进一步通过点火台架耐久试验对比,优化后的三个摩擦副磨损量都显著下降,前期的转矩波动问题在优化后的试验中也未再现。本文的研究工作解决了企业产品配气机构的磨损失效问题,为未来柴油机技术升级及配气机构优化设计打下了良好的基础。