配气机构作为柴油机的重要组成部分,其设计合理与否直接关系到内燃机的动力性能、经济性能、排放性能及工作可靠性。柴油机在运行时,要求配气机构确保气缸内换气质量的同时,也要保证运行的平稳性和安全性。配气机构作为一个由多个零部件组成的机械机构,运行时部件之间运动应协调,接触表面的接触应力应在合理的范围内,过高的接触应力会使接触面过早疲劳,从而导致机构失效。本文以瓦锡兰4L20柴油机作为研究对象,建立了配气机构运动学和动力学模型,用AVL Excite Timing Drive软件对配气机构进行了仿真分析,具体工作如下:(1)对4L20柴油机配气机构进行测绘,得出参数并代入建立的模型中进行仿真,计算各部件运动规律和工作状况,结果显示凸轮与挺柱间存在接触应力较大的畸变点,且存在较大振动现象。(2)以测绘出的配气机构定时、基圆半径和最大升程参数为基础,通过Cam design模块,采用多项式函数和分段函数设计出两条新的凸轮型线。将这两条型线代回运动学和动力学模型中进行评判和对比。结果显示,改进后的型线均满足运动学和动力学要求,对比来看,多项式函数凸轮比分段函数凸轮更优异,因此以多项式函数凸轮作为配气机构基础参数参与接触应力计算。(3)对建立好的配气机构模型进行仿真,结合赫兹接触应力公式,分别计算了凸轮与挺柱、推杆与摇臂和气阀桥与摇臂三处接触应力,结果为:进气机构接触应力分别为 75.2MPa、185MPa 和 319MPa;排气机构为 758MPa、187MPa 和 329MPa。(4)配气机构接触力受到多方面影响,诸如气阀弹簧刚度和预紧力等。改变气阀弹簧刚度、预紧力和气阀间隙三个参数,观察对于配气机构的影响。并以减少接触应力为目标选出三种参数的最佳组合。