本论文的研究项目内容属于横向课题范畴,是企业的某型柴油发动机发生了配气机构故障问题,其主要的故障现象有:摇臂断裂、推杆弯曲、正时皮带跳齿约2.5个节齿,另外还有凸轮轴、凸轮轴轴瓦、凸轮的升程段以及挺柱断面有磨损的现象,其它的如活塞顶部正常、无明显的撞气门的现象。本课题的研究就是以摇臂断裂为出发点,对排气门摇臂的力学结构进行详细分析,并对此型发动机的配气机构故障问题做详尽的分析,主要的研究分析内容以及其结论如下:1、首先分析了所有可能因素对发动机的配气机构故障的影响,并画出了故障因素鱼刺图,主要是有冷启动时的瞬间冲击、配气机构零部件发生了运动干涉、发动机的零部件尺寸不良、发动机的润滑系统故障、发动机的整机清洁度及零部件的清洁度和零部件的材料热处理不良等因素,并对此做以详细的阐述。2、对排气门端的摇臂与排气门进行了力学结构分析,其中得出此型摇臂的摇臂比为1.426,在发动机正常燃烧时,开启排气门所需的力为1585N,这为对摇臂的仿真求解计算提供数据支持;分析了摇臂推杆端的定位卡槽结构,结果排除了因推杆窜出定位卡槽的因素而造成的配气机构的运动干涉。3、通过对摇臂在常温与冷态条件下的冲击破坏性试验,可以得出:摇臂在常温条件下的断裂冲击次数大于冷态条件下的断裂冲击次数,而且不同厂家的摇臂性能存在略微的差别。4、对摇臂进行仿真分析计算可得:在发动机正常燃烧条件下,摇臂的最大应力点强度为51.85MPa,远小于7075铝合金材料的屈服强度极限505MPa,说明摇臂的强度指标满足设计要求;在以摇臂材料的最大屈服强度计算时,此时得出缸内的最大爆发压力为12.20MPa,远高出发动机的正常工作燃烧时缸内爆发压力,所以由此可以排除单纯因冷启动的瞬间冲击因素造成的摇臂断裂;通过对比两次的求解结果,得出摇臂的最大应力点是在靠近其调整螺钉的输油孔部位,可为摇臂改进提出理论支持;通过分析摇臂的各阶模态频率值,其值均不在此型发动机正常工作时的频率范围之内,所以可以排除摇臂正常工作时与发动机的共振。5、利用有限元拓扑优化设计技术,对摇臂进行了优化设计分析;通过对改进输油孔位置的摇臂进行分析,可得出其应力最大点已经不在输油孔部位;在排除了摇臂本身因素对配气机构故障的影响之后,对所有可能的因素对故障影响做以最详尽的分析,并与企业的工程师交流之后,可以确定,造成此型配气机构故障的最大可能就是其润滑系统油压不稳以及零部件的配合度公差的问题,进而形成恶性循环,造成了上述一系列的故障现象。