配气机构作为内燃机的重要组成部分,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、耐久性。随着内燃机强化程度的不断增加,配气机构的工作条件日益恶化,在保证充气效率的同时,提高配气机构的工作可靠性,如动力学特性、机构的振动与噪声及疲劳破坏等成为一个重要研究方向。配气凸轮是配气机构的核心部分,凸轮型线设计是配气机构优化设计的重要途径之一。本论文以某国产柴油机下置式配气机构为研究对象,分析了配气机构的动力学特性,并进行了凸轮型线的优化设计。首先,在AVL-ExciteTD软件中,输入原凸轮升程表,拟合成升程曲线,然后进行运动学特性分析。原凸轮加速度曲线已不能保证连续光滑,进气门在最大正加速度处有加速度曲线突变,排气门在负加速度段有加速度曲线突变,会引起发动机噪声加大、凸轮磨损加剧、降低发动机性能。对原机凸轮进行优化,设计出多项动力凸轮和分段函数凸轮。新设计出的凸轮型线,改善了凸轮挺柱间的接触应力和油膜润滑效果,提高了配气机构的可靠性。其次,利用Pro/e软件求取其质量;利用有限元软件Nastran求取刚度参数;在AVL-ExciteTD软件中建立配气机构多质量模型分别使用原凸轮、多项动力凸轮和分段函数凸轮,进行动力学特性对比。详细分析了不同凸轮型线对气门运动规律,气门落座力,凸轮与挺柱接触应力等主要参数的影响。最后,研究了气门间隙、气门弹簧刚度、转速三个主要参数变化时对配气机构动力学特性的影响。气门间隙越大,对配气机构的影响越不利,会导致气门开启点滞后,气门升程降低,充气效率下降。气门弹簧刚度在一定范围内,并不会影响气门运动规律,但是,气门落座力、凸轮挺柱接触应力会随弹簧刚度的增加而增加。气门开启和关闭速度,都随着转速的提高而变大,正、负加速度都随着转速的提高而增大,凸轮挺柱最大接触应力随转速提高而减小。