设计.研究 | Design .Research 2020.12
32 随着发动机厂家对发动机升功率（特别是摩托车发动
机）的要求越来越高，迫使发动机的最高转速越来越高，
导致发动机运转件的工作环境越来越苛刻，比如曲轴、连
特别是气门弹簧，按静态强度设计计算的气门弹簧
在理论上或在低速发动机上完全满足要求，但在高速发
动机上经常发生气门弹簧断裂。通过高速摄影等试验手
段发现，发动机转速在6 000rpm 以下，簧丝颤振的影响
较小，随着转速升高，颤振幅值急剧加大。当发动机转
速超过9 000rpm 时，气门弹簧强度的设计就必须满足相
关指标来控制弹簧的颤振。此外，高速发动机出现的缸头
浅谈发动机气门弹簧的设计
流程、要点及计算
熊敏强 江 华 吕浚潮 (浙江春风动力股份有限公司)
摘要：本文首先阐述了摩托车发动机在转速方面的发展趋势，然后介绍了气门弹簧动态特性对发动机转速的敏感性。在研究中发现了气门弹簧断裂及缸头噪声大与发动机转速及气门弹簧结构之间的关系，提出了气门弹簧的设计控制指标，主要包含了最大载荷要求、预紧力要求、强度要求、刚度要求、稳定性及紧凑性要求、无共振要求等。最后，针对非线性弹簧的设计，给出了一个非线性气门弹簧的计算实例，通过弹簧参数可以快速得到计算结果，同时生成弹簧的几何模型，然后比较了计算结果与实测结果的一致性，证明了本文的设计流程及计算程序是有效的。发动机功率计算公式
关键词：发动机 气门弹簧 非线性
Xiong Minqiang Jiang Hua Lv Junchao
(Zhejiang Chunfeng Power Co., Ltd.)
Design Process, Key Points and Calculation
of Engine Valve Spring
Abstract: In this paper, the development trend of motorcycle engine in rotational speed is described at first. Then, the relationship between valve dynamic characteristics and engine speed, the causes of valve spring fracture and high noise in high speed engine are introduced. Then the design index of Valve Spring is put forward, which mainly includes the requirement of maximum load, preload, strength, stiffness, stability, compactness and no resonance. Finally, an example of valve spring calculation is given, which proves that the design flow and calculation program are effective.
Key words: Engine Valve spring Nonlinear
噪声大、声音散现象，很大程度也是由气门弹簧颤振引起的。经过分析和研究，气门弹簧的合理设计可以合理解决上述问题。本文为此制定了气门弹簧的设计要点和流程，且编制了气门弹簧设计计算程序，可以快速实现非线性弹簧的设计。1 气门弹簧的设计指标1.1 弹簧最大弹力要求弹簧最大弹力P 2应克服配气机构最大负惯性力并有一定的裕量：
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