配气机构是实现发动机缸内工作过程的关键机构,通过配气机构可以实现缸内的充量更换,确保发动机完成四个冲程的工作循环。所以说,配气机构设计的好坏直接影响发动机的动力学、经济性及可靠性。凸轮-挺柱摩擦副是发动机非常重要的摩擦副之一,通过对配气机构凸轮-挺柱滚轮摩擦副的磨损失效分析,找出磨损原因并提出整改优化措施,可有效提高发动机的可靠性和耐久性指标。本文以某发动机在实际运行中,配气机构排气凸轮-挺柱滚轮摩擦副出现磨损失效为研究课题。基于Excite Timing Drive计算软件对该发动机配气机构进行建模,并对该发动机配气机构的运动学及动力学特性进行仿真分析。结合试验验证情况,可以为配气机构各个零部件的疲劳磨损性能的分析和结构参数的改进提供参考。以磨损理论分析及配气机构的模拟仿真分析为基础,为了解决凸轮-挺柱滚轮摩擦副的磨损失效,本文提出采取了以下改进措施:优化材料选择和热处理工艺;减轻排气摇臂重量,减少其惯性;优化配气机构,减小凸轮与挺柱滚轮间的接触应力;减小气门弹簧预紧力;改善润滑条件,增大润滑油量,防止干磨;提高加工精度,精细检验流程;重新设计FB2型排气凸轮型线。根据对配气机构摇臂、滚轮、气门弹簧等结构及参数的改进,对原方案配气机构运动学及动力学模型相应做改动,并代入新设计的FB2型凸轮型线进行仿真分析。通过与原机方案计算结构的对比可知,新方案在满足发动机充气性能要求的前提下,配气机构工作平稳,凸轮-挺柱滚轮摩擦副的接触应力得到降低。其中,影响发动机充气效率的丰满系数由原方案的0.445增大至0.528。而凸轮-挺柱滚轮摩擦副的接触应力由原方案的1279MPa降至991MPa。改进后的配气机构及凸轮型线正在发动机上试验验证,已连续工作8000小时,凸轮-挺柱滚轮摩擦副未出现磨损失效,该方案还要在后续的试验中继续进行验证。