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he is a of is to of in a is a of as in a it is to so in of is a to in of a he of is as of of is to to to In of of be to of of of it an in or of as as of is a a to a or a of to n of in an is is in of on of as is in an so is is is of is of s is to to of by to of is is of is at of a to of a to a be to to at be to be to to of be is is is a in it a in in is by a to of is of be to of is to of a of to is is to of in of of as as (1) at of is If is so or by by of (2) of in to in (3) of or (4) In of is in of as of a or a or in or is to of on of in of n to of a is a of is of of of on so is to of of to of 40° , 80° . of as so in to of 78, be a in an 78° so of a is at or so to be he is of of of is to , be to a a so it a of by of of 970s, a by of 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸 簡(jiǎn)介 凸輪軸是 活塞 發(fā)動(dòng)機(jī)里的一個(gè)部件。它的作用是控制氣門(mén)的開(kāi)啟和閉合動(dòng)作。雖然在 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是 曲軸 的一半（在 二沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同），不過(guò)通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的 扭矩 ，因此設(shè)計(jì)中對(duì)凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，其材質(zhì)一般是特種鑄鐵，偶爾也有采用鍛件的。由于氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)系到一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，因此凸輪軸設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中占據(jù)著 十分重要的地位。 構(gòu)造 凸輪軸的主體是一根與汽缸組長(zhǎng)度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個(gè) 凸輪 ，用于驅(qū)動(dòng)氣門(mén)。凸輪軸的一端是 軸承 支撐點(diǎn)，另一端與驅(qū)動(dòng)輪相連接。 凸輪的側(cè)面呈雞蛋形。其設(shè)計(jì)的目的在于保證汽缸充分的進(jìn)氣和排氣，具體來(lái)說(shuō)就是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成氣門(mén)的開(kāi)、閉動(dòng)作。另外考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性和運(yùn)轉(zhuǎn)的 平順性，氣門(mén)也不能因開(kāi)閉動(dòng)作中的加減速過(guò)程產(chǎn)生過(guò)多過(guò)大的沖擊，否則就會(huì)造成氣門(mén)的嚴(yán)重磨損、噪聲增加或是其它嚴(yán)重后果。因此，凸輪和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、 扭矩 輸出以及運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性有很直接的關(guān)系。 一般來(lái)說(shuō)直列式發(fā)動(dòng)機(jī)中，一個(gè)凸輪都對(duì)應(yīng)一個(gè)氣門(mén)， V 型發(fā)動(dòng)機(jī) 或水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)則是每?jī)蓚€(gè)氣門(mén)共享一個(gè)凸輪。而 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 和無(wú)閥配氣發(fā)動(dòng)機(jī)由于其特殊的結(jié)構(gòu)，并不需要凸輪。 位置 在以前很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，底置式凸輪軸在 內(nèi)燃機(jī) 中最為常見(jiàn)。通常這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣門(mén)位于發(fā)動(dòng) 機(jī)的頂 部，即所謂的 置氣門(mén)）式發(fā)動(dòng)機(jī)。此時(shí)通常凸輪軸位于 曲軸箱 的側(cè)面，通過(guò) 配氣機(jī)構(gòu) （如挺桿、推桿、搖臂等）對(duì)氣門(mén)進(jìn)行控制。因此底置式凸輪軸一般也叫側(cè)置式凸輪軸。由于在這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸距離氣門(mén)較遠(yuǎn)，而且每個(gè) 氣缸 通常只有兩個(gè)氣門(mén)，因此轉(zhuǎn)速通常較慢，平順性不佳，輸出功率也比較低。不過(guò)這種結(jié)構(gòu)的引擎輸出扭矩和低速性能比較出色，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，易于維修。 現(xiàn)在大多數(shù)量產(chǎn)車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)使凸輪軸更加接近氣門(mén)，減少了底置式凸輪軸由于凸輪軸和氣門(mén)之間較大的距離而造成的往返動(dòng)能的浪費(fèi)。頂置式凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)由于氣門(mén)開(kāi)閉動(dòng)作比較迅速，因而轉(zhuǎn)速更高，運(yùn)行的平穩(wěn)度也比較好。較早出現(xiàn)的頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)是 置 單凸輪軸 ）式發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在頂部只安裝了一根凸輪軸，因此一般每個(gè)汽缸只有兩到三個(gè)氣門(mén)（進(jìn)氣一到兩個(gè)，排氣一個(gè)），高速性能受到了限制。而技術(shù)更新一些的則是 （ 置雙凸輪軸）發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)由于配備了兩根凸輪軸，每個(gè) 汽缸 可以安裝四到五 個(gè)氣門(mén)（進(jìn)氣二到三個(gè)，排氣二個(gè)），高速性能得到了顯著的提升，不過(guò)與此同時(shí)低速性能會(huì)受到一定的影響，結(jié)構(gòu)也會(huì)變得復(fù)雜，不易維修。 分類(lèi) 按凸輪軸數(shù)目的多少，可分為單頂置凸輪軸 ( 雙頂置凸輪軸 (種。單頂置凸輪軸就是 只有一根凸輪軸，雙頂 置凸輪軸就是有兩根，這是太直白的解釋。 單頂置凸輪軸 在氣缸蓋上用一根凸輪軸，直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)、排氣門(mén)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于 高速發(fā)動(dòng)機(jī) 。以往一般采用的側(cè)置凸輪軸，即凸輪軸在氣缸側(cè)面，由正時(shí)齒輪直接驅(qū)動(dòng)。為了把凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)變換為氣門(mén)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，必須使用氣門(mén)挺桿來(lái)傳遞動(dòng)力。這樣，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零件較多，慣 性質(zhì)量大，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)動(dòng)。而且，細(xì)長(zhǎng)的挺桿具有一定的彈性，容易引起振動(dòng)，加速零件磨損，甚至使氣門(mén)失去控制。 頂置雙凸輪軸是在缸蓋上裝有兩根凸輪軸，一根用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)，另一根用于驅(qū)動(dòng)排氣門(mén)。采用雙頂置凸輪軸對(duì)凸輪軸和氣門(mén)彈簧的設(shè)計(jì)要求不高，特別適用于氣門(mén) V 形配置的半球形 燃燒室 ，也便于和四氣門(mén)配氣機(jī)構(gòu)配合使用。 傳動(dòng) 底置式凸輪軸通常采用星形齒輪組（即所謂的 “控制輪 ”），輥?zhàn)渔溁?齒條 與曲軸相連。為了控制噪聲，直徑較大的凸輪軸端傳動(dòng)輪通常由塑料或者輕金屬制造，而相對(duì)直徑較小的曲軸端傳動(dòng)輪則大多采用鋼材。 鏈條連接也比較多見(jiàn)。這種方式在底置式和頂置式凸輪軸上都可以看到。為了減小噪聲（一般是鏈條在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的 “振擺噪聲 ”），通常還會(huì)附帶一個(gè)液壓壓緊裝 置和塑料材質(zhì)的導(dǎo)軌。 頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)中比較多見(jiàn)的是用一個(gè)塑料齒條鏈連接。這個(gè)齒條鏈位于發(fā)動(dòng)機(jī) 機(jī)油腔外，附帶有鋼質(zhì)的嵌入部件，通過(guò)一個(gè)可調(diào)的輥?zhàn)訋椭鷱埦o。 還有一種結(jié)構(gòu)由于動(dòng)力在傳輸過(guò)程中損耗過(guò)大且過(guò)于復(fù)雜，現(xiàn)在已經(jīng)比較少見(jiàn)。這種結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)偏心連桿、星形齒輪組或帶中間軸的錐形齒輪組來(lái)連接頂置式凸輪軸與曲軸。 凸輪軸與曲軸之間的常見(jiàn)傳動(dòng)方式包括齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)以及齒形膠帶傳動(dòng)。下置凸輪軸和中置凸輪 軸與曲軸之間的傳動(dòng)大多采用圓柱形正時(shí)齒輪傳動(dòng)，一般從曲軸到凸輪軸只需要1 對(duì)齒輪傳動(dòng)，如果傳動(dòng)齒輪直徑過(guò)大，可以再增加 1 個(gè)中間惰輪。為了嚙合平穩(wěn)并降低工作噪聲，正時(shí)齒輪大多采用斜齒輪。 鏈條傳動(dòng)常見(jiàn)于頂置凸輪軸與曲軸之間，但其工作可靠性和耐久性不如齒輪傳動(dòng)。近年來(lái)在高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛使用齒形膠帶代替?zhèn)鲃?dòng)鏈條，但在一些大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上仍然使用鏈條傳動(dòng)。齒形膠帶具有工作噪聲小、工作可靠以及成本低等特點(diǎn)。對(duì)于雙頂置凸輪軸，一般是排氣凸輪軸通過(guò)正時(shí)齒形膠帶或鏈條由曲軸驅(qū)動(dòng)，進(jìn)氣凸輪軸通過(guò)金屬鏈條由排氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)，或 進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸均由曲軸通過(guò)齒形膠帶或鏈條驅(qū)動(dòng)。 安裝凸輪軸時(shí)，一定要注意凸輪軸帶輪或鏈輪上的正時(shí)標(biāo)記。有些發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有明顯的正時(shí)標(biāo)記，維修人員可以在拆卸凸輪軸之前標(biāo)記出曲軸和凸輪軸的準(zhǔn)確位置，有些發(fā)動(dòng)機(jī)則是需要專(zhuān)用工具才能進(jìn)行正時(shí)的調(diào)校。 故障 凸輪軸的常見(jiàn)故障包括異常磨損、異響以及斷裂，異響和斷裂發(fā)生之前往往先出現(xiàn)異常磨損的癥狀。 凸輪軸幾乎位于 發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng) 的末端，因此潤(rùn)滑狀況不容樂(lè)觀。如果機(jī)油泵因?yàn)槭褂脮r(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因出現(xiàn)供油壓力不足，或 潤(rùn)滑油 道堵塞造成潤(rùn)滑油無(wú)法到達(dá)凸輪軸，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過(guò)大造成潤(rùn)滑油無(wú)法進(jìn)入凸輪軸間隙，均會(huì)造成凸輪軸的異常磨損。 凸輪軸的異常磨損會(huì)導(dǎo) 致凸輪軸與軸承座之間的間隙增大，凸輪軸運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生軸向位移，從而產(chǎn)生異響。異常磨損還會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)凸輪與液壓挺桿之間的間隙增大，凸輪與液壓挺桿結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)生撞擊，從而產(chǎn)生異響。 凸輪軸有時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷裂等嚴(yán)重故障，常見(jiàn)原因有液壓挺桿碎裂或嚴(yán)重磨損、嚴(yán)重的潤(rùn)滑不良、凸輪軸質(zhì)量差以及凸輪軸正時(shí)齒輪破裂等。 有些情況下，凸輪軸的故障是人為原因引起的，特別是維修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)對(duì)凸輪軸沒(méi)有進(jìn)行正確的拆裝。例如拆卸凸輪軸軸承蓋時(shí)用錘子強(qiáng)力敲擊或用改錐撬壓，或安裝軸承蓋時(shí)將位置裝錯(cuò)導(dǎo)致軸承蓋與軸承座不匹配，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力 矩過(guò)大等。安裝軸承蓋時(shí)應(yīng)注意軸承蓋表面上的方向箭頭和位置號(hào)等標(biāo)記，并嚴(yán)格按照規(guī)定力矩使用扭力扳手?jǐn)Q緊軸承蓋緊固螺栓。 改裝 為了提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，有些改裝店對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸進(jìn)行了改裝，其中換裝高角度凸輪軸（ 常見(jiàn)的一種改裝方法。這種改裝操作并不復(fù)雜，但由于一些改裝人員對(duì)凸輪軸上凸輪的工作角度和工作原理了解不足，使得改裝后的效果并不明顯甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的性能惡化。 高角度凸輪軸是相對(duì)于普通凸輪軸的 240°左右的凸輪工作角度而言的，高角度凸輪軸的凸輪工作角度通?？梢赃_(dá)到 280°以上。大角度的凸輪 軸可以延長(zhǎng)氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間，增大氣門(mén)的升程，使進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)實(shí)現(xiàn)早開(kāi)和晚關(guān)，使更多空氣進(jìn)入氣缸，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)中、高轉(zhuǎn)速的動(dòng)力輸出。對(duì)于民用車(chē)來(lái)說(shuō)，改裝時(shí)應(yīng)該選擇凸輪工作角度在 278°以下的凸輪軸，因?yàn)楣ぷ鹘嵌却笥?278°的凸輪軸會(huì)大幅度增加 氣門(mén)重疊角 ，使發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)力提升很多，但發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)因?yàn)闅飧酌芊庑圆缓枚鴮?dǎo)致 怠速 嚴(yán)重抖動(dòng)甚至熄火，這樣的車(chē)輛無(wú)法適應(yīng)日常使用，而只能用于競(jìng)賽用途。 生產(chǎn)技術(shù) 凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，凸輪軸桃尖部位的硬度和白口層深度是決定凸輪軸使用壽命和 發(fā)動(dòng)機(jī)效率 的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。在保證凸輪有足夠高的硬度和相當(dāng)深的白口層的前提下，還應(yīng)考慮軸頸不出現(xiàn)較高的碳化物，使其具有較好的 切削加工性能 。 目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)凸輪軸的主要方法有：采用鋼質(zhì)鍛造毛坯經(jīng)切削加工后，凸輪桃尖部分經(jīng)高頻淬火形成馬氏體層的工藝。 20 世紀(jì) 70 年代末， 德國(guó) 和法國(guó)相繼開(kāi)發(fā)了凸輪軸氬弧重熔新工藝；另有以美國(guó)為主的可淬硬鑄鐵凸輪軸；以日本和法國(guó)為主的冷硬鑄鐵凸輪軸；以及凸輪部位用 金涂料進(jìn)行鑄件表面合金化的生產(chǎn)工藝等。