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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 汽車發(fā)動機凸輪軸 簡介 凸輪軸是 活塞 發(fā)動機里的一個部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。雖然在 四沖程發(fā)動機 里凸輪軸的轉速是 曲軸 的一半（在 二沖程發(fā)動機 中凸輪軸的轉速與曲軸相同），不過通常它的轉速依然很高，而且需要承受很大的 扭矩 ，因此設計中對凸輪軸在強度和支撐方面的要求很高，其材質一般是特種鑄鐵，偶爾也有采用鍛件的。由于氣門運動規(guī)律關系到一臺發(fā)動機的動力和運轉特性，因此凸輪軸設計在發(fā)動機的設計過程中占據著 十分重要的地位。 構造 凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個 凸輪 ，用于驅動氣門。凸輪軸的一端是 軸承 支撐點，另一端與驅動輪相連接。 凸輪的側面呈雞蛋形。其設計的目的在于保證汽缸充分的進氣和排氣，具體來說就是在盡可能短的時間內完成氣門的開、閉動作。另外考慮到發(fā)動機的耐久性和運轉的 平順性，氣門也不能因開閉動作中的加減速過程產生過多過大的沖擊，否則就會造成氣門的嚴重磨損、噪聲增加或是其它嚴重后果。因此，凸輪和發(fā)動機的功率、 扭矩 輸出以及運轉的平順性有很直接的關系。 一般來說直列式發(fā)動機中，一個凸輪都對應一個氣門， V 型發(fā)動機 或水平對置式發(fā)動機則是每兩個氣門共享一個凸輪。而 轉子發(fā)動機 和無閥配氣發(fā)動機由于其特殊的結構，并不需要凸輪。 位置 在以前很長的一段時間里，底置式凸輪軸在 內燃機 中最為常見。通常這樣的發(fā)動機中，氣門位于發(fā)動 機的頂 部，即所謂的 置氣門）式發(fā)動機。此時通常凸輪軸位于 曲軸箱 的側面，通過 配氣機構 （如挺桿、推桿、搖臂等）對氣門進行控制。因此底置式凸輪軸一般也叫側置式凸輪軸。由于在這樣的發(fā)動機中凸輪軸距離氣門較遠，而且每個 氣缸 通常只有兩個氣門，因此轉速通常較慢，平順性不佳，輸出功率也比較低。不過這種結構的引擎輸出扭矩和低速性能比較出色，結構也比較簡單，易于維修。 現在大多數量產車的發(fā)動機配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結構使凸輪軸更加接近氣門，減少了底置式凸輪軸由于凸輪軸和氣門之間較大的距離而造成的往返動能的浪費。頂置式凸輪軸的發(fā)動機由于氣門開閉動作比較迅速，因而轉速更高，運行的平穩(wěn)度也比較好。較早出現的頂置式凸輪軸結構的發(fā)動機是 置 單凸輪軸 ）式發(fā)動機。這種發(fā)動機在頂部只安裝了一根凸輪軸，因此一般每個汽缸只有兩到三個氣門（進氣一到兩個，排氣一個），高速性能受到了限制。而技術更新一些的則是 （ 置雙凸輪軸）發(fā)動機，這種發(fā)動機由于配備了兩根凸輪軸，每個 汽缸 可以安裝四到五 個氣門（進氣二到三個，排氣二個），高速性能得到了顯著的提升，不過與此同時低速性能會受到一定的影響，結構也會變得復雜，不易維修。 分類 按凸輪軸數目的多少，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，直接驅動進、排氣門，它具有結構簡單，適用于 高速發(fā)動機 。以往一般采用的側置凸輪軸，即凸輪軸在氣缸側面，由正時齒輪直接驅動。為了把凸輪軸的轉動變換為氣門的往復運動，必須使用氣門挺桿來傳遞動力。這樣，往復運動的零件較多，慣 性質量大，不利于發(fā)動機高速運動。而且，細長的挺桿具有一定的彈性，容易引起振動，加速零件磨損，甚至使氣門失去控制。 頂置雙凸輪軸是在缸蓋上裝有兩根凸輪軸，一根用于驅動進氣門，另一根用于驅動排氣門。采用雙頂置凸輪軸對凸輪軸和氣門彈簧的設計要求不高，特別適用于氣門 V 形配置的半球形 燃燒室 ，也便于和四氣門配氣機構配合使用。 傳動 底置式凸輪軸通常采用星形齒輪組（即所謂的 “控制輪 ”），輥子鏈或 齒條 與曲軸相連。為了控制噪聲，直徑較大的凸輪軸端傳動輪通常由塑料或者輕金屬制造，而相對直徑較小的曲軸端傳動輪則大多采用鋼材。 鏈條連接也比較多見。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（一般是鏈條在運動中產生的 “振擺噪聲 ”），通常還會附帶一個液壓壓緊裝 置和塑料材質的導軌。 頂置式凸輪軸結構中比較多見的是用一個塑料齒條鏈連接。這個齒條鏈位于發(fā)動機 機油腔外，附帶有鋼質的嵌入部件，通過一個可調的輥子幫助張緊。 還有一種結構由于動力在傳輸過程中損耗過大且過于復雜，現在已經比較少見。這種結構通過一個偏心連桿、星形齒輪組或帶中間軸的錐形齒輪組來連接頂置式凸輪軸與曲軸。 凸輪軸與曲軸之間的常見傳動方式包括齒輪傳動、鏈條傳動以及齒形膠帶傳動。下置凸輪軸和中置凸輪 軸與曲軸之間的傳動大多采用圓柱形正時齒輪傳動，一般從曲軸到凸輪軸只需要1 對齒輪傳動，如果傳動齒輪直徑過大，可以再增加 1 個中間惰輪。為了嚙合平穩(wěn)并降低工作噪聲，正時齒輪大多采用斜齒輪。 鏈條傳動常見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。近年來在高轉速發(fā)動機上廣泛使用齒形膠帶代替?zhèn)鲃渔湕l，但在一些大功率發(fā)動機上仍然使用鏈條傳動。齒形膠帶具有工作噪聲小、工作可靠以及成本低等特點。對于雙頂置凸輪軸，一般是排氣凸輪軸通過正時齒形膠帶或鏈條由曲軸驅動，進氣凸輪軸通過金屬鏈條由排氣凸輪軸驅動，或 進氣凸輪軸和排氣凸輪軸均由曲軸通過齒形膠帶或鏈條驅動。 安裝凸輪軸時，一定要注意凸輪軸帶輪或鏈輪上的正時標記。有些發(fā)動機沒有明顯的正時標記，維修人員可以在拆卸凸輪軸之前標記出曲軸和凸輪軸的準確位置，有些發(fā)動機則是需要專用工具才能進行正時的調校。 故障 凸輪軸的常見故障包括異常磨損、異響以及斷裂，異響和斷裂發(fā)生之前往往先出現異常磨損的癥狀。 凸輪軸幾乎位于 發(fā)動機潤滑系統(tǒng) 的末端，因此潤滑狀況不容樂觀。如果機油泵因為使用時間過長等原因出現供油壓力不足，或 潤滑油 道堵塞造成潤滑油無法到達凸輪軸，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過大造成潤滑油無法進入凸輪軸間隙，均會造成凸輪軸的異常磨損。 凸輪 軸的異常磨損會導 致凸輪軸與軸承座之間的間隙增大，凸輪軸運動時會發(fā)生軸向位移，從而產生異響。異常磨損還會導致驅動凸輪與液壓挺桿之間的間隙增大，凸輪與液壓挺桿結合時會發(fā)生撞擊，從而產生異響。 凸輪軸有時會出現斷裂等嚴重故障，常見原因有液壓挺桿碎裂或嚴重磨損、嚴重的潤滑不良、凸輪軸質量差以及凸輪軸正時齒輪破裂等。 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)動機時對凸輪軸沒有進行正確的拆裝。例如拆卸凸輪軸軸承蓋時用錘子強力敲擊或用改錐撬壓，或安裝軸承蓋時將位置裝錯導致軸承蓋與軸承座不匹配，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力 矩過大等。安裝軸承蓋時應注意軸承蓋表面上的方向箭頭和位置號等標記，并嚴格按照規(guī)定力矩使用扭力扳手擰緊軸承蓋緊固螺栓。 改裝 為了提升發(fā)動機的動力，有些改裝店對發(fā)動機的凸輪軸進行了改裝，其中換裝高角度凸輪軸（ 常見的一種改裝方法。這種改裝操作并不復雜，但由于一些改裝人員對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致發(fā)動機的性能惡化。 高角度凸輪軸是相對于普通凸輪軸的 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_到 280°以上。大角度的凸輪軸可以延長氣門的開啟時間，增大氣門的升程，使進氣門和排氣門實現早開和晚關，使更多空氣進入氣缸，以提高發(fā)動機中、高轉速的動力輸出。對于民用車來說，改裝時應該選擇凸輪工作角度在 278°以下的凸輪軸，因為工作角度大于 278°的凸輪軸會大幅度增加 氣門重疊角 ，使發(fā)動機高轉速時的動力提 升很多，但發(fā)動機在低轉速時會因為氣缸密封性不好而導致 怠速 嚴重抖動甚至熄火，這樣的車輛無法適應日常使用，而只能用于競賽用途。 生產技術 凸輪軸是發(fā)動機的關鍵零件之一，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)動機效率 的關鍵技術指標。在保證凸輪有足夠高的硬度和相當深的白口層的前提下，還應 考慮軸頸不出現較高的碳化物，使其具有較好的 切削加工性能 。 目前，國內外生產凸輪軸的主要方法有：采用鋼質鍛造毛坯經切削加工后，凸輪桃尖部分經高頻淬火形成馬氏體層的工藝。 20 世紀 70 年代末， 德國 和法國相繼開發(fā)了凸輪軸氬弧重熔新工藝；另有以美國為主的可淬硬鑄鐵凸輪軸；以日本和法國為主的冷硬鑄鐵凸輪軸；以 及凸輪部位用 金涂料進行鑄件表面合金化的生產工藝等。