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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(dòng)機(jī)凸輪軸 簡介 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的開啟和閉合動(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。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，具體來說就是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成氣門的開、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，氣門也不能因開閉動(dòng)作中的加減速過程產(chǎn)生過多過大的沖擊，否則就會(huì)造成氣門的嚴(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。 一般來說直列式發(fā)動(dòng)機(jī)中，一個(gè)凸輪都對(duì)應(yīng)一個(gè)氣門， V 型發(fā)動(dòng)機(jī) 或水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)則是每兩個(gè)氣門共享一個(gè)凸輪。而 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 和無閥配氣發(fā)動(dòng)機(jī)由于其特殊的結(jié)構(gòu)，并不需要凸輪。 位置 在以前很長的一段時(shí)間里，底置式凸輪軸在 內(nèi)燃機(jī) 中最為常見。通常這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣門位于發(fā)動(dòng) 機(jī)的頂 部，即所謂的 置氣門）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 配氣機(jī)構(gòu) （如挺桿、推桿、搖臂等）對(duì)氣門進(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)中凸輪軸距離氣門較遠(yuǎn)，而且每個(gè) 氣缸 通常只有兩個(gè)氣門，因此轉(zhuǎn)速通常較慢，平順性不佳，輸出功率也比較低。不過這種結(jié)構(gòu)的引擎輸出扭矩和低速性能比較出色，結(jié)構(gòu)也比較簡單，易于維修。 現(xiàn)在大多數(shù)量產(chǎn)車的發(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，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(dòng)能的浪費(fèi)。頂置式凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)由于氣門開閉動(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（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（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 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，它具有結(jié)構(gòu)簡單，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)變換為氣門的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，必須使用氣門挺桿來傳遞動(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，另一根用于驅(qū)動(dòng)排氣門。采用雙頂置凸輪軸對(duì)凸輪軸和氣門彈簧的設(shè)計(jì)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(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。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)力在傳輸過程中損耗過大且過于復(fù)雜，現(xiàn)在已經(jīng)比較少見。這種結(jié)構(gòu)通過一個(gè)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(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)則是需要專用工具才能進(jìn)行正時(shí)的調(diào)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(xiàn)異常磨損的癥狀。 凸輪軸幾乎位于 發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng) 的末端，因此潤滑狀況不容樂觀。如果機(jī)油泵因?yàn)槭褂脮r(shí)間過長等原因出現(xiàn)供油壓力不足，或 潤滑油 道堵塞造成潤滑油無法到達(dá)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(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，常見原因有液壓挺桿碎裂或嚴(yán)重磨損、嚴(yán)重的潤滑不良、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氣門的開啟時(shí)間，增大氣門的升程，使進(jìn)氣門和排氣門實(shí)現(xiàn)早開和晚關(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)于民用車來說，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，這樣的車輛無法適應(yīng)日常使用，而只能用于競賽用途。 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 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(jìn)行鑄件表面合金化的生產(chǎn)工藝等。