凸輪軸的概述、作用、分類及維修保養知識

概述:

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，凸輪和發動機的功率、扭矩輸出以及運轉的平順性有很直接的關系。另外凸輪軸的工作必須保證氣缸在準確的時間內進氣和排氣，四行程發動機每個氣缸在曲軸旋轉兩周內即有進氣行程和排氣行程各一次。因此凸輪軸的轉速必須是曲軸轉速的一半。

作用:

凸輪軸的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。雖然在四沖程發動機里凸輪軸的轉速是曲軸的一半（在二沖程發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。由于氣門運動規律關系到一臺發動機的動力和運轉特性，因此凸輪軸設計在發動機的設計過程中占據著十分重要的地位。

分類：

按凸輪軸數目的多少，可分為單頂置凸輪軸(SOHC)和雙頂置凸輪軸(DOHC)兩種。

單頂置凸輪軸是一種在汽缸蓋內只設置一條凸輪軸的設計。采用這一設計的直列汽缸發動機只需一條安放在汽缸蓋上方的凸輪軸，而V形汽缸發動機則需要兩條凸輪軸，分別安放在一側汽缸組之上。

雙頂置凸輪軸是一種在汽缸蓋內配備兩條凸輪軸的氣門排列形式。兩條凸輪軸分別控制進氣門和排氣門。根據引擎的構造不同（主要是汽缸排列形式的不同），一臺一般的雙頂置凸輪軸汽車發動機可擁有兩條到四條不等的凸輪軸。

先進制造工藝：

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 Cr-Mn-Mo 合金涂料進行鑄件表面合金化的生產工藝等。

維修保養：

凸輪軸的常見問題以及凸輪軸問題對發動機有什么影響。

    (1)凸輪軸頸的擺差(徑向姚動)應不大于0.05^-0.10毫米，超過者應予校正，否則會導致軸瓦間隙不準，氣門腳間隙不準，使機油壓力降低，徑向跳動嚴重者發動機在高速運轉時不穩定，凸輪軸跳動頻繁而低消氣門腳間隙，發動機產生突突聲。  

    (2)凸輪軸頤磨損，其失圓度及錐度應不大于0.05毫米，超過者應將其磨至修理尺寸。光磨后軸頸的直徑應大于凸輪的總高度1.0-1.5毫米，否則會使機油壓力不正常、軸瓦靠合面不良，低于凸輪升程高度者會造成凸輪軸裝配不上氣缸體，而且會產生凸輪軸跳動的弊病。  

    (3)凸輪軸凸輪表面如有擊痕、毛糙及不均勻磨損時應堆焊凸輪頂部后予以修磨，否則會影響挺桿工作，使球面加劇磨損，對發動機功率十分不利。由于氣門挺桿球面與凸輪頂部磨損越來越多則氣門腳間隙越大，必然造成挺桿球面破碎。  

    (4)凸輪的基圓與頂端也就是凸輪的工作高度差小于允差尺寸0.45毫米時應堆焊凸輪頂部后予以修磨，否則會使充氣量不足、排氣受限制，影響發動機功率。排氣凸輪升程高度小于允差是可以的，但進氣凸輪升程高度低于允差則進氣門開放就小，對發動機熱效率有很大影響。  

    (5)凸輪軸中間軸頸的擺差不大于規定時，凸輪基圓與軸須的不同心應不大于0.05毫米，超過時應予修整。否則由于凸輪基圓的跳動而使氣門腳間隙量不準或氣門腳犯頂而漏氣，也很容易沖缺氣門口工作面，造成汽化器回火、排氣管道放炮，使發動機功率下降。如果求全基圓擺差而將氣門腳間隙過份放大，不但會引起氣門腳異響，而且會使點火時間提前，更重要的會引起氣門挺桿的異常或凸輪頂部的不正常磨損。