发布时间 : 星期二 文章柴油机凸轮轴设计论文更新完毕开始阅读bcee89264531b90d6c85ec3a87c24028905f857a
D495Q3A凸轮轴毛坯的设计
上置式是比较先进的一种方式。凸轮轴的气门和凸轮轴间的长度较短，从而提高了传动效率。复杂的结构使其转速提升明显，工作平稳，但维修起来就相对复杂。
2.3凸轮轴的传动
凸轮的传动方式有那么几种，我们会经常见到，柴油机主要是以此轮传动为主的。结构还是比较好理解的。
凸轮轴为下置式的一般都是采用普通的齿轮组和柴油机的曲轴来连接的。 链条传动是我们比较常见的一种。因为链条在工作的时候总是不可避免的产生噪音，这时我们可以通常可以在其中加一个液压压紧机构以及塑料的导轨来减小这种噪声的影响。发动机内部的结构还是比较复杂的。凸轮有的时候会以链条形式来连接。往往为一种了使链条能够张紧，通常加一个钢材做的零件镶嵌在里面。
2.4凸轮轴的失效形式
1）凸轮轴的失效形式有很多，最为常见的只要有以下几种，一个是因为受力过大导致断裂，还有一个是受到的摩擦力过大导致凸轮变型，运行不准确等等。
2）凸轮轴在受力过大时会弯曲甚至断裂，当发生这样的情况的时候我们就要想要预防以及解决的办法，润滑油的缺失是一个重要的原因，摩擦力的增大，会导致凸轮轴的磨损，变性。在日常维护中一定要定期更换润滑油，以保证凸轮轴足够的润滑，这样才能减少凸轮轴的磨损。维修时的错误安装会导致凸轮轴断裂。
2.5凸轮轴的生产技术
D495Q3A柴油机工作时，凸轮轴的于东我是看不见的，单其重要作用不可忽视，正如上文所提，根据装懂位置控制气门工作。其工作时的速度大、作用力强等特点，决定了其加工生产必须高要求,所以要求设计中对凸轮轴的表面强度和刚度具有严格要求。
现代国产中比较成熟的技术算是切削加工锻造毛坯（钢制），加工之后对凸轮桃顶部进行高频淬火。这样就可以为动力输出要求大的柴油发动机提供可靠地精度保证、持续的工作保证以及能够很好的满足力学性能要求。世界各国发展水平不同，加工技术页参差不齐，后来其他国家还有各种不同的生产加工技术，可根据相关文献查阅。
2.6凸轮轴的选材
凸轮轴的材料有很多，但是应用较为广泛的也就那几种，国内外比较常用的几种主要有一些铸铁，还有一些钢材，合金等等。铸铁比较便宜原材料比较广泛，适合批量生产，如下表所示主要是几种铸铁的各种性能，以及加工工艺等等。生产时需求的行业不同，所生产的指标也不同，要充分了解材料的化学性能，物理性能，以及加工工艺。
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表2-1不同凸轮轴的性能比较
D495Q3A柴油机工作时，凸轮轴的于东我是看不见的，单其重要作用不可忽视，正如上文所提，根据装懂位置控制气门工作。其工作时的速度大、作用力强等特点，决定了其加工生产必须高要求,所以要求设计中对凸轮轴的表面强度和刚度具有严格要求。
综上所述，45号钢是凸轮轴较好的材料选择，凸轮与支承表面淬火，淬火深度2-5，硬度为HRC55-63，凸轮顶部淬火层深度允许到1.0。凸轮表面不应有磁痕，毛刺，斑点，裂缝等缺陷存在。
表2-2凸轮轴有效硬化层深度及硬度
测量部位 淬硬层深/mm 硬度 1 0.9 >58HRC 2 0.9 >650HV 3 1.2 30~45HRC
常见制作方法：
1)铸造--熔融状态下流动性好、收缩性好的金属可用铸造，铸造是金属熔融后充进模具型腔后凝固的成形方法，此种方法材料利用率高。随着社会的发展许多铸铁的性能已经和钢的性能不分上下，选择铸铁能够降低生产成本。
2）锻造—锻造的金属的力学性能都是比较优越的，因为锻造都是在收到外部强大的压力下来进行的，锻件的内部组织比较紧密，所以力学性能比较好。凸轮轴由于需要很高的力学性能一般都要采取锻造。通常锻造要对金属坯料进行加热。根据锻造加工特性及凸轮本周工作特点考虑，凸轮轴的加工应选择锻造。锻造过程对设备的要求很高，需要相当大的压力等级，对设备的材料也有特殊要求。锻压设备有很多种，技术发展比较迅速，现有国产及进口设备能够较好的满足生产需要。我国水压机的发展还是比较好的。工艺操作方法及修理的辅助工作要做的恰当，此类设备操作过程中存在安全隐患，需细心防备，整理适当的操作环境。
3） 粉末冶金—向金属中添加其他物质粉末，通过特殊加工处理，生产出所需
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零部件的过程。适用于流动性比较好，压缩性比较大的粉末。粉末冶金材料生产利用率及精度高，有特殊要求的零件可用此种方法加工。
因此，我们选择锻造法对凸轮轴毛坯进行制造，用模锻可以更好的制造。
3凸轮轴毛坯的设计
3.1凸轮轴毛坯的设计要求
（1）在凸轮轴材料选择中，凸轮的材料选择及热处理工艺要求较高，凸轮与支撑表面淬火，淬火层深度2-5，硬度为HRC55-63，凸轮顶部淬火层深度允许到1.0，凸轮顶部距端面1.5内，凸轮周边及支撑周径端面2内硬度允许降至HRC53。凸轮表面不应有磁痕，毛刺，斑点，裂缝等缺陷存在。
（2）外圆的加工方法的选择，主要的加工情况分别为粗车，半精车，精车；他们的加工情况（IT）12~13、10~11、7~8；表面粗糙度R/μm分别为10~80、2.5~10、1.25~5。
（3）平面的加工方法的选择，平面的加工情况分别为粗铣、半精铣、精铣；加工经济精度（IT）分别为11~13、8~11、6~8；表面粗糙度R/μ分别为5~20、2.5~10、0.63~5。
（4）凸轮轴毛坯的加工余量选择为2mm。
（5）为了改善切削性能而进行的热处理工序如退火、正火、调质等；为了消除内应力而进行的热处理工序如人工时效、退火、正火等；为了改善材料的力学物理性质，半加工之后，精加工之前常安排淬火，淬火—回火，渗碳淬火的热处理工序。对于整体淬火的零件，淬火前应将所有切削加工的表面加工完。因为淬硬后，在切削就有困难了。对于那些变形小的热处理工序，有时允许安排在精加工之后进行。对于高精度精密零件，在淬火后安排冷处理以稳定零件的尺寸。零件表面想要有较强的物理和化学性能，我们这时就要进行一些必要的处理，可以同工加热来处理，使其有比较好的力学性能，能够承受外界复杂的环境的影响。
（6）凸轮轴轴颈直径选择，在考虑凸轮轴颈直径时，首要因素是喷油凸轮是否在凸轮轴上，凸轮对滚轮的需用接触应力极限为1724Mpa，而配气凸轮表面从动作的需用接触应力极限为700Mpa。接触应力的降低取决于增大接触面曲率半径，即较大的凸轮基园直径和传动喷油泵嘴油泵的滚轮直径。
为了满足现代无涡流直喷式柴油机150Mpa的喷油压力条件下可靠地工作，需要才用较大的凸轮轴基园直径和轴颈直径，而轴颈直径必须在总体设计阶段决定，推荐吐下：（d位基园直径）
d min = 0.714D-0.0017D2(D为汽缸直径) d min = (0.55-0.59)D`
3.2凸轮轴毛坯的经济适用性
凸轮轴在生产加工过程中还要对经济适用性进行分析。在达到零件尺寸、性能
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要求以外还要尽量节省材料，必要条件下课寻找可代替的成本低原料。但做出来的产品要满足使用的要求才行，要保证其能够运行足够的时间。这就需要设计人员精通各方面知识，懂得哪些原料可以替换，不影响使用性能甚至性能更加优越。这不仅要求我们精通设计，还要对各种材料的物理化学等各种性能熟练了解。当设计的产品需要批量生产时，并且可以选择的材料有多种时，我们要了解一下这几种产品哪一种在单位体积的价格比较便宜，我们选择便宜的那一种，这样可以节省大量的生产成本，为公司带来利润的同时，也为消费者减轻经济负担。有事可以提高生产效率。
降低产品成本和购买的成本对使用的人来说是一样重要的。设计者要充分了解市场需求综合分析各种可能因素，在设计产品时要通过以上几个方面找到一个最优的方案。
科技的日新月异，对许多铸铁的特殊加工使其性能已经赶上钢的性能，甚至在一定条件下还超过钢。因为铸铁较钢价格低廉，所以现在用铸铁代替钢材能够很大程度上节约成本，获取更大利润。目前主要的以铁代钢方式有--1) 球墨铸铁代替钢焊接件；2）灰口铸铁件代替钢件；3) 球墨铸铁取代部分锻件。在一些方面球墨铸铁还能改善零件的性能，球墨铸铁在某些方面性能已经超越钢，完全能够满足在发动机中工作的性能要求，现代发动机中很多部件已用铸铁来代替，在不影响性能的同时还能够减轻重量，这对发动机而言十分重要。
在选择铸铁时，不能盲目选择，要根据所需零件的性能要求，合理设计，尽量选择成本低，加工易，性能强的材料。要充分重视铸铁的质量性能。良好的铸件内部质量，能使零件更加经久耐用，节约维修费用，也为客户节约时间。
4实例
凸轮轴的生产有很多实例主要要从一下两个方面着手。 （1）确定理论轮廓曲线的基圆半径 （2）做凸轮的轮廓曲线 铣削凸轮轴半圆键槽夹具设计
凸轮轴在发动机中的协调控制作用是众所周知的，可以选择合金铸铁来加工。凸轮轴的一端有键槽(半圆形)需要加工，因此半圆键槽的铣削加工中要特别注意——“凸轮轴属细长轴、刚度小”。要完成凸轮轴的铣削加工(包括径向与轴向)需要合适准确的装卡.
工厂的实际运用中，好的夹具既可以保证待加工产品的精度要求，又可方便操作。不仅如此，设计出高技术含量的夹具还可在一定程度上提高生产设备的使用年限，有利于控制成本，降低生产费用。好的夹具还可以迅速准确的定位，迅速夹紧，操作方便，易于工人学习。所以家具的设计选择也是铣削加工中不可忽略的一个步骤。
D495Q3A柴油发动机的重要传动零件—凸轮轴的生产加工是大批量的，凸轮轴上
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