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汽车凸轮轴的分类

2016-6-2      查看次数:

说到凸轮轴,一般人都会认为是发动机上的凸轮轴(如下图)

但是还有另外一种产品也叫凸轮轴(如下图)

2个产品的区别很大,作用也不一样。

今天就来先介绍一下发动机凸轮轴:

凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半(在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同),不过通常它的转速依然很高,而且需要承受很大的扭矩,因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高,其材质一般是特种铸铁,偶尔也有采用锻件的。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性,因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。

 凸轮轴英文全称为Overhead camshaft,简称OHC。一般发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式。顶置凸轮轴是将凸轮轴被放置在汽缸盖内,燃烧室之上,直接驱动摇臂、气门,不必通过较长的推杆。与气门数相同的推杆式发动机(即顶置气门结构)相比,顶置凸轮轴结构中需要往复运动的部件要少得多,因此大大简化了配气结构,显著减轻了发动机重量,同时也提高了传动效率、降低了工作噪音。尽管顶置凸轮轴使发动机的结构更加复杂,但是它带来的更出色的引擎综合表现(特别是平顺性的显著提高)以及更紧凑的发动机结构,使发动机制造商很快在产品中广泛应用这一设计。顶置凸轮轴与顶置气门结构的驱动方式并不一定不同。动力可以通过正时皮带、链条甚至齿轮组传递到顶置的凸轮轴上。

结构:

凸轮轴的主体是一根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。上面套有若干个凸轮,用于驱动气门。凸轮轴的一端是轴承支撑点,另一端与驱动轮相连接。

凸轮的侧面呈鸡蛋形。其设计的目的在于保证汽缸充分的进气和排气,具体来说就是在尽可能短的时间内完成阀门的开、闭动作。另外考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性,气门也不能因开闭动作中的加减速过程产生过多过大的冲击,否则就会造成气门的严重磨损、噪声增加或是其它严重后果。因此,凸轮和发动机的功率、扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系。

一般来说直列式发动机中,一个凸轮都对应一个气门,V型发动机或水平对置式发动机则是每两个气门共享一个凸轮。而转子发动机和无阀配气发动机由于其特殊的结构,并不需要凸轮。

 
分类

按凸轮轴数目的多少,可分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)两种。单顶置凸轮轴就是只有一根凸轮轴,双顶置凸轮轴就是有两根,这是太直白的解释。

 

单顶置凸轮轴在气缸盖上用一根凸根轴,直接驱动进、排气门,它具有结构简单,适用于高速发动机。以往一般采用的侧置凸轮轴,即凸轮轴在气缸侧面,由正时齿轮直接驱动。为了把凸轮轴的转动变换为气门的往复运动,必须使用气门挺杆来传递动力。这样,往复运动的零件较多,惯性质量大,不利于发动机高速运动。而且,细长的挺杆具有一定的弹性,容易引起振动,加速零件磨损,甚至使气门失去控制。

 

顶置双凸轮轴是在缸盖上装有两根凸轮轴,一根用于驱动进气门,另一根用于驱动排气门。采用双顶置凸轮轴对凸轮轴和气门弹簧的设计要求不高,特别适用于气门V形配置的半球形燃烧室,也便于和四气门配气机构配合使用。

故障:

凸轮轴的常见故障包括异常磨损、异响以及断裂,异响和断裂发生之前往往先出现异常磨损的症状。

(1)凸轮轴几乎位于发动机润滑系统的末端,因此润滑状况不容乐观。如果机油泵因为使用时间过长等原因出现供油压力不足,或润滑油道堵塞造成润滑油无法到达凸轮轴,或轴承盖紧固螺栓拧紧力矩过大造成润滑油无法进入凸轮轴间隙,均会造成凸轮轴的异常磨损。

(2)凸轮轴的异常磨损会导致凸轮轴与轴承座之间的间隙增大,凸轮轴运动时会发生轴向位移,从而产生异响。异常磨损还会导致驱动凸轮与液压挺杆之间的间隙增大,凸轮与液压挺杆结合时会发生撞击,从而产生异响。

(3)凸轮轴有时会出现断裂等严重故障,常见原因有液压挺杆碎裂或严重磨损、严重的润滑不良、凸轮轴质量差以及凸轮轴正时齿轮破裂等。

(4)有些情况下,凸轮轴的故障是人为原因引起的,特别是维修发动机时对凸轮轴没有进行正确的拆装。例如拆卸凸轮轴轴承盖时用锤子强力敲击或用改锥撬压,或安装轴承盖时将位置装错导致轴承盖与轴承座不匹配,或轴承盖紧固螺栓拧紧力矩过大等。安装轴承盖时应注意轴承盖表面上的方向箭头和位置号等标记,并严格按照规定力矩使用扭力扳手拧紧轴承盖紧固螺栓。

 

下面介绍一下刹车凸轮轴:

 

刹车凸轮轴是在制动器室螺杆的推动调整臂的作用下转动,使制动蹄张开的S型零件。