50钢凸轮轴零件最终热处理工艺设计(4)
2.9 凸轮轴回火设备的选择 25
3 总结 27
致谢 28
参考文献 29
1 综述
1.1 凸轮轴
凸轮轴主要负责控制内燃机进气门和排气门开启和关闭的时间。自从气门控制的内燃机诞生以来，直到今天凸轮轴还是以曲轴转速之半运转。就其功能而言, 凸轮轴的功能长久以来都没有什么变化。
然而，凸轮轴设计的发展一直都在稳步向前：在现代发动机中，凸轮轴的位置已经从下置式转变为了上置式。上置式凸轮轴主要借由挺杆、圆柱齿轮、链条、摇臂或者辊子随动件驱动顶置式气门。还研发出了多样化的可变气门定时的凸轮轴。以往采用的下置凸轮轴，以正时凸齿轮作为主要驱动源。为了使凸轮轴的转动来变为气门的往复运动，必须以气门挺杆来传递动力。然而在这样的往复运动中，因为零件较多，其中的惯性也很大，而且长细的挺赶具有的微弱弹性容易导致发动机内部的震动，加快了零件的磨损，最终致使气门失去原有的工作效能。
在凸轮轴材料的选择和制造工艺制备上也发生了转变，这一改变过程还远远没有到达凸轮轴技术的尽头，主要是由于采用电磁气门驱动系统的无凸轮轴内燃机距离批生产还需要一段时间来研究。
凸轮轴是一种不断地加速和减速的旋转质量。这种加速和减速伴随着能量的消耗。减轻凸轮轴的质量可以对内燃机节能发挥积极影响。所以今天凸轮轴上的创新往往与减轻重量分不开[1]。
发动机中的凸轮轴是其中一个重要的组成部件。因此在凸轮轴的设计中对凸轮轴的强度和支撑性能方面的要求很高，凸轮轴的选材通常来说以特种铸铁为主，特殊情况下也有采用锻件的。由于气门运动方式与发动机的时间寿命和运转性能息息相关，故而凸轮轴的设计方法对于发动机的设计来说十分重要。
1.1.1 凸轮轴的工作条件
在发动机配气系统中，凸轮轴扮演着重要的角色，在凸轮轴的工作过程中，曲轴带动了凸轮轴的旋转，以此确保各部位汽缸内的进、排气门按照一定的时间规律进行开与关的运作以及发动机换气的流畅以及充分性，让进、排气门高效持久地确保燃烧室的密封性。让发动机具有良好的性能以及寿命。此外驱动燃烧系统等零件也需要凸轮轴来驱动。在低应力作用下凸轮轴和其他零件所构成摩擦副。受到其他零件带来的挤压应力作用以及受到一定的弯曲应力和扭矩，同时又要承受周期性变化的挤压应力、冲击载荷以及其他零件接触所产生的滑动带滚动摩擦的作用。
凸轮轴与挺赶配合接触面压应力大，工作过程中摩擦生热，而散热条件差，容易出现刮伤、撕裂、剥落以及早期的磨损等，故工作条件恶劣。凸轮轴的主要损坏形式为接触疲劳破坏、凸轮磨损、表面压应力反复作用造成麻点和块状剥落等。[2]
1.1.2 凸轮轴的性能要求
（1）凸轮轴表面要有较高的粗糙度、中等强度和硬度以及一定的耐磨性，确保凸轮轴在其实际的工作条件下不会发生刮伤、磨损、断裂等等。
（2）凸轮轴的抗弯强度和韧性要比较好，在一定范围内能承受所要求的抗扭转载荷。在承受所要求的应力下不能产生超过要求的变形。
（3）凸轮轴零件本身需要有较好的耐磨性和切削加工性。
（4）凸轮轴的设计要具有准确的尺寸，凸轮轴的轴颈要有合适的抗变形能力及合适的韧性和耐磨性。
1.1.3 凸轮轴的材料
凸轮轴的选材通常有合金铸铁、球墨铸铁、中碳钢、冷激铸铁四种。