文章欢迎您来评论区参与讨论，获取更多精彩文章，请您点一下关注，感谢您的支持。
文|江卿曻编辑|江卿曻前言凸轮轴是内燃机运行中的关键部件，尤其是汽车和其他机械系统中的内燃机，它在控制气门开启和关闭的时间和持续时间方面起着重要作用，确保发动机的最佳性能。
本文旨在全面概述凸轮轴，讨论其历史、设计、类型、材料、制造工艺和未来发展。
凸轮轴的概念可以追溯到古代文明，原始的机械装置被用来控制水和风力驱动机械中的阀门运动。
我们今天所知的凸轮轴的发展始于19世纪早期的工业革命，像约瑟夫·布拉马和威廉·默克多这样的发明家对凸轮轴在蒸汽机中的设计和应用做出了重大贡献，提高了效率和性能。
凸轮轴通常是一个圆柱杆，沿其长度方向有一系列的凸轮凸角。
凸轮凸角具有决定发动机气门运动的独特轮廓。
这些凸轮轮廓的设计是直接影响发动机性能的关键方面。
内燃机的关键，凸轮轴始于19世纪早期，凸轮轴究竟有何作用？基本介绍凸轮轴通常由发动机曲轴通过正时皮带或链条驱动，保持发动机部件之间的同步，在各种发动机配置中有几种类型的凸轮轴。
最常见的包括:顶置凸轮轴(OHC):在OHC设计中，凸轮轴位于气缸盖上方，通过摇臂或凸轮从动件直接操作气门。
这种布置减少了气门机构的质量，使得发动机转速更高，燃料效率更高。
单顶置凸轮轴(SOHC):单个凸轮轴控制所有气缸的进气门和排气门，虽然具有成本效益，但与双顶置凸轮轴(DOHC)设置相比，它可能会限制发动机的性能潜力。
双顶置凸轮轴(DOHC):在DOHC发动机中，进气门和排气门有单独的凸轮轴，允许更精确地控制气门正时和更高的发动机性能。
推杆凸轮轴:通常出现在旧的或特定的发动机设计中，推杆凸轮轴使用推杆来驱动摇臂和打开阀门。
这种设计提供了空间和重量优势，但与OHC或DOHC系统相比，可能会限制气门正时控制。
凸轮轴承受高机械负荷和高温，要求材料具有优异的耐磨性和强度。
传统上，铸铁因其硬度和耐用性而常用于凸轮轴。
现代凸轮轴通常由锻钢制成，这提供了更好的抗疲劳性和更轻的重量，在一些高性能应用中，由铬钼钢等特殊合金制成的中空凸轮轴被用于进一步减轻质量和提高性能。
凸轮轴的制造是一个复杂的过程，需要精度和对细节的关注。
主要制造方法包括:铸造:在这一过程中，熔融金属被倒入预成型模具中，以形成凸轮轴的大致形状。
主要功能在内燃机中，气门必须在特定时刻打开和关闭，以允许空气和燃料的进入以及燃烧副产物的排出。
凸轮轴通过使用其凸轮凸角来实现这一点，凸轮凸角具有决定气门运动的独特轮廓。
在发动机的进气冲程中，进气门打开，允许空气燃料混合物进入燃烧室。
凸轮轴的旋转决定了该事件相对于活塞位置的发生时间。
正确的气门正时对于发动机的高效运转至关重要，因为它确保了适量的空气燃料混合物可用于燃烧。
类似地，在发动机的排气冲程期间，排气门打开以允许燃烧副产物离开气缸。
同样，凸轮轴的精确正时确保了这些气体的有效去除，为发动机的下一个进气冲程做好准备。
除了正时，凸轮轴还控制发动机气门的升程。
另一方面，升程不足可能会导致进气不畅或排气不完全，从而导致功率下降和排放增加，凸轮轴的正常运行直接影响发动机的整体性能和效率。
通过精确控制气门正时和升程，凸轮轴确保发动机在其峰值潜力下运行。
在高性能发动机中，凸轮轴的设计提供了更积极的轮廓，允许增加气门升程和更长的持续时间。
这种设置增强了发动机吸入更多空气和燃油的能力，从而提高了马力和扭矩输出，这种以性能为导向的凸轮轴可能会牺牲低端扭矩和燃油效率。
相反，在为燃料效率和日常驾驶而设计的发动机中，凸轮轴被优化以提供更保守的轮廓。
这种设计优先考虑低端扭矩和平稳的动力输送，同时保持可接受的油耗和排放水平。
产品种类凸轮轴是内燃机的关键部件，控制着气门开启和关闭的时间和持续时间，不同的发动机配置和性能要求导致了各种凸轮轴类型的发展。
本文旨在探讨不同类型的凸轮轴，它们的设计特点，以及它们在现代发动机技术中的应用。
顶置凸轮轴，通常称为OHC，是许多现代发动机中常见的凸轮轴设计。
在顶置凸轮轴配置中，凸轮轴位于气缸盖上方，通过摇臂、凸轮从动件或液压挺杆直接操作发动机气门。
这种设计消除了对推杆的需求，使得气门机构更加紧凑和轻便。
OHC凸轮轴提供了几个优点，例如减少了气门机构质量，这允许更高的发动机速度和改进的发动机响应性。
此外，OHC发动机每个气缸可容纳多个气门，进一步提高气流和燃烧效率。
这种设计通常用于大多数乘用车和许多高性能车辆，单顶置凸轮轴，缩写为SOHC，采用单个凸轮轴来驱动发动机所有气缸的进气门和排气门。
凸轮轴通常位于气缸盖内，它通过摇臂或凸轮从动件操纵气门。
虽然与双顶置凸轮轴(DOHC)设置相比，SOHC设计更简单且更具成本效益，但它可能会限制发动机的性能潜力。
推杆凸轮轴常见于旧的发动机设计，以及一些现代性能为导向的发动机，虽然这种设计可能会增加气门机构的复杂性，但它提供了空间和重量优势，使其适合于发动机高度和重量是关键因素的应用。
DOHC凸轮轴是一种独特的凸轮轴，用于某些高性能发动机，特别是意大利汽车制造商杜卡迪的摩托车。
与传统凸轮轴不同，DOHC凸轮轴为每个气门使用两个凸轮轮廓:一个用于打开气门，另一个用于关闭气门。
该系统无需气门弹簧，因为凸轮轴主动控制气门的开启和关闭相位。
DOHC凸轮轴可以实现更高的发动机转速，而不会遇到气门浮动，从而提高发动机性能和响应能力。
凸轮轴技术最近的发展是无凸轮凸轮轴或全可变气门正时系统。
在无凸轮发动机中，电子执行器取代了传统的凸轮轴来动态控制气门正时和升程,通过根据发动机需求和运行条件调整气门正时和升程，无凸轮系统可以优化发动机效率、功率输出和排放。
这项技术仍处于实验阶段，但对未来的发动机设计具有重要的前景。
凸轮轴的设计和类型在决定发动机的性能、效率和适用性方面起着至关重要的作用。
主要用途凸轮轴是内燃机中的一个关键部件，用于对发动机运行至关重要的多种用途，作为气门系系统的心脏，凸轮轴在控制气门开启和关闭的正时和持续时间方面起着核心作用。
本文旨在探索凸轮轴在内燃机中的主要应用，讨论它们在气门正时、气门升程、气门重叠和整体发动机性能中的作用。
凸轮轴的主要应用之一是控制内燃机的气门正时，气门正时是指进气门和排气门相对于发动机活塞位置开启和关闭的精确时刻。
在进气冲程中，进气门打开，让混合气进入燃烧室。
凸轮轴的旋转和凸轮凸角的形状决定了进气门何时开启和关闭。
正确的进气门正时对于确保气缸有效填充空气燃料混合物、优化发动机性能和燃料效率至关重要。
类似地，在排气冲程期间，排气门打开以允许燃烧副产物离开气缸，凸轮轴的精确正时确保了这些气体的有效去除，为发动机的下一个进气冲程做好准备。
凸轮轴的另一个重要应用是控制发动机气门的升程。
气门升程是指气门在工作过程中的开启程度。
凸轮凸角的形状和尺寸决定了气门升程。
最佳气门升程对于实现最大发动机效率和功率输出至关重要，凸轮轴的设计必须在允许足够的气流用于燃烧和防止气门开得太大之间取得平衡，气门开得太大会导致不希望的副作用，例如气门浮动。
在以性能为导向的发动机中，具有更积极轮廓的凸轮轴用于增加气门升程和持续时间，最大化气流和功率输出。
结语凸轮改变系统采用多个凸轮轮廓，允许发动机在不同轮廓之间切换，以优化气门升程和持续时间。
VVT系统通过优化低转速和高转速范围内的气门正时来提高发动机效率，提高功率输出，同时降低油耗和排放。
这些系统通常用于现代发动机中，以满足日益严格的排放标准并提高发动机的整体性能。
凸轮轴在控制气门正时、气门升程、气门重叠和可变气门正时方面的主要应用对于内燃机的正常运行和性能是必不可少的。
通过精确控制这些参数，凸轮轴可确保高效燃烧、最佳发动机功率输出和减少排放。
随着发动机技术的不断进步，凸轮轴在满足不断发展的效率和排放标准，同时为各种汽车应用提供改进的性能方面仍将发挥至关重要的作用。
参考文献【1】《机械原理与机械零件》 屈国华、康介铎、黄文灿、何元庚 高等教育出版 2011年【2】《机械零部件设计》 张金美 机械工业出版社 2019年6月【3】《机械零件常识》黄文 机械工业出版社 2019年4月
