凸輪軸

凸輪軸是活塞發(fā)動機里的一個部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。雖然在四沖程發(fā)動機里凸輪軸的轉速是曲軸的一半（在二沖程發(fā)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，其材質一般是優(yōu)質合金鋼或合金鋼。由于氣門運動規(guī)律關系到一臺發(fā)動機的動力和運轉特性，因此凸輪軸設計在發(fā)動機的設計過程中占據(jù)著十分重要的地位。

凸輪軸承受周期性的沖擊載荷。凸輪與挺柱之間的接觸應力很大，相對滑動速度也很高，因此凸輪工作表面的磨損比較嚴重。針對這種情況，凸輪軸軸頸和凸輪工作表面除應該有的較高的尺寸精度、較小的表面粗糙度和足夠的剛度外，還應有較高的耐磨性和良好的潤滑。

凸輪軸通常由優(yōu)質碳鋼或合金鋼鍛造，也可用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造。軸頸和凸輪工作表面經(jīng)熱處理后磨光。

凸輪軸的主體是一根與氣缸組長度近似相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪，用于驅動氣門。凸輪軸是通過凸輪軸軸頸支撐在凸輪軸軸承孔內(nèi)的，因此凸輪軸軸頸數(shù)目的多少是影響凸輪軸支撐剛度的重要因素。如果凸輪軸剛度不足，工作時將發(fā)生彎曲變形，影響配氣定時。

凸輪的側面呈雞蛋形。其設計的目的在于保證氣缸充分的進氣和排氣。另外考慮到發(fā)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(chǎn)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(fā)動機的功率、扭矩輸出以及運轉的平順性有很直接的關系。

凸輪軸的位置有下置式、中置式和上置式三種。下置式配氣機構的凸輪軸位于曲軸箱內(nèi)，中置式配氣機構的凸輪軸位于機體上部，上置式配氣機構的凸輪軸位于氣缸蓋上。

現(xiàn)在大多數(shù)量產(chǎn)車的發(fā)動機配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結構的主要優(yōu)點是運動件少，傳動鏈短，整個機構的剛度大，使凸輪軸更加接近氣門，減少了底置式凸輪軸由于凸輪軸和氣門之間較大的距離而造成的往返動能的浪費。頂置式凸輪軸的發(fā)動機由于氣門開閉動作比較迅速，因而轉速更高，運行的平穩(wěn)度也比較好。