凸輪軸的研制..

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 姓 名 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 中圖分類號： 凸輪軸的研制 專業(yè)名稱：模具設(shè)計(jì)與制造學(xué)生：張雪麗導(dǎo)師：盧杉 職稱：副教授 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2021年12月 01 中圖分類號： 密級：UDC： 單位代碼： 凸輪軸的研制The development of the camshaft姓 名張雪麗學(xué)制三年專 業(yè)模具設(shè)計(jì)與制造導(dǎo) 師盧杉職稱副教授論文提交日期論文辯論日期 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 焦作大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 摘 要凸輪軸作為各種機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，其性能直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能。因此凸輪軸的加工工藝有特殊要求，合理的加工工藝對于降低加工本錢、減少生產(chǎn)

2、環(huán)節(jié)以及合理布置凸輪軸生產(chǎn)線具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對凸輪軸的加工特點(diǎn)，結(jié)合工廠的實(shí)際，從前期規(guī)劃開始，對凸輪軸的加工工藝進(jìn)行了深入的分析、研究。對凸輪廓形進(jìn)行計(jì)算和推倒，對凸輪輪廓的加工進(jìn)行了探討并提出適用于發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的加工方法。凸輪軸對其工作要求、局部精度較高，如軸上的油孔的加工、法蘭盤孔的加工等。凸輪軸的工藝過程，我們盡量做到清晰明了，在保證表達(dá)清楚的根底上，盡量做到簡練。凸輪軸是軸類零件中比擬復(fù)雜的一種曲軸，而在磨削加工方面，凸輪軸也是比擬難以加工的軸，這種軸類零件的加工方法一般都是大同小異的。凸輪軸的加工一般是先經(jīng)過車床的車削加工，制成半成品；然后經(jīng)過相應(yīng)的熱處理；再就是對凸輪軸

3、各局部的磨削加工；最后就是經(jīng)過相關(guān)工序的處理和檢驗(yàn)合格后就可以入庫了。關(guān)鍵詞：凸輪軸； 加工工藝焦作大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT ABSTRACT Valve-train CAM as all kinds of mechanical engine of key components, its performance directly affects the whole engine performance. Therefore, the processing technology camshaft has specific requirements for a reasonable

4、process to reduce processing costs, reduce production processes and the rational arrangement of the camshaft production line of great practical significance. In this paper, the processing characteristics of the camshaft, with the actual plant, starting from the pre-planning, on the camshaft of the p

5、rocess conducted in-depth analysis and research. Convex contour shape of calculated and pulled down the processing of the cam profile are discussed and made applicable to the processing method of the engine camshaft. Camshaft its work requirements, some high precision, such as the axis of the hole o

6、f the process, the flange hole processing. Camshaft process, we have clarity as far as possible, in ensuring the basis of clear, concise and as far as possible. Cam shaft of the more complex is a crankshaft, and in the grinding, the cam shaft is relatively hard to process, this shaft parts are gener

7、ally similar to those of processing methods. Camshaft after the processing is generally the first turning lathe, made of semi-finished products; and then after appropriate treatment; then there are the various parts of the camshaft grinding; the last is through the relevant processes for handling an

8、d storage after inspection the.Keywords：Camshaft； Processing焦作大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 目 錄第一章 引言11.1 課題的意義和背景11.2 凸輪軸的開展現(xiàn)狀11.3 凸輪軸的特點(diǎn)11.3.1 凸輪軸的分類11.3.2 凸輪軸毛坯的種類21.3.3 凸輪軸的傳動(dòng)31.3.4 凸輪軸的故障41.3.5 凸輪軸改裝41.4 凸輪軸設(shè)計(jì)的結(jié)果和意義5第二章 總體設(shè)計(jì)過程62.1 根本概念和設(shè)計(jì)作用62.1.1 凸輪軸的根本概念62.1.2 凸輪軸設(shè)計(jì)的作用62.2 凸輪軸的設(shè)計(jì)6 2.2.1 各種凸輪軸的技術(shù)要求6 2.2.2 生產(chǎn)類型

9、確實(shí)定6 2.2.3 凸輪軸的材料選定7 2.2.4 凸輪軸簡圖8 2.2.5凸輪軸主要加工內(nèi)容和精度要求82.3 凸輪廓形理論計(jì)算及加工控制參數(shù)92.3.1 凸輪軸凸輪的廓形要求92.3.2 包絡(luò)線理論172.3.3 凸輪廓形坐標(biāo)172.3.4 砂輪的中心坐標(biāo)172.3.5 磨削圓周進(jìn)給量計(jì)算172.3.6 等周速曲線202.3.7 砂輪座加速度202.3.8 光順處理202.3.9 工件主軸轉(zhuǎn)速配置212.3.10 磨削用量數(shù)據(jù)21第三章 凸輪軸研制的分析233.1 凸輪軸的加工工藝23 3.1.1 凸輪軸軸頸粗加工23 3.1.2 銑端面，鉆中心孔24 3.1.3 凸輪軸的熱處24 3.

10、1.4 凸輪軸的深孔加工25 3.1.5 主軸頸快速點(diǎn)磨加工與CBN砂輪26 3.1.6 凸輪軸的加工28 3.1.7 凸輪軸的化學(xué)處理29 3.1.8 凸輪軸的拋光30 3.1.9 凸輪軸的探傷30 3.1.10 凸輪軸的清洗30 3.2 凸輪軸的工藝分析30 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇30 3.2.2 外表加工方法的選擇31 3.2.3 加工階段的劃分和工序順序的安排32 3.2.4 熱處理工序的安排32 3.2.5 加工余量確實(shí)定32 3.2.6 切屑用量確實(shí)定33第四章 夾具的設(shè)計(jì)34 4.1夾具設(shè)計(jì)的原那么34 4.2工裝夾具設(shè)計(jì)根本知識(shí)34 4.3車床夾具的根本類型36 4.4車床

11、夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)36第五章 結(jié) 論37參考文獻(xiàn)38致謝39焦作大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 引言 第一章 引言1.1 課題的意義和背景凸輪軸零件設(shè)計(jì)的任務(wù)是讓我們綜合運(yùn)用我們所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)根底、數(shù)控編程、CAD技術(shù)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造原理、機(jī)械加工、機(jī)械制造工藝等知識(shí)，來完成凸輪軸零件的三維造型設(shè)計(jì)、凸輪軸零件工藝規(guī)程文件編制、相關(guān)數(shù)控程序編制和相關(guān)夾具的設(shè)計(jì)。通過這一環(huán)境的訓(xùn)練，使我不但更加深入了解畢業(yè)設(shè)計(jì)的根本理論、根本知識(shí)、而且學(xué)會(huì)使用這些理論、根本知識(shí)去了解解決工程中的問題。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要對機(jī)械零件的加工設(shè)計(jì)制造過程有所了解，也是為了穩(wěn)固所學(xué)的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)加工的理論知識(shí),培養(yǎng)分

12、析和解決問題的能力,提高自己的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。1.2 凸輪軸的開展現(xiàn)狀目前，國內(nèi)多數(shù)轎車主機(jī)廠的凸輪軸生產(chǎn)線和專業(yè)生產(chǎn)凸輪軸的廠家均引進(jìn)了CBN磨削技術(shù)，但仍有很多的載重汽車、柴油機(jī)和摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪依然采用傳統(tǒng)的剛玉砂輪、靠模仿形的磨削工藝。粗磨工序使用的是國產(chǎn)中低速磨床(35m/s以下)，精磨工序局部廠家使用進(jìn)口磨床，但使用速度均在60m/s以下，修整工具以單點(diǎn)金剛石筆居多，進(jìn)口磨床和少數(shù)國產(chǎn)磨床采用金剛石滾輪修整。目前，大局部發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)都采用整體式凸輪軸，其材料有的采用中碳低合金鍛鋼(經(jīng)高頻淬火)，有的采用球墨鑄鐵。整體式凸輪軸加工工藝包括粗加工、半精加工和精加工。生產(chǎn)中采

13、用自動(dòng)線多工位機(jī)床，設(shè)備投資較大，生產(chǎn)線占地面積多，生產(chǎn)本錢較高。而裝配式凸輪軸只需半精加工和精加工，凸輪、齒輪、軸套可采用不同的材料，因此產(chǎn)品質(zhì)量可減輕3050；可柔性化生產(chǎn)，設(shè)備投資小，生產(chǎn)線占地面積少，生產(chǎn)本錢較低。1.3 凸輪軸的特點(diǎn)1.3.1 凸輪軸的分類 凸輪軸按凸輪軸數(shù)目的多少，可分為單頂置凸輪軸(SOHC)和雙頂置凸輪軸(DOHC)兩種。單頂置凸輪軸就是只有一根凸輪軸，雙頂置凸輪軸就是有兩根。單頂置凸輪軸在氣缸蓋上用一根凸根軸，直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)、排氣門，它具有結(jié)構(gòu)簡單，適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。以往一般采用的側(cè)置凸輪軸，即凸輪軸在氣缸側(cè)面，由正時(shí)齒輪直接驅(qū)動(dòng)。為了把凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)變換為氣門的往

14、復(fù)運(yùn)動(dòng)，必須使用氣門挺桿來傳遞動(dòng)力。這樣，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零件較多，慣性質(zhì)量大，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)動(dòng)。而且，細(xì)長的挺桿具有一定的彈性，容易引起振動(dòng)，加速零件磨損，甚至使氣門失去控制。頂置雙凸輪軸是在缸蓋上裝有兩根凸輪軸，一根用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門，另一根用于驅(qū)動(dòng)排氣門。采用雙頂置凸輪軸對凸輪軸和氣門彈簧的設(shè)計(jì)要求不高，特別適用于氣門V形配置的半球形燃燒室，也便于和四氣門配氣機(jī)構(gòu)配合使用。1.3.2 凸輪軸毛坯的種類在制定工藝規(guī)程時(shí)，正確的選擇毛坯具有重要意義。它不僅影響毛坯的制造工藝設(shè)備及制造費(fèi)用，還影響零件的機(jī)加工工藝，設(shè)備和刀具的消耗及工時(shí)訂額。正確的選用毛坯需要毛坯制造和機(jī)加工工藝人員緊密配合，兼顧冷

15、熱加工兩個(gè)方面的要求。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，凸輪軸承受氣門開啟的周期性沖擊載荷。所以，要求凸輪軸和支承軸頸外表應(yīng)耐磨，凸輪軸本身應(yīng)具有足夠的韌性和剛性。為此，凸輪軸的主要工作外表需經(jīng)熱處理。對于凸輪軸材料目前國內(nèi)外主要選用鑄鐵冷硬鑄鐵，可淬硬鑄鐵，球墨鑄鐵和鋼中碳鋼，滲碳鋼。在國外，冷硬鑄鐵凸輪軸多用于凸輪承受隨動(dòng)件高負(fù)荷的場合，這在英國較為普遍，可淬硬的低合金鑄鐵凸輪軸多用于凸輪承受隨動(dòng)件低負(fù)荷的場合，這在美國較為普遍，高合金鑄鐵和特殊合金鑄鐵凸輪軸那么多用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。對于鋼凸輪軸，一般是選用中碳鋼和滲碳鋼經(jīng)熱模鍛制坯。就毛坯精度來說，鑄件的精度明顯的高于鍛件。目前，國內(nèi)外普遍趨向于精鑄和精鍛

16、。鑒于此，凸輪軸選用50Mn材料毛坯由精鍛而成。1.3.3 凸輪軸的傳動(dòng)凸輪軸底置式凸輪軸通常采用星形齒輪組即所謂的“控制輪，輥?zhàn)渔溁螨X條與曲軸相連。為了控制噪聲，直徑較大的凸輪軸端傳動(dòng)輪通常由塑料或者輕金屬制造，而相對直徑較小的曲軸端傳動(dòng)輪那么大多采用鋼材。鏈條連接也比擬多見。這種方式在底置式和頂置式凸輪軸上都可以看到。為了減小噪聲一般是鏈條在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的“振擺噪聲，通常還會(huì)附帶一個(gè)液壓壓緊裝置和塑料材質(zhì)的導(dǎo)軌。頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)中比擬多見的是用一個(gè)塑料齒條鏈連接。這個(gè)齒條鏈位于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油腔外，附帶有鋼質(zhì)的嵌入部件，通過一個(gè)可調(diào)的輥?zhàn)訋椭鷱埦o。還有一種結(jié)構(gòu)由于動(dòng)力在傳輸過程中損耗過大且過于復(fù)雜

17、，現(xiàn)在已經(jīng)比擬少見。這種結(jié)構(gòu)通過一個(gè)偏心連桿、星形齒輪組或帶中間軸的錐形齒輪組來連接頂置式凸輪軸與曲軸。凸輪軸與曲軸之間的常見傳動(dòng)方式包括齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)以及齒形膠帶傳動(dòng)。下置凸輪軸和中置凸輪軸與曲軸之間的傳動(dòng)大多采用圓柱形正時(shí)齒輪傳動(dòng)，一般從曲軸到凸輪軸只需要對齒輪傳動(dòng)，如果傳動(dòng)齒輪直徑過大，可以再增加1個(gè)中間惰輪。為了嚙合平穩(wěn)并降低工作噪聲，正時(shí)齒輪大多采用斜齒輪。鏈條傳動(dòng)常見于頂置凸輪軸與曲軸之間，但其工作可靠性和耐久性不如齒輪傳動(dòng)。近年來在高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛使用齒形膠帶代替?zhèn)鲃?dòng)鏈條，但在一些大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上仍然使用鏈條傳動(dòng)。齒形膠帶具有工作噪聲小、工作可靠以及本錢低等特點(diǎn)。對于雙頂置凸

18、輪軸，一般是排氣凸輪軸通過正時(shí)齒形膠帶或鏈條由曲軸驅(qū)動(dòng)，進(jìn)氣凸輪軸通過金屬鏈條由排氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)，或進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸均由曲軸通過齒形膠帶或鏈條驅(qū)動(dòng)。安裝凸輪軸時(shí)，一定要注意凸輪軸帶輪或鏈輪上的正時(shí)標(biāo)記。有些發(fā)動(dòng)機(jī)沒有明顯的正時(shí)標(biāo)記，維修人員可以在拆卸凸輪軸之前標(biāo)記出曲軸和凸凸輪軸凸輪軸的常見故障包括異常磨損、異響以及斷裂，異響和斷裂發(fā)生之前往往先出現(xiàn)異常磨損的病癥。輪軸的準(zhǔn)確位置，有些發(fā)動(dòng)機(jī)那么是需要專用工具才能進(jìn)行正時(shí)的調(diào)校。1.3.4 凸輪軸的故障 1凸輪軸幾乎位于發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的末端，因此潤滑狀況不容樂觀。如果機(jī)油泵因?yàn)槭褂脮r(shí)間過長等原因出現(xiàn)供油壓力缺乏，或潤滑油道堵塞造成潤滑油無法

19、到達(dá)凸輪軸，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過大造成潤滑油無法進(jìn)入凸輪軸間隙，均會(huì)造成凸輪軸的異常磨損。 2凸輪軸的異常磨損會(huì)導(dǎo)致凸輪軸與軸承座之間的間隙增大，凸輪軸運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生軸向位移，從而產(chǎn)生異響。異常磨損還會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)凸輪與液壓挺桿之間的間隙增大，凸輪與液壓挺桿結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)生撞擊，從而產(chǎn)生異響。3凸輪軸有時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷裂等嚴(yán)重故障，常見原因有液壓挺桿碎裂或嚴(yán)重磨損、嚴(yán)重的潤滑不良、凸輪軸質(zhì)量差以及凸輪軸正時(shí)齒輪破裂等。4有些情況下，凸輪軸的故障是人為原因引起的，特別是維修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)對凸輪軸沒有進(jìn)行正確的拆裝。例如拆卸凸輪軸軸承蓋時(shí)用錘子強(qiáng)力敲擊或用改錐撬壓，或安裝軸承蓋時(shí)將位置裝錯(cuò)導(dǎo)致軸承蓋與軸承座不匹配

20、，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過大等。安裝軸承蓋時(shí)應(yīng)注意軸承蓋外表上的方向箭頭和位置號等標(biāo)記，并嚴(yán)格按照規(guī)定力矩使用扭力扳手?jǐn)Q緊軸承蓋緊固螺栓。1.3.5 凸輪軸改裝為了提升汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，有些汽車改裝店對發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸進(jìn)行了改裝，其中換裝高角度凸輪軸HiCAM是常見的一種改裝方法。這種改裝操作并不復(fù)雜，但由于一些改裝人員對凸輪軸上凸輪的工作角度和工作原理了解缺乏，使得改裝后的效果并不明顯甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的性能惡化。高角度凸輪軸是相對于普通凸輪軸的240°左右的凸輪工作角度而言的，高角度凸輪軸的凸輪工作角度通常可以到達(dá)280°以上。大角度的凸輪軸可以延長氣門的開啟時(shí)間，增大氣門

21、的升程，使進(jìn)氣門和排氣門實(shí)現(xiàn)早開和晚關(guān)，使更多空氣進(jìn)入氣缸，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)中、高轉(zhuǎn)速的動(dòng)力輸出。對于民用車來說，改裝時(shí)應(yīng)該選擇凸輪工作角度在278°以下的凸輪軸，因?yàn)楣ぷ鹘嵌却笥?78°的凸輪軸會(huì)大幅度增加氣門重疊角，使發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)力提升很多，但發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)因?yàn)闅飧酌芊庑圆缓枚鴮?dǎo)致怠速嚴(yán)重抖動(dòng)甚至熄火，這樣的車輛無法適應(yīng)日常使用，而只能用于競賽用途。1.4 凸輪軸設(shè)計(jì)的結(jié)果和意義這樣的一次畢業(yè)實(shí)踐設(shè)計(jì)，讓我們進(jìn)一步培養(yǎng)了自己分析總結(jié)和表達(dá)能力，也穩(wěn)固，深化了在設(shè)計(jì)過程中所獲得的知識(shí)，也是對我們以往所學(xué)知識(shí)的一個(gè)考驗(yàn)。它是通過對相關(guān)課程的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，使課程內(nèi)容

22、與崗位能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合，使我們在畢業(yè)實(shí)踐與設(shè)計(jì)過程中，能把所學(xué)的知識(shí)與崗位實(shí)踐聯(lián)系起來，到達(dá)崗位的要求。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我明白，自己在哪些方面還是薄弱的，欠缺的。借此時(shí)機(jī)再認(rèn)真地補(bǔ)一下，在以后的學(xué)習(xí)和工作中注意這些。積少成多，讓我明白學(xué)習(xí)的重要性，勇于置疑讓我明白只有在不斷的發(fā)問中才能增長自己的見識(shí)，學(xué)以致用更是掌握知識(shí)，技巧的根底，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用更能穩(wěn)固所學(xué)知識(shí)。43焦作大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 總體設(shè)計(jì)過程 第二章 總體設(shè)計(jì)過程2.1 根本概念和作用2.1.1 凸輪軸的根本概念凸輪軸大家應(yīng)該不會(huì)陌生，我們經(jīng)常聽到的氣門、氣門正時(shí)皮帶、正時(shí)鏈條等等都跟它有著緊密的關(guān)系，氣門室正是它的棲身之地。

23、現(xiàn)在市面上的車大多都是雙頂置凸輪軸(DOHC)設(shè)計(jì)，也就是說有兩根凸輪軸。一根負(fù)責(zé)進(jìn)氣氣門的開閉，一個(gè)負(fù)責(zé)排氣氣門的開閉。凸輪軸的名字是因?yàn)樗哪佣?，有很多凸起的部位。這些凸起的部位作用是推動(dòng)氣門(俗稱滑佬)開啟，當(dāng)轉(zhuǎn)到凸起局部時(shí)將會(huì)把氣門頂起，此時(shí)氣門將屬于開啟狀態(tài)。氣門的閉合動(dòng)作那么是凸輪軸的凸起局部離開氣門后，利用氣門彈簧(俗稱彈弓)的作用力來完成的。一般標(biāo)準(zhǔn)的凸輪軸在自轉(zhuǎn)240度后，便可以使氣門完成一次開合過程，也會(huì)用這個(gè)度數(shù)的大小來界定是否屬于高角度凸輪軸。凸輪軸是上有假設(shè)干個(gè)桃形凸輪的軸，是配氣機(jī)構(gòu)最關(guān)鍵的零件。它的功用是控制各缸氣門的適時(shí)開啟和關(guān)閉，同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽油泵、機(jī)油泵和分

24、電器等附件工作。凸輪軸由進(jìn)氣凸輪、排氣凸輪、軸頸、驅(qū)動(dòng)機(jī)油泵和分電器的齒輪及推動(dòng)汽油泵搖臂的偏心輪制成一體。凸輪的個(gè)數(shù)一般等于氣門的個(gè)數(shù)，凸輪在軸上的分布位置，是由發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序所決定的。凸輪軸是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)里的一個(gè)部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動(dòng)作。雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同，不過通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設(shè)計(jì)中對凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，其材質(zhì)一般是特種鑄鐵，偶爾也有采用鍛件的。由于氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)系到一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，因此凸輪軸設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程中占據(jù)著十分重要的地位。所以對于凸輪軸

25、的質(zhì)量要求就非常高了，但目前有很多的公司將凸輪軸制作不好，主要還是在很大一部份上是沒有把核心技術(shù)吃透，當(dāng)然我不否機(jī)床存在部份因素，但最主要還是要制作出標(biāo)準(zhǔn)的母凸輪。2.2.2 凸輪軸設(shè)計(jì)的作用在進(jìn)行凸輪軸工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候勇于創(chuàng)新，從這個(gè)過程中可以學(xué)到很多東西。凸輪軸是一個(gè)比擬復(fù)雜的曲軸，也是一個(gè)精密零件，所以在各方面加工要求都比擬高，在加工以前要對凸輪軸零件材料加以精細(xì)選擇，作為以后加工的根底，設(shè)計(jì)加工時(shí)對該件的尺寸規(guī)格要求都相當(dāng)嚴(yán)格，每進(jìn)行一步都要慎重考慮。這次設(shè)計(jì)將運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件，優(yōu)化設(shè)計(jì)。在提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，尋求最好的工藝方案，以至于減少生產(chǎn)過程中的本錢。這些將在

26、工藝和編程上得到表達(dá)。它的尺寸要求也比擬嚴(yán)格，每一個(gè)凸輪的角度都要控制在公差范圍內(nèi)。但是還有一些復(fù)雜的問題得到改善，在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)方面也欠佳，編程方面也不是很完好以及其他地方還存在很大的問題。這次設(shè)計(jì)將我所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫穿，讓我提高了許多。2.2 凸輪軸的設(shè)計(jì)2.2.1 各種凸輪軸的技術(shù)要求1支承軸頸的尺寸精度及各支承軸頸間的同軸度。 2止推面對于支承軸線的垂直度。3凸輪軸基面的尺寸精度和相對于支承軸頸的軸線的同軸度。4凸輪的位置精度。5凸輪的形狀精度。2.2.2 生產(chǎn)類型確實(shí)定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給定的原始資料來確定生產(chǎn)類型。設(shè)計(jì)任務(wù)書給出的資料顯示并按車間的工作情況及工件的重量可知，按產(chǎn)量可分單

27、位生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)及大批量生產(chǎn)。由?金屬機(jī)械加工工藝人員手冊?表15-5查 零件重48KG<100KG，且年產(chǎn)量為3000件，屬于中批量生產(chǎn)。根據(jù)該生產(chǎn)特性可以初步確定零件的機(jī)械加工工藝過程，由于中批量生產(chǎn)，一般采用高效機(jī)床和專用機(jī)床；對刀具一般采用通用刀具，也可以根據(jù)工廠實(shí)際情況采用專用刀具；量具采用專用量具；夾具使用專用夾具及輔助夾具來提高生產(chǎn)率，同時(shí)節(jié)省了人力、物力，到達(dá)經(jīng)濟(jì)可行的目的。2.2.3凸輪軸的材料選定在制定工藝規(guī)程時(shí)，正確的選擇毛坯具有重要意義。它不僅影響毛坯的制造工藝設(shè)備及制造費(fèi)用，還影響零件的機(jī)加工工藝，設(shè)備和刀具的消耗及工時(shí)訂額。正確的選用毛坯需要毛坯

28、制造和機(jī)加工工藝人員緊密配合，兼顧冷熱加工兩個(gè)方面的要求。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，凸輪軸承受氣門開啟的周期性沖擊載荷。所以，要求凸輪軸和支承軸頸外表應(yīng)耐磨，凸輪軸本身應(yīng)具有足夠的韌性和剛性。為此，凸輪軸的主要工作外表需經(jīng)熱處理。因?yàn)橥馆嗇S在加工時(shí)需要較強(qiáng)的加工性和經(jīng)濟(jì)性,并且對它的硬度也有較大的要求,因此選定凸輪軸的材料為20Cr。2.2.4凸輪軸簡圖圖12.2.5 凸輪軸主要加工內(nèi)容和精度要求1支承軸徑前軸徑前端，后端，外表粗糙度Rz3.2中間軸徑，外表粗糙度Rz3.2后軸徑，外表粗糙度Rz3.22凸輪6個(gè)凸輪基圓尺寸為，外表粗糙度Rz3.2。各凸輪基圓相對與前后軸頸的基準(zhǔn)軸線的徑向跳動(dòng)允差0.0

29、3mm各凸輪基圓相對與前后軸頸的基準(zhǔn)軸線的平行度允差0.01mm各凸輪對稱中心線相對于鍵槽的相對位置偏差相位角±20見圖1凸輪型線誤差作用段±0.05mm凸輪型線誤差作用段±0.02mm一缸凸輪軸對鍵槽位置112°32±203斜齒輪齒數(shù)：13，螺旋角：53°右±146"公法線長度：38.61138.806齒形誤差0.025；齒向誤差0.017；齒槽對鍵槽的角度20°±2°4鍵槽寬，深，對稱度0.0252.3 凸輪廓形理論計(jì)算及加工控制參數(shù)2.3.1凸輪軸凸輪的廓形要求氣門運(yùn)動(dòng)的加速度和

30、減速度都是凸輪輪廓的函數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸凸輪輪廓如圖2所示，主要包括進(jìn)氣段C開啟弧、排氣段E關(guān)閉弧、緩沖段B、緩沖段C、基圓A、頂弧D。發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪廓形是以凸輪與10滾珠對滾時(shí)二者中心距離，表示的，如圖3，圖紙給出表列函數(shù)()，y ()表1為凸輪軸升程表。圖2凸輪輪廓圖圖3凸輪廓形圖2.3.1.1凸輪升程數(shù)據(jù)1)從動(dòng)件半徑mm：設(shè)定從動(dòng)件半徑，用來輪廓計(jì)算和測定。2)凸輪基圓直徑mm：設(shè)定凸輪基圓直徑，可以用此數(shù)據(jù)微調(diào)凸輪尺寸，因?yàn)闆]有凸輪的長徑尺寸。3)角度升程值mm/deg：以凸輪頂點(diǎn)轉(zhuǎn)180為0，只輸入有增量的兩個(gè)角度之間90270的增量數(shù)據(jù)，每隔1進(jìn)行設(shè)定機(jī)內(nèi)密化系統(tǒng)，最后制成升

31、程表7。表1凸輪軸凸輪升程表028.38728.3874122.58024.3028221.72221.865128.38428.3844222.49724.1498321.71521.855228.37528.3754322.42224.0008421.71021.846328.35928.2614422.35323.8558521.70621.837428.33728.3414522.29223.7148621.70321.827528.30728.3154622.23723.5788721.70121.818628.27128.2854722.18823.4478821.80821.80

32、8728.22628.2494822.14523.3228921.79921.799828.17328.2084922.10823.2029021.78921.789928.11228.1625022.07723.0879121.78021.7801028.04028.1115122.04922.9799221.77121.7711127.95828.0545222.02722.8769321.76121.7611227.86427.9935322.00722.7799421.75221.7521327.75727.9275421.99222.6899521.74221.7421427.634

33、27.8565521.97922.6049621.73321.7331527.49227.7805621.96822.5259721.72521.7251627.32727.6995721.95822.4539821.71821.7181727.13327.6135821.94922.3869921.71321.7131826.90727.5225921.93922.32510021.70821.7081926.65727.4266021.93022.27010121.70421.7042026.39527.3266121.92022.22010221.70221.7022126.12927.

34、2206221.91122.17510321.70021.7002225.86527.1096321.90122.1362325.60626.9936421.89122.1022425.35526.8726521.88222.0722525.11326.7466621.87222.0462624.88126.6166721.86322.0252724.65926.4806821.85322.0062824.44726.3406921.84321.9912924.24526.1967021.83421.9793024.05426.0487121.82421.9683123.87325.89672

35、21.82521.9593223.70225.7417321.805821.9493323.54225.5837421.79521.9403423.39025.4237521.78621.9303523.24825.2627621.77621.9213623.11525.1007721.76621.9123722.99224.9387821.75721.9023822.87624.7767921.74721.8933922.77024.6168021.73821.8844022.67124.4588121.72921.874由于在升程段廓形圓形滾珠與廓形的切點(diǎn)D1,D2都不在滾珠與凸輪的連心線

36、上，而磨床砂輪必須磨出D1,D2點(diǎn)來，它的半徑又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滾珠半徑，所以必須通過計(jì)算得出凸輪廓形D1,D2坐標(biāo)，再換算成砂輪中心的坐標(biāo)，作為磨床砂輪橫向進(jìn)給的依據(jù)。2.3.2包絡(luò)線理論設(shè)想凸輪不轉(zhuǎn)，滾柱繚繞凸輪旋轉(zhuǎn)，那么滾柱外形形成一個(gè)圓的曲線族，凸輪廓形實(shí)際是它的內(nèi)包絡(luò)線。以H表示滾柱與凸輪軸心距，那么H=f()，以為滾柱半徑，那么圓的一般方程為：因?yàn)镠也是的函數(shù)，此式可寫成隱函數(shù)形式f(x，y，)0，這里為參變量，改變值可得不同的方程式，如圖4。圖4凸輪廓形圖曲線族中的各點(diǎn)斜率，據(jù)微分學(xué)，可寫成：還可以進(jìn)一步寫作： 2-1包絡(luò)線既與曲線族相切，其上各點(diǎn)應(yīng)與曲線族上各切點(diǎn)斜率相等，故也應(yīng)滿足公

37、式(2-1)。曲線族方程f(x，y，)0的全微分為：即： 2-2包絡(luò)線上各點(diǎn)既是曲線族里的點(diǎn)，其斜率又應(yīng)滿足公式(2-1)，將(2-1)、2-2)式聯(lián)立，可得： 2-3即包絡(luò)線方程，解此式得出以表示得x、y值，即包絡(luò)線上的各點(diǎn)坐標(biāo)8。2.3.3凸輪廓形坐標(biāo)滾柱曲線族方程的隱函數(shù)形式 將此式對微分后使解出x、y值為 2-4 2-5由于求曲線族的內(nèi)包絡(luò)線，故式(2-4)中正負(fù)號應(yīng)取負(fù)號。計(jì)算中微分以差分代替，即表列函數(shù)中假設(shè)對應(yīng)于，那么取表2為C語言編程計(jì)算凸輪軸、兩面的坐標(biāo)值為、表2 凸輪軸、兩面的坐標(biāo)值、 123.3820.3485210.70213.255123.3820.3485212.0

38、5513.457223.3670.6905310.42013.450223.3660.7005311.69413.616323.3411.0315410.13713.642323.3411.0515411.33913.772423.3051.367559.86813.821423.3061.3975510.99113.922523.2581.700569.60313.992523.2591.7515610.63214.076623.2032.027579.34114.156623.0232.1035710.28014.226723.1382.342589.08814.309723.1382.4

39、49589.93314.518823.0612.660598.83114.457823.0632.797599.58214.661922.9772.959608.57314.601922.9783.142609.23714.6611022.8853.246618.31214.7401022.8843.480618.89814.7991122.7833.525628.05014.8751122.7803.819628.55314.9371222.6763.785637.79015.0011222.6654.159638.20915.0751322.5654.024647.51715.128132

40、2.5431.490647.87615.2051422.4554.411657.24815.2491422.4124.818657.54915.3311522.3504.234666.97715.3641522.2735.141667.21515.4571622.3114.477676.70415.4751622.1245.459676.89415.5761722.1514.651686.43515.5781721.9685.772686.57715.6891821.9874.848696.15315.6811821.8036.080696.25415.8021921.8474.973705.

41、87515.7781921.6276.386705.94915.9062021.5775.208715.59615.8682021.4466.683715.64816.0032121.2585.469725.31515.9552121.2606.969725.35916.0922220.9095.745735.03916.0342221.0647.252735.07416.1742320.5416.027744.75016.1112320.8067.530744.78916.2512420.1626.313754.46616.1832420.6507.800754.50216.3232519.

42、7796.599764.18616.2482520.4298.064764.20816.3912619.3966.883773.89416.3102620.2058.324773.92616.4522719.0157.162783.60716.3662719.9758.572783.63616.5082818.6387.438793.31916.4172819.7328.820793.33916.5622918.2607.714803.02416.4652919.4839.061803.05516.6073017.8857.987812.72116.5083019.2299.293812.76

43、316.6483117.5178.256822.41916.5473118.9679.521822.47116.6853217.1488.525832.11616.5813218.6979.744832.17816.7163316.7908.788841.80616.6133318.4199.961841.87816.7433416.3489.045851.50216.6393418.13010.177851.59216.7643516.0859.304861.19816.6603517.83410.388861.29816.7793615.3479.562870.89416.6773617.

44、53210.594871.00516.7903715.3949.8133717.22410.795880.71116.7953815.05510.0633816.90510.994890.41816.7963914.71910.3123916.57811.192900.12516.7914014.39310.5534016.25111.38891-0.17516.7814114.06410.7974115.91811.57092-0.46016.7674213.73611.0414215.57711.75693-0.75216.7464313.41911.2764315.23111.93994

45、-1.04416.7214413.11211.5034414.88612.11895-1.33516.6914512.78611.7434514.53712.29496-1.63816.6544612.47211.9774614.18512.46897-1.94016.6134712.17712.1944713.82812.64098-2.24816.5674811.87312.4174813.47312.80999-2.54916.5184911.56812.6384913.12312.973100-2.84316.4655011.27912.8485012.76413.137101-3.14816.4055110.98813.0545112.40713.300102-3.44716.343表4