凸轮轴的发展趋（qū）势

凸轮轴是汽（qì）车发动机配气机构中重要（yào）的零件，凸轮轴的结构设计与加工质量好（hǎo）坏（huài），直接影响着发动机的性（xìng）能。近年（nián）来，因（yīn）环境保护的（de）需要，正在开（kāi）发低油耗、低污染（rǎn）的发（fā）动机（jī）。为了解决汽车尾气无污染排放问题，实现发动机的高转速（sù）、高（gāo）输出功率，许多发动机采用多气门及配气相位、气门升（shēng）程可（kě）变的结构，这就（jiù）增加了气门（mén）弹簧（huáng）的（de）载荷。同时，为了降低油耗及摩擦损耗，凸轮与摇（yáo）臂间采用滚子结构，凸轮与滚子的接触面（miàn）形成（chéng）高压力（lì）区（qū），这对凸轮轴运动的平稳性、动平衡、耐磨性能及抗扭强度（dù）提（tí）出了更高的要求。另外，为了达到汽车轻型化、低成本的目的，在不影响各个零件性能要求的前提下，应该使零（líng）件尽可能简（jiǎn）化加工、降低（dī）重量，材料使用也更趋合理。

一般来（lái）说，直列式发动（dòng）机中，一个凸轮就对应一个气门。V型发动机或水平对（duì）置式（shì）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（shū）的结构，并不需要凸轮。

为了实现轻量化（huà），易于加（jiā）工且低成本，以（yǐ）及（jí）发动机的（de）高转速、高输出功率（lǜ），发动机部件，尤（yóu）其是凸轮轴的设计必须重（chóng）新考虑，要求其结构紧凑、功（gōng）能高度（dù）集中、重量轻，能承受更高的接触（chù）压（yā）力。在目前的凸轮轴应用中，已经（jīng）将缸（gāng）盖润滑系统集中于中空式凸轮轴，将实现缸内（nèi）直喷的燃油泵驱动组件在凸轮轴上实现，将VVT(可变（biàn）正时气门)在凸轮轴尾端使用。在配气机构中，对凸轮轴各个部位的性能要求是不（bú）同的（de）。对于凸轮和燃油泵驱动轮，要求耐磨损、耐胶（jiāo）着、耐点蚀；对于轴颈要求滑动性能好；对于轴则要求刚性、弯曲、扭转性能好。

随（suí）着汽车轻量化发展，凸轮轴向轻量化、功能高度集中（zhōng）和低（dī）成本方向发展，装配凸轮轴的优势逐渐被人们认可和接受。

装配式凸轮轴的（de）轴和凸轮分（fèn）开制造，然后（hòu）装（zhuāng）配在一起。凸轮一般采用碳钢或粉末冶金材料，轴颈采用粉末冶金件或集中于芯轴的钢管上，芯轴则采用冷拔薄壁无缝钢管。碳钢凸轮（lún）可进行（háng）高频淬火或渗碳处理（lǐ），具有（yǒu）较高的（de）耐胶着、耐（nài）点蚀性能。

在设计方面装配式凸轮轴可将（jiāng）凸轮（lún）宽度设计较窄，间隔亦可很小，凸轮的排列非常（cháng）紧凑。它与传统凸轮轴相比具有重（chóng）量轻、加工成本低、材料利（lì）用合理等优点，与实心轴凸轮轴相比，重量减轻多达45％。

装配式凸轮轴的关键技术是连接方法，因其连接方（fāng）法（fǎ）不同而决定制造工（gōng）艺及设备。装配式凸轮轴始于上个世纪80年代，最先研制（zhì）开发的是焊接连接式（shì）凸轮轴。上个世纪80年代中期（qī）烧结连接式凸轮轴投入（rù）使用，同期出现（xiàn）了扩管法生产的凸轮轴（zhóu）。上（shàng）世纪90年（nián）代后期滚花连接式凸（tū）轮轴开始研制。随着新的连接方法的出现，装配式凸轮轴制（zhì）造技术也不断地被更新。

焊接连接（jiē）式凸轮轴由（yóu）于焊（hàn）接（jiē）时容易产生热变形，使凸轮轴（zhóu）的尺（chǐ）寸精度降低，激烈的热变化也容易使焊接部位产生裂纹（wén），质量难以保证；烧结连（lián）接式凸轮轴在进行（háng）粉末烧结成型凸（tū）轮的同时，凸轮又要在液相状态下与钢管扩散连接，此过程必须在1000℃以（yǐ）上烧（shāo）结炉内（nèi）进行（háng），在高温下（xià）轴容易产生弯曲，造成尺寸精度误差，而且在烧结（jié）时，对材料的性能也有限制，需要大型（xíng）烧结炉（lú），热效率不高；扩管法首（shǒu）先使凸轮与钢（gāng）管配合，然后从管内侧加（jiā）液压或机械扩管，为承受扩管内压，凸轮壁要有一定的厚度，同时，为了使扩（kuò）管（guǎn）容易进（jìn）行，必（bì）须使用薄壁钢管，且由于高压作业的特殊要求，也使其设备大型化（huà）；冷热（rè）套过盈连接法虽然在机械零件生产中被广泛应用，但在凸轮轴生产中未必合适，因（yīn）为在凸轮与轴热套连接时，凸轮被加热，产生软化现象，难以保证摩擦时（shí）的耐磨性，许多凸轮在工作时，会向轴端导热，使得工作初始与完了时的连接过盈量发生变化，连接器度不能保持一致；滚花（huā）法在可靠性、精度、设（shè）备、能耗等方面都（dōu）有（yǒu）一定的（de）优越性（xìng）。

进一步开发（fā）组合式凸轮轴（zhóu）的重点将在于开发材料及优化加工（gōng）工艺。市（shì）场（chǎng）上目前正在大力开发应用复合材料，例如陶瓷材料等制造（zào）凸轮轴。公（gōng）司正（zhèng）在进（jìn）行组合式凸轮轴的扩展功能研发（fā）。比如燃（rán）油泵启动件和传（chuán）感器组件的集成也日渐受到青睐。SOHC凸轮（lún）轴上（shàng）进气口或出气口凸轮节的同步可通过CamInCam?嵌套式凸轮轴来实现。

装配式凸轮轴目前以较快的（de）速（sù）度发（fā）展，主要应用于高性能的发（fā）动机上。随着装配式凸轮轴生产技术的提高，性能会更好、成本更低（dī）、技（jì）术多样化的装配式凸轮轴将会涌现出来。