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凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半(在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同),不过通常它的转速依然很高,而且需要承受很大的扭矩,因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高,其材质一般是优质合金钢或合金钢。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性,因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。
凸轮轴加工常用材料
凸轮轴需同时满足高强度(抗弯曲、冲击) 和表面高耐磨性(凸轮与气门挺柱摩擦),常用材料包括:
合金结构钢:如 40Cr、35CrMo 等,通过锻造制坯,后续调质 + 表面淬火强化,适合中高负荷发动机。
优质碳钢:如 45 钢,成本较低,锻造后调质 + 表面淬火,用于低负荷发动机。
合金铸铁:如球墨铸铁(QT600-3)、珠光体可锻铸铁,铸造性能好,通过等温淬火或表面淬火提高耐磨性,适合批量生产(成本低于钢质)。
渗碳钢:如 20CrMnTi,渗碳淬火后表面硬度达 HRC58-63,心部韧性好,用于高性能发动机(如赛车)。
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