本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中的一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸是汽車發(fā)動機(jī)正時系統(tǒng)的關(guān)鍵零件。為了滿足發(fā)動機(jī)不斷提高功率的需求，對汽車發(fā)動機(jī)各處的功率損失提出一定要求，凸輪軸頸配合結(jié)構(gòu)處也不例外。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用調(diào)整公差配合或在軸頸處開“環(huán)槽”的方式來實(shí)現(xiàn)功率提升。調(diào)整配合尺寸會因加工后各軸頸實(shí)體尺寸較設(shè)計尺寸波動而致使實(shí)際配合狀態(tài)不良。而將凸輪軸采用“環(huán)槽”結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計有著減小摩擦面積、增大軸頸處油液儲量的優(yōu)點(diǎn)，對實(shí)際功率提升效果也有限。另一方面，由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高，環(huán)槽結(jié)構(gòu)因加工問題容易引起凸輪軸軸頸磨損不均，產(chǎn)生徑向跳動，造成發(fā)動機(jī)NVH提升。以上兩項(xiàng)措施均對功率提升有限。因此研發(fā)一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)一直是急待解決的新課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)，該發(fā)明采用異形槽結(jié)構(gòu)軸頸，增大油室容積，減小軸頸與軸承座間摩擦面積，改善摩擦環(huán)境，軸承摩擦有所改善，且高速NVH不明顯，可形成更理想的油膜，進(jìn)一步降低摩擦損失。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)，包括上軸承蓋、凸輪軸、氣缸蓋、凸輪軸軸承蓋螺栓、凸輪軸前軸承蓋，在氣缸蓋上安裝凸輪軸，在凸輪軸上安裝上軸承蓋，通過凸輪軸軸承蓋螺栓將上軸承蓋和氣缸蓋固定在一起，凸輪軸前軸承蓋安裝在凸輪軸的左部，在凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段的上設(shè)置用于注油的異形槽結(jié)構(gòu)；

所述的一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)的工作原理是，異形槽型線結(jié)合泰勒級數(shù)及流體潤滑相關(guān)理論，采取三段式型線設(shè)計，在凸輪軸的的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段注油孔周圍軸向設(shè)置異形槽結(jié)構(gòu)，凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段與上軸承蓋、氣缸蓋形成的軸孔通過間隙配合；考慮到凸輪軸動平衡等因素，以及實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時凸輪軸徑向跳動，將，凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段型線初步均勻分布，，凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段型線相位相對偏轉(zhuǎn)360/n°，凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段開槽采取數(shù)控銑工藝，共同組成類滑動軸承結(jié)構(gòu)；采用異形槽結(jié)構(gòu)，增大油室容積的設(shè)計，降低軸孔摩擦，合理選取開槽寬度，減輕因高速轉(zhuǎn)動造成的振動問題，滿足高速NVH要求，凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段異形槽結(jié)構(gòu)的槽區(qū)別于普通環(huán)槽之處在開槽深度及形狀；該槽槽深僅在最大值與普通環(huán)槽一致，其余方向相較同深度環(huán)槽成規(guī)律性減小，均減小軸孔直接接觸面積，增加機(jī)油在凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段處的存儲量，有利于降低凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段處摩擦，增強(qiáng)潤滑性能，雖級數(shù)展開項(xiàng)較其他階次效果略有下降，但加工難度降低、加工時間縮短，較符合生產(chǎn)工藝設(shè)計，后進(jìn)行CAE分析，小范圍調(diào)整角度以滿足最優(yōu)設(shè)計；

所述的一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)的使用及操作方法是，上軸承蓋、氣缸蓋通過螺栓連接，使用時，通過上軸承蓋與氣缸蓋連接在一起，通過發(fā)動機(jī)正時系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

所述的一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)的加工工藝是，氣缸蓋前軸承蓋5、上軸承蓋經(jīng)凸輪軸軸承蓋螺栓擰于氣缸蓋上，一體加工凸輪軸軸孔后卸下氣缸蓋前軸承蓋、上軸承蓋，裝入含軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段結(jié)構(gòu)的凸輪軸，再依一定的擰緊順序、擰緊力矩擰緊上軸承蓋；凸輪軸軸孔加工分兩種刀具依次進(jìn)行加工；以氣缸蓋下面作為定位基準(zhǔn)，銑削加工上端面，粗銑氣缸蓋的凸輪軸孔；按照圖4的順序，通過凸輪軸軸承蓋螺栓固緊氣缸蓋前軸承蓋、上軸承蓋后，用成型刀具Ⅰ精銑一階凸輪軸孔，粗銑二階凸輪軸孔；然后用成型刀具Ⅱ精銑二階凸輪軸孔，粗銑+精銑三、四、五階凸輪軸孔；采取3-4mm微型銑刀，通過轉(zhuǎn)換頭與數(shù)控加工中心主軸連接，再于數(shù)控加工中心中編入型線方程以確定刀具走向；

所述的凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段的型線設(shè)計為均勻分布，凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段型線相位偏轉(zhuǎn)360/n°，使得在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，抵消異形槽產(chǎn)生的慣性力，滿足動平衡要求，后進(jìn)行CAE潤滑、模態(tài)、應(yīng)力分析，小范圍調(diào)整角度以使動平衡得到滿足；

所述的凸輪軸單處軸頸型線以泰勒級數(shù)為基礎(chǔ)引申計算得出，采?、?、Ⅱ、Ⅲ三段式結(jié)構(gòu)，每段相距120°；槽深最深處較軸頸深0.5-1mm，初期設(shè)計選值0.5mm，后經(jīng)拓?fù)溥\(yùn)算根據(jù)CAE分析對該值進(jìn)行優(yōu)化；軸頸的異形槽加工應(yīng)平滑過渡，曲率連續(xù)不產(chǎn)生尖點(diǎn)，避免不利于軸頸強(qiáng)度的缺陷產(chǎn)生；異形槽尾端加工采取直線走刀形式加工，角度較圖5徑向偏移30°；

所述的凸輪軸的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段型線加工采取微型銑刀，通過轉(zhuǎn)換頭與五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心刀具主軸連接，再于數(shù)控加工中心中編入型線方程以確定刀具走向；起始點(diǎn)為異形槽首端，刀具Z-Y向進(jìn)給，加工至凹槽最深處后沿30°走出，旋轉(zhuǎn)凸輪軸，重復(fù)此操作。

本發(fā)明的要點(diǎn)在于它的結(jié)構(gòu)、工作原理及加工工藝。

一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有采用開異形槽結(jié)構(gòu)，增大油室容積的設(shè)計，降低軸孔摩擦，合理選取開槽寬度，減輕因高速轉(zhuǎn)動造成的振動問題，滿足高速NVH要求等優(yōu)點(diǎn)，將廣泛地應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 是圖1的F-F剖視圖。

圖3是本發(fā)明凸輪軸軸頸部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1在加工凸輪軸軸孔時螺栓擰緊順序圖。

圖5是圖3的E-E剖視圖。

圖6是圖2的A段異形槽結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖7是圖2的B段異形槽結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖8是圖2的C段異形槽結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖9是圖2的D段異形槽結(jié)構(gòu)剖面圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖，一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)，包括上軸承蓋1（4處）、凸輪軸2、氣缸蓋3、凸輪軸軸承蓋螺栓4、凸輪軸前軸承蓋5（1處），在氣缸蓋3上安裝凸輪軸2，在凸輪軸2上安裝上軸承蓋1，通過凸輪軸軸承蓋螺栓4將上軸承蓋1（4處）和氣缸蓋3固定在一起，凸輪軸前軸承蓋5（1處）安裝在凸輪軸2的左部，在凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段的上設(shè)置用于注油的異形槽結(jié)構(gòu)。

所述的一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)的工作原理是，異形槽型線結(jié)合泰勒級數(shù)及流體潤滑相關(guān)理論，采取三段式型線設(shè)計，在凸輪軸2的的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段注油孔周圍軸向設(shè)置異形槽結(jié)構(gòu)，凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段與上軸承蓋1、氣缸蓋3形成的軸孔通過間隙配合；考慮到凸輪軸2動平衡等因素，以及實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時凸輪軸2徑向跳動，將，凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段（以直列四缸發(fā)動機(jī)為例）型線初步均勻分布，，凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段型線相位相對偏轉(zhuǎn)360/n°（n為軸頸個數(shù)），凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段開槽采取數(shù)控銑工藝，共同組成類滑動軸承結(jié)構(gòu)；采用異形槽結(jié)構(gòu)，增大油室容積的設(shè)計，降低軸孔摩擦，合理選取開槽寬度，減輕因高速轉(zhuǎn)動造成的振動問題，滿足高速NVH要求，凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段異形槽結(jié)構(gòu)的槽區(qū)別于普通環(huán)槽之處在開槽深度及形狀；該槽槽深僅在最大值與普通環(huán)槽一致，其余方向相較同深度環(huán)槽成規(guī)律性減小，均減小軸孔直接接觸面積，增加機(jī)油在凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段處的存儲量，有利于降低凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段處摩擦，增強(qiáng)潤滑性能，雖級數(shù)展開項(xiàng)較其他階次效果略有下降，但加工難度降低、加工時間縮短，較符合生產(chǎn)工藝設(shè)計，后進(jìn)行CAE分析，小范圍調(diào)整角度以滿足最優(yōu)設(shè)計。

所述的一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)的使用及操作方法是，上軸承蓋1、氣缸蓋3通過螺栓連接，使用時，通過上軸承蓋1與氣缸蓋3連接在一起，通過發(fā)動機(jī)正時系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

所述的一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸結(jié)構(gòu)的加工工藝是，氣缸蓋前軸承蓋5、上軸承蓋1（4處）經(jīng)凸輪軸軸承蓋螺栓4擰于氣缸蓋3上，一體加工凸輪軸2軸孔后卸下氣缸蓋前軸承蓋5、上軸承蓋1（4處），裝入含軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段結(jié)構(gòu)的凸輪軸2，再依一定的擰緊順序、擰緊力矩擰緊上軸承蓋1；凸輪軸2軸孔加工分兩種刀具依次進(jìn)行加工；以氣缸蓋3下面作為定位基準(zhǔn)，銑削加工上端面，粗銑氣缸蓋3的凸輪軸孔；按照圖4的順序，通過凸輪軸軸承蓋螺栓4固緊氣缸蓋前軸承蓋5、上軸承蓋1（4處）后，用成型刀具Ⅰ精銑一階凸輪軸孔，粗銑二階凸輪軸孔；然后用成型刀具Ⅱ精銑二階凸輪軸孔，粗銑+精銑三、四、五階凸輪軸孔；采取3-4mm微型銑刀（依實(shí)際需求選取），通過轉(zhuǎn)換頭與數(shù)控加工中心主軸連接，再于數(shù)控加工中心中編入型線方程以確定刀具走向。

所述的凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段的（圖3所示）型線設(shè)計為均勻分布（如圖6-圖9所示），凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段型線相位偏轉(zhuǎn)360/n°，使得在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，抵消異形槽產(chǎn)生的慣性力，滿足動平衡要求，后進(jìn)行CAE潤滑、模態(tài)、應(yīng)力分析，小范圍調(diào)整角度以使動平衡得到滿足。

所述的凸輪軸2單處軸頸（圖3所示）型線以泰勒級數(shù)為基礎(chǔ)引申計算得出，采?、瘛ⅱ?、Ⅲ三段式結(jié)構(gòu)，每段相距120°；槽深最深處較軸頸深0.5-1mm，初期設(shè)計選值0.5mm，后經(jīng)拓?fù)溥\(yùn)算根據(jù)CAE分析對該值進(jìn)行優(yōu)化；軸頸的異形槽加工應(yīng)平滑過渡，曲率連續(xù)不產(chǎn)生尖點(diǎn)，避免不利于軸頸強(qiáng)度的缺陷產(chǎn)生；異形槽尾端加工采取直線走刀形式加工，角度較圖5徑向偏移30°。

所述的凸輪軸2的軸頸A段、軸頸B段、軸頸C段、軸頸D段型線加工采取微型銑刀（依實(shí)際需求選?。?，通過轉(zhuǎn)換頭與五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心刀具主軸連接，再于數(shù)控加工中心中編入型線方程（泰勒級數(shù)采取3階）以確定刀具走向；起始點(diǎn)為異形槽首端，刀具Z-Y向進(jìn)給，加工至凹槽最深處后沿30°（4中提及結(jié)構(gòu)處）走出，旋轉(zhuǎn)凸輪軸2，重復(fù)此操作。

圖4是加工凸輪軸軸孔時螺栓擰緊順序圖，在加工凸輪軸軸孔時，按照1-10的先后順序?qū)⑼馆嗇S軸承蓋螺栓4擰緊。