中碳钢凸轮轴热处理工艺设计(2)
Key Words: 50Mn; medium carbon steel; heat treatment process;induction heating quenching
目 录
1 综述 1
1.1 凸轮轴简介 1
1.1.1 凸轮轴的功能 2
1.1.2 凸轮轴的性能要求 2
1.1.3凸轮轴的选材及工艺 2
1.2 50Mn钢 4
1.2.1 50Mn的成分 4
1.2.1 50Mn的特性 5
1.3 感应加热表面淬火简介 5
1.3.1 感应加热的基本原理 6
1.3.2 电磁感应 7
1.3.3 感应电流 7
1.3.4 钢感应加热时的相变特点 8
1.4 毕业设计的内容及意义 8
2 感应器的确定 10
2.1 感应器简介 10
2.2 感应器的构成 10
2.3 感应器的确定 12
2.3.1 感应器设计的基本要求 12
3 热处理参数确定 16
3.1 频率的选择 16
3.2 比功率的确定 19
3.3 感应加热设备额定功率 20
3.4 加热工艺参数的确定 21
3.5 冷却工艺参数的确定 24
3.6 回火工艺参数的确定 26
4 总结 28
致谢 29
参考文献 30
1 综述
1.1 凸轮轴简介
凸轮是具有曲线或曲面轮廓且作为高副元素的构件，该轮廓按输出运动学特性和动力学特性的要求设计。凸轮可以定义为一个具有曲面或曲槽之机件，利用其摆动或回转，可以使另一组件—从动子提供预先设定的运动。
凸轮轴的主体是一根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。上面套有若干个凸轮，用于驱动气门。凸轮轴的一端是轴承支撑点，另一端与驱动轮相连接。
凸轮机构通常由两部份动件组成，即凸轮与从动子，两者均固定于座架上。凸轮装置是相当多变化的，故几乎所有任意动作均可经由此一机构产生。
按凸轮轴数目的多少，可分为单顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴两种。
单顶置凸轮轴在气缸盖上用一根凸轮轴，直接驱动进、排气门，它具有结构简单，适用于高速发动机。以往一般采用的侧置凸轮轴，即凸轮轴在气缸侧面，由正时齿轮直接驱动。为了把凸轮轴的转动变换为气门的往复运动，必须使用气门挺杆来传递动力。这样，往复运动的零件较多，惯性质量大，不利于发动机高速运动。而且，细长的挺杆具有一定的弹性，容易引起振动，加速零件磨损，甚至使气门失去控制。[4]
顶置双凸轮轴是在缸盖上装有两根凸轮轴，一根用于驱动进气门，另一根用于驱动排气门。采用双顶置凸轮轴对凸轮轴和气门弹簧的设计要求不高，特别适用于气门V形配置的半球形燃烧室，也便于和四气门配气机构配合使用。
在以前很长的一段时间里，底置式凸轮轴在内燃机中最为常见。通常这样的发动机中，气门位于发动机的顶部，即所谓的OHV（OverHeadValve，顶置气门）式发动机。此时通常凸轮轴位于曲轴箱的侧面，通过配气机构（如挺杆、推杆、摇臂等）对气门进行控制。因此底置式凸轮轴一般也叫侧置式凸轮轴。由于在这样的发动机中凸轮轴距离气门较远，而且每个气缸通常只有两个气门，因此转速通常较慢，平顺性不佳，输出功率也比较低。不过这种结构的引擎输出扭矩和低速性能比较出色，结构也比较简单，易于文修。
凸轮轴是发动机的关键零件之一，凸轮轴桃尖部位的硬度和白口层深度是决定凸轮轴使用寿命和发动机效率的关键技术指标。在保证凸轮有足够高的硬度和相当深的白口层的前提下，还应考虑轴颈不出现较高的碳化物，使其具有较好的切削加工性能。