中北大学2015届毕业设计说明书
dx/d??(dh/d?)sin??(rb?h)cos?? ? （3.12）
dy/d??(dh/d?)cos??(rb?h)sin??可得
sin??(dx/d?)/(dx/d?)2?(dy/d?)2?? ? （3.13） cos???(dy/d?)/(dx/d?)2?(dy/d?)2??工作廓线上对应点
（x?,y?)的坐标为
x??x?rrcos??y??y?r? rsin??此即为凸轮的工作廓线方程。
（3.14）
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4 凸轮轴的设计
4.1轴的轴颈的设计
本设计中采用全支撑凸轮轴，即每缸有2个支撑，全支撑凸轮轴抗弯刚度好。因凸轮轴最高位置距离中心=15.3+8.73=24.03mm，所以轴颈暂取50mm。 4.2进排气凸轮之间距离及支撑与凸轮之间距离的设计
进、排凸轮之间轴向的位置取决于进、排气门挺柱之间的距离，取d1=46mm，支撑与凸轮之间的距离d2=22mm，见图4.2.1
图4.2.1
4.3．凸轮轴的校核
凸轮轴作为机构的驱动件，承受着很大的扭矩和弯曲力矩，因此，必须对设计完的轴进行校核。
4.3.1凸轮轴的强度校核 1．按照扭转强度条件计算
按轴所受的扭矩来计算轴的强度。轴的扭转强度条件为：
P9550000Tn???? （4.1） ? ?T?TWT0.2d3式中：?T-----扭转应力，MPa；
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T-----轴所受的扭矩，N·mm； WT----轴的抗扭截面系数，mm3；
n-----轴的转速，r/min；
P-----轴传递的功率，kW； ??T?----许用扭转切应力，Mpa。 式中：
T=F*L （4.2）
F=512N L=45mm
所以
T=F*L=512*45=23040N·mm （4.3） 轴的最小直径在开键槽处，即
d=30mm
???TW=
T23040=16.3 （4.4）
0.2?30*30*30查机械设计手册知：?T为35~55之间，故
?T???T?
所以，本设计合格。 2．按弯矩合成强度计算
通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，外载荷和支反力的作用位置已确定，轴上的载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可以按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核。
由材料力学知： Mo?FB?OB?512?22?26?6103.33N?mm （4.5）
48已知轴的弯矩和扭矩，可以按第三强度理论计算应力：
?ca??2?4?2 （4.6） 由于弯矩和扭矩所产生的弯曲应力?是循环变应力，引入折合系数?，则计算应力
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为：
?ca??2?4(??)2 （4.7） 式中的弯曲应力为对称循环变应力。当扭转切应力为静应力时，取?≈0.3；当扭转切应力为脉动循环变应力时，取?≈0.6；若扭转切应力亦为对称循环变应力，则取
?=1，此处取?=1。
对于直径为d的圆轴，弯曲应力为： ??MW 扭转切应力为： ??TTW?2W T将?和?代入式（4-11），则轴的弯曲合成强度条件为：
?M2?(?T)2ca?(MW)2?4(?T22W)?W????1?式中：
?ca为轴的计算应力，MPa； M为轴所受的弯矩，N·mm。
W为轴的抗弯截面系数，mm3，圆柱是新轴的计算方法为： W??d332?1356.48 将式（4-7）（4-9）、（4-15）代入（4-14）得
?M2?(?T)2ca?W?17.715?35
所以，本次弯矩校核合格。
（4.8） （4.9） （4.11）
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(4.10)
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4.3.2凸轮轴的刚度校核
凸轮轴在气门挺柱的作用力下，将产生弯曲和扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响凸轮的正常工作，进而影响发动机的性能。因此，在设计凸轮轴时，必须进行刚度校核计算。
轴的弯曲刚度以挠度或偏转角来度量；扭转刚度以扭转角来度量。 1、轴的弯曲刚度校核
由材料力学的知道可知最大挠度计算公式：
l2?b2在x?3处，
22?Fb?l?b?32max??93EIl 偏转角
?Fab?l?b?A??6EIL ??Fab?l?a?B6EIL
确定公式内各值：
F=512N
E为材料的弹性模量
E=173GPa
I为截面系数，对于圆柱实心轴
I??d43.14*24464?64?16277.76 l和b由简图可知：
l=60mm b=20mm
代入式（4-25），（4-27）
4.12）
4.13）
（4.14）
（4.15） 第 20 页 共 20 页
（（