摘要： 凸轮轴是发动机配气传动系统的关键部件，其同轴度、弯曲及圆柱度直接影响配气正时与运行可靠性。本文阐述凸轮轴的结构组成，系统介绍弯曲检查、轴颈测量、凸轮磨损判定及油膜间隙检测方法，并详述轴颈修理、凸轮堆焊、轴承刮配及修复后探伤清洗等工艺，为凸轮轴检修提供完整技术指导。
一、凸轮轴的结构组成与作用
凸轮轴是发动机的“中枢神经”，负责精确控制进排气和喷油，是决定动力、油耗和排放的关键部件。
1. 凸轮轴的基本构造
（1）轴体的结构与功能：轴体是一种精确加工的轴，由一根或多根轴构成（如图1所示），每根轴的直径、壁厚及长度可根据应用要求定制。当传动轴受力时，轴壁厚度越大其强度也越高，同时具有良好的刚性，受到压缩力时可有效缓解压力，从而达到抗拉承重的目的。
（2）凸轮的构造与转矩传递：凸轮轮廓一般由内球座（具有内螺纹）和凸轮外壳（表面配有凸槽）组成，如图2所示。凸轮外壳上配有若干凸槽，内球座通过螺纹轴向联结在一起，螺纹轴两端由凸轮外壳和内球座胀压封好。凸轮外壳上的凹槽数量决定了凸轮轴总共能传递的传动转矩大小。
（3）外套轴的连接与减摩作用：外套轴将两个凸轮连接到一起，由一根轴和两个外套组成。当轴上装有滚轮组件时可有效减小摩擦、减少动力消耗，外套能有效防止轴受到损伤。外套轴外径应与轴上滚轮装置相同，以确保滚轮装置不能扩大传动系统，轴上还需配有滚轮以满足工作负荷要求。
2.主要作用
（1）控制“呼吸”——驱动气门开闭：凸轮轴上的配气凸轮按照严格的时间顺序，推动挺杆、推杆和摇臂，来控制进气门和排气门的开启与关闭。这个开闭的时机（即配气相位）直接影响气缸的充气效率和废气排出是否彻底，进而决定发动机的动力和燃油经济性。
（2）控制“吃饭”——驱动喷油泵：对于柴油机来说，凸轮轴上的喷油泵凸轮负责驱动高压油泵工作。它精确地控制着喷油泵开始压油和停止压油的时间，也就是喷油正时。
（3）保持“节奏”——确保工作顺序：凸轮轴前端通过正时齿轮与曲轴相连。在四冲程柴油机中，曲轴转两圈，凸轮轴恰好转一圈。这种1：2的固定传动比，确保了气门的开闭和喷油动作，都能与活塞的上下运动严格同步。
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图1 凸轮轴结构图 |
图2 凸轮轴轮廓形状 |
二、凸轮轴的各项检查方法与判定标准
1. 弯曲度与轴颈尺寸检查
（1）弯曲度检查与校直：如图3所示，将凸轮轴装在车床两顶针间或用V形垫铁支住两端轴颈放在平板上，将百分表触及中部轴颈，转动凸轮轴，表针摆动最大值和最小值之差的一半即为直线度偏差。若数值大于0.05 mm时应进行冷压校直。
（2）轴颈直径与圆度圆柱度测量：如图4所示，用外径千分尺测量轴颈直径，若不符合规定则需检查油膜间隙。圆度和圆柱度偏差大于0.015 mm时用磨削方法缩小尺寸修复，每级级差为-0.20 mm，一般可加工至-1.0 mm。
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图3 凸轮轴弯曲测量示意图 |
图4 柴油机凸轮轴轴颈直径检查 |
2. 凸轮高度与径向跳动检查
（1）凸轮高度检查与修复标准：如图5所示，用样板或外径千分尺检查凸轮高度（示例如图6所示）——高度比标准低0.4 mm时应修磨凸轮，低1.0 mm时用堆焊法修复，表面有起槽或斑点要用油石修复，高度低于17.20 mm时应更换凸轮轴。
（2）径向跳动检查：将凸轮轴放在V形块上，用百分表测量中心轴颈的径向跳动，若大于最大值则更换凸轮轴。
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图5 柴油机凸轮轴凸角高度检查 |
图6 凸轮轴标准高度示意图 |
3. 油膜间隙与轴向间隙检查
（1）塑料间隙规法测量油膜间隙：清洁轴承盖和凸轮轴轴颈后将凸轮轴放到凸轮轴壳上，将塑料间隙规摆放在各轴颈上（如图7所示），安装轴承盖并按规定扭矩拧紧，拆下后测量间隙规最宽处即为油膜间隙值。
（2）轴向间隙测量：如图8所示，将凸轮轴安装在机器上，来回移动凸轮轴的同时用百分表测量轴向间隙。若轴向间隙大于最大值则更换凸轮轴壳，若止推面损坏则更换凸轮轴。
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图7 柴油机凸轮轴油膜间隙检查 |
图8 柴油机凸轮轴轴向间隙检查 |
4. 凸轮轴孔同轴度检测装置的应用
（1）检测装置的构成：柴油发电机凸轮轴孔及同轴度、弯曲、圆柱度检修检测装置包括芯轴，芯轴前端设有止推板，芯轴上设有表座并连接杠杆百分表，芯轴后端轴上设有定位套，末端连接手柄。该装置便于检查机体上凸轮轴孔的同轴度，解决了一般万用表无法测量该位置的困难。
（2）检测效益与检修指导：通过检测可以找出凸轮轴孔同轴度超差的方向和大小，从而对凸轮轴孔进行有针对性的检修，既直观又方便，有助于确定修理方案，提高检修效益。
三、凸轮轴轴颈、凸轮及轴承的修理工艺
1. 轴颈修理的两种方法
（1）更换凸轮轴承法：适用于压入在汽缸体承孔内的可拆换凸轮轴承，采用磨小轴颈尺寸并配用相应修理尺寸的轴承。修理尺寸一般分为四级（每级缩小0.25、0.50、0.75、1.00 mm），通常在磨床上进行。
（2）镀铬加粗法：适用于直接在汽缸体承孔内旋转的凸轮轴，轴颈修理时应用镀铬加粗然后磨削至标准尺寸或修理尺寸。
2. 凸轮表面的修复方法
（1）轻度磨损的修整：凸轮表面如有击痕、毛糙及不均匀磨损时，应用凸轮轴专用磨床进行修整，或根据标准样板细致修理。凸轮高度因磨损减少至允许限度（一般不超过0.50～0.80 mm，取决于渗碳层厚度）时，应在专用靠模车床或凸轮轴专用磨床上进行光磨。
（2）严重磨损的堆焊修复：磨损过大时可进行合金焊条堆焊（采用普通焊条时焊后需渗碳并经热处理），然后按样板光磨恢复原几何形状。堆焊时为避免受热变形，可将凸轮轴置于水中仅将施焊部分露出水面。凸轮顶端具有锥度的如锥度消失或不符合规定应予以修复。
3. 凸轮轴轴承的刮配修理
（1）配合间隙标准：凸轮轴轴承与轴颈的配合间隙一般为0.03～0.07 mm，最大不得超过0.15 mm，超过时应修理或更换。
（2）刮配法的操作要点：根据轴颈修理尺寸选择同级修理尺寸的轴承。刮配后轴承内径尺寸应相当于轴颈尺寸+配合间隙（0.03～0.07 mm）+轴承与座孔公盈量（0.015～0.02 mm）。轴承未压入座孔前应与轴颈试配（配合稍有松动），在轴承与轴颈间塞以厚度=公盈量+配合间隙的厚薄规，拉动轴承应稍有阻力为合适。轴承压入座孔后因变形内径缩小（缩小量约等于过盈量），基本可达所需配合间隙。压入时应对准轴承防止打毛，装入后转动数圈试看接触情况并适当修刮，要求接触面良好。经验检验方法为用手扳动正时齿轮能转动灵活，沿径向移动时无明显间隙感觉。
四、其他部位修理及修复后探伤与清洗要求
1. 其他部位的修理规范
（1）螺纹、键槽与齿轮修复：凸轮轴装正时齿轮固定螺母的螺纹如有损伤应堆焊修复或更换；正时齿轮键与键槽须吻合，如有磨损应换新键；机油泵驱动齿轮轮齿磨损超过0.50 mm时应堆焊修复；偏心轮表面磨损超过0.50 mm时应修复；驱动齿轮及凸轮因磨损过大或有断裂时应更换凸轮轴。
2. 修复后的探伤检查与抛光清洗
（1）表面探伤方法选择：凸轮与挺杆接触表面应力较大，不允许有任何缺陷，须进行探伤检查。磁粉探伤可探测淬火和磨削裂纹但需配置磁悬液且现场不易保持干净；荧光探伤清洁度高且优于磁粉探伤，目前应用较广。
（2）抛光与清洗要求：凸轮轴主轴颈、油封轴颈要求表面粗糙度Ra≤0.2 μm，须除去表面磷化膜并进行抛光处理（可有效减少变形和烧伤，但不能提高尺寸和几何精度）。抛光砂带采用纸质砂带（280～320粒度），抛光液选用煤油，专用工装为硬质树脂制上下两个半圆。清洗不仅要进行表面清洗，更重要的是主油道和油孔的清洗，防止铁屑滞留在主油道孔搭接处并除去油孔毛刺。单根凸轮轴清洁度一般要求为10 mg左右，超标将加速发动机零件磨损缩短寿命。清洗后应吹干、涂防锈油并做好防尘工作，存放在通风干燥处。
总结： 凸轮轴检修是柴油机中修和大修中的重要环节，涵盖弯曲度、轴颈尺寸、凸轮高度、径向跳动、油膜间隙和轴向间隙等检查项目。检测中应用专用同轴度检测装置可直观找出超差方向和大小，为针对性修理提供依据。轴颈磨损可采用磨削法或镀铬加粗法修复，凸轮磨损根据程度选择修磨、堆焊或更换，轴承间隙超差时可采用刮配法恢复配合精度。修复后须进行荧光探伤以排除表面裂纹，通过抛光和清洗达到表面质量与清洁度要求（单根≤10 mg）。规范的检修流程可有效延长凸轮轴使用寿命，确保配气机构工作精度和整机可靠性。
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