合理的材料和热处理工艺，使它不仅有足够的刚度与韧性，而且要使凸轮和支撑轴的表面有合理的硬度，具有较好的耐磨性。
凸轮轴的结构,S195柴油机是小功率柴油机，可以采用整体式凸轮轴，它的结构较紧凑，这种结构都是将凸轮轴从机体一端插入的，所以将它的两个支撑轴颈加工的尺寸大小是不同，前端的支撑轴颈尺寸大，后端的小些，而且前端轴颈的尺寸必须大于凸轮轴的高度，这样便于安装。轴颈上安装滑动轴承。
凸轮轴支承轴颈的数目,由于该柴油机是单缸四冲程发动机，不需要将支承轴颈设计的过多，只是将凸轮轴的前后端各设计一个就已经足够了，所以将该轴颈数目为2个。因为凸轮轴要承受一定的机械强度，必须要有足够的强度和韧性，同时还应具有一定的耐磨性，才能让发动机在正常的工况下工作，选择碳钢，一般选择45钢就可以满足要求了。S195柴油机经过查表得知，采用铁基粉末冶金，它是将它直接安装在凸轮轴轴承座孔内，它的型号：195—01018 如表2.3。
表2.3轴承座尺寸
前端 后端 内径 40 28 外径 47 35 宽度 27 26 2.7.2凸轮轴计算
（1）凸轮轴的定位方式：
定位的原因:由于汽车的上下坡或者在加速的时候，都可能使凸轮轴发生轴向窜动。为防止由此引起的对配气定时的不良影响，需要采用轴向定位措施。对s195型柴油机的采用的是轴向定位方式。 （2）凸轮轴的最小直径确定：
凸轮轴的最小尺寸可以按照下面的公式：Db?2R0?(2~4)上式中的R0是凸轮的基圆半径，由表可知：R0=14，当转速较高时，支承轴颈间距离较大、凸轮上受力较大时取上限值。 凸轮轴支承轴颈与轴承孔德径向间隙一般在0.020.03mm，范围内，轴向间隙为0.010.25mm。 （3）凸轮轴的热处理工艺： a. 渗碳； b. 渗碳； c. 机械加工；
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d. 高频淬火（回火）； f. 机械加工；
（4）凸轮轴的损坏形式： a. 支承轴颈的磨损。
b. 凸轮表面的磨损、刮伤和点蚀。 （5）凸轮轴的计算：
根据气门弹簧和配气的计算的：配气机构运动零件的质量Mkn?115g，Mn?75g，
Mr?0，Mmr?0和Mn?120g，摇臂的尺寸：Lr?45mm, L=32mm 凸轮轴的角速度ω=115rad/s弹簧的最小弹力是P=239N，进气门的喉口直径d=36mm。 从排气门作用到凸轮上的最大的力为：
2\2prmax???Pnpmin??dn/4(pr?pr)??ln/lr?Mrwx(r1?r2)
?259N （2.29） 式中，da?36mm 为排气门的直径，dba?42mm为进气门的直径。
凸轮轴的弯曲量：
Y?0.8Ptmaxa2b244El(dp??p)?0.0003mm5式中，E?2.2?10mpa为钢的弹性模量。
（2.30）
凸轮轴跨距长度：L?a?b?26?70?96mm； 根据结构总体布置来取轴的外径
2r0?2?38mm，?p?10mm轴的外径，选取时要考虑利用轴的外径向凸轮供给润滑油和保持轴要具有足够的刚度。 挤压应力：
/bn?r1?cm?0.418PmErax? =25Mpa （2.31） 式中 ，bn=25mm为凸轮的宽度。
2.8 本章小结
通过理论的计算，结合实际。从而计算出各零部件的详细尺寸，本章分别设计了
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气门的尺寸、摇臂的详细尺寸、推杆、挺柱以及凸轮轴的尺寸。从而的到个零件的cad图纸，为设计中的三维建模打下基础。
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第3章 Pro-engineer和ADAMS软件理论基础
3.1虚拟样机技术介绍
在现代产品设计中，传统的经验设计、类比设计和静态设计已不能满足工程需要，必须进行动态分析和动态设计。因此现在产品设计必须突破二维图样电子化的框架转向以三维实体建模、动力学模拟仿真和有限元分析为主的机械系统动态仿真设计。
在工业产品生产发展的200多年的进程中，创造性的设计活动发生了巨大的变化。在手工业时代，设计是面向车间的。随着大批量生产的出现，也就出现面向标准的设计。而随着计算机的出现及其发展，出现了计算机辅助设计。计算机辅助二维设计已相当普遍，基本实现了二维设计的电子化。真正的计算机辅助设计不仅是简单的二维设计的电子化，还应当包括零部件的结构工艺性、可装配性和可制造性分析，以及用FEA（有限元）技术分析零部件的结构强度、刚度和模态等。
人们发现，即使机械系统的每个零件都是优化的，也不能保证整个系统的性能良好，从而出现了系统设计技术，系统设计在计算机上的实现就是虚拟样机技术。所谓虚拟样机技术就是将分散的零部件设计和分析技术柔合在一起，在计算机上建造出产品的整体模型，对产品在投入使用中的各种工况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进产品设计、提高产品性能的一种新技术。由于虚拟样机技术是建立在产品性能的基础之上，解决了设计与制造过程中的弊端，必将提高产品设计品质、缩短开发周期和降低开发费用。
机械系统虚拟样机主要研究的是如何利用计算机辅助进行机械系统的运动学和动力学分析，以确定系统及结构在任意时刻的位置、速度、加速度，同时确定系统及构件所需的作用力和反作用力 。
虚拟样机技术的理论基础是系统动力学，古典的刚体力学、分析力学和计算机技术的结合产生了多体系统动力学。多体系统动力学分为多刚体系统动力学和多柔体系统动力学。多刚体系统动力学已形成了比较系统的研究方法，主要的研究方法有：牛顿一欧拉方法；拉格朗日方程法；图论方法；凯恩方法；变分法等。多柔体系统动力学研究的方法有：牛顿一欧拉向量力学法；拉格朗日方程分析力学法等。现在市场上有多种多体系统动力仿真商品化软件，主要有ADAMS（automatic dynamic analy—sis of mechanical system），DAD S（dynamic analysis and design system）。
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3.2虚拟样机强有力的工具
Pro-engineer．ADAMS在建立虚拟样机过程中，必须建立产品的虚拟模型并对其进行动力分析。在三维建模软件中，作者采用Pro-engineer，动力仿真软件采用AD AMS。
Pro-engineer是美国参数化技术公司（Para—metric Technology Corporation）的三维设计软件，是一套由设计至生产全面覆盖的机械自动化软件。PTC基于单一数据库、参数化、特征、全相关的概念开发了Pro-engineer，并已成为机械CAD ／CAE／CAM 领域的标准。Pro—e广泛用于机械设计、模具设计、加工制造设计、并且能用于结构分析、优化设计、二维和三维的动态造型仿真设计及数据库管理等。软件包Pro-engineer是该系统的基本部分，其中主要功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型、三维上色实体或线框造型、完整工程图产生。另外常用的模块有：Pro／Designer（概念设计）、Pro／Assembly（实体装配）、Pro／Sheetmetal（板金造型和组装）、Pro／NC-check（NC仿真）等。另外，Pro—e中还有一些数据交换模块，实现与其他常用软件如：CATIA 、UG、CIMATRON、MDT等的数据交换 J。
ADAMS是美国机械动力公司（MechanicalDynamics Inc．）研制的可视化仿真分析软件，AD AMS使用交互式图形环境以及部件库、约束库和力库，建立三维机械系统参数化模型并通过其动力仿真分析和比较虚拟样机，提供最佳设计方案。AD AMS仿真可估计机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷及计算有限元的载荷输入。
ADAMS的核心模块有：a. 用户界面模块（ADAMS／View），它将简单的图标、菜单、交互式图形建模、仿真计算、动画显示、曲线图处理和结果分析等功能集成在一起；b. 求解器（ADAI、／IS／Solver），该模块自动形成机械系统的动力学方程，提供静力学、运动学和动力学的解算结果；c. 专用后处理模块（AD SMS／
Postproces—OR），可以用来输出高性能的动画，各种数据曲线等。ADAMS的功能扩展模块主要有：a. 试验设计与分析模块（AD AM S／Insight）；b. 振动分析模块（AD AMS／V ibration）；c. 液压系统模块（AD AMS／Hydraulics）等。还有一些功能强大的专业模块如：轿车模块（AD AMS／Car）和铁道模块（ADAMS／Rai1）等。
3.3 用Proe-engineer和Adams开发虚拟样机的主要流程
虚拟样机作为多体动力学和数字技术的设计平台，在一定程度上有与物理样机相似的功能和真实度，虚拟样机利用精确逼真的数字模型表示物理样机的各组成部分及整个原型样机，虚拟样机可贯穿于整个设计过程。在概念设计阶段，利用虚拟样机技术从众多的设计方案中选择最佳的设计方案；在设计细化阶段利用虚拟样机技术评定
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