汽车机械基础模块五 汽车轴系零件结构及选用知识点一汽车的轴知识点三联轴器、离合器知识点二轴承能力目标能正确区别轴的类型，知道轴上常见结构的作用、轴的常见失效形式；能正确区别轴承的类型，知道轴承的结构、承载特点、失效形式、润滑方式、熟悉滚动轴承的代号；知道联轴器的功用、类型及各种联轴器的工作原理；知道离合器的功用、类型及各种离合器的工作原理。模块五 汽车轴系零件结构及选用模块五 汽车轴系零件结构及选用 案列导入 轴作为传递动力和转矩的零件，在汽车中得到广泛的应用。如图所示是汽车发动机的曲轴和凸轮轴，其中的曲轴除了传递动力和转矩外，还具有克服四杆机构死点的功能。无论曲轴还是凸轮轴，作为旋转零件，它们的两端均需要相应的轴承作为支承。另外曲轴在将动力和转矩传递给其后的传动轴时，还需要离合器等零部件。轴的类型 一、 1.1.直轴直轴知识点一 汽 车 的 轴光轴阶梯轴汽车齿轮轴凸轮轴花键轴蜗杆轴 2. 2.曲轴曲轴 曲轴是内燃机等往复式机械中的专用零件，用于往复运动与旋转运动的互相转变。三缸内燃机中的曲轴知识点一 汽 车 的 轴 3. 3.软轴软轴 软轴主要用于两传动轴线不在同一直线或工作时彼此有相对运动的空间传动，也可用于受连续振动的场合，以缓和冲击。挠性软轴可以把旋转运动和转矩灵活地传到所需的任何位置。知识点一 汽 车 的 轴挠性软轴 4. 4.心轴心轴 心轴工作时只承受弯矩，不承受转矩。知识点一 汽 车 的 轴转动心轴固定心轴汽车轮轴 5. 5.转轴转轴 转轴既承受弯矩又承受转矩。转轴在各种机器中最为常见，如齿轮减速器中的转轴。知识点一 汽 车 的 轴齿轮减速器中的转轴轴的材料 二、 1.1.碳素钢碳素钢 碳素钢的强度高，对应力集中敏感性低，便于进行各种热处理及机械加工，价格低，故应用最广。一般机器中的轴，最常用的是经过调质处理的45号优质碳素钢。对不重要的轴可以使用Q235等普通碳素钢。知识点一 汽 车 的 轴 6. 6.传动轴传动轴 传动轴只承受转矩不承受弯矩或承受很小弯矩。如连接汽车发动机输出轴和后桥的轴就是传动轴。知识点一 汽 车 的 轴传动轴 2. 2.合金钢合金钢 合金钢的机械性能高，常用于制造高速、重载、结构要求紧凑、重量轻的轴以及经常处于高温、低温或腐蚀介质中工作的轴。常用的合金钢有40Cr、35SiMn、40MnB等，对于耐磨性要求高的轴可采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢。 合金钢对应力集中敏感性强，价格较高，因此对于合金钢轴应从结构尺寸上考虑减少应力集中。另外，在一般工作温度下，合金钢和碳素钢的弹性模量很接近，二者轴的刚度是一样的。知识点一 汽 车 的 轴 3. 3.球墨铸铁球墨铸铁 球墨铸铁的机械强度虽然比碳钢低，但铸造工艺性好，对应力集中敏感性低，吸振性、耐磨性好，价格也较低，故应用日趋增多，适用于结构形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等。常用的球墨铸铁有QT400-15、QT600-2。 需要强调的是，通过进行各种热处理、化学处理及表面强化处理，可以提高用碳钢或合金钢制造的轴的强度及耐磨性，特别是合金钢，只有进行热处理后才能充分显示其优越的机械性能。知识点一 汽 车 的 轴轴的结构三、轴的结构1、9轴头； 2皮带轮； 3、7轴承盖； 4、6滚动轴承； 5齿轮； 8、10轴颈； 11轴身 轴主要由轴颈、轴头、轴身三部分组成。轴颈用来安装轴承，轴头安装轮毂，轴身连接轴颈和轴头。知识点一 汽 车 的 轴 1. 1.零件在轴上的定位零件在轴上的定位1）零件在轴上的轴向定位零件在轴上的轴向定位知识点一 汽 车 的 轴 知识点一 汽 车 的 轴 2） 零件在轴上的周向定位 零件在轴上的周向定位方式根据其传递转矩的大小和性质、零件对中精度的高低、加工难易等因素来选择。常用的周向定位方法有键、花键、弹性环、销、过盈等连接，通称轴毂连接。知识点一 汽 车 的 轴 2. 2.轴的结构与工艺性轴的结构与工艺性1）结构合理，利于加工和装配退刀槽砂轮越程槽键槽设置在同一方位母线上轴端加工45倒角导向锥面知识点一 汽 车 的 轴2）改进轴的结构，减少应力集中（4）改善表面品质。（3）选用应力集中小的定位方法。（2）开卸载槽。（1）轴上过渡圆角半径尽可能大。知识点一 汽 车 的 轴 轴承是机器中用来支承轴及轴上回转件的重要零件。轴承的作用为减少摩擦或磨损，提高传动效率；保证工作轴的回转精度。根据工作时的摩擦性质，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类型。知识点二 轴 承滑动轴承一、 1.1.滑动轴承的类型滑动轴承的类型整体式滑动轴承知识点二 轴 承 剖分式滑动轴承知识点二 轴 承 剖分式轴承在装拆时，轴不需要做轴向位移，装拆方便。如在发动机曲轴的前部、中部或后部安装的止推轴承及活塞连杆轴承均为剖分式轴承。曲轴的止推轴承和活塞连杆轴承知识点二 轴 承 3）自动调心式轴承 轴承的宽度与轴颈的直径之比（B/D）称为宽径比，对于B/D大于1.5的轴承，多采用自动调心式轴承。自动调心式轴承知识点二 轴 承 2.2.轴瓦结构轴瓦结构轴瓦种类知识点二 轴 承整体式剖分式浇铸式轴承合金的轴瓦铜铅双金属轴瓦知识点二 轴 承 汽车曲轴连杆用轴瓦知识点二 轴 承油沟对轴承承载能力的影响普通油室知识点二 轴 承油沟知识点二 轴 承 （1）轴承合金（2）多孔制金属（3）轴承塑料 3. 3.轴承材料轴承材料知识点二 轴 承 4. 4.轴承的润滑轴承的润滑1）润滑剂（1）润滑油（2）润滑脂（3）固体润滑剂和气体润滑剂知识点二 轴 承 2）润滑方法 常用的润滑方法有油润滑和脂润滑两大类。油润滑有间歇供油和连续供油两类。间歇供油由操作人员用油壶或油枪注油，供油是间歇性的，供油量不均匀，且容易疏忽。这种润滑方法只适用于低速、不重要的轴承或间歇工作的轴承。对于重要的轴承，必须采用连续供油润滑；润滑脂只能间歇供油，润滑脂贮存在杯体里，杯盖用螺纹与杯体联接，旋拧杯盖可将润滑脂压送到轴承孔内，也常用黄油枪向轴承补充润滑脂，润滑脂也可以集中供应。知识点二 轴 承 常用的滚动轴承已标准化，只需根据工作条件来选用合适的滚动轴承类型和型号。 与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优点：应用设计简单，产品已标准化，并由专业生产厂家进行大批量生产，具有优良的互换性和通用性；起动摩擦力矩低，功率损耗小，滚动轴承效率（0.980.99）比混合润滑轴承高；负荷、转速和工作温度的适应范围宽，工况条件的少量变化对轴承性能影响不大；大多数类型的轴承能同时承受径向和轴向载荷，轴向尺寸较小；易于润滑、维护及保养。 滚动轴承的缺点包括：大多数滚动轴承径向尺寸较大；在高速、重载荷条件下工作时，寿命短；振动及噪音较大。滚动轴承二、知识点二 轴 承 1. 1.滚动轴承的结构及其常用材料滚动轴承的结构及其常用材料1）滚动轴承的结构滚动轴承的结构知识点二 轴 承滚动体知识点二 轴 承 滚动体与内外圈的材料要求有高的硬度和接触疲劳强度，良好的耐磨性和冲击韧性。一般用含铬合金钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达6165 HRC。保持架一般用低碳钢板冲压而成，高速轴承多采用有色金属（如黄铜）或塑料保持架。2）滚动轴承常用材料知识点二 轴 承 2. 2.滚动轴承的类型及其选择滚动轴承的类型及其选择1）滚动轴承的类型常用滚动轴承的类型、特性及应用知识点二 轴 承 知识点二 轴 承 （1）载荷的大小、方向和性质。（2）允许转速。（3）刚性。（4）调心性能和安装误差。（5）安装和拆卸。2 2）滚动轴承滚动轴承类类型的选择型的选择知识点二 轴 承 2. 2.滚动轴承的代号滚动轴承的代号 滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品符号。滚动轴承代号的构成知识点二 轴 承1）基本代号（1）类型代号（2）尺寸系列代号（3）内径代号知识点二 轴 承 前置代号表示成套轴承的分部件，用以说明成套轴承的分部件特点，前置代号用字母表示。例如，L表示可分离轴承的可分离内圈或外圈；K表示轴承的滚动体与保持架组件。一般轴承无前置代号。2）前置代号知识点二 轴 承 3）后置代号 （2）轴承的公差等级共分为六个精度等级，其代号顺序为/P0、/P6、/P6x、/P5、/P4和/P2，其中/P0为普通级，标注时可省略。其余各级精度依次提高。（1）内部结构代号反映同一类轴承的不同内部结构。 （3）轴承游隙。轴承游隙是指轴承在无载荷作用时，滚动轴承内、外圈与滚动体之间留有的相对位移量。知识点二 轴 承 4.4.滚动轴承的失效形式滚动轴承的失效形式塑性变形疲劳点蚀知识点二 轴 承 5.5.滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑1）间歇供油压配式压注油杯旋套式注油油杯针阀式注油油杯知识点二 轴 承 2）连续供油（1 1）滴油润滑滴油润滑（3）飞溅润滑（2）油环润滑（4 4）压力压力润滑润滑知识点二 轴 承 6.6.滚动轴承的密封滚动轴承的密封1）接触式密封毡圈油封密封 （1）毡圈油封密封。轴承盖上梯形槽内放置细毛毡，适用于v45 m/s，轴承脂润滑的密封。知识点二 轴 承 橡胶油封密封 （2）橡胶油封（标准件、较常用）密封。耐油橡胶制唇形密封圈靠弹簧压紧在轴上。唇口向外用于防止灰尘和杂质的侵蚀，唇口向里用于防止润滑油流失；组合放置如图所示，同时起防灰和防油流失的作用。知识点二 轴 承 密封环密封 （3）密封环密封。密封环是一种带有缺口的环状密封件，把它放置在套筒的环槽内，套筒与轴一起转动，密封环靠缺口被压拢后所具有的弹性而抵紧在静止件的内孔壁上，即可起到密封的作用。知识点二 轴 承 2）非接触式密封油沟密封 （1）油沟密封。轴与轴承盖之间具有约0.10.3 mm间隙，如图（a）所示；也可在轴承盖的内孔车出沟槽，槽内填充满润滑脂，如图（b）所示，结构简单，密封效果更好。知识点二 轴 承 甩油密封 （2）甩油密封。甩油密封如图所示，轴上开沟槽，将欲外流的油沿径向甩开，再经轴承盖上集油腔及油孔流回轴承。如图（c）所示为挡油环式甩油盘，利用离心力甩去挡油环上的油，让其流回油箱内，以防油冲入轴承内。适用于轴承脂润滑。知识点二 轴 承 曲路密封 （3）曲路密封。曲路密封又称迷宫密封，如图所示，将旋转和固定的密封零件间的间隙制成曲路形式，缝隙间填入润滑脂，加强密封效果。知识点二 轴 承 组合式密封采用两种以上的密封形式组合在一起，密封的效果较好。 另外，某些标准密封轴承如单面或双面带防尘盖和密封盖的轴承，由于装配时已填入了润滑脂，所以无须维护或再加密封装置，应用日趋广泛。3）组合式密封知识点二 轴 承知识点三 联轴器、离合器联轴器一、 联轴器一般由两个半联轴器和联接件组成。半联轴器与主、从动轴之间常采用键联接。由于制造、安装的误差，运转时零件的受力变形等多种原因，都可使被联轴器联接的两轴的相对位置发生变化，使轴与联轴器之间产生不利于工作的附加载荷。因此，联轴器在传递所需的转矩的同时，还应具有补偿两轴线的相对位移的能力以及减振、缓冲的功能。 轴向位移 径向位移 角向位移 组合位移 1）刚性联轴器 1. 1.联轴器的类型联轴器的类型凸缘联轴器知识点三 联轴器、离合器 套筒联轴器 （2）套筒联轴器。 套筒联轴器属固定式刚性联轴器，利用套筒将两轴套接，然后用键或销将套筒和轴联接知识点三 联轴器、离合器 挠性联轴器对两轴间的偏移有一定的补偿能力。根据是否有弹性元件，挠性联轴器分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器（简称弹性联轴器）。无弹性元件挠性联轴器只具有补偿两轴线相对位移的能力，不能缓冲减振，常见的有滑块联轴器、齿式联轴器和万向联轴器。弹性联轴器具有补偿两轴线相对位移的能力，也能缓冲减振，常见的有弹性套柱销联轴器和弹性柱销联轴器。挠性联轴器常见类型见表5-10。 2）挠性联轴器知识点三 联轴器、离合器 1）联轴器类型的选择 2. 2.联轴器的选择联轴器的选择（1 1）载荷情况载荷情况（3）两轴对中情况（2）速度情况（4 4）环境情况环境情况知识点三 联轴器、离合器 标准件可根据被联接轴的直径、转速及计算转矩等参数从有关标准中选择合适的型号尺寸；非标准件应根据计算转矩通过计算或类比法确定其结构尺寸。对重要的连接，还需要对关键零件进行强度校核。2）联轴器型号尺寸的选择知识点三 联轴器、离合器离合器二、1.1.离合器的功能离合器的功能 离合器是在机器运转过程中，能将主、从动部分的动力或运动随时分离或接合的装置。汽车离合器知识点三 联轴器、离合器 2. 2.离合器的性能要求离合器的性能要求 （1）保证能传递发动机输出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。 （2）能做到分离时彻底，接合时柔和并具有良好的散热能力。 （3）从动部分的转动惯量尽量小一些，在分离离合器换挡时，与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间冲击。 （4）具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪声小。 （5）压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。 （6）操纵省力，维修保养方便。知识点三 联轴器、离合器1）基本代号（1）接合状态（2）分离过程（3）接合过程知识点三 联轴器、离合器3）摩擦式离合器的类型单盘式离合器多盘式离合器知识点三 联轴器、离合器膜片弹簧式离合器螺旋弹簧离合器知识点三 联轴器、离合器 1）膜片弹簧离合器的基本结构 5. 5.膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器知识点三 联轴器、离合器 从动部分包括从动盘和从动轴，从动盘一般都带有扭转减振器。发动机传到传动系的转速和转矩是周期性变化的，使传动系产生扭转振动，这将使传动系的零部件受到冲击性交变载荷，使寿命下降、零件损坏。采用扭转减振器可以有效的防止传动系的扭转振动。从动盘知识点三 联轴器、离合器 从动盘钢片外圆周铆接有波浪形弹簧钢片，摩擦衬片分别铆接在弹簧钢片上，从动盘钢片与减振器盘铆接在一起，这两者之间夹有摩擦垫圈和从动盘毂。从动盘毂、从动盘钢片和减振器盘上都有六个圆周均布的窗孔，减振弹簧装在窗孔中。当从动盘受到转矩时，转矩从摩擦衬片传到从动盘钢片，再经减振弹簧传给从动盘毂，此时弹簧将被压缩，吸收发动机传来的扭转振动。扭转减振器从动盘的工作原理知识点三 联轴器、离合器2）膜片弹簧离合器的工作原理膜片弹簧离合器的工作原理1离合器盖； 2飞轮； 3压盘； 4分离钩； 5支承环； 6固定铆钉； 7从动盘； 8膜片弹簧； 9分离轴知识点三 联轴器、离合器谢谢观看THANKS