汽车机械基础 课件 5 汽车常用机械零部件

汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760035.15.2轴轴承轴的功用和分类、轴的结构常用滚动轴承的类型、结构、特性、代号、失效形式滑动轴承的类型、应用及结构项目五汽车常用机械零部件5.3键联结和销联接键联结的类型和特点销联接的类型和应用5.4联轴器和离合器汽车联轴器和离合器的类型、特点和选用5.1轴能力目标：能够分析汽车上主要轴的种类、特点、结构工艺和定位方法。变速器中的轴

汽车手动变速器中有很多轴类零件，其中有输入轴、输出轴、倒挡轴等。这些轴的结构类型各有不同，原因是什么？任务导入轴是机械中不可缺少的重要零件，汽车的传动轴做成同一直径，变速箱上的轴做成阶梯形，主要取决于轴在机器中的安装位置，零件定位，轴所承受的载荷等因素。任务分析变速器中的轴1.轴的功用：一轴的功用及分类1）支承回转零件；2）传递运动和动力

轴是组成机器的重要零件之一，各种作回转（或摆动）运动的零件（如齿轮、带轮等）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。

2.分类：按承载情况分：转轴——承载扭矩和弯矩心轴——只承载弯矩传动轴——主要承载受扭矩转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。如减速器中的轴。一轴的功用及分类2.分类：心轴——工作时仅承受弯矩的轴。按工作时轴是否转动，心轴又可分为：转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。如火车轮轴。固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。如自行车轴。

一轴的功用及分类2.分类：传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。如汽车变速箱至后桥的传动轴。一轴的功用及分类2.分类：按轴线形状分：曲轴－－直轴－－钢丝软轴－－各轴段轴线为同一直线。各轴段轴线不在同一直线上，主要用于内燃机中。由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好挠性，可将回转运动灵活传到不开敞的空间位置应用较广，根据外形可分为光轴和阶梯轴。一轴的功用及分类二轴的材料及选择轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造，如35、40、45和50钢尤为广泛，其中最常用的是45号钢。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。二轴的材料及选择高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。轴的常用材料及其主要力学性能见表。二轴的材料及选择三轴的结构要求：①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置②轴上零件装拆、调整方便③轴应具有良好的制造工艺性等④尽量避免应力集中1、拟定轴上零件的装配方案（动画）原则：1）轴的结构越简单越合理2）装配越简单、方便越合理2、轴上零件的定位1）轴肩和轴环三轴的结构要求r轴<R孔或r轴<C孔

错误

正确要求轴肩高度<滚动轴承内圈高度错误

正确三轴的结构2）套筒3）轴用圆螺母三轴的结构当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位时，为保证轴向定位可靠，要求L轴<L毂4）轴端挡圈三轴的结构5）轴承端盖6）弹性挡圈7）锁紧挡圈、紧定螺钉或销

轴承端盖与机座间加垫片，以调整轴的位置三轴的结构8）圆锥面（+挡圈、螺母）零件的周向定位1）键2）花键三轴的结构3）紧定螺钉、销4）过盈配合3、各轴段的直径和长度的确定1）各轴段直径确定a)按扭矩估算轴段直径dmin

b)按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径，经验值三轴的结构②同一轴径轴段上不能安装三个以上零件。注意：①与标准零件相配合轴径应取标准植2）各轴段长度②转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙。①各轴段与其上相配合零件宽度相对应4、轴的结构工艺性1）轴肩圆角r2）轴端倒角3）砂轮越程槽4）螺纹退刀槽三轴的结构5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸三轴的结构轴系结构改错四处错误正确答案三处错误正确答案三轴的结构两处错误1.左侧键太长，套筒无法装入2.多个键应位于同一母线上四轴的改进1、改进轴的结构，减少应力集中四轴的改进2、合理布置轴上零件以减少轴的载荷3、改进轴上零件的结构，减小轴的载荷四轴的改进4、选择受力方式以减小轴的载荷，改善轴的强度和刚度五轴的失效1、常见的失效形式1）因疲劳强度不足产生疲劳断裂3）刚度不足变形过大4）轴共振断裂2）因静强度不足断裂5）其他失效：轴颈严重磨损、因摩擦高温产生“烧轴”，在腐蚀介质中工作因腐蚀加速疲劳等。2、设计轴的基本要求主要考虑轴的材料、结构、强度、刚度和振动。每天积累一点点理想便会距离我们越来越近！课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-1002376003汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760035.15.2轴轴承轴的功用和分类、轴的结构常用滚动轴承的类型、结构、特性、代号、失效形式滑动轴承的类型、应用及结构项目五汽车常用机械零部件5.3键联结和销联接键联结的类型和特点销联接的类型和应用5.4联轴器和离合器汽车联轴器和离合器的类型、特点和选用5.2轴承能力目标：能够分析汽车中轴承的型号、特点，正确使用各类轴承1.滚动轴承的构造：一滚动轴承内圈、外圈、滚动体、保持架滚动体的形状2.滚动轴承的主要类型与特点：接触角向心轴承径向力向心角接触轴承推力角接触轴承推力轴承径向力（主要）轴向力径向力轴向力（主要）轴向力一滚动轴承一滚动轴承滚子轴承——承载能力高，极限转速低按滚动体形状：

球轴承——承载能力低，极限转速高常用滚动轴承的类型单列深沟球轴承双列深沟球轴承主要承受径向载荷，也可以同时承受不大的轴向载荷。当量摩擦系数最小。在高转速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内、外圈轴线偏斜量8'～16'，与其它类型的轴承相比，应用最普遍，价格也最低。1）深沟球轴承一滚动轴承2）圆柱滚子轴承——N内圈（或外圈）可以分离，故不能承受轴向载荷。滚子由内圈（或外圈）的挡边轴向定位，工作时允许内、外圈有少量的轴向错动。具体有下列四种不同的结构形式。圆柱滚子轴承有较大的径向承载能力，但内外圈轴线的允许偏斜量很小（2'～4'），因此，此类轴承不宜承受偏载。一滚动轴承3）圆锥滚子轴承——3可以同时承受径向载荷及轴向载荷。外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙。一般成对使用。对于接触角为10º～18º的圆锥滚子轴承(30000型),以承受径向载荷为主;对于大接触角(27º～30º)的圆锥滚子轴承（30000B型）,以承受轴向载荷为主。

一滚动轴承

4）角接触球轴承——7可以同时承受径向载荷及轴向载荷，也可以单独承受轴向载荷。能在较高转速下正常工作。由于一个轴承只能承受单向的轴向力，因此,一般成对使用。承受轴向载荷的能力由接触角α决定。接触角大的，承受轴向载荷的能力也高，常用角接触轴承的接触角有：15°、25°和40°。一滚动轴承3.滚动轴承的代号：一滚动轴承1）基本代号（1）轴承类型13567N—深沟球轴承—圆锥滚子轴承—角接触球轴承—调心球轴承—圆柱滚子轴承—推力球轴承基本代号右起五位（2）尺寸系列基本代号右起三、四位宽度系列——右起第四位0系列（正常宽度）可省略数字0~9一滚动轴承直径系列——右起第三位数字0~9（3）轴承的内径——右起一二位数字a)d=10,12,15,17mm时代号00010203b)d=20~480mm时d=代号×5(mm)c)d<10mm，d>500mm，d=22，28，32mm时代号=内径尺寸直径代号/内径代号2）前置代号——表示轴承的分部件，用字母表示尺寸系列L、K、R、NU、WS、GS

一滚动轴承3）后置代号——轴承的结构、公差、游隙及材料的特殊要求等（1）内部结构代号C、AC、B——角接触球轴承的接触角（2）密封、防尘与外部形状变化代号（3）轴承的公差等级

精度高————————————→低

代号/P2、/P4、/P5、/P6、/P6X、/P0公差等级24566X0—普通级可省略一滚动轴承（4）轴承的径向游隙当公差代号与游隙代号同时标注时，可省去后者字母，如/P6/C3，应标注为/P63。

代号/C1、/C2、/C0、/C3、/C4、/C5

游隙小————————————→大常用游隙可省略（5）保持架代号一滚动轴承举例：6

2

08深沟球轴承0表示宽度系列为窄系列，省略；2表示直径系列为轻系列。轴承内径d＝8×5mm＝40mm一滚动轴承7

3

14

B

/P6角接触球轴承0表示宽度系列为窄系列，省略；3表示直径系列为中系列。轴承内径d＝14×5mm＝70mm6级公差公称接触角＝40一滚动轴承N

23

10

/

C4圆柱滚子轴承2表示宽度系列为宽系列，3表示直径系列为中系列。轴承内径d＝10×5mm＝50mm游隙4组公差等级为0级，不标出一滚动轴承4、滚动轴承类型的选择工作载荷、转速、支承刚性、安装精度1）n高，载荷小，旋转精度高→球轴承n低，载荷大，或冲击载荷→滚子轴承2）主要受Fr→向心轴承主要受Fa，n不高时→推力轴承——角接触球轴承7类（n较高时）同时受Fr和Fa均较大时——圆锥滚子轴承3类（n较低时）Fr较大，Fa较小时Fa较大，Fr较小时——深沟球轴承——深沟球轴承+推力球轴承推力角接触轴承一滚动轴承5）便于装拆和间隙调整——内、外圈不分离的轴承6）3、7两类轴承应成对使用，对称安装7）旋转精度较高时——较高的公差等级和较小的游隙8）优先考虑用普通公差等级的深沟球轴承3）要求n<nlim——极限转速6、7、N——nlim较高5——nlim较低4）轴的刚性较差，轴承孔不同心——调心轴承一滚动轴承5、滚动轴承的失效形式和计算准则主要失效形式：1）疲劳点蚀安装润滑和维护良好一滚动轴承2）塑性变形转速很低或作间歇摆动一滚动轴承3）磨损润滑不良、密封不严、多尘条件一滚动轴承计算准则：一般轴承——疲劳寿命计算（针对点蚀）静强度计算低速或摆动轴承——只进行静强度计算高速轴承——进行疲劳寿命计算、校验极限转速。6滚动轴承的组合结构设计1）滚动轴承支承的结构型式（1）两端固定支承一端单向固定两端单向固定一滚动轴承3、7类轴承在大端轴向固定正装一滚动轴承（2）一端双向固定，一端游动一滚动轴承（3）两端游动——人字齿轮高速主动轴低速齿轮轴必须两端固定圆柱滚子轴承的游动深沟球轴承的游动一滚动轴承2）滚动轴承的轴向固定内圈与轴：（5）开口圆锥紧定套+圆螺母和止动垫圈（1）轴肩（2）轴用弹性挡圈（3）轴端档圈

+紧固螺钉（4）圆螺母

+止动垫圈一滚动轴承外圈与座孔：（1）孔用弹性挡圈（2）轴承外圈止动槽内嵌入止动环固定（3）轴承端盖（4）轴承座孔凸肩（5）螺纹环一滚动轴承（6）轴承套环斜齿轮轴系安装锥齿轮轴系安装一滚动轴承3）支承的刚度和座孔的同心度提高支承刚度的措施：（1）增加轴承座孔的壁厚（2）减小轴承支点相对于箱体孔壁的悬臂（3）采用加强筋加强支承部位的刚性一滚动轴承4）滚动轴承游隙和轴系轴向位置的调整通过带螺纹的零件或端盖下的垫片来调节轴承的调整：（1）轴承游隙的调整一滚动轴承（2）轴系轴向位置的调整注意：圆锥齿轮和蜗杆必须调整轴系的轴向位置方法：调整套杯端面与轴承座端面间垫片厚度一滚动轴承5）滚动轴孔的配合轴承内圈与轴

松————→紧js6，j6，k6，m6，n6

松————→紧G7，H7，JS7，J7轴承外圈与轴承座孔基孔制：基轴制：一滚动轴承6）滚动轴承的预紧预紧的目的预紧原理常用预紧方法：（1）用垫片和长短隔套预紧一滚动轴承（2）夹紧一对磨窄了的外圈（或内圈）的角接触轴承（3）夹紧一对圆锥滚子轴承（4）利用弹簧预紧一滚动轴承7）滚动轴承的装拆要求：（1）压力应直接加于配合较紧的套圈上（2）不允许通过滚动体传递装拆力（3）要均匀施加装拆力拆卸：安装：轴肩高度应低于轴承内圈高度一滚动轴承8）滚动轴承的润滑润滑方式：（1）脂润滑（2）油润滑（3）固体润滑9）滚动轴承的密封密封的作用密封的类型：（1）接触式密封毡圈密封橡胶密封一滚动轴承（2）非接触式密封油沟密封甩油密封曲路密封一滚动轴承（3）组合式密封二滑动轴承滑动轴承类型径向轴承（向心轴承）（受Fr）止推轴承（推力轴承）（受Fa）按承载：按润滑状态：流体润滑轴承、非流体润滑轴承、无润滑轴承1、整体式径向滑动轴承特点：1）结构简单、成本低

2）轴套磨损后，间隙无法调整

3）装拆不便（只能从轴端装拆）适于低速、轻载或间隙工作的机器。如图，由轴承座、整体轴套、油孔等组成二滑动轴承2、剖分式径向滑动轴承3、自动调心式特点：装拆方便、易于调整间隙，应用广泛。特点：轴瓦与轴承座以球面接触，能自动适应轴或机架的变形，以避免轴承边缘过渡磨损。二滑动轴承每天积累一点点理想便会距离我们越来越近！课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-1002376003汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760035.15.2轴轴承轴的功用和分类、轴的结构常用滚动轴承的类型、结构、特性、代号、失效形式滑动轴承的类型、应用及结构项目五汽车常用机械零部件5.3键联结和销联接键联结的类型和特点销联接的类型和应用5.4联轴器和离合器汽车联轴器和离合器的类型、特点和选用5.3联轴器和离合器能力目标：能够分析联轴器和离合器的不同之处，合理选用两种联接。一联轴器1、联轴器的类型、结构和特性

机械式联轴器、液力联轴器、电磁式联轴器机械式联轴器：1)刚性联轴器①套筒联轴器一联轴器1、联轴器的类型、结构和特性

机械式联轴器、液力联轴器、电磁式联轴器机械式联轴器：1)刚性联轴器②凸缘联轴器（2）刚性可移式联轴器①十字滑块联轴器一联轴器（2）刚性可移式联轴器②万向联轴器一联轴器一联轴器③齿轮联轴器一联轴器2）弹性联轴器（1）弹性套柱销联轴器（2）弹性柱销联轴器（3）轮胎联轴器一联轴器（4）星形弹性件联轴器一联轴器2、联轴器的选择1）选联轴器类型2）定计算扭矩3）定型号4）校核转速5）协调轴孔直径6）规定部件安装精度二离合器1、机械离合器1）牙嵌式离合器二离合器2）摩擦式离合器二离合器联轴器与离合器：相同点：联接两轴、传递运动和转矩不同点：联轴器——联接的两轴只有停车后经拆卸才能分离离合器——联接的两轴可在机器工作中方便地实现分离与接合制动器——用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件每天积累一点点理想便会距离我们越来越近！课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-1002376003汽车机械基础课程学习平台学银在线/detail/241541013中国大学MOOC/course/WXIC-10023760035.15.2轴轴承轴的功用和分类、轴的结构常用滚动轴承的类型、结构、特性、代号、失效形式滑动轴承的类型、应用及结构项目五汽车常用机械零部件5.3键联结和销联接键联结的类型和特点销联接的类型和应用5.4联轴器和离合器汽车联轴器和离合器的类型、特点和选用5.4常用连接件能力目标：能够分析汽车上常见的键联结和销联接一键联接键是一种标准件，通常用于联接轴与轴上旋转零件与摆动零件，起周向固定零件的作用以传递旋转运动成扭矩，而导键、滑键、花键还可用作轴上移动的导向装置。1、键联接的类型与构造主要类型：平键、半圆键、楔键、切向键1）平键平键联接的工作原理：平键的下半部分装在轴上的键槽中，上半部分装在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间隙，键靠侧面传递扭矩。轮毂与轴通过圆柱表面配合实现轮毂中心与轴心的对中。

根据用途不同，平键可分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。其中普通平键和薄型平键用于静联接，导向平键和滑键用于动联接。

普通平键导向平键滑键一键联接一键联接普通平键按构造分，有圆头（Ａ型）、方头（Ｂ型）以及单圆头（Ｃ型）三种（1）普通平键用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩；轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工；轮毂槽用拉刀或插刀加工。圆头—A型（常用）—键顶上面与毂不接触有间隙，轴槽用端铣刀加工，键在槽中固定良好，但轴上槽引起的应力集中较大一键联接方头—B型—常用螺钉固定，此平键的轴槽用盘铣刀加工，轴的应力集中较小半圆头—C型（端铣刀加工）—用于轴端与轮毂联接，与A型平键一样，其圆头部分的侧面与键槽并不接触，未能充分利用。用途：应用最广，也适用于高精度、高速或承受变载、冲击的场合。

一键联接（3）导向平键当被联接的毂类零件在工作中必须在轴上作轴向移动时，则可采用导向平键。导向平键是一种较长的平键，结构型式如下图：A型导向平键B型导向平键特点：键用螺钉固定在轴上，键与轮毂键槽为间隙配合，轴上零件能做轴向移动。为了拆卸键的方便，设有起键螺钉孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。

用途：用于轴上零件轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。导向键——键不动，轮毂轴向移动一键联接（4）滑键——当零件需滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，故宜采用滑键。滑键——键随轮毂移动特点：滑键固定在轮毂上，轴上零件带键在轴上的键槽中作轴向移动。应用：用于轴上零件轴向移动量较大的场合。一键联接2）半圆键半圆键联接如右下图所示。轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出，因而键在槽中能绕其几何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度。半圆键工作时，靠侧面来传递转矩。缺点：轴槽对轴的强度削弱较大，只适宜轻载联接用途：一般用于轻载静联接，适用于轴的锥形端部与轮毂的联接。特点：工艺性较好，装配方便；适用于锥形轴与轮毂的联接。一键联接普通楔键：上、下面为工作表面，有1：100斜度（侧面有间隙），工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传递小部分单向轴向力特点：适用于低速轻载、精度要求不高。对中性较差，力有偏心。不宜高速和精度要求高的联接，变载下易松动。钩头只用于轴端联接，如在中间用键槽应比键长2倍才能装入。且要罩安全罩。3）楔键联接A型B型C型钩头楔键一键联接两个斜度为1：100的楔键联接，上、下两面为工作面（打入）布置在圆周的切向。4）切向键应用：用于载荷很大，对中要求不严的场合。由于键槽对轴削弱较大，常用于直径大于100mm的轴上。如大型带轮及飞轮，矿用大型绞车的卷筒及齿轮等与轴的联接

工作原理：靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩一键联接各种键连接对比类型优点缺点用途平键装拆方便、对中性好不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定作用用途比较广泛半圆键结构简单、制造和装配方便轴上键槽较深，对轴的强度削弱大般多用于轻载，尤其是锥形轴端与轮毂的连接中楔键可承受单向轴向载荷破坏了对中性、在冲击和震动时容易松动用于定心精度不高的轴毂连接切向键可承受较大载荷、冲击载荷对中性较差主要用于轴径大于100mm、对中性要求不高且载荷较大的重型机械中一键联接2、键的选