05汽车机械基础第五部分

,汽车机械基础,第五部分,轴与轴承,情境一：轴,了解轴的分类，选材、轴毂；链接的类型和选用。了解轴的结构设计。了解滑动轴承、滚动轴承的类型特点、组成和结构。掌握轴承的标记方法和类型。,本节导向,以传递转矩为主不承受弯矩或承受很小弯矩的轴，如汽车变速箱与后桥之间的轴。,（1）传动轴,既传递转矩又承受弯矩的轴，如齿轮减速器中的输出轴，机器中的大多数轴都属于转轴。,（2）转轴,只承受弯矩而不传递转矩的轴，心轴按其是否转动又可分为转动心轴，此外，按轴线几何形状的不同，轴还可分为直轴和曲轴。,（3）心轴,转轴工作时的应力大多为重复性的应力，所以轴的主要失效形式是疲劳破坏，因此轴的材料要求有较高的强度和刚度。另外，轴与轴上零件有相对运动的表面还应有一定的耐磨性，故轴的材料主要是碳素结构钢和合金结构钢。碳素钢比合金结构钢价廉，对应力集中的敏感性较小，应用较为广泛。常用的碳素钢有35、40、45钢，其中45钢应用最广。为改善其机械性能，可进行正火或调质处理。合金结构钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，故多用于要求减轻质量、提高轴颈耐磨性以及在高温或低温条件下工作的轴。,材料种类及特点,材料要求,轴的合理结构必须满足的基本条件：,（1）轴和轴上零件的准确定位与固定。,（2）轴的结构要有良好的工艺性。,（3）尽量减小应力集中。,轴的结构设计就是要定出轴的合理外形和各部分的结构尺寸。轴上与轴承配合的部分称为轴颈；与传动零件，如带轮、齿轮、联轴器配合的部分称为轴头；连接轴颈与轴头的部分称为轴身。,（1）为了使轴上零件的轮毂端面与轴肩贴紧，轴肩和轴环的圆角半径R必须小于零件轮毂孔端圆角半径R或倒角C，其大小要符合标准，否则无法贴紧。,（2）在工作中为了防止轴上零件沿轴线方向移动，并承受轴向力，必须对轴上零件进行固定。采用轴肩或轴环做轴向固定，结构简单，能承受较大的轴向力；当两零件相隔距离不大时，采用套筒做轴向固定。,（3）为了传递转矩，防止零件与轴产生相对转动，轴上零件还需进行周向固定。,为了便于安装和拆卸，一般的轴均为中间大、两端小的阶梯轴。为避免损伤配合零件各轴端需倒角，并尽可能使倒角尺寸相同，以便于加工。为使左右端轴承易于拆卸，套筒高度和轴肩高度均应小于滚动轴承内圈高度。在保证工作性能条件下，轴的形状要力求简单，减少阶梯数；轴上的圆角半径尽量取值一致；同一轴上有多个单键时，将各键槽布置在同一母线上，尺寸应尽可能一致，以便于加工；车制螺纹或磨削时，应留出螺纹退刀槽或砂轮越程槽。如下图所示。,退刀槽,砂轮越程槽,减小应力集中和提高轴的表面质量是提高轴的疲劳强度的主要措施。减小应力集中的方法有：减小轴截面突变，阶梯轴相邻轴段直径差不能太大，并以较大的圆角半径过渡，尽可能避免在轴上开槽、孔及车制螺纹等，以免削弱轴的强度和造成应力集中源。,轴的直径应满足强度与刚度的要求，并根据具体情况合理确定。轴颈与滚动轴承配合时，其直径必须符合轴承的内径系列；轴头的直径应与配合零件的轮毂内径相同，并符合相应标准；轴上车制螺纹部分的直径必须符合外螺纹大径的标准系列。,松键连接依靠键的两侧面传递转矩。松键连接包括平键连接和半圆键连接。普通平键连接的端面形状有圆头（A型）、方头（B型）和单圆头（C型）三种。当轮毂在轴上需沿轴向移动时，可采用导向平键连接。轮毂水的键槽与键是间隙配合，当轮毂移动时，键起导向作用。若轴上零件沿轴向移动距离长时，可采用滑键连接。,（1）松键连接,用于紧键连接的键具有一个斜面。紧键连接包括楔键连接和切向键连接。键的上下表面是工作面，键的上表面和轮毂键槽底面，都有1100的斜度。切向键连接，它由两个普通楔键组成。装配时两个键分别自轮毂两端楔入，装配后两个相互平行的窄面是工作面，工作时主要依靠工作面直接传递转矩。单个切向键只能传递单向转矩。若需传递双向转矩，应装两个互成120135的切向键。,（2）紧键连接,当要求传递的转矩很大，普通平键不能满足要求时，应采用花键连接。花键连接是由周向均布的多个键齿的花键轴与带有相应的健齿槽的轮毂相配合而组成的连接，如下图所示。,花键连接已标准化，按齿形不同，分为矩形花键渐开线花键。如下图所示,花键连接,矩形花键渐开线花键,销连接通常用于确定零件之间的相对位置，是组合加工和装配时的重要辅助零件；也用于轴毂之间或其他零件间的连接；还可充当过载剪断元件图。,销连接,注意事项：轴毂连接是轴上零件与轴做周向静连接或动连接的常用方法，其中以平键和花键连接应用最广。键连接设计时，可根据定心要求、载荷大小和性质、转速高低、装配情况等使用要求和工作条件选择不同的类型，根据轴头直径和轮毂长度选择标准尺寸。,情境二：轴承,了解滑动轴承、滚动轴承的类型、热点、组成和结构。掌握滑动轴承的选材、润滑方式。掌握滚动轴承的标记方法和类型选择。,本节导向,滑动轴承按其承受载荷的方向，可分为承受径向载荷的径向滑动轴承和承受轴向载荷的止推滑动轴承。滑动轴承按润滑和摩擦状态不同，又可分为液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。,转速极高、载重特重、回转精度要求特别高。承受巨大冲击和振动；必须采用剖分结构的轴承；要求径向尺寸特小。滑动轴承在汽轮机、内燃机、仪表、机床及铁路机车等机械上被广泛应用。此外，在低速、精度要求不高的机械中，如水泥搅拌机、破碎机中也常被采用。,对开式滑动轴承对开式滑动轴承由轴承座、轴承盖、轴瓦和螺栓等组成。轴承盖与轴承座接合处做成台阶形榫口，是为了便于对中上下两片轴瓦直接与轴接触，装配后应适度压紧，使其不随轴转动。轴承盖上有螺纹孔，可安装油杯或油管，轴瓦上有油孔和油沟。,止推滑动轴承由轴承座、衬套、径向轴瓦和止推轴瓦组成。止推轴瓦的底部制成球面，以便对中，并用销钉与轴承座固定：用来防止止推轴瓦随轴转动。工作时润滑油用压力从底部注入，从上部油管导出进行润滑。,（2）止推滑动轴承的结构,止推轴承轴颈,轴瓦是滑动轴承中直接与轴颈接触的零件，是滑动轴承的主要组成部分。轴瓦结构如分为整体式和剖分式两种。,轴瓦结构,因为轴瓦和轴颈直接接触承受载荷，产生摩擦和磨损，所以轴瓦的材料应具有足够的强度、耐磨、耐腐蚀、良好的导热性和减磨性、抗胶合能力强等性能。,（1）润滑剂及其选择轴承常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。,（2）润滑方式和润滑装置以传递转矩为主，不承受弯矩或承受很小弯矩的轴，如汽车变速箱与后桥之间的轴。,滴油润滑针阀油杯是将手柄放至水平位置，阀口关闭，停止供油；当手柄垂直，阀口启，可连续供油。调节螺母，可调节供油量。,油环润滑油环套在轴上，下部浸入油池中，当轴颈旋转时，油环依靠摩擦力被轴带动旋转。,飞溅润滑利用旋转件将油池中的油飞溅到箱壁，再沿油槽流入轴承进行润滑。,压力循环润滑用油泵将压力油输送至轴承处实现润滑，使用后的油回到油箱，经冷却过滤再重复使用。,油润滑方式和装置,油环润滑,润滑脂的加脂方式有人工加脂和脂杯加脂。,旋盖油杯,脂润滑方法简介,滚动体的形式较多，有球和各类滚子等，内圈装在轴颈上，外圈装在机座内。如下图所示。,滚动轴承由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。如上图所示。,滚动轴承中滚动体与外圈接触处的法线与垂直于轴承轴心线的径向平面之间的夹角a称为滚动轴承的公称接触角。如上图所示。,滚动体的种类,滚动轴承的基本结构,公称接触角,球轴承,向心轴承,滚动体为球形的轴承称为球轴承。它与内、外圈滚道之间是点接触，摩擦小，但承载能力和耐冲击能力较低；允许的极限转速高。,主要承受径向载荷，公称接触角0a45，其中a=0的称为径向接触轴承。,主要承受轴向载荷，公称接触角45a90，其中a=90的称为轴向接触轴承，只能承受轴向载荷；45a90，称为推力角接触轴承，a越小，承受径向载荷能力就越大。,滚子轴承,滚动体是圆柱、圆锥、鼓形和滚针等形状的轴承称为滚子轴承。它与轴承内、外圈滚道之为线接触，摩擦大，但其承载能力和耐冲击能力较高；允许的极限转速较低。,推力轴承,（1）按滚动体的形状分类,（2）按承受载荷方向和公称接触角的不同分类,（1）滚动轴承的代号滚动轴承是标准件，按照GB/T272-1993规定，一般用途的滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号组成，代号一般印在轴承的端面上，其排列顺序为：前置代号基本代号后置代号,内径代号尺寸系列代号类型代号,基本代号,载荷的性质,轴承的转速,装拆方便,经济性,（2）滚动轴承的类型选择,转速高时，宜选用球轴承；转速低时可用滚子轴承。,为了便于