项目二汽车支承零部件任务三滚动轴承

1、学习任务三学习任务三 滚动轴承滚动轴承 胡 琼2014 年 11 月 10 日滚动轴承滚动轴承【学习目标学习目标】 1能规范进行东风汽车主减速器轴承的拆装。 2. 知道滚动轴承的组成和特点。 3. 能叙述滚动轴承的类型。 4. 知道滚动轴承的材料和失效形式。 【学习重点学习重点】 1. 滚动轴承的类型。 2. 滚动轴承的材料和失效形式。滚动轴承滚动轴承【学习内容学习内容】 一、滚动轴承的组成和特点 二、滚动轴承的类型 三、滚动轴承的材料 四、滚动轴承的失效形式 汽车上许多部位都要应用滚动轴承，如发电机、水泵、手动变速器（图2-3-1）、自动变速器、分动器、传动轴、驱动桥以及行驶系的轮毂等处。滚

2、动轴承性能的好坏直接影响机器的工作情况，是机器的重要组成部分。 图2-3-1 滚动轴承在手动变速器中的应用技能训练：一、设备及汽车维修资料的准备（1）组套工具(图2-3-2)、扭力扳手（图2-3-3）、锤子、压力机、铜棒、常用工具及专用工具等。（2）东风汽车主减速器差速器总成，如图2-3-4所示。 图2-3-2 组套工具图2-3-3 扭力扳手图2-3-4 主减速器差速器总成二、计划、实施和检查 以东风汽车主减速器为例来说说主减速器轴承的拆装步骤。1. 主减速器轴承的拆卸（1）拧松主减速器固定螺栓，并将其取下，如图2-3-5所示。 （2）拧松主减速器轴承紧固螺栓，如图2-3-6所示。 图2-3-

3、5 拆卸主减速器固定螺栓图2-3-6 拆卸主减速器轴承（3）取下主减速器从动锥齿轮及差速器总成，如图2-3-7所示。（4）拆卸主减速器主动齿轮紧固螺栓，如图2-3-8所示。 图2-3-7 取下主减速器从动锥齿轮及差速器总成图2-3-8 拆卸主减速器主动齿轮紧固螺栓（5）拆卸主减速器动力输入端子，如图2-3-9所示。（6）取下主减速器主动齿轮轴承，如图2-3-10所示。 图2-3-9 拆卸主减速器动力输入端子图2-3-10 取下主减速器主动齿轮轴承2.主减速器轴承的安装 按与主减速器轴承的拆卸相反顺序进行。注意：注意：要正确选用和使用工具。爱护实习设备，不乱摆放零件，注意安全。知识衔接：一、滚动

4、轴承的组成及特点1. 滚动轴承的组成 滚动轴承是将运转的轴与轴承座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承主要由外圈、保持架、内圈和滚动体组成，如图2-3-11所示。 图2-3-11 滚动轴承的组成 外圈的内表面与内圈的外表面上加工有凹槽，称为滚道。滚道有限制滚动体侧向位移的作用。 保持架的作用是把滚动体均匀地隔开，以避免相邻的两滚动体直接接触而增加磨损。 内圈常与轴一起旋转，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转。外圈是与轴承座相配合，在轴承座中起支承作用。小提示：小提示： 在实际应用中，也有外圈旋转、内圈固定或内外圈都旋转的。 滚动体是借助于保持架均匀的将滚

5、动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命。 常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、非对称球面滚子、螺旋滚子等，如图2-3-12所示。 图2-3-12 常用的滚动体2.滚动轴承的特点 与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优点：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滚动轴承性能影响不大。大多数类型的滚动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。 滚动轴承也有下列缺点：大多数滚动轴承径向尺寸较大。在高速、重载

6、荷条件下工作时寿命短。振动及噪音较大。二、滚动轴承的类型 根据滚动体的不同可分为滚珠轴承和滚子轴承两大类。按照滚动轴承所能承受的主要负荷方向，滚动轴承又可分为向心轴承（承受径向载荷）、推力轴承（承受轴向载荷）、向心推力轴承（能同时承受径向载荷和轴向载荷）。常见的滚动轴承见表2-3-1。表2-3-1 常见的滚动轴承三、滚动轴承的材料 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HRC61-65。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

7、持架。 汽车常用材料知识链接合金钢一、合金元素对钢性能的影响 所谓合金钢，就是在碳素钢的基础上，在冶炼时有目的地加入一种或多种合金元素的钢。加入的合金元素常用的有硅（）、锰（）、铬（）、镍（）、钼（）、钨（W）、钒（V）、钛（）、硼（B）、铝（）、锆（Z r）及稀土元素（）等。 含碳量低的钢加入铬能提高强度和硬度。含镍在6%以下时能使钢具有高强度和高韧性。合金结构钢中含锰量在2%以下时，就能使钢的强度显著提高，而且有一定的韧性。硅能提高钢的强度、硬度、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性，含硅量为2.54.4%的钢是很好的软磁材料，可制变压器或电动机线圈的铁芯。钨能提高钢的强度及耐磨性，使钢具有良好的热

8、硬性。 钒能使钢的强度和韧性同时提高，并提高钢的耐磨性和回火稳定性。铝能提高钢的抗氧化性能，铝与氮形成化合物，能提高钢的硬度和耐磨性。钛能提高钢的强度、硬度和耐磨性，对塑性影响较小。稀土元素对冶炼和铸造有良好的作用，还能提高钢的塑性和韧性，改善钢的特殊性能，如耐热、耐蚀、抗氧化等。二、合金钢的分类1.按主要用途分合金结构钢 用来制造各种机械零件及工程结构。合金工具钢 用来制造各种重要的工具和量具、刀具等。特殊性能钢 用来制造有特殊性能要求的结构件和机器零件等。2.按合金元素的含量分低合金钢 合金元素总含量小于5%。中合金钢 合金元素的总含量为5%10%。高合金钢 合金元素的总含量大于10%。三

9、、汽车常用合金钢 合金结构钢在汽车上应用广泛，主要是在优质或高级优质碳素结构钢的基础上加入适量合金元素的钢。它主要用于制造各种重要的机械零件和受力工程结构，具有良好的力学性能和加工工艺性能。 合金钢牌号表示方法： 合金结构钢的牌号采用两位数字加元素符号加数字表示。前面的两位数字表示钢的平均碳含量的万分数，元素符号表示钢中所含的合金元素，而后面数字表示该元素平均含量的质量分数。当合金元素含量小于1.5%时，牌号中只标明元素符号，而不标明含量；如果含量大于1.5%、2.5%、3.5%等，则相应地在元素符号后面标出2、3、4等。例如60Si2Mn，表示平均碳含量为0.6%；含硅量约为2%，含锰量小于

10、1.5%。 1.低合金结构钢 低合金结构钢碳的质量分数为0.1%0.25%，所加入的合金元素不大于3%。低合金结构钢的成分特点为低碳、低合金，所加入的合金元素主要有锰、钒、钛等。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、良好的耐磨性及耐蚀性。主要用于制造工程结构，如汽车大梁及各种焊接构件。一般在热轧空冷状态下使用。 低合金结构钢在汽车上的应用举例： 水箱固定架底板、风扇叶片、横梁、纵梁前加强板、保险杠及汽油箱托架等。2.合金渗碳钢 汽车上有许多零件是在高速、重载、较强烈的冲击和受磨损条件下工作的，如汽车的变速齿轮、十字轴以及内燃机凸轮轴等，要求零件的表面具有高硬度、高耐磨性，而心部有足够的韧性，为了

11、满足这样的性能要求，可采用合金渗碳钢。 合金渗碳钢碳的质量分数为0.1%0.25%。合金渗碳钢是在渗碳钢的基础上，加入一定量的合金元素而形成的。通过这些合金元素的加入，可以提高零件抵抗冲击载荷的能力，使工件在渗碳后可直接淬火，还能提高耐磨性。与碳素钢渗碳件相比，合金渗碳钢具有工艺性能好、使用性能高的特点。20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢。 常用合金渗碳钢在汽车上的应用举例： 活塞销、气门弹簧座、气门挺杆、变速器中间轴、变速器齿轮、半轴齿轮、万向节、差速器十字轴及钢板弹簧中心螺栓等。3.合金调质钢 合金调质钢一般指经过调质处理（淬火后高温回火）后使用的合金结构钢。这种钢经调质处理后具有高

12、强度和高韧性相结合的良好的综合力学性能。小提示：小提示： 淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷却速度快速冷却到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 回火是工件淬硬后加热到Ac1（过共析钢）以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 合金调质钢碳的质量分数为0.25%0.50%。合金调质钢是在调质钢中加入一定量的合金元素而形成的。合金元素改善了钢的热处理工艺性，并具有强韧性作用，从而保证合金调质钢零件具有高而均匀的综合力学性能。合金调质钢主要用于那些在

13、重载荷、受冲击条件下工作的零件，如汽车后桥半轴、连杆等。40Cr钢是合金调质钢中最常用的一种，其强度比40钢高20%，并有良好的韧性。 合金调质钢在汽车上的应用举例： 螺栓、连杆、连杆盖、半轴、水泵轴、传动轴花键、万向节叉、转向节、进气门及离合器从动盘等。4.合金弹簧钢 合金弹簧钢是用于制造各种弹簧的专用合金结构钢。弹簧是汽车上的重要零件。它是利用在工作时产生弹性变形，在各种机械中起缓和冲击和吸收振动的作用，并可利用其储存能量，使机件完成规定动作。弹簧一般是在动载荷下工作，要求合金弹簧钢具有高的弹性极限、高疲劳强度、足够的塑性和韧性、良好的表面质量。因此，合金弹簧钢具有合理的化学成分，并进行适

14、当的热处理。 合金弹簧钢碳的质量分数比合金调质钢的高，一般为0.46%0.70%。在弹簧钢中加入合金元素即形成了合金弹簧钢，零件弹性、钢的淬透性及弹性极限等都得到提高。 合金弹簧钢在汽车上的应用举例： 钢板弹簧、气门弹簧、制动气室复位弹簧、真空助力泵回位弹簧、摇臂轴定位弹簧及离合器压紧弹簧等。5.滚动轴承钢 滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体和内外圈的专用钢，其在工作时，承受着高而集中的交变应力，还有强烈的摩擦，因此必须具有高的硬度和耐磨性，高的弹性极限和接触疲劳强度，足够的韧性和抗腐蚀性。轴承钢碳的质量分数较高，约为0.95%1.15%。目前应用最广的是高碳铬钢。 四、滚动轴承的失效形式

15、滚动轴承的失效形式主要有疲劳点蚀、塑性变形和磨损等。1.疲劳剥落 滚动轴承在径向载荷的作用下，内圈、外圈与滚动体接触处产生应力和弹性变形，其大小随接触点位置不同而循环变化。循环接触应力作用到达一定次数时，就会在零件工作表面形成疲劳剥落，如图2-3-13所示，从而使滚动轴承产生振动和噪声，旋转精度降低，从而失去工作能力。 图2-3-13 疲劳剥落 2.断裂 滚动轴承断裂的主要原因是过载与缺陷两大因素。当外加载荷超过材料强度极限而造成零件断裂称为过载断裂，如图2-3-14所示。过载原因主要是主机突发故障或安装不当。一般来说轴承的断裂主要是过载断裂。 图2-3-14 过载断裂 3.磨损 轴承使用时润

16、滑不良、密封不严或在多尘环境中，容易导致严重磨损而失效，如图2-3-15所示。 图2-3-15 轴承磨损4.腐蚀 有些滚动轴承在实际运行当中可能会遇到水、水汽以及腐蚀性介质等，这些物质会引起滚动轴承的生锈。滚动轴承的生锈会造成内外圈、滚动体表面的坑状锈，梨皮状锈及滚动体间隔相同的坑状锈，如图2-3-16所示。 图2-3-16 轴承腐蚀 1. 简述滚动轴承的组成和特点； 2. 简述滚动轴承的类型； 3. 简述滚动轴承的材料； 4. 简述滚动轴承的失效形式。【课堂小结课堂小结】【课堂练习课堂练习】一、选择题一、选择题(1)滚动轴承采用不同的滚动体，其承受载荷的能力也不一样，( )能够承受较大的径向载荷。A. 球体 B. 圆柱滚子 C. 圆锥滚子 D. 球面滚子(2)高速时应优先选用