汽车机械基础 第3版 教案 第10章 汽车常用轴系零件

课时计划序号专业及班级授课类型讲授月日讲授（180＇）课题第10章汽车常用轴系零件课时教学目的熟悉汽车中常用的轴类零件；熟悉轴的分类及轴上零件的常用固定方法；掌握汽车常用轴零件的特点；理解汽车中应用的联轴器、离合器及制动器的特点及工作原理；能说明汽车常用轴零件的结构及工作原理。重点与难点重点：汽车常用轴零件的特点难点：离合器及制动器的工作原理时间内容及讲授方法教具5＇30＇40＇20＇30＇40＇15＇组织教学及新课导入一、轴类零件二、汽车轴承三、汽车联轴器四、汽车离合器五、汽车制动器小结及习题 检查意见签字任课教师：板书设计（I）第10章汽车常用轴系零件一、轴类零件1、轴的用途、分类2、轴的结构3、汽车典型轴类零件二、汽车轴承1、滑动轴承2、滚动轴承三、汽车联轴器、离合器与制动器1、汽车联轴器2、离合器3、制动器板书设计（II）课后小结作业授课内容教案（副页）10.1轴类零件1-凸轮轴2-摇臂轴3-曲轴一、轴的用途及分类1、轴的用途做回转运动的传动零件，如图所示减速器示意图中的齿轮、联轴器等，都是安装在轴上，并通过轴实现传动。因此，轴的主要功用就是支承零件并传递运动和动力。2、轴的分类（1）按照承受载荷的不同，轴可分为：*传动轴：只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。*心轴：只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。*转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器轴。（2）按结构形状分*轴有实心轴、空心轴（车床的主轴）、曲轴、挠性钢丝轴和直轴。直轴又可分为截面相等的光轴和截面分段变化的阶梯轴。*工程中最常见的是同时承受弯矩和转矩作用的阶梯轴3、轴的材料轴的主要失效形式是长期承受交变应力作用下的疲劳破坏。因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴上零件有相对滑动的部位还应具有较好的耐磨性。（1）碳素钢。工程中广泛采用35、45、50等优质碳素钢；对于轻载和不重要的轴也可采用Q235、Q275等普通碳素钢。（2）合金钢。常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中敏感。（3）球墨铸铁。耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用于形状复杂的轴。二、轴的结构1、轴的结构轴的定位主要靠轴承实现。组织教学导入：观察汽车发动机中的曲轴及凸轮轴，总结导入新课。PPT演示减速箱齿轮轴，理解轴的用途。PPT演示各种类型的轴。No1授课内容教案（副页）轴的结构2、轴上零件的轴向定位和固定(1)轴向固定：轴上零件的轴向固定就是不允许轴上零件沿轴向窜动。轴上零件的轴向定位主要靠轴肩和轴环或套筒来完成。轴肩和轴环（2）为了保证轴上零件靠紧定位面，轴肩处的圆角半径R必须小于零件内孔的圆角R1或倒角C1，轴肩高度一般取h=（0.07～0.1）d，轴环宽度b≈1.4h（3）常用的轴向固定措施还有:轴的一端可采用轴端挡圈，如图（a）、套筒过长可采用圆螺母，如图（b）、受载较小时可采用弹性挡圈，如图（c）、紧定螺钉如图（d）所示和销钉等固定。轴上零件的轴向固定方法PPT演示轴的结构。No2授课内容教案（副页）3、轴上零件的周向固定轴上零件的周向固定是为了防止轴上零件与轴作相对转动，传递运动和转矩。常用的周向固定方法有键、花键、销和过盈配合等联接。轴上零件的周向固定4、轴的结构工艺性（1）制造工艺性：轴的结构应尽可能便于加工，节约加工成本。（2）装配工艺性：装配时，零件各部位不能互相干涉。三、汽车典型轴类零件汽车中的轴类零件有通用轴如变速器轴，主要用于支承齿轮、带轮、链轮等传动件，同时传递动力和扭矩，还有典型的汽车专用轴，如曲轴、凸轮轴、传动轴和半轴等。变速器轴曲轴凸轮轴1、曲轴曲轴是汽车发动机中构成曲轴飞轮组的主要零件之一，其作用是把活塞的往复运动通过连杆转变为旋转运动，并将其转变为扭矩，驱动汽车的传动系统和发动机配气机构以及其他辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。曲轴一般由45、40Cr、40MnB、35CrMo、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢锻压而成，轴颈表面经高频淬火或氮化处理来提高耐磨性。曲轴也可采用球墨铸铁，其耐磨性好，价格便宜，轴颈不需硬化处理，机械加工量少。2、凸轮轴凸轮轴的作用是驱动和控制发动机各缸气门的开闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位及气门开度的变化规律的要求。凸轮轴是实心轴，由进气凸轮、排气凸轮及轴颈组成，凸轮的作用是驱动气门开闭，轴颈的作用是支撑凸轮轴。凸轮表面要耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度，一般用优质钢（45、40Cr、20CrMn）模锻而成，也可以采用合金铸铁或球墨铸铁铸造。通常凸轮和轴颈的工作表面经过渗碳及表面淬火处理后精磨，以提高耐磨性。PPT演示练习：分析给出的轴存在的错误。思政：结合轴的结构工艺性要求，对学生进行严谨认真的工作态度教育。PPT演示曲轴的结构，认识曲轴，理解其作用。PPT演示凸轮轴的结构，认识凸轮轴，理解其作用。No3授课内容教案（副页）3、传动轴传动轴是汽车传动系中传递动力的重要部件，它与变速箱、驱动桥一起将发动机的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。传动轴一般由轴管、伸缩套和万向节组成。传动轴以高速回转，一般要求扭转强度高、弯曲刚度大。为了提高强度和刚度，传动轴多做成空心的，一般用厚度为1.5～3.0cm的薄钢板卷焊而成，重载汽车应采用无缝钢管，或制成实心轴。4、半轴汽车半轴的位置汽车半轴也称驱动轴，是汽车后桥中传递扭矩的一个重要部件，它将差速器传来的动力传给驱动轮。半轴是变速箱与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，内外端各有一个万向节，通过万向节上的花键与变速箱齿轮及轮毂轴承内圈连接。10.2汽车轴承*轴承的功用：支承轴及轴上零件，保持轴的旋转精度。*轴承的分类：（1）根据工作时的摩擦性质：滑动轴承、滚动轴承。（2）按承受的载荷方向：向心轴承、推力轴承、向心推力轴承一、滑动轴承1、类型和结构滑动轴承分为径向滑动轴承（承受径向载荷）和推力滑动轴承（承受轴向载荷）。一般由轴瓦和轴承座组成。（1）径向滑动轴承径向滑动轴承也成为向心滑动轴承，主要有整体式和剖分式两类。（2）推力滑动轴承推力滑动轴承主要承受轴向载荷。其轴颈端面与止推轴瓦组成一对摩擦副。为使工作面上的压强分布均匀，常采用环状端面。载荷较大时，可采用多环轴颈。PPT演示传动轴的位置，认识传动轴，理解其功用。PPT演示半轴的位置，认识汽车半轴，理解其功用。提问：轴靠什么定位？总结：一辆汽车一般有约30种50套轴承安装在不同的转动部位。PPT演示整体式和剖分式径向滑动轴承的结构。No4授课内容教案（副页）2、滑动轴承的特性及应用特性：工作平稳，无噪声，耐冲击，承载能力强，径向尺寸小，转速及回转精度高，普通滑动轴承的起动摩擦阻力大。应用：工作转速特别高的场合；需要承受大的冲击和振动载荷的场合；要求特别精密的场合；装配工艺要求轴承剖分的场合，如曲轴轴承；要求轴承径向尺寸小的场合。3、安装与维护安装时要保证轴颈在轴承孔内转动灵活、准确、平稳；瓦背与轴承座孔应修刮贴实，轴瓦剖分面应高出0.05~0.1mm；油路与油槽要接通，使用过程中应经常检查润滑、发热及振动情况。二、滚动轴承1、结构内圈：一般随轴转动，有滚道，限制滚动体的侧向移动。外圈：一般不转动，有滚道，限制滚动体的侧向移动。滚动体：核心元件，在滚道中产生滚动摩擦，滚动体有球、圆柱磙子、圆锥磙子等形式。保持架：将滚动体均匀分开，避免相互碰撞，减小磨损、减少发热。2、滚动轴承的基本类型、特性及应用3、滚动轴承的代号（1）内径代号---基本代号右起第一、二位数字。（2）直径系列代号----基本代号右起第三位数字。（3）宽度系列代号-----基本代号右起第四位数字。（4）前置、后置代号前置、后置代号是当轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改变时，在其基本代号左右添加的补充代号。*滚动轴承代号示例说明：滚动轴承是标准件。PPT演示各类滚动轴承的特性及应用。PPT演示：举例说明滚动轴承代号的含义。No5授课内容教案（副页）4、滚动轴承的装拆安装滚动轴承之前，应首先对与轴承相配合的轴颈和轴承座孔的尺寸、表面质量进行仔细的检查，发现问题及时处理；然后用煤油或汽油把配合表面清洗干净，再涂上一薄层润滑油或润滑脂。轴承内圈通常与轴颈配合较紧，对于小型轴承一般可在轴承内圈上垫装配套管（铜管或软钢管），用手锤直接将轴承内圈打入轴颈。常采用的方法是用压力机将轴承压套到轴颈上。对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放到热油（油温80~100℃）中预热，然后进行安装。滚动轴承的拆装5、滚动轴承的润滑与密封（1）滚动轴承润滑的目的主要是减少磨擦、磨损，同时也有冷却、吸振、防锈和减少噪声的作用。（2）当轴颈转速较低时，一般采用润滑脂润滑，不易流失，便于密封和维护。装填润滑脂时一般不超过轴承内空隙的1/3~1/2。（3）当轴颈速度过高时，应采用润滑油润滑，使摩擦阻力少，并可起到散热、冷却作用。润滑方式常采用浸油或飞溅润滑。（4）密封方式的选择与润滑的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。*接触式：毛毡圈密封、密封圈密封*非接触式：间隙密封、迷宫式密封*组合式：毛毡迷宫式密封10.3汽车联轴器、离合器与制动器一、汽车联轴器1、联轴器的功用联轴器主要用于轴与轴间的联接，使两根轴一起回转并传递运动和动力。用联轴器联接的两根轴，在机器运转时不能实现分离，只有在机器停转后，经过拆卸才能把两轴分离。汽车转向系万向节PPT演示滚动轴承的装拆方法。PPT演示各类密封方法。No6授课内容教案（副页）二、联轴器的类型及特点联轴器所联接的两轴，因制造及安装误差、承载后的变形及温度变化影响，不能保证严格的对中，而存在着相对位移。因此设计联轴器时，要从结构上采取措施，使其具有适应一定范围的相对位移的性能。1、固定式联轴器结构简单、成本低，各零件间的联接是刚性的，无法补偿两轴间的相对位移缺乏缓冲吸振能力。包括套筒联轴器、凸缘联轴器。2、可移式联轴器工作零件间存在动联接，可补偿相对位移。根据是否有弹性元件，可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。（1）刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间的间隙和结构特性来补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。主要有齿式联轴器、滑块联轴器、万向联轴器。*十字滑块联轴器：结构简单，径向尺寸小，可补偿较大的径向位移，适用于轴间径向位移较大的低速传动。*齿式联轴器：承载能力大，工作可靠，补偿综合位移能力强，适用于中高速、重载、正反转频繁的传动。*万向联轴器：径向尺寸小，结构紧凑，常成对使用，适用于两轴夹角较大或工作中角位移较大的传动。（2）弹性可移式联轴器：利用联轴器中的弹性元件的变形，来补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。主要有弹性套柱销联轴器和弹性柱销联轴器。*弹性柱销联轴器：结构简单，制造、维修方便，适用于起动及换向频繁的转矩较大的中、低速传动。*弹性套柱销联轴器：结构简单，装拆方便，可缓冲、吸振，适用于频繁起动换向的中、小转矩的中、高速传动。二、离合器汽车离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。离合器实物及其在汽车中的位置PPT演示套筒联轴器、凸缘联轴器实物及结构图，理解其工作原理。PPT演示十字滑块联轴器、齿式联轴器、万向联轴器的实物及结构图，理解其工作原理。PPT演示弹性柱销联轴器、弹性套柱销联轴器的实物及结构图，理解其工作原理。PPT演示汽车离合器实物及在汽车中的位置图，了解离合器在汽车中的位置。No7授课内容教案（副页）1、离合器的类型及特点（1）按操纵方式分机械操纵式、电磁操纵式、液压操纵式和气压操纵式等；（2）按其工作原理分啮合式：利用牙齿啮合传递转矩，可保证两轴同步运转，但只能在低速或停车时进行离合。摩擦式：利用工作表面的摩擦传递扭矩，能在任何转速下离合，有过载保护但不能保证两轴同步运转。（1）牙嵌式离合器梯形牙强度高，传递转矩大，便于分离，能自动补偿牙面磨损产生的间隙。一般用于停机或低速接合、离合不频繁及传动比要求准确的场合。（2）摩擦式离合器离合平稳，可实现高速接合，并具有过载打滑的保护作用。主、从动轴不能严格同步，接合时易产生磨损。*单片离合器结构简单，散热性好，但传递转矩较小，适用于轻载、传动比要求不严的场合；*多片离合器承载能力大，径向尺寸较小，易于离合，适用于高速传动。汽车摩擦式离合器结构（3）超越离合器只能传递单向转矩，反向时能自动分离。为定向离合器。滚柱式超越离合器主要由星轮1、外圈2、弹簧顶杆4和滚柱3组成。弹簧的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，使滚柱与星轮、外圈相接触。设离合器以图示转向转动，当外圈的转速大于内圈时，由于摩擦力的作用使滚柱滑出楔形槽，这时离合器呈分离状态；当外圈转速小于内圈时，或外圈反转时，由于摩擦力和弹簧的共同作用，使滚柱滑入楔形槽内，这时离合器呈闭合状态。因此这种离合器称为超越离合器。2、汽车离合器的作用（1）保证汽车平稳起步；（2）便于换挡；（3）防止传动系统过载。No8授课内容教案（副页）三、汽车制动器1、制动器的作用使机械中的运动件停止或减速。制动器与联轴器、离合器不同，它是利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能，从而实现制动的。其动作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散热。2、制动器的分类常用制动器分摩擦式和非摩擦式两大类，摩擦式制动器又分外抱块式制动器、内胀蹄式制动器、带式制动器和盘式制动器等；非摩擦式制动器分为磁粉制动器、磁涡流制动器和水涡流式制动器等。带式制动器工作原理外抱块式制动器（1）带式制动器。结构简单，包角大，制动力矩大，制动轮轴受较大的弯曲力，制动带的比压和磨损不均匀。散热性差，适用于大型机器、要求紧凑的制动，如机床、移动式起重机、卷扬机的制动等。(2)块式制动器。结构简单可靠，散热一般，瓦块有较充分和较均匀的退距，调整较方便，但包角和制动力矩小，制造比带式制动器复杂，杠杆系统复杂，外形尺寸较大。块式制动器应用最广，主要用于起重运输、冶金机械等工作频繁和安装空间较大的机械上。(3)内张蹄式制动器。由两个内置的制动蹄在径向向外挤压制动鼓，产生制动力矩。结构紧凑，散热性较好，密封容易。多为常开式，常用于安装空间受限制的场合，广泛应用于轮式起重机及各种车辆（如汽车、拖拉机等）行走机构的制动。1、2-制动蹄蹄3、4-支点5-制动鼓6-制动轮缸1-卡钳2-活塞3-制动衬块4-转子5-轮毂(4)盘式制动器。利用轴向压力使圆盘或圆锥形摩擦面压紧，实现制动。全盘式或点盘式对称布置时，制动轴不受弯曲力。结构紧凑，瓦块磨损均匀，制动力矩大小与旋转方向无关。适用于紧凑性要求高的场合。PPT演示汽车制动器实物及其安装位置。PPT演示带式制动器和外抱块式制动器结构，理解其工作原理。PPT演示内张蹄式制动器的结构，理解其工作原理。PPT演示盘式制动器结构，理解其工作