汽車機械基礎(chǔ)汽車常用零件軸課件

1、 導(dǎo)入：導(dǎo)入： 1、汽車的傳動軸為什么做成同一直徑？ 2、變速箱上的軸為什么做成階梯形？本章教學(xué)目標本章教學(xué)目標 第三章第三章 汽車常用零件汽車常用零件 項目一項目一 軸軸1）認識軸的類型、結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用，了 解軸的材料及選用，常見失效形式； 2）掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、考慮因素及提高軸的強度的措施；本章內(nèi)容本章內(nèi)容第二節(jié) 軸上零件的布置 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 軸的分類軸的分類第四章第四章 軸軸引子: 軸的功用軸的功用支承其他回轉(zhuǎn)件，承受轉(zhuǎn)矩與彎矩，并傳支承其他回轉(zhuǎn)件，承受轉(zhuǎn)矩與彎矩，并傳遞運動和動力。遞運動和動力。1.1.按所受載荷特點分三種：按所受載荷特點分三種： 心軸：心軸： 只承受彎矩

2、只承受彎矩; ;如如 傳動軸：只承受轉(zhuǎn)矩傳動軸：只承受轉(zhuǎn)矩; ;如如 轉(zhuǎn)軸：同時承受彎矩和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)軸：同時承受彎矩和轉(zhuǎn)矩; ;如如任務(wù)任務(wù) 一一.軸的分類軸的分類 直軸，曲軸；直軸，曲軸； 光軸，階梯軸；光軸，階梯軸； 空心軸，實心軸；空心軸，實心軸； 剛性軸，撓性軸。剛性軸，撓性軸。重點：階梯軸重點：階梯軸例汽車軸例汽車軸2.2.按軸的結(jié)構(gòu)形狀分：按軸的結(jié)構(gòu)形狀分：階梯軸階梯軸曲軸：曲軸：撓性鋼絲軸撓性鋼絲軸l 轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸：機機器中最常器中最常見的軸，見的軸，通常簡稱通常簡稱為軸。為軸。 工作時既工作時既承受彎矩承受彎矩又承受轉(zhuǎn)又承受轉(zhuǎn)矩。矩。例：減速器中的軸例：減速器中的軸l心軸：心軸： 用

3、來支承轉(zhuǎn)動零件，用來支承轉(zhuǎn)動零件，只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。矩。例：車輛軸和滑輪軸，圖中為自行車的前輪軸。例：車輛軸和滑輪軸，圖中為自行車的前輪軸。自行車的前輪軸自行車的前輪軸l傳動軸：傳動軸：主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎 矩，矩，或所承受的彎矩很小的軸?；蛩惺艿膹澗睾苄〉妮S。例：汽車中例：汽車中聯(lián)接變速箱聯(lián)接變速箱與后橋之間與后橋之間的軸。的軸。傳動軸傳動軸l傳動軸：傳動軸：二、軸的材料二、軸的材料 軸的功用，主要承受彎矩和扭矩。軸的功用，主要承受彎矩和扭矩。 軸的失效形式是軸的失效形式是疲勞斷裂疲勞斷裂，應(yīng)具有足夠的強度、，應(yīng)具有足夠的強度、韌性

4、和耐磨性。韌性和耐磨性。 軸的常用材料是：軸的常用材料是：碳素鋼碳素鋼和和合金鋼等合金鋼等。 在一般工作溫度下，各種碳鋼和合金鋼的彈性模在一般工作溫度下，各種碳鋼和合金鋼的彈性模量相差不大，故在選擇鋼的種類和熱處理方法時，量相差不大，故在選擇鋼的種類和熱處理方法時，所所依據(jù)的主要是強度和耐磨性依據(jù)的主要是強度和耐磨性，而不是軸的彎曲，而不是軸的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度等。剛度和扭轉(zhuǎn)剛度等。1 1、碳素鋼：、碳素鋼：l 碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣；藝性

5、好，故應(yīng)用最廣；l 一般用途的軸，一般用途的軸，多用含碳量為多用含碳量為0.250.250.5%0.5%的的優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素鋼質(zhì)碳素鋼，尤其是，尤其是4545號鋼。號鋼。l 對于不重要或受力較小的軸也可用對于不重要或受力較小的軸也可用Q235Q235、 Q275 Q275 等等碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼。2 2、合金鋼：、合金鋼： 具有比碳鋼更好的機械性能和淬火性能，但具有比碳鋼更好的機械性能和淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，且價格較貴；對應(yīng)力集中比較敏感，且價格較貴；多用于對強度和耐磨性多用于對強度和耐磨性有特殊要求的軸有特殊要求的軸。如。如20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi等低碳合金鋼

6、，經(jīng)滲碳淬火處等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后可提高耐磨性；理后可提高耐磨性；20CrMoV20CrMoV、38CrMoAl38CrMoAl等合金鋼，有良好的高溫等合金鋼，有良好的高溫機械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下機械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。工作的軸。3 3、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵 球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對應(yīng)力集中敏感球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對應(yīng)力集中敏感低，價格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。低，價格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。例如：內(nèi)燃機中的曲軸。例如：內(nèi)燃機中的曲軸。 對于形狀復(fù)雜的軸，如曲軸、凸輪軸等，也采對于形狀復(fù)雜的軸，如曲軸、凸輪軸等，也采用球

7、墨鑄鐵或高強度鑄造材料來進行鑄造加工，用球墨鑄鐵或高強度鑄造材料來進行鑄造加工，易于得到所需形狀，而且具有較好的吸振性能易于得到所需形狀，而且具有較好的吸振性能和好的耐磨性，對應(yīng)力集中的敏感性也較低。和好的耐磨性，對應(yīng)力集中的敏感性也較低。軸的材料及選擇任務(wù)二任務(wù)二 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)組成；軸結(jié)構(gòu)決定因素；結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個方面。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求： 軸和軸上零件要有準確、牢固的軸和軸上零件要有準確、牢固的 工作位置工作位置 軸上零件裝拆、調(diào)整方便軸上零件裝拆、調(diào)整方便 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等 盡量避免應(yīng)力集中盡量避免應(yīng)力集中 設(shè)

8、計要點設(shè)計要點: : 擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案 原則：原則： 軸的結(jié)構(gòu)越簡單越合理軸的結(jié)構(gòu)越簡單越合理 裝配越簡單、方便越合理裝配越簡單、方便越合理 軸上零件的定位軸上零件的定位, ,固定及位置調(diào)整固定及位置調(diào)整一一. .軸的結(jié)構(gòu)組成軸的結(jié)構(gòu)組成軸頭：與傳動零件或聯(lián)軸器、離合器相配部分；軸頭：與傳動零件或聯(lián)軸器、離合器相配部分；軸頸：與軸承相配部分軸頸：與軸承相配部分軸身：聯(lián)接軸頭和軸頸之間部分；軸身：聯(lián)接軸頭和軸頸之間部分； （軸的結(jié)構(gòu)圖）（軸的結(jié)構(gòu)圖）軸端軸頭軸頸軸頭軸身機器的裝配簡圖機器的裝配簡圖 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析軸頸軸頸軸頭軸頭軸身軸身l軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(

9、(一一) )軸上零件的布置軸上零件的布置 在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先應(yīng)按傳動簡圖上所給在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先應(yīng)按傳動簡圖上所給出的各主要零件的相互位置關(guān)系擬訂軸上零件出的各主要零件的相互位置關(guān)系擬訂軸上零件的裝配方案；的裝配方案； 軸上零件的裝配方案不同，軸的結(jié)構(gòu)形狀也軸上零件的裝配方案不同，軸的結(jié)構(gòu)形狀也不同；不同； 在實際設(shè)計過程中，往往擬訂幾種不同的裝配在實際設(shè)計過程中，往往擬訂幾種不同的裝配方案進行比較，從中選出一種最佳方案。方案進行比較，從中選出一種最佳方案。 圖4-7 汽車變速器輸出軸的零件分布 ( (三三) )軸上零件的定位和固定軸上零件的定位和固定 為了傳遞運動和動力，保證機械的工

10、作精度和為了傳遞運動和動力，保證機械的工作精度和使用可靠，零件必須可靠地安裝在軸上，不允使用可靠，零件必須可靠地安裝在軸上，不允許零件沿軸向發(fā)生相對運動。因此，軸上零件許零件沿軸向發(fā)生相對運動。因此，軸上零件都必須有可靠的軸向定位措施；都必須有可靠的軸向定位措施； 軸上零件的軸向定位方法取決于零件所承受軸上零件的軸向定位方法取決于零件所承受的軸向載荷大??；的軸向載荷大??； 零件的定位分：軸向定位、周向定位。零件的定位分：軸向定位、周向定位。1.1.軸上零件的軸向定位和固定軸上零件的軸向定位和固定 軸向定位和固定是指將軸上的零件沿軸線方向進行定位和固定。常用方式： 軸肩、軸環(huán) 套筒、圓螺母 彈性

11、擋圈、緊定螺釘； 軸端擋圈、圓錐面。零件的軸向定位 1）軸肩和軸環(huán):要求要求r軸軸R孔孔或或r軸軸C孔孔 錯誤錯誤正確正確為了使軸上零件的端面能與軸肩緊貼，軸肩的圓角半徑R 必須小于零件孔端的圓角半徑 R1或倒角C1 ；否則，無法緊貼。軸肩或軸環(huán)的高度h必須大于R1 或 C1。 軸環(huán)與軸肩尺寸：軸環(huán)與軸肩尺寸：h=（0.07d3）（0.1d5）mm 軸環(huán)寬度：軸環(huán)寬度： bl.4h 要求軸肩高度要求軸肩高度 滾動軸承內(nèi)圈高度滾動軸承內(nèi)圈高度錯錯誤誤 正正確確2 2）套筒）套筒3 3）軸用圓螺母）軸用圓螺母 特點：特點：定位可靠，定位可靠，裝拆方便，可承裝拆方便，可承受較大的軸向力受較大的軸向力

12、 由于切制螺紋使由于切制螺紋使軸的疲勞強度下軸的疲勞強度下降。降。應(yīng)用：應(yīng)用：常用于軸常用于軸的中部和端部的中部和端部4 4）軸端擋圈）軸端擋圈III當用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端擋圈進行零件的軸向定位時，為保證軸向定位可靠，要求L軸L轂正確正確正確正確錯誤錯誤 5 5）軸承端蓋）軸承端蓋軸承端蓋與機座間加墊片，軸承端蓋與機座間加墊片，以調(diào)整軸的位置以調(diào)整軸的位置 6 6）彈性擋圈）彈性擋圈I II 8 8）其它固定形式其它固定形式7 7）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷）鎖緊擋圈、緊定螺釘或銷 這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場合。這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場合。 錐形面或過盈配合聯(lián)

13、錐形面或過盈配合聯(lián)接接2.零件的周向定位零件的周向定位1）鍵）鍵2）花鍵）花鍵3）緊定螺釘、銷）緊定螺釘、銷4）過盈配合）過盈配合( (四四) ) 提高軸的強度、剛度和減輕軸的重量的措施提高軸的強度、剛度和減輕軸的重量的措施 1 1、改進軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中、改進軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中rr(a)rr(a)d1d1.05ddr2 2、合理布置軸上零件以減少軸的載荷、合理布置軸上零件以減少軸的載荷T1T4T3T2T1T3T443214312T23 3、改進軸上零件的結(jié)構(gòu)，減小軸的載荷、改進軸上零件的結(jié)構(gòu)，減小軸的載荷QQ(a )(b )5 5、改進表面質(zhì)量提高軸的疲勞強度、改進表面質(zhì)量提高軸的疲

14、勞強度( (五五) )軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)工藝性 由于由于階梯軸階梯軸接近于等強度，而且便于加工和軸接近于等強度，而且便于加工和軸上零件的定位和拆裝，所以實際上的軸多為階上零件的定位和拆裝，所以實際上的軸多為階梯形梯形. .1 1、關(guān)于軸的形狀：、關(guān)于軸的形狀：階梯軸階梯軸2 2、關(guān)于軸的有關(guān)尺寸、關(guān)于軸的有關(guān)尺寸為了能選用合適的圓鋼和減少切削用量，階梯軸為了能選用合適的圓鋼和減少切削用量，階梯軸各軸段的直徑不宜相差過大，一般取為各軸段的直徑不宜相差過大，一般取為510MM510MM。為了便于切削加工，一根軸上的圓角應(yīng)盡可能取為了便于切削加工，一根軸上的圓角應(yīng)盡可能取相同的半徑；相同的半徑；

15、退刀槽取相同的寬度；退刀槽取相同的寬度；倒角尺寸相同；倒角尺寸相同；若需開鍵槽的軸段直徑相差不大時，應(yīng)盡可能采若需開鍵槽的軸段直徑相差不大時，應(yīng)盡可能采用相同寬度的鍵槽（如圖），一根軸上各鍵槽應(yīng)用相同寬度的鍵槽（如圖），一根軸上各鍵槽應(yīng)開在同一母線上，以減少換刀次數(shù)。開在同一母線上，以減少換刀次數(shù)。3.3.軸的結(jié)構(gòu)工藝軸的結(jié)構(gòu)工藝性性1 1）軸肩圓角）軸肩圓角r r2 2）軸端倒角）軸端倒角 3 3）砂輪越程槽）砂輪越程槽 4 4）螺紋退刀槽）螺紋退刀槽 5 5）同一軸上鍵槽位于圓柱同一母線上，且取相同尺寸）同一軸上鍵槽位于圓柱同一母線上，且取相同尺寸1.6l同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小

16、應(yīng)盡可能同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。l為便于加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。為便于加工定位，軸的兩端面上應(yīng)做出中心孔。 完畢1)圓角半徑和倒角圓角半徑和倒角 為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都為使軸上零件容易裝拆，軸端和各軸段端部都應(yīng)有應(yīng)有4545的倒角。的倒角。 2)2)軸端倒角軸端倒角 軸上磨削的軸段應(yīng)設(shè)有軸上磨削的軸段應(yīng)設(shè)有砂輪越程槽砂輪越程槽，以，以便磨削時砂輪可以磨削到軸肩的端部。便磨削時砂輪可以磨削到軸肩的端部。3)砂輪越程槽砂輪越程槽 軸上車螺紋的軸段應(yīng)設(shè)有軸上車螺紋的軸段應(yīng)設(shè)有螺紋退刀槽螺紋退刀槽，以保證螺紋牙均能達到預(yù)期的高度以保證螺紋牙均能達到預(yù)期的高度。 4)螺紋退刀槽螺紋退刀槽 軸上沿長度方向開有幾個軸上沿長度方向開有幾個鍵槽鍵槽時，應(yīng)將鍵槽安時，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。排在軸的同一母線上。 5) 鍵槽鍵槽軸系結(jié)構(gòu)改錯軸系結(jié)構(gòu)改錯四處錯誤四處錯誤正確答案正確答案三處錯誤三處錯誤正確答案正確答案兩處錯誤兩處錯誤1.1.左側(cè)鍵太長，套筒無法裝入左側(cè)鍵太長，套筒無法裝入2.2.多個鍵應(yīng)位于同一母線上多個鍵應(yīng)位于同一母線上軸系結(jié)構(gòu)改錯軸系結(jié)構(gòu)改錯(六六) 軸上的零件裝拆和調(diào)整軸上的零件裝拆和調(diào)整為了能夠順利