汽車機械基礎課件：軸

汽車軸系零部件

軸

曲軸和傳動軸軸承聯(lián)軸器和離合器軸1.能敘述軸的作用與軸的分類。2.能區(qū)分軸結構并歸納各種結構的作用。3.能識別軸的定位與軸的固定方法。4.能判斷軸的失效形式。學習目標軸一、軸的分類引導問題：軸是組成機器的重要零件之一，那軸的作用是什么呢？不同類型的機器會采用不同結構的軸，那么軸是如何進行分類的？1.根據(jù)承載情況分類根據(jù)承載情況不同，軸可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸三類。（1）心軸心軸僅用來起到支承作用，而不傳遞動力。因此心軸只受彎矩作用而不受轉(zhuǎn)矩作用。心軸按照其是否可以轉(zhuǎn)動，分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸。鐵路車輛的軸為旋轉(zhuǎn)心軸，如圖6-1-1所示；汽車的非驅(qū)動后橋則為固定心軸，如圖6-1-2所示。自行車的前輪軸則為固定心軸，如圖6-1-3所示。軸軸（2）轉(zhuǎn)軸既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，如圖6-1-4所示。變速器的輸入、輸出軸都是轉(zhuǎn)軸，如圖6-1-5所示。軸（3）傳動軸主要承受轉(zhuǎn)矩，不承受或僅承受很小的彎矩的軸稱為傳動軸，汽車變速器和后橋之間的軸就是傳動軸，如圖6-1-6所示。軸2.根據(jù)軸線形狀不同分類根據(jù)軸線的形狀不同，軸又可以分為直軸、曲軸、撓性鋼絲軸。（1）直軸直軸應用較廣，按照外形不同可分為光軸、階梯軸及一些特殊用途的軸，如凸輪軸、花鍵軸、齒輪軸及蝸桿軸等，分別如圖6-1-7~圖6-1-9所示。階梯軸便于軸上零件的拆裝和定位。軸（2）曲軸曲軸常用于往復式機械中，例如內(nèi)燃機、空氣壓縮機等。它可以實現(xiàn)直線運動與旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換，如圖6-1-10所示。軸（3）撓性鋼絲軸撓性鋼絲軸是由多組鋼絲分層卷繞而成的，如圖6-1-11所示。它的撓性好，能在軸線彎曲的狀態(tài)下靈活地傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，主要用于兩個傳動件軸線不在同一直線或工作時彼此有相對運動的空間傳動，還可用于受連續(xù)振動的場合，以緩和沖擊。比如摩托車的里程表傳感器軸，一些汽車的車速表傳感器軸。軸二、階梯軸的結構如圖6-1-12所示，階梯軸主要由軸頭、軸頸、軸身、軸肩和軸環(huán)組成。（1）軸頭軸上安裝輪轂的部分稱為軸頭，軸頭的長度應稍小于輪轂的寬度，以便實現(xiàn)回轉(zhuǎn)件軸向固定。軸（2）軸頸軸和軸承配合部分稱為軸頸，當用滑動軸承支撐軸時，軸承與軸頸之間通過軸瓦連接，為間隙配合；當用滾動軸承支撐軸時，軸承與軸頸之間多為過渡或過盈配合。（3）軸身連接軸頭和軸頸等的非配合部分稱為軸身。（4）軸肩、軸環(huán)階梯軸上，截面變化的，用作零件軸向固定的臺階部分稱為軸肩。軸上直徑最大，而且最短的環(huán)形部分稱為軸環(huán)。軸肩或者軸環(huán)可作為軸向定位面。它是齒輪、滾動軸承等軸上零部件的安裝基準。軸肩或軸環(huán)的圓角半徑，應小于轂孔的圓角半徑或倒角高度，以保證零部件安裝時準確到位。軸三、軸上零件的定位與固定引導問題：軸上的許多零件是如何在軸上進行定位和固定的？軸上零件的定位和固定可分為軸向定位和周向定位兩種。1.軸上零件的軸向定位軸向固定的作用和目的是為了防止軸向移動造成串位，零件在軸上的軸向定位和固定可采用軸肩、軸環(huán)、套筒、圓螺母和彈性擋圈、軸端擋圈等。此外，軸承端蓋常用來做整個軸的軸向定位。（1）軸肩和軸環(huán)為使零件與軸肩貼合，軸上圓角r應較軸上零件孔端的圓角半徑R或倒角C稍小，如圖6-1-13軸用軸肩對滾動軸承進行定位時，必須注意軸肩高度應小于滾動軸承內(nèi)圈高度，如圖6-1-14所示。軸（2）套筒如圖6-1-15所示，右邊的軸承內(nèi)圈就是利用套筒進行軸向定位的。套筒定位可以簡化軸的結構，減小應力集中，結構簡單、定位可靠。多用于軸上零件間距離較小的場合。但由于套筒與軸之間存在間隙，所以在高速情況下不宜使用。軸（3）圓螺母當套筒過長或無法采用套筒，而軸上又允許車制螺紋時，可采用圓螺母固定，如圖6-1-16所示。圓螺母可承受較大的軸向力，但切制螺紋處有較大的應力集中，會降低軸的疲勞強度。軸（4）彈性擋圈如圖6-1-17所示，彈性擋圈用于軸向定位。結構簡單緊湊，常用于滾動軸承的軸向固定，但承受的軸向力較小。切槽尺寸需要一定的精度，否則可能出現(xiàn)與被固定件間存在間隙或彈性擋圈不能裝入切槽的現(xiàn)象。軸（5）軸端擋圈軸端擋圈具有消除間隙的作用，能承受沖擊載荷，對中精度要求較高，主要用于有振動和沖擊的軸端零件的軸向固定，其結構如圖6-1-18所示。軸當用軸肩、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，一般裝配零件的軸頭長度應比零件的輪轂長度短2～3mm，即l軸<L轂，如圖6-1-19所示，以確保套筒、螺母或軸端擋圈能靠緊零件端面，否則容易造成定位不可靠，如圖6-1-20所示。軸2.軸上零件的周向定位和固定周向固定的作用和目的是為了在零件傳遞轉(zhuǎn)矩時，防止零件與軸產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。常用的定位和固定方法包括鍵連接、花鍵連接和過盈配合等。當傳遞的轉(zhuǎn)矩很小時，可采用緊定螺釘連接或銷連接，它們可同時實現(xiàn)軸向和周向固定（圖6-1-21）。軸四、軸的失效和檢查引導問題：不同類型的軸有不同的功能，那么軸的失效形式及原因有哪些？1.軸的失效軸的主要作用是承受彎矩與轉(zhuǎn)矩，它在彎矩和轉(zhuǎn)矩的作用下承受交變應力，軸肩處會發(fā)生應力集中，因此軸的失效形式主要有疲勞強度不足而產(chǎn)生的疲勞斷裂；因靜強度不足而產(chǎn)生的塑形變形或脆性斷裂，磨損超過允許范圍導致的變形和振動等。不同級別和不同要求的汽車，其對軸的強度要求也是不一樣的。在實際中提高軸的疲勞強度和剛度是降低軸的疲勞磨損的必要手段。在生產(chǎn)制造過程中，提高軸的疲勞強度和剛度的主要措施包括：1）減小應力集中。2）降低軸的表面粗糙度。3）強化軸的表面，如碾壓、噴丸、表面淬火、滲碳。軸2.軸的使用和檢查1）軸在使用前，應注意軸和軸上零件固連要可靠；軸與軸上有相對移動和轉(zhuǎn)動的零件間的間隙應適；軸頸潤滑應符合要求，潤滑不當是使軸頸非正常磨損的重要原因。2）軸在使用中，應避免突加、突減負荷或超載，尤其是對新配滑動軸瓦和使用已久的軸更應注意，以防止疲勞斷裂和彎扭變形。3）在機器大修或者中修時，通常應檢查軸有無裂紋、彎曲、扭曲及軸徑磨損等，如不符合要求應進行修復或更換。裂紋通常集中在應力集中處，由此導致軸的疲勞斷裂，應予以注意。軸上的裂紋可用放大鏡和磁力探傷器等檢查。軸徑的最大磨損量為測得的最