汽车机械基础-汽车常用零件-轴-ppt课件.ppt
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1、 导入:导入: 1、汽车的传动轴为什么做成同一直径? 2、变速箱上的轴为什么做成阶梯形?1PPT课件本章教学目标本章教学目标 第三章第三章 汽车常用零件汽车常用零件 项目一项目一 轴轴1)认识轴的类型、结构特点及应用,了 解轴的材料及选用,常见失效形式; 2)掌握轴的结构设计方法、考虑因素及提高轴的强度的措施;2PPT课件本章内容本章内容第二节 轴上零件的布置 第一节第一节 概述概述 轴的分类轴的分类第四章第四章 轴轴3PPT课件4PPT课件引子: 轴的功用轴的功用支承其他回转件,承受转矩与弯矩,并传支承其他回转件,承受转矩与弯矩,并传递运动和动力。递运动和动力。5PPT课件1.1.按所受载荷
2、特点分三种:按所受载荷特点分三种: 心轴:心轴: 只承受弯矩只承受弯矩; ;如如 传动轴:只承受转矩传动轴:只承受转矩; ;如如 转轴:同时承受弯矩和转矩转轴:同时承受弯矩和转矩; ;如如任务任务 一一.轴的分类轴的分类6PPT课件 直轴,曲轴;直轴,曲轴; 光轴,阶梯轴;光轴,阶梯轴; 空心轴,实心轴;空心轴,实心轴; 刚性轴,挠性轴。刚性轴,挠性轴。重点:阶梯轴重点:阶梯轴例汽车轴例汽车轴2.2.按轴的结构形状分:按轴的结构形状分:7PPT课件阶梯轴阶梯轴8PPT课件曲轴:曲轴:9PPT课件挠性钢丝轴挠性钢丝轴10PPT课件l 转轴:转轴:机机器中最常器中最常见的轴,见的轴,通常简称通常简
3、称为轴。为轴。 工作时既工作时既承受弯矩承受弯矩又承受转又承受转矩。矩。例:减速器中的轴例:减速器中的轴11PPT课件l心轴:心轴: 用来支承转动零件,用来支承转动零件,只承受弯矩而不传递转只承受弯矩而不传递转矩。矩。例:车辆轴和滑轮轴,图中为自行车的前轮轴。例:车辆轴和滑轮轴,图中为自行车的前轮轴。12PPT课件自行车的前轮轴自行车的前轮轴13PPT课件l传动轴:传动轴:主要用于传递转矩而不承受弯主要用于传递转矩而不承受弯 矩,矩,或所承受的弯矩很小的轴。或所承受的弯矩很小的轴。例:汽车中例:汽车中联接变速箱联接变速箱与后桥之间与后桥之间的轴。的轴。传动轴传动轴14PPT课件l传动轴:传动轴
4、:15PPT课件二、轴的材料二、轴的材料 轴的功用,主要承受弯矩和扭矩。轴的功用,主要承受弯矩和扭矩。 轴的失效形式是轴的失效形式是疲劳断裂疲劳断裂,应具有足够的强度、,应具有足够的强度、韧性和耐磨性。韧性和耐磨性。 轴的常用材料是:轴的常用材料是:碳素钢碳素钢和和合金钢等合金钢等。 在一般工作温度下,各种碳钢和合金钢的弹性模在一般工作温度下,各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大,故在选择钢的种类和热处理方法时,量相差不大,故在选择钢的种类和热处理方法时,所所依据的主要是强度和耐磨性依据的主要是强度和耐磨性,而不是轴的弯曲,而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等。刚度和扭转刚度等。16PPT课件1 1、
5、碳素钢:、碳素钢:l 碳素钢比合金钢价格低廉,对应力集中的敏感碳素钢比合金钢价格低廉,对应力集中的敏感性低,可通过热处理改善其综合性能,加工工性低,可通过热处理改善其综合性能,加工工艺性好,故应用最广;艺性好,故应用最广;l 一般用途的轴,一般用途的轴,多用含碳量为多用含碳量为0.250.250.5%0.5%的的优优质碳素钢质碳素钢,尤其是,尤其是4545号钢。号钢。l 对于不重要或受力较小的轴也可用对于不重要或受力较小的轴也可用Q235Q235、 Q275 Q275 等等碳素结构钢碳素结构钢。17PPT课件2 2、合金钢:、合金钢: 具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能,但具有比碳钢更好的机械
6、性能和淬火性能,但对应力集中比较敏感,且价格较贵;对应力集中比较敏感,且价格较贵;多用于对强度和耐磨性多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴有特殊要求的轴。如。如20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi等低碳合金钢,经渗碳淬火处等低碳合金钢,经渗碳淬火处理后可提高耐磨性;理后可提高耐磨性;20CrMoV20CrMoV、38CrMoAl38CrMoAl等合金钢,有良好的高温等合金钢,有良好的高温机械性能,常用于在高温、高速和重载条件下机械性能,常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。工作的轴。18PPT课件3 3、球墨铸铁、球墨铸铁 球墨铸铁吸振性和耐磨性好,对应力集中敏感球墨铸铁吸振性和
7、耐磨性好,对应力集中敏感低,价格低廉,使用铸造制成外形复杂的轴。低,价格低廉,使用铸造制成外形复杂的轴。例如:内燃机中的曲轴。例如:内燃机中的曲轴。 对于形状复杂的轴,如曲轴、凸轮轴等,也采对于形状复杂的轴,如曲轴、凸轮轴等,也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工,用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工,易于得到所需形状,而且具有较好的吸振性能易于得到所需形状,而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性,对应力集中的敏感性也较低。和好的耐磨性,对应力集中的敏感性也较低。19PPT课件轴的材料及选择20PPT课件任务二任务二 轴的结构设计轴的结构设计21PPT课件轴的结构组成;轴结构决定因素;结
8、构设计的几个方面。 轴的结构设计轴的结构设计22PPT课件结构要求结构要求: 轴和轴上零件要有准确、牢固的轴和轴上零件要有准确、牢固的 工作位置工作位置 轴上零件装拆、调整方便轴上零件装拆、调整方便 轴应具有良好的制造工艺性等轴应具有良好的制造工艺性等 尽量避免应力集中尽量避免应力集中 设计要点设计要点: : 拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案 原则:原则: 轴的结构越简单越合理轴的结构越简单越合理 装配越简单、方便越合理装配越简单、方便越合理 轴上零件的定位轴上零件的定位, ,固定及位置调整固定及位置调整23PPT课件一一. .轴的结构组成轴的结构组成轴头:与传动零件或联轴器、离合
9、器相配部分;轴头:与传动零件或联轴器、离合器相配部分;轴颈:与轴承相配部分轴颈:与轴承相配部分轴身:联接轴头和轴颈之间部分;轴身:联接轴头和轴颈之间部分; (轴的结构图)(轴的结构图)轴端轴头轴颈轴头轴身24PPT课件二二. .轴结构影响、决定因素轴结构影响、决定因素轴的毛坯种类;轴的毛坯种类;轴上作用力的大小及其分布情况;轴上作用力的大小及其分布情况;轴上零件的位置、配合性质及其联轴上零件的位置、配合性质及其联接固定的方法;接固定的方法;轴承的类型、尺寸和位置;轴承的类型、尺寸和位置;轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多
10、,求。可见影响轴的结构与尺寸的因素很多,设计轴时要全面综合的考虑各种因素。设计轴时要全面综合的考虑各种因素。25PPT课件三三. .设计考虑的几个方面设计考虑的几个方面1 1、轴上零件的布置;、轴上零件的布置;2 2、轴径估算、各轴段直径、长度的确定;、轴径估算、各轴段直径、长度的确定;3 3、轴上零件的定位和固定;、轴上零件的定位和固定;4 4、轴上零件的装拆和调整;、轴上零件的装拆和调整;5 5、提高轴疲劳强度的结构措施;、提高轴疲劳强度的结构措施;6 6、制造工艺要求;、制造工艺要求;7 7、材料选择。、材料选择。26PPT课件一般结构设计的已知条件有:一般结构设计的已知条件有: 机器的
11、装配简图;机器的装配简图; 轴的转速;轴的转速; 传递的功率;传递的功率; 轴上零件的主要参数和尺寸等。轴上零件的主要参数和尺寸等。 轴的设计区别于其它零件设计过程的显著特点是:轴的设计区别于其它零件设计过程的显著特点是:必须先进行结构设计,然后才能进行工作能力必须先进行结构设计,然后才能进行工作能力的核算。的核算。 27PPT课件机器的装配简图机器的装配简图28PPT课件 结构分析结构分析轴颈轴颈轴头轴头轴身轴身l轴的结构设计轴的结构设计29PPT课件( (一一) )轴上零件的布置轴上零件的布置 在进行结构设计时,首先应按传动简图上所给在进行结构设计时,首先应按传动简图上所给出的各主要零件的
12、相互位置关系拟订轴上零件出的各主要零件的相互位置关系拟订轴上零件的装配方案;的装配方案; 轴上零件的装配方案不同,轴的结构形状也轴上零件的装配方案不同,轴的结构形状也不同;不同; 在实际设计过程中,往往拟订几种不同的装配在实际设计过程中,往往拟订几种不同的装配方案进行比较,从中选出一种最佳方案。方案进行比较,从中选出一种最佳方案。 30PPT课件图4-7 汽车变速器输出轴的零件分布 31PPT课件( (二二) )轴的基本直径的估算及各段直轴的基本直径的估算及各段直径和长度的确定:径和长度的确定:轴不是标准零件轴不是标准零件, ,需要自己设计计算。需要自己设计计算。 开始设计轴时,通常还不知道轴
13、上零件的位置及开始设计轴时,通常还不知道轴上零件的位置及支点情况,无法确定轴的受力情况,只有待轴的支点情况,无法确定轴的受力情况,只有待轴的结构设计基本完成后,才能对轴进行受力分析及结构设计基本完成后,才能对轴进行受力分析及强度计算;强度计算;一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算;对轴的直径进行估算;按扭转强度计算:这种计算方法主要应用于传动按扭转强度计算:这种计算方法主要应用于传动轴,也可以初步估算轴的最小直径,在此基础上轴,也可以初步估算轴的最小直径,在此基础上进行轴的结构设计。进行轴的结构设计。32PPT课件1.1.轴的基
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