4.1认识变速器输入轴和输出轴（课件）-《汽车机械基础》同步教学（航空工业出版社）

项目四 汽车常用轴系零部件 知识目标 能力目标 了解轴的分类、材料、结构及应用。 了解滑动轴承的类型、主要结构及应用。 了解滚动轴承的类型、特点、代号及应用。 了解联轴器的功用、类型、特点及应用。 认识汽车中常用的轴和轴承。 会拆装汽车手动变速器输入轴、输出轴、滚动轴承及连杆轴瓦。 会拆装汽车万向传动装置。 任务一 认识变速器输入轴和输出轴 1—离合器；2—变速器；3—万向节；4—驱动桥；5—半轴；6—差速器；7—主减速器；8—传动轴 汽车传动系统示意图 轴是机械中的重要零件之一，汽车中各种旋转零部件的运动及动力的传递都离不开轴，如发动机曲轴与凸轮轴、变速器输入轴与输出轴、传动轴、半轴等。例如，在图中所示的汽车传动系统中，发动机曲轴输出的扭矩经离合器1、变速器2的输入轴及输出轴、万向节3、传动轴8等零部件传递给驱动桥4，再经半轴5驱动车轮转动。 任务描述 任务目标 拆装东风EQ1092手动变速器的输入轴和输出轴，认识轴的结构、轴上零部件的装配关系，以学习轴的相关知识。 了解轴的分类、结构、材料及其在汽车中的应用。 掌握轴上零件的定位与固定方法。 能拆装东风EQ1092手动变速器输入轴和输出轴。 一、轴的功用与分类 1．轴的功用 轴作为重要的机械零件，主要起支撑旋转零件、传递运动和动力的作用，汽车中常见的轴有发动机曲轴、变速器输入轴、变速器输出轴、汽车传动轴、里程表用软轴等。 2．轴的分类 轴的种类很多，通常按照轴所受载荷情况或轴线形状对其进行分类。按所受载荷不同，轴可分为心轴、传动轴和转轴三类；按轴线形状不同，轴又可分为直轴、曲轴和软轴三种类型。 表4-1-1 常见轴的类型、特点及应用 表4-1-1（续） 思考 根据所学知识，思考图中所示的各种轴分别属于什么类型。 （a）方向机转向轴 （b）火车轮轴 （c）减速器齿轮轴 （d）自行车后轮轴 各种轴 二、轴的材料 轴在工作时通常需要承受交变载荷的作用，为了保证轴的正常工作，在选择轴的材料时需要考虑下列要求。 ① 轴的强度、刚度及耐磨性的要求。 ② 轴的热处理方法及机加工艺性的要求。 ③ 轴的材料来源和经济性等方面的要求。 轴的常用材料有碳素钢、合金钢及球墨铸铁等。 1．碳素钢 碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理来改善其综合力学性能，有良好的加工工艺性，因此应用十分广泛。常用的碳素钢材料有35，45，50等优质碳素钢，其中以45钢最为常用。 2．合金钢 合金钢的力学性能和热处理性能比碳素钢好，但价格较贵，对应力集中较敏感，因此常用于工作在高速、重载和需要耐磨、耐高温等特殊场合的轴。常用的合金钢材料有20Cr，40CrNi，38CrMoAl等。 为提高碳素钢或合金钢轴的强度及耐磨性，在轴的制造过程中通常需要进行各种热处理、化学处理及表面强化处理。特别是合金钢，只有经过热处理后才能充分发挥其优越的力学性能。 3．球墨铸铁 轴的毛坯一般采用圆钢或锻件，尺寸较大且形状复杂的轴（如发动机曲轴、凸轮轴等）可采用球墨铸铁或高强度铸造材料来铸造。球墨铸铁具有价格低、强度高、耐磨性及减振性良好、易切削和对应力集中的敏感性较低等优点，但铸件质量需要靠良好的铸造工艺来保证。 三、轴的结构 轴的结构灵活多样，受多种因素影响，没有统一的标准形式，但通常都要满足以下要求：轴和轴上零件要有准确的定位、可靠的固定；轴上零件要便于拆装；轴应具有良好的工艺性；轴上零件的位置和受力应合理；尽量减少应力集中，以提高轴的刚度和强度。下面以广泛应用的阶梯轴为例，介绍轴的基本结构及轴上零件的定位与固定等知识。 1．轴的结构组成 阶梯轴主要由轴头、轴颈、轴身、轴肩、轴环等部分组成，如图所示。其中，轴上安装旋转零件（如齿轮、联轴器等）的轴段称为轴头；支撑或安装轴承的轴段称为轴颈；连接轴头与轴颈的轴段称为轴身；轴上两段不同直径之间形成的用来固定零件的台阶端面称为轴肩；直径大于左、右两段的轴段称为轴环，其作用与轴肩相同。 阶梯轴的结构组成 2．轴上零件的定位与固定 为了准确地传递运动和动力，保证机械工作的精度和使用的可靠性，轴上零件必须始终处于正确的工作位置，不允许零件沿轴向发生移动，也不允许沿周向发生转动。因此，轴上零件应进行必要的定位和固定。 Notice 轴上零件的定位与固定既相互联系，又相互区别，定位使零件在轴上找到正确的工作位置，而固定使零件始终牢固地保持在这个位置上。正确的定位必须通过固定才能实现。 由于零件可能沿轴向移动，也可能沿周向转动，因此，轴上零件的固定分为轴向固定和周向固定两种。 轴向定位与固定 轴上零件常用的轴向定位与固定方法有：轴肩（轴环）、套筒、弹性挡圈、圆螺母、轴端挡圈、紧定螺钉（销）及圆锥形轴头等，如表4-1-2所示。 表4-1-2 常用的轴向定位与固定方法 表4-1-2（续） 周向固定 轴上零件常用的周向固定方法包括平键连接、花键连接、销连接、型面连接和过盈连接等，如图所示。减速器中的齿轮或带轮等零件在轴上的周向固定通常采用平键连接或花键连接实现，以传递较大的扭矩。对于轻载或不重要的场合可采用紧定螺钉（销）连接同时实现轴向和周向的固定。 （a）平键连接 （b）花键连接 （c）销连接 （d）型面连 （e）过盈连接 常用的周向固定方法 某些类型的键连接除了能实现轴上零件的周向固定外，还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向。 知识拓展 轴的结构应便于轴上零件的装配和轴的加工。为了方便制造、提高工作性能、降低成本，在设计轴的结构时应综合考虑轴的装配工艺性和加工工艺性两个方面的问题。 一、轴的装配工艺性 如图所示为某减速器中齿轮轴的装配图。为了保证轴上零件的顺利装配，该轴设计成阶梯形，使齿轮、套筒、左端轴承、轴承盖、带轮等零件能够方便地从轴的左端依次装配，右端轴承从轴的右端装入。对于装有零件的轴端，装入端需要加工45°倒角，以方便导入并避免划伤配合表面。套筒或轴肩的高度应低于滚动轴承内圈的高度，以保证滚动轴承的有效定位。 1—轴端挡圈；2—带轮；3—轴承盖；4—套筒；5—齿轮；6—滚动轴承 减速器中齿轮轴的装配图 二、轴的加工工艺性 为了保证轴具有良好的加工工艺性，在进行轴的结构设计时，应注意以下工艺要求。 ① 轴的结构应尽量简单，在保证足够定位的情况下，尽量控制阶梯的数量，以减少加工的时间和应力集中。 ② 轴上沿轴向有多个键槽时，应尽可能采用相同的规格尺寸，并布置在同一条直线上，以避免加工时更换刀具和多次装夹。例如，图中轴上的两个键槽尺寸相同且在一条直线上。 ③ 轴上直径发生变化的地方应设置圆弧过渡或内凹圆角，如图（a）所示，以减少应力集中。同一轴上的过渡圆角半径R应尽量统一，以减少加工时所需刀具的种类和换刀时间。 ④ 轴上有螺纹时，应设置退刀槽，如图（b）所示；在需要进行磨削的轴段，应留出越程槽，如图（c）所示。 （a）圆弧过渡和内凹圆角 （b）退刀槽 （c）越程槽 轴的加工工艺性 思考 如图所示为某减速器中齿轮轴的装配图，若从结构工艺性上考虑，该结构的设计是否合理？若不合理，请找出不合理之处并改正。 谢谢观赏 $$