4.2认识汽车常用轴承（课件）-《汽车机械基础》同步教学（航空工业出版社）

任务二 认识汽车常用轴承 各种旋转零件可以直接安装在轴上，而轴则要借助“轴承”的支撑才能正确地安装在机器中。汽车中轴承的应用非常广泛，例如，变速器中轴的两端一般采用滚动轴承来支撑，连杆小头与活塞销、连杆大头与连杆轴颈通常利用滑动轴承来连接。那你知道滚动轴承和滑动轴承的区别吗？各类轴承都有何特点？汽车中还有哪些部位应用了轴承？让我们一起来认识汽车中的常用轴承吧！ 任务描述 任务目标 拆装发动机连杆轴瓦，观察轴瓦的形状、材料和配合关系，以学习滑动轴承的相关知识；拆装汽车变速器中的滚动轴承，以学习滚动轴承的相关知识。 了解轴承的分类与用途。 认识各类轴承的结构特点及应用场合。 掌握滚动轴承代号的含义。 会拆装发动机连杆轴瓦和变速器滚动轴承。 用于确定轴与轴上零件相对运动位置，起支撑或导向作用的零（部）件称为轴承。除了起支撑和导向作用外，轴承还能减少轴与轴承座间的摩擦和磨损。轴承的种类很多，按工作时摩擦性质不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。其中，滑动轴承的应用相对较少，常用于一些特殊场合；滚动轴承在工程实际中应用非常广泛，其参数已经标准化，由专门的轴承厂家生产。 一、滑动轴承 工作时仅发生滑动摩擦的轴承称为滑动轴承。它具有结构简单、安装方便、噪声小、抗振性能好、耐冲击能力和承载能力强、工作寿命长等优点，适用于高速、重载、高精度、结构需剖分、有冲击和振动的场合，如汽车中连杆小头与活塞销配合处、连杆大头与连杆轴颈配合处等。 1．轴的结构组成 根据承受载荷方向的不同，常用滑动轴承主要分为径向滑动轴承和止推滑动轴承两类。 径向滑动轴承 径向滑动轴承主要承受径向载荷，按结构形式不同又可分为整体式滑动轴承、剖分式滑动轴承和调心式滑动轴承三种。 主要由轴承座和轴瓦组成，如图所示。它具有结构简单、制造方便等优点，但轴瓦磨损后，轴颈与轴瓦间的间隙无法调整，必须重新更换轴瓦，且拆装时轴或轴承座需作轴向移动，给操作带来不便。因此，整体式滑动轴承适用于轻载、低速且不需要经常拆装的场合，如连杆小头与活塞销配合处。 整体式滑动轴承 主要由轴承座、上下轴瓦、轴承盖及连接螺栓等组成，如图所示。其中，上、下两片半圆形轴瓦可合并成一个圆筒形轴瓦。剖分式滑动轴承的拆装十分方便，当轴瓦表面磨损后，可通过减薄上下轴瓦之间的垫片厚度来调整轴瓦与轴的间隙，因此应用非常广泛。例如，发动机连杆大头与连杆轴颈配合处、曲轴轴承等采用的均为剖分式滑动轴承。 剖分式滑动轴承 主要由轴承盖、轴瓦及轴承座等组成，如图所示。其中，轴瓦的外表面加工成凸形球面，与轴承盖和轴承座之间形成球面配合，在轴倾斜时能作相应的倾斜，从而使轴颈与轴瓦间始终保持良好的接触。调心式滑动轴承适用于支撑跨距较大或多支点的长轴。 调心式滑动轴承 止推滑动轴承 止推滑动轴承主要承受轴向载荷，防止轴发生轴向移动，俗称止推片。止推滑动轴承由轴承座和止推轴颈组成。常见的轴颈结构形式有实心式、空心式、单环式和多环式四种，如图所示。 （a）实心式 （b）空心式 （c）环状式 （d）多环式 止推滑动轴承常见的轴颈结构形式 轴颈接触面压力分布不均，现已很少采用。 轴颈接触面上压力分布较均匀，润滑条件较实心式有所改善。 实心式 空心式 利用轴颈的环形端面作为止推面，结构简单，润滑方便，但仅能承受较小的轴向载荷。 有多个止推面，不仅能承受较大的轴向载荷，有时还能承受双向轴向载荷。 单环式 多环式 （a） （b） 滑动轴承在发动机曲轴上的应用 汽车发动机曲轴上同时应用有径向滑动轴承和止推滑动轴承，如图（a）所示。其中，径向滑动轴承用于支撑曲轴的旋转，采用的是剖分式轴瓦，俗称主轴瓦；止推滑动轴承用于限制曲轴的轴向窜动，采用的是对开式止推片，通常安装在某一道主轴瓦的两侧。为简化结构、方便维修，现代汽车发动机通常将径向滑动轴承和止推滑动轴承结合为一体，即径向推力滑动轴承（俗称翻边轴瓦），如图（b）所示。 2．轴瓦结构与轴承材料 轴瓦是滑动轴承的重要元件，它直接与轴颈接触并发生滑动摩擦，其结构形式和组成材料对滑动轴承的工作效率、承载能力和使用寿命有着重要的影响。 轴瓦的结构 常用的轴瓦有整体式和剖分式等结构形式，如图（a）和图（b）所示，它们分别应用于整体式滑动轴承和剖分式滑动轴承中。其中，整体式轴瓦通常为圆筒形整体结构，故又称轴套；剖分式轴瓦形似瓦片，“轴瓦”也由此得名。对于大型或重要轴承，为使轴瓦既有一定的强度，又有良好的减摩性，同时节约贵重金属，通常在轴瓦的内表面浇注一层或两层很薄的减摩材料（如巴氏合金），得到的内层结构称为轴承衬，此时的轴瓦（基体）称为瓦背，如图（c）所示。 （a）整体式轴瓦 （b）剖分式轴瓦 （c）铜铅双金属轴瓦 轴瓦的油孔和油槽 为了将润滑油顺利引入滑动轴承，并布满轴瓦的工作表面，通常在轴瓦上开设油孔和油槽。油孔和油槽应开在轴瓦的非承载区，以免降低油膜的承载能力。轴瓦上油孔和油槽的常见形式如图所示。 （a）轴向 （b）周向 （c）斜向 （d）开在剖分面上 轴瓦上油孔和油槽的常见形式 轴承材料 通常将轴瓦的材料和轴承衬的材料统称为轴承材料，常用的轴承材料有轴承合金、青铜、铸铁等。其中，轴承合金具有优良的减摩性和耐磨性，但由于机械强度较低、价格昂贵，故通常将其浇注在青铜、钢或铸铁制造的瓦背上作为轴承衬。 二、滚动轴承 滚动轴承是带有滚动体的轴承，如图（a）所示。它依靠滚动体和轴承座之间的滚动接触来工作，大大降低了轴转动时的摩擦力，提高了轴的运转效率。与滑动轴承相比，滚动轴承具有摩擦阻力小、起动容易、效率高、润滑及维修保养方便、互换性好等优点；其缺点是抗冲击能力较差，磨损后运行时容易产生较大的噪声和振动，工作寿命相对较短。 （a）实物 （b）结构组成 滚动轴承 1．滚动轴承的结构 主早期汽车中使用的是普通板型玻璃。 由普通玻璃经加热、吹冷风等工艺制成。 外圈 内圈 由多层玻璃胶合而成，且在层与层之间附着一层膜。 滚动体 由多层玻璃胶合而成，且在层与层之间附着一层膜。 保持架 （a）球形 （b）圆柱形 （c）圆锥形 （d）鼓形 （e）针形 常见滚动体的形状 2．滚动轴承的类型 滚动轴承属于标准件，种类繁多，国标GB/T 271—2008《滚动轴承分类》对滚动轴承的分类方法进行了详细说明。下面简单介绍几种常见的分类方法。 按滚动体形状分类 按滚动体形状不同，滚动轴承可分为球轴承和滚子轴承两大类。 滚动体为球形，它与内、外圈之间为点接触，故滚动时的摩擦力小，极限转速高，但容易磨损，承载能力小。 滚动体为滚子（形状为圆柱形、圆锥形等），它与内、外圈之间为线接触，故滚动时摩擦力大，极限转速不高，但承载能力和耐冲击能力较强。 球轴承 滚子轴承 按承受载荷的方向分类 轴承的径向平面（垂直于轴承轴心线的平面）与滚动体和外圈滚道接触点法线之间的夹角称为公称接触角，简称接触角，用a表示，如图所示。滚动轴承的接触角越大，它所能承受的轴向力就越大，因此按承受载荷的方向分类也可看作按接触角的大小分类。 公称接触角 根据承受载荷的方向或接触角a的不同，滚动轴承可分为向心轴承（主要承受径向载荷）和推力轴承（主要承受轴向载荷）两大类，如表4-2-1所示。 表4-2-1 滚动轴承按承受载荷的方向或接触角a分类 其他分类方法 根据工作时能否调心，滚动轴承可分为调心轴承和非调心轴承；根据滚动体列数的不同，滚动轴承可分为单列、双列或多列轴承。常用滚动轴承的类型、特性及应用如表4-2-2所示。 表4-2-2 常用滚动轴承的类型、特性及应用 表4-2-2（续） 表4-2-2（续） 3．滚动轴承的代号 滚动轴承种类繁多，每种类型又有不同的结构、尺寸、精度和技术要求，为了规范滚动轴承的制造、选用和维护，国标GB/T 272—1993《滚动轴承 代号方法》规定了滚动轴承代号的组成及表示方法。滚动轴承的代号一般印在轴承的端面上，以方便识别。滚动轴承的代号由前置代号、基本代号和后置代号三部分组成，如表4-2-3所示。 表4-2-3 滚动轴承代号的组成 基本代号 基本代号包括类型代号、尺寸系列代号和内径代号。其中，尺寸系列代号又包括宽（高）度系列代号和直径系列代号。它们的排列顺序为从右向左依次排列，如表4-2-3所示。 表4-2-3 滚动轴承代号的组成 代表轴承的类型，用基本代号中右起第5位数字或字母表示。常见滚动轴承的类型代号参见表4-2-2。其中，类型代号0可省略不标。 包括直径和宽（高）度系列代号，分别用基本代号右起第3，4位数字表示。其中，直径系列代号表示内径相同而外径和宽度不同的轴承系列，宽（高）度系列代号表示内、外径相同而高（宽）度不同的轴承系列。滚动轴承尺寸系列代号如表4-2-4所示。 类型代号 尺寸系列代号 表4-2-4 滚动轴承尺寸系列代号 表示轴承的公称内径，用基本代号右起第1，2位数字表示。滚动轴承的内径代号如表4-2-5所示。 轴承内径代号 表4-2-5 滚动轴承内径代号 前置代号和后置代号 置代号和后置代号是指轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等发生改变时，在基本代号左右增加的补充代号。表4-2-3中列举了后置代号中8种组成部分的排序和含义。 代表轴承的分部件，用字母表示。前置代号的含义如表4-2-6所示，没有分部件的轴承不用标注。 前置代号 表4-2-6 滚动轴承前置代号 代表轴承的内部结构、公差、游隙等，用字母或数字表示。例如，对于内部结构代号，角接触球轴承有C，AC，B，E四种。其中，前3种分别代表公称接触角a =15*，25°，40°；E表示加强型。对于公差等级代号，/P0，/P6，/P6x，/P5，/P4，/P2分别表示公差等级符合标准规定的0级、6级、6x级、5级、4级和2级。其中，0级精度最低（通常省略）；2级精度最高。其余代号无特殊情况均不用标出。 后置代号 详细的前置代号和后置代号的组成及表示方法参见国标GB/T 272—1993《滚动轴承 代号方法》。 例1 请解释轴承代号：6201，7320AC/P3，23218/P6x的含义。 解: 6 2 0 1 公差等级代号：0级（省略） 内径代号：内径 尺寸系列代号：宽度系列为0（省略），直径系列为2 类型代号：深沟球轴承 7 3 20 AC /P3 公差等级代号：3级 公称接触角： 内径代号：内径 尺寸系列代号：宽度系列为0（省略），直径系列为3 类型代号：角接触球轴承 2 32 18 /P6x 公差等级代号：6x级 内径代号：内径 尺寸系列代号：宽度系列为3，直径系列为2 类型代号：调心滚子轴承 知识拓展 一、轴承的失效形式 轴承在工作中丧失其规定功能，从而导致故障或不能正常工作的现象称为轴承的失效。了解轴承的失效形式及失效原因，对正确选用、维护和保养轴承均有重要意义。 1．滑动轴承的失效形式 滑动轴承有多种失效形式，有时几种失效形式并存，相互影响。滑动轴承的常见失效形式有磨粒磨损、胶合（俗称烧瓦）、刮伤、疲劳剥落和腐蚀等，其中以磨粒磨损和胶合最为常见。 进入轴承间隙的硬颗粒物（如粉尘、砂砾等），嵌入轴承表面或游离于间隙中并随轴一起转动，对轴承表面起研磨作用，如图（a）所示。 当瞬时温升过高、载荷过大、油膜破裂或供油不足时，轴承表面材料发生粘附或迁移，造成轴承表面损伤，如图（b）所示。 磨粒磨损 胶合 在载荷的反复作用下，轴承表面出现与滑动方向垂直的疲劳裂纹，扩展后造成轴承表面材料大块脱落，如图（c）所示。 润滑剂在使用中不断氧化，所生成的酸性物质对轴承材料产生腐蚀作用，使轴承表面形成点状剥落的现象。 疲劳剥落 腐蚀 （a）磨粒磨损 （b）胶合 （c）疲劳剥落 2．滚动轴承的失效形式 滚动体与轴承内圈、外圈的接触表面在接触应力的反复作用下，产生麻点状的点蚀或剥落现象，如图（a）所示。 在重载或冲击载荷的作用下，滚动体与滚道表面接触处的局部应力超过材料的屈服强度，从而产生永久性凹坑等塑性变形，如图（b）所示。 在润滑不良、密封不当等情况下，外界硬颗粒物（如粉尘、砂砾等）进入轴承滚道内，造成滚动体或滚道表面磨损，如图（c）所示。 疲劳点蚀 塑性变形 磨损 （a）疲劳点蚀 （b）滚动体塑性变形 （c）磨损 二、轴承的润滑与密封 为了减少轴承磨损，延长轴承的使用寿命，需要对轴承进行充分合理的润滑。此外，润滑还具有冷却降温、吸收振动、防锈和降低噪声等作用。 润滑剂 滑动轴承常用的润滑剂有润滑油和润滑脂等。润滑脂的特点是不易流失、便于密封、油膜强度高、承载能力强，且不需要经常添加，故其适用于润滑要求不高、难以经常供油的场合；润滑油的摩擦系数小，润滑可靠，同时可进行冷却散热，故其适用于高速、高温条件下工作的轴承。但在使用润滑油润滑时，需要相对复杂的密封装置和供油设备。 1．滑动轴承的润滑 润滑方法 滑动轴承的润滑方法有很多，按给油方式不同可分为间断式润滑和连续式润滑。其中，间断式润滑常用于低速、轻载或间歇工作等不重要场合的滑动轴承。连续式润滑多用于高速、重载等重要场合的滑动轴承。常用润滑方法的特点及适用场合如表4-2-8所示。 表4-2-8 常用润滑方法的特点及适用场合 表4-2-8（续） 滚动轴承的润滑 滚动轴承常用的润滑剂有润滑油、润滑脂等。常用的润滑方式有滴油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等。 滚动轴承的密封 为防止外部环境中的灰尘、水分、油污等杂质进入轴承内部，并阻止轴承内润滑剂的流失，需要对滚动轴承进行合理的密封。滚动轴承常用的密封方式有接触式密封、非接触式密封和组合式密封三类，它们各自的密封原理和适用场合如表4-2-9所示。 2．滚动轴承的润滑与密封 表4-2-9 滚动轴承常用密封方式的原理和适用场合 表4-2-9（续） 谢谢观赏 $$