《曲軸與軸承》課件

曲軸與軸承曲軸是發(fā)動機的重要組成部分，將活塞的往復運動轉換為旋轉運動，驅動汽車行駛。軸承是用來支撐旋轉軸的部件，其作用是減少摩擦和磨損，提高效率并延長壽命。一、曲軸的工作原理曲軸的旋轉曲軸由活塞的往復運動驅動，將活塞的直線運動轉換為旋轉運動。動力傳遞曲軸將旋轉運動傳遞給飛輪、傳動軸等部件，最終驅動車輛行駛。力量放大曲軸利用杠桿原理，將活塞的推力放大，提高發(fā)動機的輸出功率。曲軸的組成與作用曲柄將旋轉運動轉化為往復運動，連接連桿和主軸承。連桿將曲柄的旋轉運動傳遞給活塞。主軸承支撐曲軸，減少摩擦，提高軸承壽命?；钊N連接連桿和活塞，傳遞活塞的往復運動。2.曲軸的受力分析曲軸承受著來自活塞和連桿的復雜力，包括扭矩、彎矩和軸向力。這些力在曲軸上產生應力和變形，影響曲軸的壽命和性能。扭矩活塞推動連桿旋轉曲軸產生的力彎矩活塞和連桿作用在曲軸上的橫向力產生的力軸向力活塞和連桿作用在曲軸上的縱向力產生的力曲軸的受力分析是設計曲軸的關鍵環(huán)節(jié)，需要考慮曲軸的強度、剛度、疲勞強度等因素，確保曲軸能夠承受住工作過程中產生的各種力。3.曲軸的平衡原理1旋轉質量不平衡曲柄連桿機構旋轉時，產生的慣性力2振動與噪聲發(fā)動機產生震動，導致噪音和故障3平衡配重在曲軸上添加配重，抵消慣性力平衡原理是通過在曲軸上添加配重來抵消旋轉質量不平衡產生的慣性力，從而降低發(fā)動機振動和噪音，延長發(fā)動機使用壽命。二、曲軸的結構設計曲軸的結構設計對發(fā)動機的性能和可靠性起著至關重要的作用。合理的結構設計可以有效地提高曲軸的強度、剛度和壽命。曲軸材料的選擇鋼材鋼材是曲軸最常見的材料，具有高強度、耐磨性和韌性，能承受發(fā)動機高速運轉帶來的高負荷和沖擊。鑄鐵鑄鐵比鋼材硬度高，耐磨性好，但韌性較差，常用于低速發(fā)動機曲軸。合金材料合金材料可提升曲軸的強度、硬度和耐磨性，如高強度鋼、耐熱鋼等，用于高性能發(fā)動機。2.曲軸的尺寸設計100公差嚴格控制尺寸偏差10材料強度和韌性100負荷承受扭矩和沖擊載荷3.曲軸的表面處理表面粗糙度控制曲軸表面粗糙度直接影響軸承的磨損和潤滑效果，需要嚴格控制。熱處理熱處理可以提高曲軸的硬度和耐磨性，延長使用壽命。表面涂層表面涂層可以增強曲軸的耐腐蝕性和抗磨損性能，提高其使用壽命。精密研磨精密研磨可以提高曲軸表面的光潔度，降低摩擦系數，提高軸承的潤滑效果。三、曲軸的加工與裝配曲軸的加工和裝配是發(fā)動機制造中的關鍵環(huán)節(jié)。這些過程直接影響發(fā)動機的性能、可靠性和使用壽命。曲軸的鑄造工藝1鑄造準備鑄造準備包括清理模具，配置熔煉金屬，以及檢查鑄造設備是否正常運行。2熔煉與澆注按照預設溫度和時間進行熔煉，然后將熔融金屬澆注到鑄造模具中。3冷卻與清理待鑄件冷卻后，將鑄件從模具中取出并進行清理，去除毛刺和多余的金屬。2.曲軸的機械加工1粗加工去除毛坯余量，保證尺寸精度。2半精加工進一步提高尺寸精度和表面光潔度。3精加工達到最終的尺寸、形狀和表面要求。4研磨提高表面光潔度和尺寸精度。5熱處理改善曲軸的力學性能。曲軸的機械加工過程通常包括粗加工、半精加工、精加工、研磨和熱處理等步驟。每個步驟都有其特定的加工目的和要求，最終實現(xiàn)曲軸的精度和性能要求。3.曲軸的熱處理1正火處理正火處理是將曲軸加熱到奧氏體化溫度，然后在空氣中冷卻。正火處理可以提高曲軸的強度、韌性和抗疲勞性能。2調質處理調質處理是將曲軸加熱到奧氏體化溫度，然后在油中淬火，再進行回火。調質處理可以使曲軸表面硬度高，內部韌性好。3滲碳處理滲碳處理是將曲軸表面滲入碳元素，然后進行淬火和回火。滲碳處理可以提高曲軸表面的硬度和耐磨性。四、軸承的工作原理軸承是機械中最常用的部件之一，它起著支撐和減小摩擦的作用。軸承的類型很多，根據其工作原理和結構可以分為滾動軸承和滑動軸承。軸承的分類和特性1滾動軸承滾動軸承采用鋼球或滾柱來承載負荷，滾動摩擦，摩擦系數低，適用于高速、輕載荷工況。2滑動軸承滑動軸承通過軸承金屬與軸頸之間的油膜來承載負荷，滑動摩擦，適用于低速、重載荷工況。3磁懸浮軸承磁懸浮軸承利用磁力來懸浮軸，無摩擦，適用于高精度、高速工況，例如高速電機和精密儀器。4氣體軸承氣體軸承利用壓縮空氣來支撐軸，適用于潔凈環(huán)境，例如精密儀器和航空航天領域。2.滾動軸承的工作原理滾動體滾動軸承使用鋼球或滾柱等滾動體，它們在內外圈之間滾動，減少摩擦。滾動摩擦滾動體與內外圈之間的接觸是點接觸，產生滾動摩擦，而非滑動摩擦。低摩擦力與滑動軸承相比，滾動軸承的摩擦力更低，提高了機械效率，降低了能耗。承受徑向載荷滾動軸承主要承受徑向載荷，但也能夠承受一定的軸向載荷。結構設計滾動軸承由內外圈、滾動體和保持架組成，根據不同應用場景，設計不同的結構。液體潤滑軸承的工作原理1潤滑油層承受載荷，減少摩擦2粘性油層抵抗流動，保持間隙3壓力形成油膜，分離軸承液體潤滑軸承利用潤滑油形成油膜，在軸承表面形成一層隔離層，有效減少摩擦和磨損。軸承的選擇與使用軸承的選擇與使用，對機器設備的可靠性和壽命至關重要，需要綜合考慮各種因素。軸承的負荷計算軸承的負荷計算是軸承選擇和使用的關鍵環(huán)節(jié)。不同的軸承在承受不同類型的負荷時，其性能也會有所不同。例如，滾動軸承主要承受徑向負荷，而滑動軸承則可以承受徑向負荷和軸向負荷。在計算軸承的負荷時，需要考慮軸承的類型、尺寸、材料、工作環(huán)境以及使用壽命等因素。2.軸承的潤滑方式油脂潤滑油脂潤滑是最常見的潤滑方式，適合低速、重載荷工況。油脂可以在軸承表面形成一層油膜，減少摩擦，防止磨損。油脂的粘度和添加劑會影響其潤滑性能。油液潤滑油液潤滑適合高速、輕載荷工況。油液通過油泵輸送到軸承部位，形成油膜，減少摩擦，降低溫度。油液的粘度、清潔度和溫度會影響其潤滑效果。軸承的安裝與拆卸1準備工作清潔軸承和軸頸2軸承安裝使用合適的工具避免沖擊或損傷軸承3軸承拆卸使用專業(yè)拆卸工具避免過度用力或損傷軸承曲軸與軸承的維護確保發(fā)動機長期可靠運行，需定期維護曲軸與軸承。這包括檢查磨損、清潔和潤滑。曲軸和軸承的檢查外觀檢查檢查曲軸和軸承表面是否有裂紋、磨損、腐蝕等缺陷。觀察軸承滾動體是否完整，潤滑油是否充足。尺寸檢查使用游標卡尺或千分尺測量曲軸和軸承的尺寸，檢查是否在允許的誤差范圍內。測量軸頸、軸承座和滾動體的尺寸。曲軸和軸承的保養(yǎng)定期潤滑定期檢查潤滑油的清潔度和油位，及時更換或添加潤滑油，確保軸承的正常潤滑。清潔維護定期清潔軸承和曲軸，清除灰塵、污垢和金屬碎屑，保持清潔，延長使用壽命。定期檢查定期檢查曲軸和軸承的磨損情況，及時更換磨損嚴重的部分，防止意外故障發(fā)生。定期維護定期進行發(fā)動機維護，包括更換機油、油濾、氣