毕业论文之齿轮变速器主要零部件的三维设计

1、设计课题：吿轮变速器主要零部件的三维设计题目：齿轮变速器主要零部件的三维设计班 级：专业:机电一体化学生姓名：指导教师：日期：年月日目录题目1摘要1关键词1第一章绪论1第二章齿轮变速器主要零部件的结构及选材12. 1齿轮变速器主要零件的结构12. 2齿轮变速器主要零件的选材2第三章齿轮变速器主要零部件的三维设计33. 1齿轮变速器主要零部件的三维设计33. 2齿轮变速器的模拟装配4第四章齿轮主要零件的最佳热处理工艺54. 1齿轮主要零件的最佳热处理工艺5结束语6参考文献6成绩评定表8齿轮变速器主要零部件的三维设计摘要: 在掌握齿轮零件设计及选材的一般原则和步骤的基础上，学会制定和合理安 排热处

2、理工序，会制定齿轮零件的加工工艺规程，并能将所学的计算机三维设计软件 pro/e应用于实际。关键词: 三维设计第一章绪论进入80年代以來，关于机电一体化技术的研究和应用已成为全球性的课题，可以说，从 军事到经济、从牛产到生活、从简单的h用消费品牛产到复杂的社会生产和管理系统机电一 体化技术几乎达到无所不在、无孔不入的地步。机电一体化是以机械技术和电子技术为主题, 各门技术学科相互渗透，相互结合的产物，是止在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。 机电一体化使机械工业技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发牛了巨大 的变化，使工业牛产由“机械电气化”边入了以“机电一体化”为特征的发展阶

3、段。而在以 机械产品小齿轮的存在则必不对少，齿轮犹如人体内的关节一样在机械产殆中占据着至关重 要位置。本文将通过对齿轮零件的设计及选材，制定和合理安排热处理工序，以及制定齿轮零件的 加工工艺规程，通过计算机三维设计软件pro/e将齿轮变速器主要零部件设置成三维图形， 并在此基础上生成二维工程图，以及在计算机上进行模拟装配。进而制定出对齿轮零件的最 佳热处理工艺。第二章 齿轮变速器主要零部件的结构及选材变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置。又称变速箱。2. 1.齿轮变速器主要零件的结构变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一売体 内。传动机构

4、大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构-般用 滑移齿轮和离合器等。滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮z分。用三联滑移齿轮变速, 轴向尺寸人；川变位滑移齿轮变速，结构紧凑，但传动比变化小。离合器佇啮合式和摩擦 式之分。用啮合式离合器时，变速应在停车或转速差很小时进行，用摩擦式离合器可在运转 中任意转速差时迓行变速，但承载能力小，且不能保证两轴严格同步。为克服这一缺点，在 啮合式离合器上装以摩擦片，变速时先靠摩擦片把从动轮带到同步转速后再述行接合。行星 齿轮传动变速器口j用制动器控制变速。变速器广泛用于机床、车辆和莫他需要变速的机器上。 机床主轴常装在变速器内，所以又也叫

5、主轴箱，其结构紧凑，便于集中操作。在机床上用以 改变进给量的变速器称为述给箱。变速器由传动机构和操纵机构组成。变速器的传动机构的主要作川是改变转矩、转速和 旋转方向；变速器的操纵机构的主要作用是控制传动机构实现变速器的传动比的变换。普通 齿伦变速器主要分为三周变速器和两轴变速器两种。1、三轴变速器这类变速器的前进档主要由输入（第一）轴、屮间轴和输岀（第 二）轴组成。2两轴变速器这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。两轴变速器主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器和比，由于省 去了屮间轴，在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴，所 以传动效率耍高一些；同样因为任何

6、一档都耍经过一对齿轮传动，所以任何一档 的传动效率乂都不如三轴变速器直接档的传动效率高。2. 2.齿轮变速器主要零件的选材齿伦是依靠木身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较髙强度韧性和 耐糜性；由于齿轮形状复杂，齿轮精度要求高，还要求材料工艺性好。常用材料为锻钢、铸钢、铸铁。一、锻钢根据齿面硬度分为两人类hb<350时，称为软齿而h8>350时,称为硬齿面1. 齿面硬度hb<350工艺过程：锻造毛坯一正火一粗车一调质、精加工常用材料;45#、35simn、40cr、40crni、40mnb特点：具有较好的综合性能，齿面具有较高强度和硬度，齿芯具有较好韧性。热

7、处理后切齿粘度可达8级。制造简单、经济、生产率高，对精度要求不高。2. 齿面硬度hb>350采用中碳钢时：工艺过程：锻造毛坯一常化一粗切一调质一精切一高、中频淬火一低温回火一術齿或研 磨剂跑合、电火花跑合。常用材料：45、40"、40crni。特点：齿面硬度高hrc=48-55,接触强度高，耐磨性好。齿芯保持调质灰的韧性，耐冲击能力好，承载能力较高。精度下降半数，可达7级精度。适川于人量生产，女h汽车、机床等中速屮载变速箱齿轮。采用低碳钢时：锻造毛坯一常化一粗切一调质一精切f渗碳淬火一低温回火"磨齿。达6级、7级。 常用材料；200、20crmnti、20mnb、20

8、crmnto变速器齿轮多数采川渗碳合金钢，其表层的高换度与芯部的高韧性相结合，能人人提高 齿轮的耐磨性及抗弯曲疲劳和接触疲劳的能力。在选用钢材及热处理时，对切削加工性能及 成本也应考虑。值得指出的是，对齿轮进行强力喷丸处理以后，齿轮弯曲疲劳寿命和接触疲 劳寿命都能捉高。齿轮在热处理z后进行磨齿，能消除齿轮热处理的变形。磨齿轮楮度高于 热处理前剃齿和挤齿齿轮粘度，使得传动平稳、效率提高、延长齿轮疲劳寿命。现代汽车变 速器齿轮都釆用20crmnti,也有釆用20mn2tib, 20mnvb, 20mnmob的。对于大模数的 汽车变速器齿伦，可采川25crmnmo等钢材，这些低碳合金钢都需要随后的渗

9、碳、淬火处 理，以提高表血硬度，细化材料颗粒。为消除应力，还要进行冋火。变速器齿轮轮齿表而渗 碳层深度范围如下:mn<3.5渗碳层深度0.81.2mm3.5<mn<5渗碳层深度0.91.3mmmn>5渗碳层深度1.01.6mm。第三章齿轮变速器主要零部件的三维设计一对啮合传动的齿轮，设小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=40,在相同 的时间内小齿轮转过一圈时，大齿轮转过半圈。显然，当小齿轮是主动齿轮时， 它的转速经大齿轮输出时就降低了；如果大齿轮是主动齿轮时，它的转速经小齿 轮输出时就提高了。这就是齿轮传动的变速原理。3. 1 齿轮变速器主要零部件的三维设计1. 齿轮

10、形式与xl齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使川寿命长，工作时噪声低等优点；缺点是制造 时稍复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常 啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增人。直齿圆柱齿轮仅川于低档和倒挡。2. 模数遵循的一般原则：为了减少噪声应合理减少模数，增加尺宽；为使质量小，增加模数， 同时减少尺宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应选用同一种模数，而从强度方面考虑，各档齿 数应有不同的模数。3. 压力角圧力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时口j提高轮齿的抗弯强度和表血接 触强度。斜齿轮在变速器中得到广泛的应用。从提高低档齿轮的抗弯强度出发，不希望用过

11、大的 螺旋角；而从提高高档齿轮的接触强度着眼，应选用较大螺旋角。设计时应力求中间轴上同 时工作的两对齿轮产生轴向力平衡，以减少轴承负荷，提高轴承寿命。欲使中间轴上两个斜 齿伦的轴向力平衡，须满足下述条件.巴1 =f“itan0 fa2=fn2 tan21l -戶丄ff* 1 a、fsl 1尸al t&v .1t市于t = fn2r2为使两轴向力平衡，必须满足tan 0 r, tan 角 ri这里我们就以斜齿轮的两轴变速器为例，应用pro/e软件设计出它主要零部件的三维图形1大齿轮2小齿轮3. 2.齿轮变速器的模拟装配零件设计完成后，即可迓行快速装配，生成装配总图。通过pro/e软件中提

12、供的三维功能可 以i分迅速的进行装配。利用软件的干涉检杏功能，随时进行干涉检查，发现有干涉的地方 可以及时更改，以满足设计需要。整个设计过程显得十分轻松自如，并冃可以任意修改，以 达到满意的设计意图。最后生成的三维装配总图可以经过适当的疽染和修饰，生成非常逼真 的效果图片（见图3）,使得产品在未制造出來前就能进行宣传，并口利用该软件中的动画功 能，直接牛成各种牛动的模拟实际传动的动画文件，已达到广告宣传和产品原理介绍时所需 的真实感效果。下血我们将大齿轮和小齿伦装配起来，大齿轮和小齿轮相互啮合，形成了两轴变速齿轮。第四章齿轮主要零件的最佳热处理工艺热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、

13、冷却，通过改变材料表面或 内部的金和组织结构，来控制其性能的一种金属热加工工艺。4. 1齿轮主要零件的最佳热处理工艺1热处理工艺热处理工艺主要有退火、正火、淬火、回火、冷处理、渗碳、氮化等变速器齿轮多数采用渗碳合金钢，英衣层的高硬度与芯部的高韧性相结合，能大大提高齿轮 的耐磨性及抗弯曲疲劳和接触疲劳的能力。所以齿轮要求渗碳淬火，以保证其设计要求的良 好机械性能。渗碳合金钢属于中碳钢，所以齿轮主耍零部件的最佳热处理工艺：锻造毛坯 常化粗切一调质精切一高、中频淬火一低温回火一壬行齿或研磨剂跑合、电火花跑合。结朿语：pro/e软件在三维造型、虚拟组装。牛成工程图等方面带來了革命性的突破，提高了设 计

14、效率。三维设计的真正意义不仅仅在于设计模型木身，而是设计出模型后的处理工作，它 的基本思路是三维实体造型一虚拟装配一二维工程图。存在的问题有:有些常用件和标准件， 在生成二维图时，所形成的视图与规定的表达方式不一致，需在工程图环境屮进行必要的绘制或修改。参考文献：1 吴宗泽,刘莹.机械设计教程（下册）m.北京：机械工业出版社，2003.2 机械设计手册编委会.机械设计手册（机械传动）m.北京：化学工业出版社,2007.3 成人先.机械设计手册（机械传动）m.北京：化学工业出版社，2004.（三）毕业设计成绩评定表专业班级姓幺设计题目指导教师初审成绩评定内容设计 选题界面设计程序 代码开发 文档写作 规范完成 情况科研 能力应用 价值总分数成绩评分标准10分10分10分10分10分20分10分20分100分实