HGCU2变速器输入轴结构及加工工艺设计【说明书+CAD】
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变速器
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毕业设计（论文）中期 检 查表 填表日期 年 月 日 迄今已进行 8 周 剩余 8 周 学生姓名 郑健 院系 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆 指导教师姓名 纪峻岭 职称 副 教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 速器输入轴结构及加工工艺设计 学 生 填 写 毕业设计（论文）工作进度 已完成主要内容 待完成主要内容 1. 查阅有关 型的相关资料， 确定变速器设计 输入轴 的总体方案 ，完成开题报告。 2. 对 输入轴结构尺寸进行整理并计算，根据计算结构设计输入轴结构并对其进行校核。 3. 确定加工工艺路线，计算有关数据，绘制草图毛坯图。 改设计说明书 存在问题及努力方向 存在问题：在设计的过程中， 由于开始对车型的不了解，对工艺方面知识的欠缺导致中期答辩的时候，进度相比别的同学要慢。 努力方向： 经过 纪老师的 提出的建议和指导方向，根据老师所提供的相关资料，加上自己回去对工艺方面的知识加以补充，抓紧时间把进度赶上。 学生签字： 郑 健 指导教师 意 见 指导教师签字： 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 郑健 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07- 3 班 指导教师姓名 纪峻岭 职称 副 教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 速器 输入轴 结构及 加工工艺设计 一、设计（论文） 目的、意义 汽车制造是 车辆工程专业 的 主要培养 方向 ，进行汽车零件 结构设计及 加工 工艺规程与专用机床夹具设计，能使学生 综合运用 所学专业知识 ，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学 、机械制造基础、机械设计、汽车设计、汽车制造工艺 等， 通过 理论 联系 实 际 ， 使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展 ， 熟悉机械加工工艺规程编制 、 机床夹具设计的方法，培养 学生 设计能力和解决实际问题的能力 ， 对 图 、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等技能得到综合训练 ，力求设计合理，理论联系实际，设计手段具有一定的先进性。 本课题是要求学生对汽车重要部件变速器进行总体分析的基础上进行 输入轴 的结构设计，并进一步对其加工过程和方法进行设计。培养学生综合运用所学专业知识的能力。 二、设计（论文）内容、 技术 要求 （研究方法） 设计内容： 定设 计方案 ； 入轴 ，绘制 零件图和 毛坯图 ； 零件加工 工艺路线 ； 序设计 ； 二套 夹具 设计方案； 技术要求： 关 设计 指导书，准备 设计资料和手册等 ； 图 软件， 提高识图和绘图能力； 速器 输入轴 成批生产的 工艺路线 ； 有工艺尺寸链计算能力； 有定位误差分析计算的能力； 零件图 ； 不断发现问题解决问题，方案正确、计算准确、设计合理、图纸及撰写规范。 三、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 变速 器 输入轴 零件图 一张， 毛坯图 一张， 设计零件加工工艺规程一套 ，设计零件加工 专用机床夹具二套； 制 专用机床夹具 装配图、零件图折合 0 号图纸 3 张以上，设计说明书 15000 字以上。 四、设计 （论文） 进度安排 （ 1） 调研、收集资料、完成开题报告 第 1 2 周（ （ 2） 变速器 输入轴 设计 、绘制草图 第 3 5 周（ （ 3） 绘制毛坯图、 制 定加工 工艺路线 、进行 工序设计 、 制 定 夹具 设计方案、 绘制夹具 装配图 第 6 8 周（ （ 4） 完善 设计， 撰写 设计说明书 第 9 12 周 (（ 5） 评阅教师评阅、 修改 设计 第 13 周（ （ 6） 毕业设计预答辩 第 14 周（ （ 7）毕业设计修改 第 15 16 周（ （ 8）毕业设计答辩 第 17 周（ 五、主要参考资料 册 阳工学院，第一汽车制造厂职 工大学编 上海科学技术出版社 9. 王林 的数控加工工艺研究 2010 年 2 期 星数字图书馆 络期刊等 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 : 速器输入 轴结构 及 加工工艺设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07 学 生 姓 名 : 郑 健 导 师 姓 名 : 纪峻岭 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 11 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 郑 健 系部 汽车 与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 纪峻岭 职称 副教授 从事专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 速器 输入轴 结构及 加工工艺设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 （一）选题的 目的、 依据和意义 1、选题的目的：汽车制造是车辆工程专业的主要培养方向，进行汽车零件结构设计及加工工艺规程与专用机床夹具设计，能使 学生 综合运用 所学专业知识 ，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学 、机械制造基础、机械设计、汽车设计、汽车制造工艺 等， 通过 理论 联系 实际 ， 使这 些知识得到进一步巩固、加深和拓展 ， 熟悉机械加工工艺规程编制 、 机床夹具设计的方法，培养 我们 设计能力和解决实际问 题的能力，对 图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等技能得到综合训练，力求设计合理，理论联系实际，设计手段具有一定的先进性。 本课题是要求 学生 对汽车重要部件变速器进行总体分析的基础上进行 输入轴 的结构设计，并进一步对其加工过程和方法进行设计。培养综合运用所学专业知识的能力。 2、选题的依据： 变速器轴在工作中承受着转矩及来自齿轮啮合的圆周力、径向力和斜齿轮 的轴向力引起的弯矩。刚度不足会产生弯曲变形，破坏齿轮的正确啮合，产生过大的噪声，降低齿轮的强度、耐磨性及寿命。 变速器轴在工作时承受扭矩、弯矩，因此应具备足够的强度和刚度。轴的刚度不足，在负荷作用下，轴会产生过大的变形，影响齿轮的不常啮合，产生过大的躁声，并会降低齿轮的使用寿命。这一点很重要，与其它零件的设计不同。 设计变速器轴时主要考虑以下几个问题：轴的结构形状，轴直径、长度、轴的强度和刚度，轴上花键型式和尺寸等。轴的结构主要依据变速器结构布置的要求，并考虑加工工艺，装配工艺而最后确定。 3、选 题的意义：变速器用于转变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。 变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。根据需要，还可以加装动力输出器。按传动比变化方式，变速器可以分为有级式、无级式和综合式三种。 有级式变速器应用最为广泛。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同，有轴线固定式（普通变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。目前，轿车和轻、中型货车变速 器的传动比通常有 3 5 个前进档和一个倒档。 变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。变速传动机构可按前进档数或轴的形式不同分类。具体分类如下： 根据前进挡数：三挡变速器、四挡变速器、五挡变速器、多挡变速器。 根据轴的形式；固定轴式、旋转轴式。 固定轴式可分：两轴式变速器、中间轴式变速器、双中间轴式变速器、多中间轴式变速器 固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。然后对 小型 车来说，采用 两 轴式变速器为多见，为此我以 两轴 式变速器的 输入轴 及 齿轮作为设计对象。 （二）变速器的研究现状 现在市场上的变速器细分为 5 类手动变速器 (手动自动一体变速器 (无级变速器 (双离合器变速器 (自动变速器 (各自都有不同的优势。国内外的汽车制造与销售数据显示人们对汽车驾乘的舒适性越来越重视。在欧洲市场，原本是手动变速器的市场，不断 被自动变速器占领。如在英国，现在装配自动变速器的汽车占汽车总量的 15%。而 5 年前，这个数字是 日前，世界著名的变速器制造商 德国 司预测说到 2012 年，北美市场出售的汽车中 将只有 6%是手动挡 2013 年欧洲变速器市场上，配备手动自动一体的变速器将占 20%，可以预见带有自动功能变速器的汽车是未来市场的主导产品发展和掌握自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的方向。而优先开发手动自动一体变速器具有技术上的延续性，对我国来说具有更大的优势。 在 M 下基础上增加 动换挡控制系统组成的。 微控制器控制的执行机构 (液压气压或电机 )组成以电控液压 (气压 )或电机机构代替人力控制离合器和选换挡机构实现自动变速功能。 步器寿命 (先 进的 技术还可实现无离合器和无同步器下的自动换挡 )和行车安全性且保留了传统有级机械变速器传动效率高、体积小、机构简单、使用可靠，易于制造、成本低燃油消耗少和维护与使用费用低等优点特别适合我国国情。目前公司 目正在按计划实施。 图 1 输入轴 （三）加工工艺 过程 ： 热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了大量推广。这项技术特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小而且 生产效率高。 这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理做组织准备，以有效地减少热处理变形。一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组织不均匀，直接影响机加工和最终热处理；使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。为此，采用等温正火工艺。实践证明，采用这种等温正火有效地改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。 为了满足高精度齿轮加工的定位要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使用机械夹固不重磨车刀，实现了在一次装夹下 孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。从而提高了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。另外，数控车床加工的高效率还大大减少了设备数量，经济性好。 插 齿 加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机，虽然调整维护方便，但生产效率较低，若完成较大产能需要多机同时生产。随着涂层技术的发展，滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀可方便地进行，经过涂镀的刀具能够明显地提高耐用度，一般能提高 90%以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显著。 径 向剃齿技术以其效率高，设计齿形、齿向的修形要求易于实现的优势被广泛应用于大批量汽车齿轮生产中，加工质量稳定可靠。 汽车齿轮要求渗碳淬火，以保证其设计要求的良好机械性能。对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定可靠的热处理设备是必不可缺的。 加工 主要是对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部分的精加工，以提高尺寸精度和形位精度。齿轮加工采用节圆夹具定位夹紧，能有效保证齿部与安装基准的加工精度，获得满意的产品质量。 这是 变速器一轴 齿轮装配前对齿部进行磕碰毛刺的检查清理，以 消除它们在装配后引起的噪声异响。通过单对啮合听声音或在综合检查仪上观察啮合偏差来完成。 （四）零件的机械加工工艺性 标准化是在经济、技术、科学和管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的一项技术措施。零件结构要素标准化包括：螺纹、花键、齿轮、中心孔、各种空刀槽（如切削螺纹的退刀槽、插齿空刀槽、砂轮越程槽等）等结构的形状及其尺寸，都应该符合国家标准和行业标准的规定。 汽车产品是由大量零件构成的。设计产品时，应 尽量采用标准件和通用件。所谓标准件是指一个企业按照国家标准、行业标准和企业标准制造的零件。所谓通用件是指在同一类型不同规格的或者不同类型的产品中，部分零件相同，他们彼此可以互换通用的零件。上述两类零件在产品中所占的比重，是评定一个产品标准化程度的一项重要指标。一个产品中，标 准零件的和通用件所占比例大，不仅可以简化设计，避 免重复设计工作，而且也减少了产品中的零件种类，扩大了零件制造批量，这就可以采用高效设备和工艺装备，同时也减少了工艺装备数量，有利于降低制造成本。 品的继承性 提高产品继承性能够充分利用原有产品中合理的结构和先进、成熟的技术也可以充分利用原有的制造工艺，工艺装备和生产设备。 材料的切削加工性事指在一定条件下，材料切削加工的难易程度和经济性。由于金属材料的化学成分、金相组织及物理力学性能不同，期切削加工性也不同。一般而言，材料的硬度越高 ，其切削加工性越差，硬度过高还会引起刀具崩刃和刀尖烧损，材料的强度越高，切削力越大，切削温度也增高，刀具磨损增加；同类材料强度相同时，塑性大的材料切削力较大，切削温度也较高，切削易于刀具发生粘结，因而刀具磨损大，加工表面粗糙度值大，所以切削加工性差。 在零件设计时 ，必须认真考虑在零件的适当位置处设置一个定位基准（或基面） 辅助基准，或在零件上的适当位置处增加一个结构表面加工出定位基准（或基面） 附加基准。 保证汽车零件的加工要求，由于产品设计者所设计的汽车零件没有充分考虑到零件制造中可能出现的问题，不能可靠地保证零件的加工要求。 （ 1）零件加工表面的形状应尽量简单 （ 2）尽量减少表面的加工面积 （ 3）减少零件加工时的安装次数 （ 4） 减少加工时的工作行程次数 （ 5）将复杂的零件分解成若干个简单的零件 （ 1）零件结构应该保证刀具能正常工作 （ 2）尽量避免箱壳体内壁平面加工 （ 3）零件结构应该使刀具具有良好的工作条件 零件结构具有足够的刚性不仅是产品零件结构设计的要求，也是零件制造过程中的要求。零件切削加工时，由于受到切削力和夹紧力的作用，可能会产生较大的变形，对加工质量和生产率都会产生影响。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 （一） 设计的基本内容 型变速器输入轴基本参数确定设计方案； 入轴 ，绘制 零件图和 毛坯图； 零件加工 工艺路线 ； 序设计 ； （二）设计拟解决的主要问题 关 设计 指导书，准备 设计资料和手册等 ； 速器 输入轴 成批生产的 工艺路线 ； 有工艺尺寸链计算能力； 二套典型专用机床夹具，具有定位误差分析计算的能力； 零件图 ； 断发现问题解决问题，方案正确、计算准确、设计合理、图纸及撰写规范。 三、技术路线（研究方法） 速器输入轴结构及加工工艺设计 轴的设计 工艺分析 绘制输入 轴零件图及毛坯图 工艺卡片绘制 工序卡片绘制 夹具的设计 动力源的确定 夹具体的设计 定位元件的选择夹具体的设计 的设计 四、进度安排 （ 1）调研、收集资料、完成开题报告 第 1 2 周（ （ 2）变速器 输入轴 设计、绘制草图 第 3 5 周（ （ 3） 绘制毛坯图、 制 定加工 工艺路线 、进行 工序设计 、 制 定 夹具 设计方案、 绘制夹具 装配图 第 6 8 周（ （ 4）完善设计，撰写设计说明书 第 9 12 周 (（ 5）评阅教师评阅、修改设计 第 13 周（ （ 6）毕业设计预答辩 第 14 周（ （ 7）毕业设计修改 第 15 16 周（ （ 8）毕业设计答辩 第 17 周（ 五、 参考文献 1 于新洋 M . 北京：机械工业出版社， 2 机床夹具设计手册 . M . 北京：机械工业出版社， 3 机械加工工艺手册 . M . 北京：机械工业出版社， 4 王宝玺，贾庆祥 M 械工业出版社， 5 宋淑娥 ,施志辉 参数化造型方法 J2010, 31(1) 6 何云祥变速器一轴锥子 L 锥角自动测量系统的研制 J綦齿传动， 2008 年 1 期 . 7 魏延 ,律伟 J大连交通大学学报 ,2010, 31(6) . 8 孙军 轴承系统摩擦学、刚度和强度的耦合研究 J合肥工业大学：机械设计及理论 . 2005. 9 潘茂辉 发动机曲柄连杆机构设计研究 J2010. 10 王林 的数控加工工艺研究 2010 年 2 期 . 11 朱新涛 . 文版在工程中的应用：汽车变速器设计 M . 北京：机械工业出版社， 2008. 12 郭磊，郝志勇，蔡军 J2010, 29(1). 13 - 1988 14 015 - 2002 15 015 2 2006. 六、备注 ： 指导教师意见 ： 签字： 年 月 日 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 轴 零件名称 轴 共 3 页 第 1 页 材 料 牌 号 20 坯 种 类 模锻 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 01 备料 05 热处理 正火 10 铣钻 铣两端面保证总长 359; 钻中心孔 专用机床 15 粗车 夹左端车右端面 成型 爪卡盘，游标卡尺 ， 90 度强力车刀 20 粗车 夹右端车左端 面成型 爪卡盘，游标卡尺 ， 90 度强力车刀 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 3 页 第 2 页 材 料 牌 号 20 坯 种 类 模锻 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 25 热处理 时效处理 30 半精车 夹左断面车右端 面成型， 并倒角 和倒圆弧 爪卡盘，游标卡尺 ， 90 度强力车刀 35 半精车 夹右端面车左端面 成型 并倒角 和倒圆弧 爪卡盘，游标卡尺 ， 90 度强力车刀 40 铣 铣 两处齿轮 用夹具 ，三面刃铣刀 游标卡尺 45 铣 铣花键槽两处 用夹具，三面刃铣刀 游标卡尺 50 热处理 调质 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 轴 零件名称 轴 共 3 页 第 3 页 材 料 牌 号 20 坯 种 类 模锻 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 55 粗磨 用两顶装夹工件磨削 右 端 外圆 两顶尖 游标卡尺 60 粗磨 两顶装夹工件磨削左 端 外圆 顶尖 ， 游标卡尺 65 精磨 两顶装夹工件磨削 右 端 外圆 顶尖 卡规 游标卡尺 70 精磨 两顶装夹工件磨削左 端 外圆 两顶尖 卡规 游标卡尺 75 检查 按图纸的要求对个每个加工面进行检查 75 油封 入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 10 铸造 20 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件 数 每 台 件 数 模锻 件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 6 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 机动 辅助 1 2 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 20 粗车 两端 20 坯 种 类 毛坯 外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 普通卧式车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 13 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 定位夹紧 三爪卡盘，游标卡尺， 90 度外圆车刀 2 铣钻两端中心孔 250 159 2 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 30 车 右端成型 20 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 普通卧式车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 4 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 粗 车右端面 各外圆 ，并倒角 三爪卡盘，游标卡尺， 90 度外圆车刀 320 163 2 精 车右端面 各外圆 倒角 320 159 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 40 车左端成型 20 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 普通卧式车床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 4 装夹左端面车右端 各外圆 三爪卡盘，游标卡尺， 90 度外圆车刀 250 133 左端面 精 车右端面 各外圆 250 126 9 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 50 铣齿轮 20 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 专用铣 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 8 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 装夹 左右端面 三爪卡盘，游标卡尺， 齿轮铣刀 2 铣 齿，具体参数详见零件图 65 动 13 3 4 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 60 铣花键 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时 加工件数 普通卧式 铣 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 5 铣 花 键 三爪卡盘，游标卡尺， 花键铣刀 65 动 13 6 7 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 70 磨 左端 外圆 20 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 普通卧式磨床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 3 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 用两顶 粗 磨削 右端图示外圆 两顶尖， 游标卡尺 200 110 2 用两顶精磨削 右端图示外圆 50 24 3 4 5 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 8 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 80 磨 右 端外圆 20 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 普通卧式磨床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 两顶尖 工位器具编号 工位器具名称 工序工 时 (分 ) 准终 单件 步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 用两顶磨削 左端外圆 两顶尖， 游标卡尺 50 26 2 精 磨削 左端外圆 50 24 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 9 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 90 钳工 20 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 轴 共 10 页 第 10 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 100 检查 20 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 模锻件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 1 夹具编号 夹具名称 切削液 两顶尖 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 1 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 2 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改 件号 签 字 日 期 本科学生毕业设计 速器 输入轴 结构 及加工工艺 设计 院系 名称 ： 汽车与交通工程学院 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 郑 健 指导教师 ： 纪峻岭 职 称 ： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二 一一 年六月 s 011龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 变速器是完 成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。变速器的设计水平对汽车的动力性、燃料经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。随着汽车工业的发展，轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。本设计以车型 计 输入轴 ， 在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，着重对变速器 输入轴 的结构参数进行设计计算 以及对其进行工艺分析等。 我国的制造工艺与技术装备相对落后于工业发达的国家，我国大多数企业目前还采用较落 后的制造工艺及技术装备生产，优质高效率低耗工艺的普及率不足 10%数控机床及高效设备不足 5%。在产品开发设计的技术手段方面，我国 覆盖率仅为 5%。不能及时开发设计具有创新和独占性的市场的新产品。总之，我国的制造技术与水平还存在阶段性的差距，而我国的机械制造装备产业也是大致如此。 当前，制造技术的发展趋势是：必须强化具有自己创新技术的产品开发能力，缩短产品的上市时间，提高产品质量和生产效率，从而提高企业的市场应变能力和综合竞争能力。重视先进的基本制造工艺与特种工艺的研究，重视使能技术的研究和先进机床、刀具 的研究，研究高性能的自动化加工机床，开发基于新工艺的装备等，乃是当误之急。 关键词 ： 变速器 输入轴 ； 结构 ； 工艺； 夹具 ； 设计 。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 is an to is of of of of of of a is to of a at a on of of of nd so is in of is a of of 0% NC of %. In of of %of of of In of in is to to of to to of of of 黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . I . 1章 绪 论 .车变速器的概述 . 1 车变速器研究状况、发展趋势及成果 . 1 车变速器 输入轴 设计的目的和意义 . 4 究内容 . 5 第 2章 载货汽车主要参数的确定 .的结构设 计 . 7 小轴径的确定 . 7 段轴的确定 . 7 的校核 . 8 的刚度校核 . 8 的强度校核 . 15 章小结 . 18 第 3章 变速器 输入轴 的工艺方案的确定 . 19 件的作用 . 19 件的工艺分析 . 19 定毛坯的制造形式 . 19 位基准的选择 . 19 订工艺路线 . 20 章小结 . 22 第 4章 铣床、车床切削用量及工时的计算 . 23 床夹具参数计算 . 23 入轴 加工工艺步骤 . 25 章小结 . 42 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 5章 夹具设计 . 43 具设计的目的 . 43 具设计的步骤 . 43 床夹具设计 . 43 床夹具设计 . 45 具设计及操作的简要说明 . 47 章小结 . 47 结论 . 48 参考文献 . 49 致谢 . 50 附录 A . 51 附录 B. 53 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 车变速器的概述 汽车是一种快速机动的道路交通工具。一般是指自带动力装置的可以独立行驶并完成运载任务的轮式车辆 ， 具有四个或四个以上的车轮。按照国家标准中有关规定 ，汽车可分为载货汽车 ， 越野汽车 ， 自卸汽车 ， 牵引汽车 ， 专业汽车 ， 客车 ， 轿车等种类。汽车的基本组成是相同的 ， 均由发动机 ， 底盘 ， 车身和电气设备四大部分组成 ，现代汽车将以往复活塞式内燃机为主要动力源 ， 而发动机的扭矩、转速与汽车的牵引力、车速要求之间的矛盾 ， 靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。为此 ， 在汽车传动系中设置了变速器和主减速器。既可使驱动车轮的扭矩增大为发动机扭矩的若干倍 ，同时又可使其转速减小到发动机转速的若干分之一。 变速器用于 改 变发动 机 传到驱动轮上 的转矩和转速 ， 以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下 ， 满足 驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。 随着汽车工业的不断发展 ， 今后要求汽车车型的多样化、个性化、智能化已成为汽车的发展趋势。但变速器设计一直是汽车设计中最重要的环节之一 ， 它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速 ， 同时使发动机在最有利的工况范围内工作 。因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。 变速器能使汽车以非常低的稳定车速行驶 ， 而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定车速是难以达到的。变速器的倒 档 使汽车能倒退行驶； 其空 档 使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机和传动系分离。 变速器的结构 除了对 汽车的动力性、经济性 有影响同时对汽车 操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。变速器与主减速器及发动机的参数做优化匹配 ， 可得到良好的动力性与经济性；采用自锁及互锁装置 ， 倒 档 安全装置 ，其他结构措施 ， 可使操纵可靠 ， 不 产生 跳 档 、乱 档 、自动脱 档 和误挂倒 档 ；采用同步器可使换 档 轻便 ， 无冲击及噪声；采用 斜齿轮 、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低 ， 不同的传动比还可以使在其不同路面提高汽车的动力性和经济性 ， 使汽车和 发动机有良好的匹配性。 车变速器研究状况、发展趋势及成果 现代汽车工业的飞速发展以及人们对汽车的要求不断的变化 ， 机械式变速器不能满足人们的需要。从 40 年代初 ， 美国成功研制出两 档 的液力 自动黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 变速器技术得到了迅速发展。 80 年代 ， 美国已将液力自动变速器作为轿车的标准装备。1983 年时 ， 美国通用汽车公司的自动变速器装车率已经达到了 94%。近些年来 ， 由于电子技术和电子计算机技术的发展 ， 自动变速器技术已经达到了相当高的水平。自动变速器与机械式变速器相比 ， 具有许多不可比拟的优势：提高发动机和传动系 的使用寿命；提高汽车的通过性；具有良好的自适应性；操纵更加方便。 目前 ， 国内变速器厂商都朝无级变速器和自动变速器方向发展 ， 国内现已有好几款轿车已经应用上无级变速器 ， 而重型汽车则采用多中间轴的形式 ， 将低速档和高速档区分开。 现在市场上的变速器细分为 5 类手动变速器 ( 手动自动一体变速器 (无级变速器 (双离合器变速器 (自动变速器 ( 各自都有不同的优势。国内外的汽车制造与销售数据显示人们对汽车驾乘的舒适性越来越重视。在欧洲市场 ，原本是手动变速器的市场 ， 不断被自动变速器占领。如 在英国 ， 现在装配自动变速器的汽车占汽车总量的 15%。而 5 年前 ， 这个数字是 日前 ， 世界著名的变速器制造商 德国 司预测说到 2012 年 ， 北美市场出售的汽车中将只有 6%是手动挡 2013 年欧洲变速器市场上 ， 配备手动自动一体的变速器将占 20%， 可以预见带有自动功能变速器的汽车是未来市场的主导产品发展和掌握自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的方向。而优先开发手动自动一体变速器具有技术上的延续性 ， 对我国来说具有更大的优势。 在 M 下基础上增加 动换挡控制系统组成的。 微控制器控制的执行机构 (液压气压或电机 )组成以电控液压 (气压 )或电机机构代替人力控制离合器和选换挡机构实现自动变速功能。 有自动换挡的功能能大幅提高离合器、同步器寿命 (先进的 技术还可实现无离合器和无同步器下的自动换挡 )和行车安全性且保留了传统有级机械变速器传动效率高、体积小、机构简单、使用可靠 ， 易于制造、成本低燃油消耗少和维护与使用费用低等优点特别适合我国国情。目前公司目正在按计划实施。 汽车行驶的速度是不断变化的 ， 这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多 ， 这就是无级变速 (称 。尽管传统的齿轮变速箱并不理想 ， 但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。 在跨越了三个世纪的一百多年后的今天 ， 汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是 ， 人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力 ，各大汽车厂商对无级变速器 (现了极大的热情 ， 极度重视 汽车领域的实黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题 ， 也是汽车变速器的研究的终极目标。 围绕汽车变速箱四个研究方向 ， 各国汽车变速器专 家展开了激烈的角逐 。 1、 摩擦传动 属带式无级变速箱 (传动功率已能达到轿车实用的要求 ， 装备金属带式无级变速箱的轿车已达 100 多万辆。据报道：大排量 6 缸内燃机（ 奥迪车上装备的金属带式无级变速箱 能传动 142193率 ， 280 N是真正意义的无级变速器。 另一种摩擦传动 为 滚轮转盘式。日产把它装在概念车 新款公爵 (也装用这 种 与 3引擎输出为 330 Nm /194配使用 ， 可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。从 V 形橡胶带 V 型金属带 到滚轮转盘式 擦传动 研究已持续了整整一个世纪 ， 尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平 ， 也已经装备上汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山 ， 这至少说明了四个问题： （ 1）无级变速（ 汽车变速箱始终追逐的目标。 （ 2）摩擦传动 现大功率的无级变速传动是极为困难的。 （ 3）摩擦传动 动 效率低是必然的。 （ 4）摩擦传动 效率 ， 功率无法与齿轮变速相比。 2、 液力传动 人们经常把液力自动变速器（ 无级变速器（ 个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作 ， 使开车变得简单、省力。但是 ， 液力自动变速器（ 是无级变速 ， 是有级变速的自动控制 ， 没有从根本上满足汽车对变速器的要求。从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式 百年大回转说明：无级变速箱是汽车变速箱的最终归属 ， 液力自动变速 器只不过是一种过渡产品。 3、 电控机械式自动变速器 电控机械式自动变速器 (称 和液力自动变速器（ 样 ， 不是无级变速器 ， 是有级变速器的自动换档控制。其特点是机械传动部分沿用了传统的有级变速箱 ， 但控制参量太多 ， 实现自动控制相当困难。 4、 齿轮无级变速器 齿轮无级变速器（ 是一种全新的设计思想 ， 是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 据最新 消息：一种 齿轮无级变速装置 (称 已经试制成功 ， 并已经进行了多次样机试验。 齿轮无级变速装置 结构相当简单 ， 只有不足 20 种非标零件 ， 51 个零件 ， 生产成本甚至低于手动变速箱。预计今年进行装车试验。 齿轮无级变速器的优势表现为： （ 1）传动功率大 ， 200传动功率是很容易达到的； （ 2）传动效率高 ， 90%以上的传动效率是很容易达到的； （ 3）结构简单 ， 大幅度降低生产成本 ， 相当于自动变速箱的 1/10； （ 4）对汽车 而言 ， 提高传动效率 ， 节油 20%； （ 5）发动机在理想状态下工作 ， 燃料燃烧完全 ， 排放干净 ， 极大的减少了对环境的污染。 车变速器 输入轴 设计的目的和意义 汽车制造是车辆工程专业的主要培养方向 ， 进行汽车零件结构设计及加工工艺规程与专用机床夹具设计 ， 目的是为了能使我们综合运用所学专业知识 ， 如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学、机械制造基础、机械设计、汽车设计、汽车制造工艺等 ， 通过理论联系实际 ， 使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展 ，熟悉机械加工工艺规程编制、机床夹具设计的方法 ， 培养我们设计能力 和解决实际问题的能力 ， 对 图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等技能得到综合训练 ， 力求设计合理 ， 理论联系实际 ， 设计手段具有一定的先进性。 变速器轴在工作中承受着转矩及来自齿轮啮合的圆周力、径向力和斜齿轮的轴向力引起的弯矩。刚度不足会产生弯曲变形 ， 破坏齿轮的正确啮合 ， 产生过大的噪声 ，降低齿轮的强度、耐磨性及寿命。 变速器轴在工作时承受扭矩、弯矩 ， 因此应具备足够的强度和刚度。轴的刚度不足 ， 在负荷作用下 ， 轴会产生过大的变形 ， 影响齿轮的不常啮合 ， 产生过大的躁声 ，并会降低齿轮的使 用寿命。这一点很重要 ， 与其它零件的设计不同。 设计变速器轴时主要考虑以下几个问题：轴的结构形状 ， 轴直径、长度、轴的强度和刚度 ， 轴上花键型式和尺寸等。轴的结构主要依据变速器结构布置的要求 ， 并考虑加工工艺 ， 装配工艺而最后确定。 变速器用于转变发动机曲轴的转矩及转速 ， 以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。根据需要 ， 还可以加装动力输出器。按传动比变化方式 ， 变速器可以分为有级式、无级式和综合式三种。 有级式 变速器应用最为广泛。它采用齿轮传动 ， 具有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同 ， 有轴线固定式（普通变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。目前 ， 轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有 3 5 个前进档和一个倒档。 变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。变速传动机构可按前进档数或轴的形式不同分类。具体分类如下： 根据前进挡数：三挡变速器、四挡变速器、五挡变速器、多挡变速器。 根据轴的形式；固定轴式、旋转轴式。 固定轴式可分：两轴式变速器、中间轴式变速器、双中间轴式变速器、多中间轴式变速器 固定轴 式应用广泛 ， 其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上 ， 中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。然后对轻型货车来说 ， 采用中间轴式变速器为多见 ， 为此我以 两 轴式变速器的输入轴 及齿轮作为设计对象。 究内容 在本次设计中 ， 主要是针对 型变速器 输入轴 进行 结构 和工艺 设计。 我除了对汽车变速器 输入轴 的结构进行了合理的布置外 ， 还运用了材料力学、机械原理、机械设计等知识 ， 对其进行受力分析 ， 强度、刚度的校核 ， 以及为这些零件选择合理的工程材料和热处理方法。 在设计 的初期 ， 我专门去一汽轻型汽车有限公司的特约维修站参观汽车的整体构造尤其是变速器 输入轴 的功用；在设计的第二阶段 ， 通过参考学校实验室里的松花江中型货车的变速器 输入轴 结构 ， 对变速器 输入轴 进行整体结构布置 ， 校核轴和齿轮的强度、刚度 ， 选择材料和热处理方法；在第三阶段的主要任务是绘制变速器 输入轴 的装配图和重要的零件图 ， 确定个零件的精度等级及其它参数；第四阶段对 输入轴 进行工艺分析以及工艺 ， 工序卡片的编制最后 ， 是对整体论文的编写整理整个设计过程中的各种资料 ， 以及对前期设计中的错误做出修改。 本次设计主要是依据参考的 乘用车 的 参数 ， 通过对变速器 输入轴 参数的选择和计算 ， 设计出一种基本能满足 作要求的 输入轴 结构。本文主要完成下面一些主要工作： 1、 根据 型变速器 输入轴 基本参数确定设计方案； 2、 设计变速器 输入轴 ， 绘制零件图和毛坯图； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 3、 制定零件加工工艺路线； 4、 进行工序设计； 5、 设计两道工序的夹具； 6、 绘制夹具图纸； 7、 编写设计说明书。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 第 2 章 载货汽车主要参数的确定 的结构设计 小轴径的确定 在已知两轴式变 速器中心距 A 时 ， 轴的最大直径 d 和支承距离 L 的比值可在以下范围内选取：对输入轴 ， =输出轴 ， 输入轴花键部分直径 d （ 按下式初选取： 3 式中 ： K 经验系数 ， K = 发动机最大转矩（ 。 输入轴花键部分直径： 31 d =选输入、输出轴支承之间的长度 L =265 按扭转强度条件确定轴的最小直径： 3330 （ 2 式中 ： d轴的最小直径（ 轴的许用剪应力（ P发动机的最大功率（ n发动机的转速（ r/。 将有关数据代入（ ， 得： 0955009550 33 333 3 以 ， 选择轴的最小直径为 25 段轴的确定 根据轴的制造工艺性要求 ， 将 轴的各部分尺寸初步设计如图 示： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 图 的结构尺寸 的校核 的刚度校核 对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内产生的挠度和轴在水平面内的转角。前者使齿轮中心距发生变化 ， 破坏了齿轮的正确啮合；后者使齿轮相互歪斜 ， 致使沿齿长方向的压力分布不均匀。初步确定轴的尺寸以后 ， 可
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