计算说明
汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果汽车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。
差速器的这种调整是自动的，这里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内，豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁，因为碗底是能量最低的位置（位能），它自动选择静止（动能最小）而不会不断运动。同样的道理，车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态，自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。
驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角度旋转。这样，当汽车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。[3]
计算说明
该零件形状相对比较简单，从图中可以看到零件有四个轴颈及轴颈上的几个平面，主要通过铣、车、磨、钻等加工方法来完成零件的加工
批量：年产30000件产品，单班生产；该零件的尺寸精度要求较高，因此，在设计工艺时要考虑其加工质量和生产效率。
图2-1 差速器十字轴实物图
十字轴的毛坯材料一般选用20CrMnTi,毛坯采用模锻方法制造。
20CrMnTi材料介绍：
20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢.汽车上多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中CrMnTi 钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具
计算说明
有较高的低温冲击韧性.20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢.良好的加工性,特加工变形微小,抗疲劳性能相当好.用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于汽车,飞机各种特殊零件部位.
特性及适用范围：
图2-1 差速器十字轴零件图
（1）四个轴颈尺寸为mm，，长度为（81±0.25）mm
（2）各轴颈中心线的不相交度公差为0.06mm,轴颈中心线的垂直度公差为0.075mm/97mm。
（3）表面渗碳层的深度为0.9～1.3mm。
（4）表面硬度为58～63HRC。
（5）锻件硬度为200～230HB。
（6）磨后进行磷化处理。[5]
通过分析零件图可以看出，各轴颈的表面精度要求比较高，在加工时要考虑各轴颈中心线的不相交度公差和垂直度公差。因此，加工轴的中心孔是非常重要的一步，直接影响零件的精度。在设计工艺时，即要保证零件的加工质量，又要考虑提高零件的生产效率。
计算说明
通过分析，在工艺的设计中需要着重解决好以下问题:
（1）轴颈表面所要求的精度。
（2）各轴颈中心线的不相交度和垂直度公差所要求的精度。
（3）尽量减少工件的装夹时间，以提高生产效率。
生产纲领：年产30000件产品，单班生产；
产品图纸：零件图如图2-1所示。
通过查找资料，最终拟定两套方案：
方案一：铣四轴颈端面→钻四轴颈端面中心孔→顶中心孔车四轴径外圆、倒角、车槽→铣平面→顶磨四轴颈→端面靠平→渗碳淬火处理→检测形位公差和校正→钻四轴颈中心孔→顶磨四轴径→磷化处理。[6]
方案二：铣端面→镗中心孔→中间检查→车外圆、倒角、车槽→铣平面→中间检查→热处理→粗磨轴颈→精磨轴颈→最终检查→磷化处理；[5]
方案比较：方案一的工序较多，需钻两次中心孔，铣两次端面，工件经过磨削后再进行热处理，在热处理过程中，工件会变形，影响零件的精度，方案二工序较少，工件经过热处理后再进行磨削，零件的精度可以得到保证。方案一有部分工序需重复，生产效率较低，对批量生产不利。方案二工序虽较少，但生产效率较高。从总体看，结合零件的生产要求，方案二更合理。
根据工艺方案，可以发现：
在加工过程中“铣端面”这一道工序使毛坯的总长度变短，车外圆粗磨及精磨使各轴颈的尺寸变小。因此只要查出这三道工序加工余量就可以知道毛坯的尺寸。
计算说明
通过查询机械加工工艺手册[7]可知：
精磨加工余量：0.2mm
粗磨加工余量：0.12mm
半精车加工余量：1.3mm
粗车加工余量：2.0mm
精铣加工余量：2.5mm
由此可以得到轴颈的尺寸为：22+0.2+0.12+1.3+2.0=25.62mm
十字轴毛坯的长度为：（81+2.5）×2=167mm
查手册可知，模锻件中心尺寸距尺寸偏差在0～30mm为0.3mm，在80～120mm为0.5mm,考虑到加工时的余量，轴颈的基本尺寸定为
因此，零件的毛坯尺寸便可以确定下来
轴颈尺寸为：mm
十字轴Φ46mm中心线到轴端面的毛坯尺寸为：mm
根据各工序的加工方法及加工所能达到的经济精度[8]，可以定出各工序的加工尺寸：
→→→→
计算说明
由文献[9,669]表8-94选择铣刀直径，可得如下表格：
表3-1 铣刀直径的选择
刀具名称 硬质合金端铣刀
背吃刀/mm ≤4 ~5 ~6 ~7 ~8 ~10
侧吃刀/mm ≤60 ~90 ~120 ~180 ~260 ~350
铣刀直径/mm ~80 100~125 160~200 200~250 320~400 400~500
铣十字轴端面采用端铣刀，根据十字轴的加工余量可知：
背吃刀量2.5≤≤3mm
侧吃刀量=32mm
根据背吃刀量和侧吃刀量，可知：
铣刀直径=80mm
由于背吃刀量2.5≤≤3mm，所以铣削时可一次加工完成，根据端面的表面粗糙度=1.25，由文献[9，670]表8-96可知：铣刀每转进给量为:
f=0.2~0.3mm/r
计算说明
由于工件材料为20CrMnTi，为低碳钢，毛坯的硬度为200∽230HB, 由文献[9，673]表8-99，可查得硬质合金刀具铣削速度范围，如下表所示：
表3-2 硬质合金刀具铣削速度推荐范围
加工材料 硬度(HB) 铣削速度/
低、中碳钢 <220
225~290
300~425 1.33~2.5
1.0~1.9
0.67~1.25
这里选择铣削速度范围为=1.0~1.9
考虑到背吃刀量和每转进给量，取=1.6
根据公式 ，
式中，——铣削速度
——铣刀直径
n——铣刀转速
可得铣刀转速：
根据机床的转速，取n=340r/min=5.67r/s。所以实际切削速度为
所以确定切削用量为：
=3mm，f=0.3mm/r；=1.42m/s；n=5.67r/s。
采用的铣刀为：硬质合金可转位锥柄面铣刀
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