HGCU2变速器输入轴结构及加工工艺设计

黑龙江工程学院本科生毕业设计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of of of of of at a on of of is a of 0% NC of of to of to 摘要.汽车变速器的概述.汽车变速器研究状况、发展趋势及成果.汽车变速器输入轴设计的目的和意义.研究内容. 轴的结构设计.轴的校核. 本章小结.零件的作用.零件的工艺分析.确定毛坯的制造形式.定位基准的选择.制订工艺路线.本章小结.床、车床切削用量及工时的计算. 机床夹具参数计算.输入轴加工工艺步骤.本章小结.夹具设计的目的.夹具设计的步骤.车床夹具设计.铣床夹具设计.夹具设计及操作的简要说明.本章小结.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。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，日前，世界著名的变速器制造商德国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。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( 。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（奥迪能传动14293率，280N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款公爵(也装用这种与3m/194配使用，可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。从擦传动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3）摩擦传动4）摩擦传动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(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(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，2002）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。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35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。要是针对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文主要完成下面一些主要工作：1、根据、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63、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。的最大直径输入轴， =输出轴， 入轴花键部分直径d（按下式初选取：3 式中： K经验系数，K=.6；发动机最大转矩（输入轴花键部分直径： 31 d =出轴支承之间的长度L=265扭转强度条件确定轴的最小直径： 33 309550 （2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 择轴的最小直径为25各段轴的确定根据轴的制造工艺性要求，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，可对轴进行刚度和强度验算。轴在垂直面内挠度为 在水平面内挠度为 转角为，可分别用下式计算： 221 （2 222 （2龙江工程学院本科生毕业设计9 1 （2中：1F 齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）；2F 齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N）；E 弹性模量（E=05 惯性矩（对于实心轴， 644 ；d 轴的直径（花键处按平均直径计算；a、b齿轮上的作用力距支座A、L 支座间的距离（轴的全挠度为 sc ）轴上受力分析一档工作时： 11111 1 11 F 知：a=24mm；b=241=265mm；d=30有关数据代入（2（2（2到： 221221 3 643 5 22 cf 4 45 224221 222 sc 4)24241( 451 出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=24mm；b=241=265mm；d=45有关数据代入（2（2（2到： 221221 3 643 2 cf 5 22 ss ff 222 sc 4)24241( 451 23 232 2 22 F 知：a=72mm；b=193=265mm；d=44有关数据代入（2（2（2到： 43 45 224222222 cf 2222 222 sc 4)72193( 452 出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=72mm；b=193=265mm；d=42有关数据代入（2（2（2到： 43 45 224222222 cf 4 45 224222 222 sc 4)72193( 452 45 353 F 33 F 知：a=95；b=170=265mm；d=53有关数据代入（2（2（2到： 223223 3 643 = 5 22 cf 445 224223 222 sc 4)95170( 453 出轴上作用力与输入轴上作用力大小相等，方向相反。已知：a=72mm；b=193=265mm；d=40有关数据代入（2（2（2到： 43 45 224223223 cf 4 45 224223 222 sc 4)95170( 453 47 474 F 44 F 知：a=144mm；b=121=265mm；d=53有关数据代入（2（2（2到： 43 45 224224224 cf 445 224224 222 sc 4)121144( 454 出轴上作用力与输入