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差速器 设计 有限元分析

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差速器设计及桥壳有限元分析,差速器,设计,有限元分析

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前言机械零部件的测绘能更好的提高学生的动手和绘图能力，进一步巩固和完善所学的机械制图知识，是工程机械专业的重要实验环节。其目的是使我们通过实验了解和掌握有关机械零部件的结构和工作原理，增强机械零部件形体的空间概念，掌握量具的使用方法。机械加工工艺的制定则是根据对所测绘零件的技术要求的分析，结合已学的专业知识，合理的编排工艺流程，确定各工序定位基准，加工余量等，涉及的专业知识广泛，对提高自身的专业知识应用能力有重大的意义。有限元结构分析则是通过对零件三维模型的载荷，约束等情况的分析，结合所学有限元理论，对零件的强度在proe的结构分析模块下做校核，并根据计算的应力、模态结果对零部件做相应的改进设计。对提高机械软件的应用能力、加深对零件应力集中的产生及预防控制方法的理解。目录1半轴齿轮的测绘11.1 测绘的目的和意义11.2 测绘的方法和注意事项21.3 测量工具31.4 测量过程42半轴齿轮的三维建模53工程图的制作64加工工艺的制定74.1 零件的材料及技术要求的确定74.2 加工工艺流程的制定74.3 各个工序定位基准的选择74.4 工序及尺寸公差的确定84.5 热处理94.6 机加工设备的选择95设计结语106参考文献11十字轴的设计第 1 页 共1 2页1半轴齿轮的测绘1.1测绘的目的和意义测绘是指对已有的机器或部件进行拆卸、测量、并画出草图、零件图和装配图的过程。1测绘的目的就在于全面地巩固和加深所学的理论知识,培养独立分析和解决实际问题的能力以及在今后的学习,工作中应该具备的进行测绘工作的初步能力,并进一步提高绘图和使用技术资料的能力,为学生顺利地进行后续的机械零件课程设计和毕业设计打下扎实的设计制图方面的基础.因此对于工程技术人员来说，测绘技术是一项重要的基本技能。 1.1 测绘的方法和注意事项1）对部件全面了解和分析2）拆卸零件 拆卸零件应先分析拆卸顺序，并准备好要用的（如扳手、起子等） 3）绘制装配示意图 一般应一边拆卸，一边画图，并逐一记录下各零件在原部件中的装配关系。示意图是绘制装配图和拆卸零件后重新装配成部件的依据。4）测绘零件及画零件草图 零件是根据实物，通过目测估计各部分的尺寸比例，徒手画出的零件图（即徒手目测图），然后在此基础上把测绘的尺寸数字填入图中。1 5）由于实际被测量零件可能有的已损坏或者有某些缺陷、残次不等不正常情况，因此测绘过程要注意以下几点：非重要尺寸和没有配合要求的尺寸，应按测得尺寸记录并尽可能取整。有配合要求或相互关联的尺寸应在测量后同时填入两个相关的草图中，以节约时间和避免出错，当测量有配合要求两尺寸时，一般先测出他们的基本尺寸，其配合性质和相应的公差值应在结构分析的基础上，查阅有关资料确定。零件的技术要求，如表面粗糙度、热处理方式和硬度要求，材料牌号等可根据零件的作用、工作要求确定，也可参阅同类产品的图纸和资料类比确定，特殊重要处的硬度可通过硬度计测定。标准件不话草图，但要测出主要尺寸，辨别型式，查阅有关标准后列表备查。1.2 测量工具 图1 游标卡尺1.3 测量过程主要确定基本参数：（1）测量十字轴总长，总高。（2）测量十字轴内孔直径，外圆直径。（3）测量十字轴四轴头顶针孔。（4）测量十字轴凸台高度。（5）测量倒角等其它各部分尺寸。第 2 页 共1 2页2行星齿轮的三维建模 图3 十字轴立体图 图4 十字轴主视图 图5 十字轴侧视图 图6 Pro/E三维建模步骤第3 页 共1 2页3工程图的制作图6 十字轴工程图第4 页 共1 2页4加工工艺的制定4.1 零件的材料及技术要求的确定该零件为厦工915后桥差速器十字轴，材料为20Cr。4技术要求有：(1)渗碳淬火后齿面硬度56-62HRC(2)淬火深度1.1-1.5mm(3)去除毛刺飞边。64.2 加工工艺流程的制定图7 行星齿轮加工工艺过程卡片第5页 共1 2页4.3 各个工序定位基准的选择 (1)粗基准的选择：以零件的安装面A为主要的定位粗基准。 (2)精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以精加工后的孔22.6为主要的定位精基准，以端面A为辅助的定位精基准。64.4 工序及尺寸公差的确定 图8粗车端面B 图9以端面B粗车端面C 第6页 共1 2页 图10镗孔27.66 图11 钻4轴头顶针孔 第7页 共1 2页 图12粗车四根轴22h8第8页 共1 2页 图13 精车4根轴22h8，留磨量第9页 共1 2页 图14 磨4四根轴22h8 4.5 热处理十字轴需承受较大扭矩，机加工后需渗碳，淬火深度1.1-1.5mm，淬火硬度56-62HRC，然后进行根轴精磨加工。44.6 机加工设备的选择 工序1、2车端面B、C选用CKR6140车床 工序3镗孔27.66，选用卧式镗床 工序4钻四轴端顶针孔，选用选用Z535立式钻床第10页 共1 2页 工序5粗车4根轴，选用CKR6140车床，专用夹具 工序6精车4根轴，选用CKR6140车床，专用夹具 工序10精磨4十字轴，选用外圆磨床7第11页 共1 2页5结语驱动桥课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学的课程的一次深入的全面总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。通过这次课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识和具体运用了这些知识。通过这次课程设计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。总之，通过这次课程设计使我受益匪浅，为今后的学习与工作打下了一个坚实而良好的基础。在此，衷心感谢老师的辛勤帮助和指导。特别致谢指导老师杨永柏，廖水容的帮助指导！第12页 共1 2页参考文献1.王铁生，袁天奇主编测绘学基础，黄河水利出版社2.二代龙震工作室编著.Pro/Mechanism Wildfire 3.0/4.0 机构/运动分析, 电子工业出版社3.大连理工大学工程画教研室编. 机械制图高等教育出版社4.马鹏飞主编.机械工程材料与加工工艺，化学工业出版社5.张纪真主编机械制造工艺标准应用手册，机械工业出版社6.王先逵主编机械制造工艺学，机械工业出版社7.刘守勇主编机械制造工艺与机床夹具，机械工业出版社8 孙桓等主编.机械原理，高等教育出版社9.张耀宸主编机械加工工艺设计手册，航空工业出版社10.陈宏钧主编. 实用机械加工工艺手册，机械工业出版社11.陈隆东 赵福令主编.机械精度设计与检测技术 机械工业出版社 12.黄光辉，李会主编Pro/ENGINEER高级造型技术，清华大学出版社前言机械零部件的测绘能更好的提高学生的动手和绘图能力，进一步巩固和完善所学的机械制图知识，是工程机械专业的重要实验环节。其目的是使我们通过实验了解和掌握有关机械零部件的结构和工作原理，增强机械零部件形体的空间概念，掌握量具的使用方法。机械加工工艺的制定则是根据对所测绘零件的技术要求的分析，结合已学的专业知识，合理的编排工艺流程，确定各工序定位基准，加工余量等，涉及的专业知识广泛，对提高自身的专业知识应用能力有重大的意义。有限元结构分析则是通过对零件三维模型的载荷，约束等情况的分析，结合所学有限元理论，对零件的强度在proe的结构分析模块下做校核，并根据计算的应力、模态结果对零部件做相应的改进设计。对提高机械软件的应用能力、加深对零件应力集中的产生及预防控制方法的理解。目录1半轴齿轮的测绘11.1 测绘的目的和意义11.2 测绘的方法和注意事项21.3 测量工具31.4 测量过程42半轴齿轮的三维建模53工程图的制作64加工工艺的制定74.1 零件的材料及技术要求的确定74.2 加工工艺流程的制定74.3 各个工序定位基准的选择74.4 工序及尺寸公差的确定84.5 热处理94.6 机加工设备的选择95设计结语106参考文献11第1页 共10页第1页 共10页1半轴齿轮的测绘1.1测绘的目的和意义测绘是指对已有的机器或部件进行拆卸、测量、并画出草图、零件图和装配图的过程。1测绘的目的就在于全面地巩固和加深所学的理论知识,培养独立分析和解决实际问题的能力以及在今后的学习,工作中应该具备的进行测绘工作的初步能力,并进一步提高绘图和使用技术资料的能力,为学生顺利地进行后续的机械零件课程设计和毕业设计打下扎实的设计制图方面的基础.因此对于工程技术人员来说，测绘技术是一项重要的基本技能。 1.2测绘的方法和注意事项1）对部件全面了解和分析2）拆卸零件 拆卸零件应先分析拆卸顺序，并准备好要用的（如扳手、起子等） 3）绘制装配示意图 一般应一边拆卸，一边画图，并逐一记录下各零件在原部件中的装配关系。示意图是绘制装配图和拆卸零件后重新装配成部件的依据。4）测绘零件及画零件草图 零件是根据实物，通过目测估计各部分的尺寸比例，徒手画出的零件图（即徒手目测图），然后在此基础上把测绘的尺寸数字填入图中。1 5）由于实际被测量零件可能有的已损坏或者有某些缺陷、残次不等不正常情况，因此测绘过程要注意以下几点：非重要尺寸和没有配合要求的尺寸，应按测得尺寸记录并尽可能取整。第2页 共10页有配合要求或相互关联的尺寸应在测量后同时填入两个相关的草图中，以节约时间和避免出错，当测量有配合要求两尺寸时，一般先测出他们的基本尺寸，第3页 共10页其配合性质和相应的公差值应在结构分析的基础上，查阅有关资料确定。零件的技术要求，如表面粗糙度、热处理方式和硬度要求，材料牌号等可根据零件的作用、工作要求确定，也可参阅同类产品的图纸和资料类比确定，特殊重要处的硬度可通过硬度计测定。标准件不话草图，但要测出主要尺寸，辨别型式，查阅有关标准后列表备查。1.3测量工具 图1钢板尺图2 游标卡尺 图3 量角器 1.4测量过程1.4.1测量斜齿基本参数主要是确定出基本参数：法向模数mn、齿数z，然后根据斜齿轮参数公式，算出各基本尺寸，其步骤如下：（1）数出被测齿轮的齿数z（2）测量出齿顶圆直径da和齿根圆直径df（方法与测绘直齿轮相同）。根据公式，da=d+2mn和df=d-2.5mn；则mn=(da-df)/4.5,算出的模数应按国标标准模数表选取与其相近的标准模数。（3）根据公式，da=d+2mn,算出分度圆直径d=da-2mn。（4）测量倒角、油孔、储油槽等其它各部分尺寸。1.4.2测量花键基本参数 主要是确定模数m和齿数z，其它尺寸可通过计算获得。其步骤如下：（1）数出被测花键的齿数z（2）测量出花键齿顶圆直径da。当花键的齿数是偶数时，da可以直接量出；若齿数为奇数时，da可由2e+D算出。e是花键齿顶到轴孔的距离，D为花键的轴孔直径。（3）根据公式m=da/(z+2),计算出模数m。然后根据国标标准模数表，选取与其相近的标准模数。（4）根据标准模数利用参数公式，算出各基本尺寸d、h、ha、hf、da、df等。（5）所得尺寸要与实测的中心距a核对，必须符合下列公式： a=d1/2+d2/2=m(z1+z2)/2（6）测量倒角等其它各部分的尺寸。第4页 共10页2半轴齿轮的三维建模 图4半轴齿轮立体图 图5半轴齿轮主视图 图6半轴齿轮侧视图 图7 Pro/E三维建模步骤第5页 共10页3工程图的制作图8 半轴齿轮工程图第6页 共10页4加工工艺的制定4.1 零件的材料及技术要求的确定该零件为厦工915后桥半轴齿轮，材料为40CrMnTi。4技术要求有： (1)机加工前需正火处理，硬度18-21HRC(2)渗碳淬火后齿面硬度56-62HRC(3)淬火深度1.1-1.5mm(4)去除毛刺飞边。64.2 加工工艺流程的制定4图9 半轴齿轮加工工艺过程卡片4.3 各个工序定位基准的选择 (1)粗基准的选择：以零件的安装面A为主要的定位粗基准。 (2)精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”第7页 共10页原则和“基准统一”原则，以加工后的花键孔为主要的定位精基准，以凸台孔外圆面为辅助的定位精基准。64.4 工序及尺寸公差的确定 图10粗车端面A 图11半精车端面A 图12 镗孔32.66 图13 精车外圆D、E及端面B、C第8页 共10页4.5 热处理半轴齿轮毛坯机加工前需正火处理，硬度18-21HRC，改善加工性能。因半轴齿轮齿面承受较大力，机加工后需渗碳淬火处理,淬火深度1.1-1.5mm,淬火硬度56-62HRC,心部硬度30-45HRC。44.6 机加工设备的选择 工序5、6车端面A选用CKR6140车床 工序7镗孔32.66，选用卧式镗床 工序8拉花键，选用花键拉床，渐开花键拉刀 Z=16,=30 工序9车端面B、C及外圆D、E，选用CKR6140车床 工序10滚齿，选用立式滚齿机7第9页 共10页5结语驱动桥课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学的课程的一次深入的全面总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。通过这次课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识和具体运用了这些知识。通过这次课程设计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。总之，通过这次课程设计使我受益匪浅，为今后的学习与工作打下了一个坚实而良好的基础。在此，衷心感谢老师的辛勤帮助和指导。特别致谢指导老师杨永柏，廖水容的帮助指导！第10页 共10页参考文献1.王铁生，袁天奇主编测绘学基础，黄河水利出版社2.二代龙震工作室编著.Pro/Mechanism Wildfire 3.0/4.0 机构/运动分析, 电子工业出版社3.大连理工大学工程画教研室编. 机械制图高等教育出版社4.马鹏飞主编.机械工程材料与加工工艺，化学工业出版社5.张纪真主编机械制造工艺标准应用手册，机械工业出版社6.王先逵主编机械制造工艺学，机械工业出版社7.刘守勇主编机械制造工艺与机床夹具，机械工业出版社8 孙桓等主编.机械原理，高等教育出版社9.张耀宸主编机械加工工艺设计手册，航空工业出版社10.陈宏钧主编. 实用机械加工工艺手册，机械工业出版社11.陈隆东 赵福令主编.机械精度设计与检测技术 机械工业出版社 12.黄光辉，李会主编Pro/ENGINEER高级造型技术，清华大学出版社前言机械零部件的测绘能更好的提高学生的动手和绘图能力，进一步巩固和完善所学的机械制图知识，是工程机械专业的重要实验环节。其目的是使我们通过实验了解和掌握有关机械零部件的结构和工作原理，增强机械零部件形体的空间概念，掌握量具的使用方法。机械加工工艺的制定则是根据对所测绘零件的技术要求的分析，结合已学的专业知识，合理的编排工艺流程，确定各工序定位基准，加工余量等，涉及的专业知识广泛，对提高自身的专业知识应用能力有重大的意义。有限元结构分析则是通过对零件三维模型的载荷，约束等情况的分析，结合所学有限元理论，对零件的强度在proe的结构分析模块下做校核，并根据计算的应力、模态结果对零部件做相应的改进设计。对提高机械软件的应用能力、加深对零件应力集中的产生及预防控制方法的理解。第1页 共12页目 录1行星齿轮的测绘11.1 测绘的目的和意义11.2 测绘的方法和注意事项21.3 测量工具31.4 测量过程42半轴齿轮的三维建模53工程图的制作64加工工艺的制定74.1 零件的材料及技术要求的确定74.2 加工工艺流程的制定74.3 各个工序定位基准的选择74.4 工序及尺寸公差的确定84.5 热处理94.6 机加工设备的选择95设计结语106参考文献11 行星齿轮的设计第2页 共12页1半轴齿轮的测绘1.1测绘的目的和意义测绘是指对已有的机器或部件进行拆卸、测量、并画出草图、零件图和装配图的过程。1测绘的目的就在于全面地巩固和加深所学的理论知识,培养独立分析和解决实际问题的能力以及在今后的学习,工作中应该具备的进行测绘工作的初步能力,并进一步提高绘图和使用技术资料的能力,为学生顺利地进行后续的机械零件课程设计和毕业设计打下扎实的设计制图方面的基础.因此对于工程技术人员来说，测绘技术是一项重要的基本技能。 1.2 测绘的方法和注意事项1）对部件全面了解和分析2）拆卸零件 拆卸零件应先分析拆卸顺序，并准备好要用的（如扳手、起子等） 3）绘制装配示意图 一般应一边拆卸，一边画图，并逐一记录下各零件在原部件中的装配关系。示意图是绘制装配图和拆卸零件后重新装配成部件的依据。4）测绘零件及画零件草图 零件是根据实物，通过目测估计各部分的尺寸比例，徒手画出的零件图（即徒手目测图），然后在此基础上把测绘的尺寸数字填入图中。 5）由于实际被测量零件可能有的已损坏或者有某些缺陷、残次不等不正常情况，因此测绘过程要注意以下几点1：非重要尺寸和没有配合要求的尺寸，应按测得尺寸记录并尽可能取整。有配合要求或相互关联的尺寸应在测量后同时填入两个相关的草图中，以节约时间和避免出错，当测量有配合要求两尺寸时，一般先测出他们的基本尺寸，其配合性质和相应的公差值应在结构分析的基础上，查阅有关资料确定。零件的技术要求，如表面粗糙度、热处理方式和硬度要求，材料牌号等可根据零件的作用、工作要求确定，也可参阅同类产品的图纸和资料类比确定，特殊重要处的硬度可通过硬度计测定。标准件不话草图，但要测出主要尺寸，辨别型式，查阅有关标准后列表备查。1.3 测量工具 图1 钢板尺图2 游标卡尺 图3 量角器 第3页 共12页1.4 测量过程测量斜齿基本参数主要是确定出基本参数：法向模数mn、齿数z，然后根据斜齿轮参数公式，算出各基本尺寸，其步骤如下：（1）数出被测齿轮的齿数z（2）测量出齿顶圆直径da和齿根圆直径df（方法与测绘直齿轮相同）。根据公式，da=d+2mn和df=d-2.5mn；则mn=(da-df)/4.5,算出的模数应按国标标准模数表选取与其相近的标准模数。（3）根据公式，da=d+2mn,算出分度圆直径d=da-2mn。（4）测量倒角、油孔等其它各部分尺寸。第4页 共12页2行星齿轮的三维建模 图4 行星齿轮立体图 图5 行星齿轮主视图 图6 行星齿轮侧视图 图7 Pro/E三维建模步骤第5页 共12页3工程图的制作图8 行星齿轮工程图第6页 共12页4加工工艺的制定4.1 零件的材料及技术要求的确定该零件为厦工915后桥差速器行星齿轮，材料为40CrMnTi。4技术要求有： (1)机加工前需正火处理，硬度18-21HRC(2)渗碳淬火后齿面硬度56-62HRC(3)淬火深度1.1-1.5mm(4)去除毛刺飞边。64.2 加工工艺流程的制定图9 行星齿轮加工工艺过程卡片第7页 共12页4.3 各个工序定位基准的选择 (1)粗基准的选择：以零件的安装面A为主要的定位粗基准。 (2)精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以精加工后的孔22.6为主要的定位精基准，以端面A为辅助的定位精基准。64.4 工序及尺寸公差的确定 图10粗车端面A 留凸台面B 图11半精车端面A留凸台面B 第9页 共12页 图12 粗镗孔22.5H8 图13 精镗孔22.5H8 图12以孔22.5H8为基准车端面B、C 图13 滚齿 4.5 热处理行星齿轮毛坯机加工前需正火处理，硬度18-21HRC，改善加工性能。因行星齿轮齿面承受较大力，机加工后需渗碳淬火处理,淬火深度1.1-1.5mm,淬火硬度56-62HRC,心部硬度30-45HRC。44.6 机加工设备的选择 工序5、6车端面A选用CKR6140车床 工序7、8镗孔22.5H8，选用卧式镗床 工序9车端面B、C，选用CKR6140车床 工序10滚齿，选用立式滚齿机7第10页 共12页5结语驱动桥课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学的课程的一次深入的全面总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。通过这次课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识和具体运用了这些知识。通过这次课程设计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。总之，通过这次课程设计使我受益匪浅，为今后的学习与工作打下了一个坚实而良好的基础。在此，衷心感谢老师的辛勤帮助和指导。特别致谢指导老师杨永柏，廖水容的帮助指导！第11页 共12页参考文献 1.王铁生，袁天奇主编测绘学基础，黄河水利出版社2.二代龙震工作室编著.Pro/Mechanism Wildfire 3.0/4.0 机构/运动分析, 电子工业出版社3.大连理工大学工程画教研室编. 机械制图高等教育出版社4.马鹏飞主编.机械工程材料与加工工艺，化学工业出版社5.张纪真主编机械制造工艺标准应用手册，机械工业出版社6.王先逵主编机械制造工艺学，机械工业出版社7.刘守勇主编机械制造工艺与机床夹具，机械工业出版社8 孙桓等主编.机械原理，高等教育出版社9.张耀宸主编机械加工工艺设计手册，航空工业出版社10.陈宏钧主编. 实用机械加工工艺手册，机械工业出版社11.陈隆东，赵福令主编.机械精度设计与检测技术，机械工业出版社 12.黄光辉，李会主编Pro/ENGINEER高级造型技术，清华大学出版社差速器设计及桥壳有限元分析,-车辆工程-,当行星齿轮只是随同行星架差速器旋转轴线公转时，显然处在同一半径r上，A、 B 、C 的圆周速度都相等，其值为r。于是 = = ,即差速器不起差速作用两半轴角速度等于差速器壳（2） 的角速度。当行星齿轮除公转外，还绕本身的轴（5） 以角速度 自转时，啮合点A 的圆周速度为 = + ， 啮合点B 的圆周速度为 = - 于是有 + =2 ,即表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器转速的两倍而与行星齿轮转速无关,由于锥齿轮式差速器结构简单、工作平稳，因此目前应用最为广泛。差速器主要由4个行星轮、行星齿轮轴（十字轴）、两个半轴齿轮和差速器壳等组成。差速器壳用螺栓与主传动器从动锥齿轮相连接，与另一半差速器壳用螺栓相连接。十字轴的4个轴颈上装着4个行星齿轮，4个行星齿轮的两侧各与一个半轴齿轮相哧合。上述齿轮均装在差速器壳内。垫片用来将各锥齿轮的轴向推力传给差速器壳。十字轴装在两差速器壳贴合时所形成的4个圆孔内，半轴齿轮内