毕业论文之齿轮变速器主要零部件的三维设计.doc

毕 业 论 文设计课题：齿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年代以来，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、从生产到生活、从简单的日用消费品生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，是正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生了巨大的变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。而在以机械产品中齿轮的存在则必不可少，齿轮犹如人体内的关节一样在机械产品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壳体内。传动机构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一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之分。用三联滑移齿轮变速，轴向尺寸大；用变位滑移齿轮变速 ，结构紧凑 ，但传动比变化小。离合器有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进行变速，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进行接合。行星齿轮传动变速器可用制动器控制变速。变速器广泛用于机床、车辆和其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进给箱。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用是改变转矩、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。普通齿轮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、中间轴和输出(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相比，由于省去了中间轴，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，所以传动效率要高一些；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又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轮是依靠本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高强度韧性和耐磨性；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大类 HB350时，称为软齿面 H8350时，称为硬齿面 l齿面硬度 HB350 工艺过程：锻造毛坯正火-粗车调质、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。 热处理后切齿精度可达8级。 制造简单、经济、生产率高，对精度要求不高。 2齿面硬度 HB350 采用中碳钢时： 工艺过程：锻造毛坯常化粗切调质精切高、中频淬火低温回火珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。 常用材料：45、40Cr、40CrNi 。 特点： 齿面硬度高 HRC48-55，接触强度高，耐磨性好。 齿芯保持调质后的韧性，耐冲击能力好，承载能力较高。 精度下降半数，可达7级精度。 适用于大量生产，如：汽车、机床等中速中载变速箱齿轮。 采用低碳钢时： 锻造毛坯常化粗切调质精切渗碳淬火低温回火磨齿。达6级、7级。 常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo变速器齿轮多数采用渗碳合金钢，其表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。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提高。齿轮在热处理之后进行磨齿，能消除齿轮热处理的变形。磨齿轮精度高于热处理前剃齿和挤齿齿轮精度，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采用20CrMnTi，也有采用20Mn2TiB，20MnVB，20MnMoB 的。对于大模数的汽车变速器齿轮，可采用25CrMnMo 等钢材，这些低碳合金钢都需要随后的渗碳、淬火处理，以提高表面硬度，细化材料颗粒。为消除应力，还要进行回火。变速器齿轮轮齿表面渗碳层深度范围如下：Mn3.5 渗碳层深度0.81.2mm3.5Mn5 渗碳层深度0.91.3mmMn5 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Z120，大齿轮齿数Z240，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.齿轮形式与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，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大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。 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.压力角压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。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轮的轴向力平衡，须满足下述条件.由于为使两轴向力平衡，必须满足 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，即可进行快速装配，生成装配总图。通过pro/e软件中提供的三维功能可以十分迅速的进行装配。利用软件的干涉检查功能，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，并且可以任意修改，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渲染和修饰，生成非常逼真的效果图片（见图3），使得产品在未制造出来前就能进行宣传，并且利用该软件中的动画功能，直接生成各种生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。下面我们将大齿轮和小齿轮装配起来，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、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,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，其表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，所以齿轮主要零部件的最佳热处理工艺：锻造毛坯常化粗切调质精切高、中频淬火低温回火珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。结束语：Pro/e软件在三维造型、虚拟组装。生成工程图等方面带来了革命性的突破，提高了设计效率。三维设计的真正意义不仅仅在于设计模型本身，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虚拟装配二维工程图。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，需在工程图环境中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，20032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，20073成大先机械设计手册(机械传动)M北京：化学工业出版社，2004专业班级姓 名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分实际评分评阅教师评阅成绩评定内容设计选题界面设计程序代码开