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无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目 ： 汽车变速箱轴承专用 压装装置设计 信机 系 机 电 一 体 化 专业 学 号： 0923198 学生姓名： 黄雨末 指导教师： 范圣耀 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机电一体化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 汽车变速箱轴承专用压装装置设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 本课题来源于仪征某设备维修有限公司。本次设计的汽车变速器轴承的专用压机主要用于汽车 4 对轴承拆卸后的重新压装。 轴承是变速箱的重要部件之一，为了使轴套与轴之间严格 定位，滚动轴承与轴及轴承座孔间需要采用过盈配合，而过盈安装及其预紧力，不仅对轴承的定位、旋转精度及轴承的游隙有影响，还对滚动轴承的接触角、轴承刚度、轴承内部的载荷分布及摩擦力等产生影响，所以轴承压装过程直接影响变速箱的使用寿命。为了达到使轴承在变速箱内发挥到极佳的状态的目的，需设计一变速箱轴承的专用压装装置，即设计一能在无缝钢管两端均匀压入二轴套，且要保证二轴套的相对位置的压装装置，轴套压到底后，还需要在相应位置钻攻螺孔，压装装置的设计主要是为了保证轴承能够正确的安装，从而使车辆正常工作，使车辆性能发挥到极 致。此课题就是由此而来。 、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟悉铁路火车等交通工具如何运行的发展历程，特别是近十几年来交通飞速发展阶段。 熟练掌握 了解铁路、公路交通工具上变速箱的结构，尤其是汽车变速箱的结构。 掌握汽车变速箱运作的原理和方式。 熟练掌握压装装置将轴套压入无缝钢管的过程。 四、接受任务学生： 机械 94 班 姓名 黄雨末 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 轴承作为汽车的变速器的核心部分，随着汽车工业的发展，其可靠性越发被人们所关注。轴与轴承、轴套的配合为过盈配合，需要较大的压入力，并且随着压入长度的增大而增大， 若不能很好的保证轴承的可靠性，很可能会引发交通事故。然而压装过程对轴承的可靠性起着决定性的作用， 要将两个 轴套均匀地压入无缝钢管两端，并且要保证两轴套间的相对位置，轴套压到底部后，在相应的位置还要钻攻螺纹孔， 传统的人为手工压装，其弊端明显，不仅劳动强度大，效率低下，还无法满足精度要求。 本次设计的装置 采用液压传动，通过电动机带动皮带轮将动力传递 至丝杠支承 ，使丝杠转动，从而带动装有螺母的压头移动，将轴套压入至指定位置，同时保证轴套与钻孔之间的相对位置，并通过安全离合器的作用，断开电机完成压装。此装置不仅可以解决 在人 为进行 装配时 的大强度 、 低 精度等问题，还能大大地提高了效率。 关键词 ： 汽车变速器； 过盈配合；轴、轴 承和轴套；轴承压装装置 s a of of of of by an a of if of is to of a in of to in in to of by to to so as to to at V 目 录 摘 要 . . 绪论 . 1 车变速器轴承的专用压机的研究内容和意义 . 1 计轴承专用压机的目的和意义 . 1 承专用压机的研究范围 . 1 承专用压机需达到的技术要求 . 1 承及其压装在国内外的发展概况 . 2 承及其产业在国内外的发展概况 . 2 承压装在国内外的发展概况 . 3 课题应达到的要求 . 4 压机的工作原理 . 4 压机的组成部分 . 4 压机的特点 . 5 2 汽车变速器的介绍 . 8 车变 速器的工作原理 . 8 车变速器的分类 . 8 车变速器的作用 . 9 车变速器的主要组成部分 . 9 承的介绍 . 10 3 设计方案的确定与选择 . 13 械设计步骤 . 14 计思路 . 14 计方案 . 18 动机类型的选择 . 18 动方式的选择 . 19 压机的选择 . 20 压缸的设计与选择 . 21 板的设计 . 21 头的设计 . 21 合器的选择 . 22 体方案的拟定 . 23 案可行性分析及改进 . 23 4 系统原理及设计计算 . 24 统原理及硬件框图 . 24 作原理 . 24 计计算 . 24 入力计算 . 24 杆计算 . 26 动机的功率计算 . 27 带轮的选择 . 29 承的选择 . 30 栓强度计算 . 30 5 结论与展望 . 31 致 谢 . 32 参考文献 . 33 汽车变速箱轴承的专用压装装置设计 1 1 绪论 车变速器轴承的专用压机的 研究内容和意义 计轴承专用 压机的目的和意义 本课题来源于仪佳设备维修有限公司。本次设计的汽车变速器轴承的专用压机主要用于汽车 4S 店维修汽车变速器轴承拆卸后的重新压装。 轴承是变速箱的重要部件之一，为了使轴套与轴之间严格定位，滚动轴承与轴及轴承座孔需要采用过盈配合，而过盈需设计一变速箱轴承的专用压装装置安装及其预紧力，不仅对轴承的定位、旋转精度及轴承的游隙有影响，还对滚动轴承的接触角、轴承刚度、轴承内部的载荷分布及摩擦力等会产生影响，所以轴承压装过程直接影响变速箱的使用寿命。为了达到使轴承在变速箱内发挥到极佳的状态的目的，即设计 一能在无缝钢管两端均匀压入二轴套，且要保证二轴套的相对位置的压装装置，轴套压到底后，还需要在相应位置钻攻螺孔。 设计汽车变速器轴承的专用压机的意义在于，通过此装置，对 4S 维修部拆卸下来的轴承进行重新压装，其达到了人为手动操作无法达到的高强度、高精度的要求，还可以大大提高一次服务所耗费的时间，达到效率最高。 承专用压机的研究范围 本次设计主要涉及汽车变速器轴承的专用压装装置的设计，主要需要解决的问题是该装置中一系列部件的设计，包括：电动机及减速器的选型、液压机、轴承的选型、液压缸的选择、传动 机构的设计等，并画出相应的设备图。 承专用压机需达到的技术要求 压力机是一种结构精巧的通用性压力机。 其 用途广泛，生产效率高 ， 特点 显著 ，它可被广泛应用于切断、冲孔、铆合 、下 料、弯曲和成形等工艺。其主要包括气动压力机，螺旋压力机，曲柄压力机，多工位压力机。 压力机由电机经过传动机构带动执行机构，对工件施加压力。其通常分为螺旋压力机、曲柄压力机和液压机三大类。实质上，它由框架、工作 区域 和 作 往复活动的滑 动 块组成，滑 动 块和工作台上安装的模具对 零部 件施加压力。 压力机的主要组成部分有： （ 1） 工作台 ：它是框架上的矩形部件，中间部分一般是作开口设计的，用于放置垫板。 （ 2） 垫板：它是一块用于安装模具和附件的钢板。 （ 3） 滑块：压力机上的一个活动部件，其行程取决于压力机的尺寸和设计。 （ 4） 脱模装置：它是一个在压力机回程过程中打出工件或废料的机构。 （ 5） 顶出件：它是一个 置 于中间 部位 垫板下方或 者， 由空气、够向上运动和施加顶橡胶、弹簧、油或 组 合机构驱动的能出力的机床附件。 无锡太湖学院学士学位论文 2 本次设计的专用压机，为压力机中的液压机。主要通过电机旋转，由减速机经皮带将动力传递至丝杠支承 ，使丝杠转动，从而 使固定 有 螺母的压头移动，将轴套压入至指定位置，保证轴套与钻孔之间的相对位置，当轴套到达指定位置后，安全离合器发挥作用，此时操作人员可以关闭电机，完成一次压装。 承及其压装在 国内外的发展概况 承及其产业在国内外的发展概况 中国是世界上最早发明滚动轴承的国家之一。轴承在国民经济和国防建设中的作用越发显著：新中国建立前，轴承制造业几乎是空白的。机械设备上配套和维修需要的轴承，几乎都是依赖进口的。 中国轴承大致可以分为三个阶段工业的发展历程，： 奠基阶段： 1949 年瓦房店 轴承厂恢复生产，成为中国第一家独立生产轴承的企业。抗美援朝期间其迁址哈尔滨并投入生产，而后伤害等市的生产基地也初步形成。 截止到此时 ，我国轴承工业 的主要生产基地形成了，分布在 瓦房店、哈尔滨、洛阳、上海 四处 ，为轴承制造业 打好了 了 扎实的 基础。 体系 初步 形成阶段：此阶段 正 处于国家 制定的 五个五年计划 的飞速 发展时期，给轴承的发展和制造 带来了新的 际遇 。“一五”中期，洛阳轴承厂通过国家验收，顺利投入生产；上海 的 轴承 发展逐渐由了其自己独特的地方特色 ； 也因此成了不同于其他基地的生产区域。 瓦房店、哈尔滨轴承厂充实完善 ，获得了较大发展。 该阶段 ，轴承 的 制造 主要为了满足 主机 的 配套 和新产品的研发 ，已 逐步进入设计和 生产汽车 用 滚针轴承、 机 床主轴 上的轴承 、 磁电机轴承和 一些 精密轴承，并 尝试着 制 造 了 一些用于 铁路机车、重型机械、轧钢机、石油工业和坦克等主机 上的 轴承 ，进行试配套 。 管轴承只 是充当 各个主机中的支承元件 的身份 ，但 是 因为其 种类凡 多、加工精 度高 、尺寸大， 故 其 产业 只能是 以一种特殊的独立形式存在于 机械工业中。至今，轴承品种已逾5 万种，规格多达 15 万种。最小的轴承内径只有 重量约 大的外径可达 40m ，重 340t 。北美、日本、秀的轴承产量占时间总产量的 78% ，美国、日本、德国形成世界三大轴承市场 国外轴承的发展历程： 轴承 在现今的 机械设备中 充当着尤为重要的角色 ，它的 “职责”主要 是支 撑 选择轴或其他 的 运动 部件 ，引导 部件的 转动或移动 ， 并承受 从 轴或轴上零件传递来的载荷。西方人写作 ，日本人称之为“轴受”。 国 外轴承的发展主要在于 7 个方面： （ 1）主要技术与经济指标：尽。 （ 2）轴承的整体技术水平，在近 30 年来得到了令人咋舌的进步。精度 高 、转速 高 、可 靠性 高 、寿命 长 、免保养以及标准化、单元化、通用化已 经 成为了轴承的基本技术指标。尤其在轴承基础技术 改进 、通用产品的结构 研究设计 、专用轴承 的 单元化 以及 陶瓷 质地 轴承的 研发 等方面成效显著。 体系 初步 形成阶段：此阶段 正 处于国家 制定的 五个五年计划 的飞速 发展时期，给轴承 的发展和制造 带来了新的 际遇 。“一 五”中期，洛阳轴承厂通过国家验收，顺利投入生产；上海 的 轴承 发展逐渐由了其自己独特的地方特色 ； 也因此成了不同于其他基地的生产区域。 瓦房店、哈尔滨轴承厂充实完善，获得了较大发展。 该阶段 ，轴承 的 制造 主要为了满足 主机 的 配套 和新产品的研发 ，已 逐步进入设计和 生产汽车 用 滚针轴承、 机 床主轴 上的 轴承 、 磁电机轴承和 一些 精密轴承，并 尝试着 制 造 了 一些用于 铁路机车、重型机械、轧钢机、石油工业和坦克等主机 上的 轴承 ，进行试配套 。 汽车变速箱轴承的专用压装装置设计 3 （ 3） 设计理念：我们设计了一个传统的轴承，其使用的理论和方法的研究中，将主要用于静态和准静态力学方法。但是，在过去的 50 年中，轴承的设计有很大的突破，有限差分法，有限元法，动态，准动力学，弹性流体动压润滑理论等方面的概念已经出现有效促进了产品的设计和应用计算机辅助设计技术的研究和开发，在同一时间，计算在不同国家得到了广泛的使用，这也是轴承的设计技术，以一个新的阶段提供通过衬垫轴承。 （ 4） 通用轴承的结构改进： 产量和通用轴承产品的结构已经被广泛使用，以提高轴承负荷和延长寿命，增加强度和刚性，减少摩擦和磨 损，使用新材料和新的重点研究避免维护降低噪音，减少大小重量。经过 30 多年的努力，国外通用轴承已脱胎换骨，形成了新一代的增强型产品。修剪一般轴承的内部结构的主要套圈壁的厚度减小，以增加滚动体的直径和长度的，与记录汇流排冠辊，代替保持器的参数和结构，改变其导通模式下，增量 3 轴承内圈密封墙接触来实现。 （ 5） 轴承产品技术： 管轴承只 是充当 各个主机中的支承元件 的身份 ，但 是 因为其 种类凡 多、 故 其 产业 只能是 以一种特殊的独立形式存在于 机械工业中。至今，轴承品种已逾5 万种，规格多达 15 万种。最小的轴承内径只有 重量约 大的外径可达 40m ，重 340t 。北美、日本、秀的轴承产量占时间总产量的 78% ，美国、日本、德国形成世界三大轴承市场 。 （ 6）材料应用技术： 1905 年德 国 在制造滚动轴承的过程中 使用 了 碳铬钢 后 ，到 1920 年 该材料 被广泛用于滚动轴承 的 制造，五十年代末真空脱气钢问世，八十年达推广了真空脱气钢和钢包精炼，使轴承钢的纯度大幅提高。而后 料也被广泛用于轴承的保持架。 （ 7）加工、测试、专业化和自动化水平：在发达国家，工业制造，为标准轴承生产大量，一般采用高效率，高精密自动化设备制造，形成了较大数量的汽车产业链，甚至是自动化的工厂自动化生产车间 ;发展计算机技术和应用的实验列车，飞机，汽 车和其它设备中的轴承，使用模拟技术的发展不同类型的轴承模拟试验机 ;大轴承公司的厂，点种，大小，组件和制造工艺组织专业化生产，有没有重复的产品，但会有很多中小企业与大企业之间的重复生产同一产品的情况下。 承压装在国内外的发展概况 轴承在过去通常使用手工砸 装 的压装方式，如今已经远远无法 达到 现在企业的生产 量要求， 并且 压力机压装 过程中受力情况 复杂，无法准确测量甚至无法测量压装过程中和压装完成后轴和轴承的应力分布，如果压力不 够 ，会导致零件压装不 合格 。从而需要对其退卸后重新压装，这样一来，不 仅影响了生产效率，还会使 轴承受损无法再利用 ，造成生产资源的浪费，增加生产成本。压装大小柱塞的面积分别为 1S 和 2S ，柱塞上的作用力分别 1F 。根据帕斯卡定律，液体压强处处相等，即 1122 / ， )/( 1212 工作精度差，失败率高，而且工人劳动强度大的缺陷使其随着车辆和轴承的不断发展，轴承和轴承的配合精度要求越来越高，逐渐被时代所淘汰，取而代之的则是固定式压装机。发展至无锡太湖学院学士学位论文 4 今日，固定式压装机功能已经十分 完善 ，随后圆锥滚动轴承压装机又渐渐被成为适应社会发展要求的新一代压装机，它不仅大大提高了压装质量，也减少了工作量。 课题应达到的要求 压机的工作原理 液压机（又名油压机）是根据帕斯卡定律制成的借用液体压强进行传动的机械。 图 压机工作原理图 液压传动是 通过 液体压力来传递动力和 实现 控制的一种传动方式。图 液压机的工作原理图。液压机由两个大小不同的液缸组成，在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”，充油的叫“油压机”。大小柱塞的面积分别为 1S 和 2S ，柱塞上 的作用力分别 1F 和 2F 。根据帕斯卡定律，液体压强处处相等，即 1122 / ， )/( 1212 ，其表示液压的增益作用，力增大了，但是功不增益因此大柱塞的运动距离是小柱塞运动距离的 21/ 压机的组成部分 液压机由液压泵，液压缸（液压马达等执行机构）， 液压控制阀 ，液压辅助元件和工作介质组成。图 常见液压机外观图。 液压泵：将机械能转换为液压能的转化装置；是液压传动系统中的动力部分。 液压缸（液压马达等）：将液压能转换为机械能的 机构 ，其中液压缸作直线运动，液压马达作旋转运动。 液压控制阀：控制液压 缸中液体 的流 动方 向、 流量、压力和液压执行机构的工作顺序，起到保护液压回路的作用。换而言之， 就是 通过 控制和调节 液体 的流 动方 向 、 压力和流量 ，起到 控制执行机构的运动方向 、 输出的力或力矩 、 运动速度 、 动作顺序，以及限制和调节液压系统 的工作压力， 进而起到 防止过载等 的 作用 。 液压辅助元件： 除上述三部分以外还有一些其它元件也十分重要， 包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、油管及油管接头 (扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹、油箱（储油、散热、分离油中空气和杂质）、密封元件。 汽车变速箱轴承的专用压装装置设计 5 工作介质 ： 是指各 种在 液压传动中 充当介质 的液压油或乳化液， 它们能通过 油泵和液动机实现能量转换。 图 见液压机图 压机的特点 由液压泵直接传动的液压机有下列特点： 优点： （ 1）容易获得 较 大的压力。在下回程点保持长时间下压。 （ 2）容易获得大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全压，适合要求工作行程大的场合 。 （ 3）容易获得大的工作空间。 （ 4）压力 和 速度可以 很方便地 在大 的 范围内 实现 无极调节，而且可以按照 设计 要求使压头在某一位置停留实现保压 。此外，还便于调速和防止过载。 （ 5）设计、制造、操作和维修方便，便于实现遥控与自动化。 缺点： （ 1）对于液压元件精度要求比较高，结构比较复杂，机器的调整和维修比较困难。 （ 2）高压液体较易泄漏，不仅污染工作环境，浪费油资源，对于热加工场所还有引发火 灾的潜在危险。 （ 3）工作效率比较低，且速度 缓慢 ，大大地影响了生产 效 率，快速小型的液压机 又不 及 曲柄压力机简单灵活。 液压 机的工作循环过程，液压机的传动方式可分为：泵直接传动和泵 泵直接传动的特点： 无锡太湖学院学士学位论文 6 （ 1） 液压机活动横梁的 运动 速度 由 泵的供液量 决定 ，而与工艺过程中锻件 的 变形阻力无关。若泵的供液量为常量，则液压机的工作速度也为定值。 （ 2）泵的供液压力 收到其 所消耗的功率 以及 被加工 部 件的变形阻力 的影响 ，工作变形阻力 越 大，泵的供液压力和所消耗的功率也 越 大，反之则小。 （ 3）可利用活动横梁行程速度恒定和泵供液压力变化的特点，作为操纵分配器的信号，以实现液压机的自动控制。 （ 4）基本投资小，占地面积小，日常维护和保养方便。 泵 （ 1）能量的消耗与液压机的行程大小成正比，而与锻件变形阻力无关。 （ 2）液压机的工作行程速度取决于锻件变形阻力，阻力越大速度越慢，反之，则速度越快。 经过对各传动方式的分析及比较，本次设计的装置采用泵直接传动。 承专用压机的结构 变速器轴承的专用压装装置主要包括：驱动部分（电动机 传动部分（皮带轮、丝杠等），工作部分（压头、钻模座等）以及起保护左右的部分（左右离合器）。 下图 轴承专用压机图。 图 承专用压机图 汽车变速箱轴承的专用压装装置设计 7 设计的初步设计思路 (1) 液压机的选型； (2) 压机的结构尺寸的确定； (3) 液压缸的选型； (4) 定位方式的确定； (5) 支承方式及传动方式的确定； (6) 通过压头的移动速度来确定减速机的输出转速，从而选定电动机； 无锡太湖学院学士学位论文 8 2 汽车变速器的介绍 车变速器的工作原理 变速器是通齿轮传动装过固定或分档来改变输出轴和输入轴传动比的 一 装置，又 被称为变速箱。其通过 更 变传动比，改变发动机曲轴 承受 的转拒， 满足 在起步、加速、行驶及克服各种道路阻碍等不同 行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速 的 不同要求。变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。图 汽车变速器。 图 车变速器 车变速器的分类 （ 1）按传动比变化方式来分： 有级式变速器：所谓变速器档数即指其前进档位数 ， 采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所以轮系形式不同，可分为轴线固定式变速器和轴线旋转式变速器。 无级变速器的传动比自由变换的值的一定范围内，可以有无限多级的通用电气和液压式两种。变速电动无级变速器部件为直流串激电机，除了一般应用在小车在外面， 在超重型卡车驱动系统也被广泛使用。移动液压元件的 速器的液 体 力变器。 综合式变速器： 是一座有水力变 器和齿轮式有级变速器组成的液 压 力机械式变速器，其传动比可在 最上限 与 最下限 之间的几个 规定 范围内作 大范围变动 ，目前 的 应用 比较广阔 。 （ 2）按操作方式来分： 强制操纵式变速器： 是由司机 直接操 作进行 换档 的变速器 。 汽车变速箱轴承的专用压装装置设计 9 自动操纵式变速器： 其 自动进行 传动比 的 选择和换档 的变速器 ，所谓 的 “自动”， 就是 指其上的 每个档位的变换 都需要凭借 反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板以控制车 速。 半自动操纵式变速器： 一 部分 是 最经常 用的几个档位 ，她能 自动 操作 ，其余 的就要 由司机手动 操 作 ；另一 中 是预选式 的 ， 司机需要 预先用按钮选定档位，在踩下 合离器踩板 或松开加 快踩 板时，接通一个电磁装置或液压装置来进行换档。 车变速器的作用 改变传动比 ： 达到 不同的 请 求，不同的 行驶 条件下，发动机的工况是有利的牵引要求，可能的行驶速度要求。在大范围内的速度和汽车速度的驱动轮的转矩的大小的变化。 实现倒车行驶 ： 用来 达到 汽车倒退 驾驶 的 要求 。 为了能 实现倒 退驾车 ，发动机 的 曲轴一般都是只能 在 一个 直线上 转动 运动 ，而汽 车有时需要能倒退行驶，因此， 通常借 用变速器 中设置的倒 退位 来实现汽车倒 退驾驶 。 中断动力传递 ： 在发动机起 步 ， 减速 运 行 ，汽车换档 过程 或需要停车进行动力输出时，中断 动力传递到 驱动轮 上 。 实现空档 ： 当 接合 离合器时，变速 器能不作动力传递 ， 这样就 可以 确保司机在汽车 不松开离合器踏板离开驾驶员座位 ，而汽车部熄火 。 车变速器的主要组成部分 变速器由传动 部分 和变速 部分 两部分组成，可制成单独 的 变速 部分 或与传动 部分 合装在同一箱体内。 大多与普通的传动齿轮，而有些行星齿轮传动。一般用普通换档机制滑动齿轮和传播者。如何滑动齿 轮滑动齿轮和可变比特相关的滑动齿轮两个速度滑动齿轮，如果你使用三联其大小将较大的轴方向，如果采用变位齿轮打滑，其结构紧凑，但传动比变化不大。啮合式离合器，离合器和摩擦点的订婚仪式，传输，应停止或加快区别非常年轻，摩擦离合器，可以在运行时，在任何速度下的转速差，但承载能力小，不能保证两轴严格同步。为了克服这个缺点，与摩擦板的接合离合器外套，当所述第一变速的从动轮由摩擦板，然后被加入到同步速度。行星齿轮传动传动制动控制装置。图 动变速箱图。图 自动动变速器图。 无锡太湖学院学士学位论文 10 图 动变速器图 图 动变速器图 承的介绍 承在机械业中的作用 其作用 主要为 支撑，但是支撑轴 的作用又 只是其作用 中 的一 方面 ，实质就是承担径向载荷。同时也可以理解为是用来固定轴的，即固定轴使其只能实现转动，而无法发生轴向和径向的移动。 电机若失去了轴承，其根本无法 正常 工作， 在这情况下， 轴可向任何方向 偏移 ，而电机工作时要求轴只能作选择运动，从理论上而言，电机失去轴承不可能实现传动，不仅如此，轴承还会影响传动。为了 减小 轴承 不良 在高速轴上 造成 的影响，必须作润滑处理，有些 轴承 购买时就作了 润滑 处理 ，叫做预润滑轴 承，而 绝 大多数的轴承必须 要涂抹 润滑油，负载在告诉运转时，摩擦不仅会增加能耗，且易损坏轴承。 车变速器中的常用轴承及运用 汽车变速箱轴承的专用压装装置设计 11 （ 1）深沟球轴承：结构简单，便于使用，其运用最广泛。它主要用于径向载荷 的 承受，同时也可以 在 一定限度的 承受 轴向载荷，当径向游隙比较大时，其具有同角接触球轴承 相同 的 特 质。其优点在于摩擦系数小极限转速高，制造精度高，容易实现轴承密封，它是多数轴承类型的首要选择。图 深沟球轴承图。 （ 2）圆柱滚子轴承：属于 可以分离型的轴承。其安装拆卸比较方便，一般用于承受径向载荷。其优点在于，与同尺寸的深沟球轴承相比，具有较大的径向承载能力和刚度，通常被用于高载荷或者刚度要求比较高的设备中。图 圆柱滚子轴承图。 （ 3）圆锥滚子轴承：主要用于承受以径向载荷为主的径向和轴向联合载荷，具有较大的承载能力，但精度较低，且使用起来噪音大，不适合用于转速高，噪音低的设备中。图 圆锥滚子轴承图。 图 沟球轴承 图 柱滚子轴承 （ 4） 滚针轴承：由于其紧凑的结构，径向尺寸小， 故其能承受的负 荷量大，所以它极为 适用于径向安装尺寸受限制的支承部件中， 能满足 机械设备向小型化轻量化发展的要求。图 滚针轴承图。 图 锥滚子轴承 图 针轴承 动轴承的基本结构 滚动轴承 主要 其中内圈 用于与轴配合 ,由内圈、外圈、滚动体和保持架 构 成，并 随着轴 一起 作 旋转 运动 ； 外圈 的功用就 是 和 轴承座相 匹配 ，起 到 支 承的 作用 ； 滚动体 凭借 保持架均 匀 地 分布在内圈和外圈之间，其大小 形状 和 数字 直接影响着滚动轴承的 应用 性 质 和寿无锡太湖学院学士学位论文 12 命 ； 保持架能 均匀分布地将 滚动体 分散 ， 避免 滚动体 掉 落， 指引 滚动体 作 转 动运动 起润滑功 用 。 常见滚动轴承结构见下表 2 速器对轴承的要求 （ 1）结构紧凑、尺寸小，轻量。 （ 2）载荷变化大，工作时间长，要能承受高负荷，且容量要足够大。 （ 3）有些轴承还需要能承受轴向力。 （ 4）输出小乐要高，低噪声。 汽车变速器必须满足上述的诸多要求，且随着汽车工业的不断发展，这些要求还在不断提高中。因此，变速器轴承 的性能也必须满足更高的要求，这是开发汽车变速器轴承的基础。 表 2见滚动轴承结构 外圈 内圈 滚动体 保持架 深 沟 球 轴 承 调 心 滚 子 轴 承 圆 锥 滚 子 轴 承 速器中轴承的主要失效形式 滚动轴承的失效形式有很多，常见的有疲劳失效、腐蚀失效、磨损失效、断裂失效、胶合失效及压痕失效。 （ 1）疲劳失效： 疲劳剥落是轴承失效的主要 形式 ，它是因为滚动体在保持架中反复汽车变速箱轴承的专用压装装置设计 13 承受不均匀的载荷所引起的。滚动轴承在工作过程中，滚动体和内 圈（外圈）不断旋转，并与滚道的接触面受到脉动交变力的作用。只要受到的应力超过其材料的疲劳极限，经过一段时间的作用后，其表面会产生裂纹，随后向接触表面延伸，使表层金属以片状形式剥落，形成凹坑，使轴承发生冲击性振动，缩短其寿命。 （ 2）磨损失效： 造成轴承磨损的原因主要是滚动体和滚道之间的相对运动、润滑不良、装配部正确以及有进入外界杂物。磨损量直接决定了轴承的使用寿命，其会直接导致轴承的游隙变大，表面粗糙度变大，从而降低了精度，增大了振动幅度和噪声。 （ 3）腐蚀失效：因为太长时间内没有换掉失效或腐化的润滑油造成轴 承表面化学腐蚀，并在其表面产生锈蚀，从而导致轴承的损坏。 （ 4）断裂失效：由于太长期间处于高转速、大载荷运行及润滑不良的工作环境中，引起轴温度过高而轴抱，若继续运转，将导致轴承损毁。 （ 5）胶合失效： 轴承部分异常发热而使 得 轴承 互相 胶合在一起 ， 而无法完成旋转 运动 ，或者 使 滚动面变得极为粗糙，这种状态下的轴承硬度会逐渐降低，或因为表面粗糙导致旋转性能失效。 （ 6）粘着磨损：由于轴承内部确实润滑油，使得轴承在运转过程中产生的热量无法及时排出，进而造成轴承两金属表面粘连脱落。 除以上常见的失效形式以外， 滚动轴承在承受 极大的静载荷或冲击载荷时，会导致滚动体和滚道的接触面间的应力超过屈服极限，从而导致变形。此外，有硬质杂物落入滚道会形成划痕或凹痕。这些变形均会使轴承产生巨大的振动和噪声，从而无法正常工作。 3 设计方案的确定与选择 无锡太湖学院学士学位论文 14 械设计步骤 机械加工产品的机械设计是第一步。在设计过程中所需的产品的工作原理，结构，功能，初始设计的组件，和必要，即使可以加工，制造和组装方法确定。因此，不同的设计师会产生各种不同的设计步骤和设计。然而，机械设计的共性是客观存在的，需要不断完善和总结。 机械设计的一般步骤：趋势预测，方案设计，技术设计，施工图设计，试生产。 计思路 机械设计关键是要确保的是产品的功能实现及其可靠性，并保证产品的工艺性良好。 此次毕业设计的课题是汽车变速箱轴承专用压装装置的设计 。具体需要将两轴套均匀地压入无缝钢管的两端，且须保证两轴套间的相对位置， 轴套被压到底后，还要在相应位置进行钻攻螺纹孔。图 管套结合件图。 图 管套结合件尺寸图。图 轴套零件图。 图 套结合件图 分析管套结合件图，管套结合为过盈配合，所需的压入力较大，且还要要 确保 轴套 和管子上螺纹孔的相对位置。显然，用人工压配无法很好的完成，不仅劳动强度大，还无法轻易保证相互位置的尺寸，从而有必要设计和使用一台轴承的专用压装装置。 汽车变速箱轴承的专用压装装置设计 15 图 套结合尺寸图 零件 1 为 轴套 ，其 材料 为 件 2 为 无缝钢管 ，其材料为 。技术要求：压装时要保证二端轴套压到底，并保证二轴套相对位置。 两套之间的相对位置可通过定位实现。通过套上 48 的凸台和 9 的孔及 100 的端面进 行定位， 9 的孔插入菱形销 , 48 的凸台插入定位沉孔 ,用这种类似一面两销的六点完 全 定位方式保证其相对位置，其中一只套定位在压头上，另一只则定位在固定支座上。 由于轴套与轴之间的配合为过盈配合，所需的压入力比较大，且随压入长度的增 长而增大，当轴套被压入到底时，压入力会瞬间剧增，为保护电机不受损坏，需采用安全离合器进行过载保护，利用其可调整保护压力的特点，来限制最大的压入力。图 离合器图。 图 套零件图 无锡太湖学院学士学位论文 16 轴套零件 的材料为 管子由 V 型块进行定位，考虑到 同心度在 管和 轴承 套在压入 的过程中要求比较高 ，或将出现压不进的现象，故拟采用高度可调的 V 型块，以降低专用压机的零件加工时编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相关资料 题目： 汽车变速器轴承的专用压装 装置设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923198 学生姓名： 黄雨末 指导教师： 范圣耀 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、毕业设计（论文）外文资料翻译及 原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开题报告 题目： 汽车变速器轴承的专用 压装装置设计 信机 系 机 电 一 体 化 专业 学 号： 0923198 学生姓名： 黄雨末 指导教师： 范圣耀 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11月 25日 课题来源 本课题来源于仪佳设备维修有限公司。本次设计的汽车变速器轴承的专用压机主要用于汽车 4S 店维修汽车变速器 ,对 轴承拆卸后的重新压装。 轴承是变速箱的重要部件之一，为了使轴套与轴之间严格定位，滚动轴承与轴 及轴承座孔间需要采用过盈配合，而过盈安装及其预紧力，不仅对轴承的定位、旋转精度及轴承的游隙有影响，还对滚动轴承的接触角、轴承刚度、轴承内部的载荷分布及摩擦力等产生影响，所以轴承压装过程直接影响变速箱的使用寿命。为了达到使轴承在变速箱内发挥到极佳的状态的目的，需设计一变速箱轴承的专用压装装置，即设计一能在无缝钢管两端均匀压入二轴套，且要保证二轴套的相对位置的压装装置，轴套压到底后，还需要在相应位置钻攻螺孔，压装装置的设计主要是为了保证轴承能够正确的安装，从而使车辆正常工作，使车辆性能发挥到极致。此课题就是由此 而来。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 设计汽车变速器轴承的专用压机的意义在于，通过此装置，对 4S 维修部拆卸下来的轴承进行重新压装，其达到了 人为手动操作无法达到的高强度、高精度的要求，还可以大大提高一次服务所耗费的时间，达到效率最高。 轴承在过去通常使用手工砸压的压装方式，如今已经远远无法满足现在企业的批量生产要求，然而压力机压装受力过程较 复杂，无法准确测量甚至无法测量压装过程中和压装完成后轴和轴承的应力分布，如果压装力不足，会导致零件压装不到位。从而 需要对其退卸后重新压装，这样一来，不仅影响了生产效率，还会使轴径及轴承受损，造成生产资源的浪费，增加生产成本。压装机车辆轴承的发展，也经历了不少更新换代。在过去的数十年里，我们国家最常见的就是移动小车式的转向架轴承压装机，其优点突出，移动方便，操作过程简单，但移动小车式压装机的弊端也很明显，工作精度差，失败率高，而且工人劳动强度大的缺陷使其随着车辆和轴承的不断发展，轴承和轴承的配合精度要求越来越高，逐渐被时代所淘汰，取而代之的则是固定式压装机。发展至今日，固定式压装机功能已经十分强大，随后圆锥滚动轴承压装机 又渐渐被成为适应社会发展要求的新一代压装机，它不仅大大提高了压装质量，也减少了工作量。 中国轴承工业的发展历程，大致可以分为三个阶段： 奠基阶段： 1949 年瓦房店轴承厂恢复生产，成为中国第一家独立生产轴承的企业。抗美援朝期间其迁址哈尔滨并投入生产，而后伤害等市的生产基地也初步形成。至此，我国轴承工业瓦房店、哈尔滨、洛阳、上海四个主要生产基地初步形成，为轴承制造业奠定了基础。 体系形成阶段：此阶段处于国家“一五”至“五五”五个五年计划发展时期，给轴承工业带来了新的机遇。此时期，轴承制造业为重点主机配套 的新 产品发展较快，已开始生产汽车万向节滚针轴承、磁电机轴承、机床主轴轴承和精密轴承，并试制了铁路机车、轧钢机、重型机械、石油工业和航空发电机、坦克等主机所需要的部分配套轴承。 高质快速发展阶段： 1978 年中共十一届三中全会的召开揭开了中国历史崭新的一页，波澜壮阔的改革大潮在祖国大地汹涌澎湃。轴承行业不断推进改革，扩大开放，加速发展，实现生产力大解放，使综合技术经济实力明显增强，掀起了轴承工业发展史上的第三次浪潮。 国外轴承的发展主要在于 7 个方面： （ 1）主要技术与经济指标：尽管轴承只作为各个主机中的支承元 件，但因为其品种繁多、加工精密、尺寸大，其工业只能是机械工业中的一种特殊的独立产业。 （ 2）轴承的整体技术水平，在近 30 年来得到了令人咋舌的进步。高精度、高转速、高可靠性、长寿命、免维护保养以及标准化、单元化、通用化已成为了轴承的基本技术指标。 （ 3）设计理念：传统的轴承设计及其应用的理论和方法，多采用静力学和拟静力学的设计方法。但是近 50 年来，轴承设计理念有很大的突破，有限差分法、有限元法、动力学、拟动力学、弹性流体动力润滑理论等的出现有效的促进了轴承产品设计和应用技术的研究和发展。 （ 4） 通用轴承的结构 改进：产量大并且用途广的通用轴承产品的结构一直以提高轴承载荷、延长使用寿命、增加强度和刚性、减少摩擦磨损、减小噪音、减小尺寸、降低重量、采用新材料及避免维修保养为研究重心。 （ 5） 轴承产品技术：主要有五个显著特征：坚持产品的“三化”方向，以最少的品种来满足不同产业的多样化需求，并有利于产品规模化生产；产品向轻量化、功能组件化、单元化、智能化方向发展、致力于满足主机产品的更新换代要求；产品向高速度、高精度、高可靠性、低摩擦、低振动、低噪声方向发展；采用和发展了计算机辅助设计、计算机辅助制造及计算机集成制造系统 ；在轴承产品上应用了现在高薪技术。 （ 6）材料应用技术： 1905 年德国使用 碳铬钢制造滚动轴承后，到 1920 年被广泛用于滚动轴承制造，五十年代末真空脱气钢问世，八十年达推广了真空脱气钢和钢包精炼，使轴承钢的纯度大幅提高。 （ 7）加工、测试、专业化和自动化水平：在工业发达的国家，对批量大的标准轴承，通常采用高效、高精度的自动化设备进行加工制造，对批量更大的则组织自动生产线、自动化车间甚至自动化工厂进行生产。 研究内容 了解 轴承压机 的工作原理，国内外的研究发展现状； 完成 轴承压 机 的总体方案设计； 完成有关零部件的选型计算、结构强度校核及 压机结构 设计； 熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸； 完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料 1 篇。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 确定该专机的设计方案时，不难发 现其组成部分最重要的是一种能够往复运动的机构。最常用的有：齿轮 杠螺母机构（滑动或滚珠丝杆螺母副）；气动或 液压传动装置等。由动力机构通过传动机构将动力传送至执行机构，最终完成往复运动。 采用皮带轮的好 处在于柔性传动，过载时皮带会打滑，可起到辅助的保护作用，但绝不能当作主要的安全保护措施进行设计和使用。 两套之间的相对位置可通过定位实现。通过套上 48 的凸台和 9 的孔及100 的端面进行定位， 9 的孔插入菱形销 , 48 的凸台插入定位沉孔 ,用这种类似一面两销的六点完全定位方式保证其相对位置，其中一只套定位在压头上，另一只则定位在固定支座上。 根据三年多所学的专业知识及通过参阅机械设计手册、夹具设计手册及相关图册资料，综合考虑专用压装装置的制造成本和周期，本人拟采用的总体方案是：利用电机 过皮带轮带动丝杠转动，进而带动装有螺母的压头移动，将旋转运动转化为直线压入运动。 该设计方案经 慎重考虑，多次试验，多次论证，应该是切实可行的。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 12 日 1 月 20 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。 2013 年 1 月 21 日 3 月 15 日：填写毕业实习报告 ,学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 16 日 3 月 22 日： 轴承压机 结构初步设计