齿轮离合器设计1

目录目录11、绪论311离合器齿轮介绍312离合器齿轮发展与现状313本设计主要研究内容42、车床齿轮的工艺分析521车床齿轮的作用522车床齿轮的工艺分析523车床齿轮的生产类型624选择毛坯625确定加工余量及毛坯尺寸726选择加工方法及制定工艺路线1027工序的设计1428确定切削用量153、结论与总结20参考文献21致谢22内容摘要离合器齿轮是机械设备中的重要组成部分。离合器齿轮是一种动力传达机构，利用离合器齿轮的速度转换将电机输出轴的回转数传送到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。离合器的作用使电机输出轴与变速器之间能逐渐接合，从而保证传动轴平稳转动；暂时切断电机输出轴与变速器之间的联系，防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它得到了极为广泛的应用。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。关键词离合器齿轮机械设备接合平顺分离彻底ABSTRACTTHECLUTCHGEARISANIMPORTANTPARTOFTHEMECHANICALEQUIPMENTTHECLUTCHGEARISATRANSMITPOWERINSTITUTION,THEUSEOFGEARCLUTCHMOTORSPEEDCONVERSIONOFOUTPUTSHAFTROTARYTOTURNTOTHEDIGITALNUMBER,ANDTOGETBIGGERTORQUEOFINSTITUTIONSTHECLUTCHROLETOMAKEMOTOROUTPUTSHAFTANDTRANSMISSIONCANGRADUALLYBETWEENJUNCTION,SOASTOENSURESMOOTHDRIVESHAFTROTATIONTEMPORARILYCUTOFFTHEMOTOROUTPUTSHAFTANDTHECONTACTBETWEENTHETRANSMISSION,PREVENTTRANSMISSIONETCTRANSMISSIONSYSTEMOVERLOAD,PLAYAPROTECTIVEROLEMANYYEARSOFPRACTICALEXPERIENCEMAKEPEOPLETENDTOTHESINGLECHIPDRYFRICTIONCLUTCHITHASDRIVENINERTIAOFSMALL,HEATDISSIPATIONSEXGOOD,SIMPLESTRUCTUREANDEASYTOADJUST,COMPACTSIZE,SEPARATECOMPLETELY,ETCANDASLONGASONTHESTRUCTURETAKECERTAINMEASURES,ALSOCANMAKETHEJOINTSSMOOTHTHEREFORE,ITGOTVERYEXTENSIVEAPPLICATIONANDASLONGASONTHESTRUCTURETAKECERTAINMEASURES,ALSOCANMAKETHEJOINTSSMOOTHTHEREFORE,ITGOTVERYEXTENSIVEAPPLICATIONNOW,A1SINGLEPIECEOFDRYFRICTIONCLUTCHINSTRUCTUREDESIGNISPERFECTTHEHASAXIALELASTICDRIVENPLATE,IMPROVETHECLUTCHOFJOINTSMOOTHCLUTCHTHESHOCKABSORBERWITHREVERSE,PREVENTTHETRANSMISSIONSYSTEMOFRESONANCE,TOREDUCETHENOISEANDTHEFRICTIONOFSMALLERSEPARATIONSTEMINSTITUTIONS,ETCKEYWORDCLUTCHGEARMECHANICALEQUIPMENTJOINTSSMOOTHTHOROUGHSEPARATION21、绪论11离合器齿轮介绍离合器齿轮是机械设备中的重要组成部分。离合器齿轮是一种动力传达机构，利用离合器齿轮的速度转换将电机输出轴的回转数传送到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。离合器的作用使电机输出轴与变速器之间能逐渐接合，从而保证传动轴平稳转动；暂时切断电机输出轴与变速器之间的联系，防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用。12离合器齿轮发展与现状在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合器要大。但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。而且这种离合器在接合时也不够柔和，容易卡住。次后，在油中工作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合器。但是多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容易发生），导致分离不彻底，造成换挡困难。所以它又被干式所取代。多片干式摩擦离合器的主要优点是由于接触面数多，故接合平顺柔和。但因片数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。它具有从动部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。因此，它得到了极为广泛的应用。如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。另外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。由于膜片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，3弹簧的压力几乎没有改变，且可减轻分离离合器时所需要的踏板力。为了提高离合器的传扭能力，大部分上多采用多片干式离合器。次外，近年来由于多片湿式离合器在技术上的不段改善，与干式离合器相比，由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面的温度较低。因此，允许用高档起步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力。据说这种离合器的使用寿命可达干式离合器的五、六倍。为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。采用自动离合器时可以省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。与其他自动传动系统（如液力传动）相比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的力矩调节特性还不够理想，使用性能不尽完善。现在我国产品开发能力低。离介器小产企业绝大多数停留在仿制上，即使行引进技术的也只停留在消化吸收段，中外合资企业也只是按外方图样制造。具备在人才、软硬方面达到一定水平的技术开发中心的，只有上海离合器总厂和长春一东离合器股份有限公司。随着工业的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以适应新的使用条件。从国外的发展动向来看，近年来工业与汽车的性能在向高速发展，发动机的功率和转速不断提高。此外，对离合器的使用要求也越来越高。所以，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已经成为目前离合器的发展趋势13本设计主要研究内容离合器齿轮在日常的生活工作中运用得非常广泛，也起到非常重要的的作用。车床离合器齿轮及毕业设计是在学完了机械设计、机械制造工艺学、液压与气压传动等课程后，进行设计之后的最后一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。另一方面能让我们熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。本章节重点研究了，齿轮离合器从毛坯的选择，到各工序的确定和齿轮加工成型的过程。42、车床齿轮的工艺分析21车床齿轮的作用所给定的零件是车床主轴上的离合齿轮，是齿轮离合器的一部分，该离合齿轮是一个外齿轮，它与花键轴套在一起，通过右端的两个与轮齿相对应的槽与拔叉相配合，然后和内齿轮啮合组成齿轮副，从而传递动力；有时还可以利用脱开的外齿轮兼作齿轮传动用，且与不同齿数齿轮啮合，可以得到不同的传动比，从而改变机器运行的转速，实现变速或换挡功能。22车床齿轮的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原样图的视图正确、完整、公差、尺寸技术要求完全。如图21，该零件为回转体零件，它所有表面均需切削加工，各表面的加工精度和粗糙度都不难获取。其主要加工面及其主要技术要求以花键孔为中心的一组加工面。这一组加工面包括花键孔及其倒角，MM的孔，MM孔。其中花102410键孔，内径定心，要有10个等分的花键齿，并保证齿侧壁粗糙度为16AR左、右端面。这一组加工表面主要是右表面238MM的槽面。其中右端宽238MM、2020深14MM的槽，与齿轮有相对位置精度要求。中间槽宽22MM，深9MM，侧壁20粗糙度为32。除两端面的粗糙度为125，其余表面粗糙度为63。ARARAR以外圆柱齿轮为中心的一组加工面。这一组加工表面包括M25MM、Z55、BMM的圆柱齿轮及两端10256的倒角，外圆，MM外圆和宽22MM的槽。其中齿轮12150410420三个公差组精度等级为766，轮齿表面粗糙度为08，齿面要求淬硬到ARHRC4550，并且齿面与孔中心轴线要保证同轴度0015MM，齿轮倒角112。5由以上分析可知。对于这三组加工表面来讲，可以先选择其中一组加工表面进行加工，然后以加工过的表面为基准，加工其他两组表面，并保证它们之间的相互位置。图21车床离合器齿轮零件图23车床齿轮的生产类型零件是机床上的齿轮，质量为156KG，查表可知其为轻型零件，生产类型中批生产。24选择毛坯241选择毛坯材料该零件材料为45钢。由于零件本身的作用，考虑到其在运行过程中会经常的正、反向行驶，并经常“离”、“合”，故零件在工作过程中经常承受交变及冲击性载荷，齿轮面也应该有较强的硬度，因此应该选用锻件，以便金属纤维不被切断，保证零件的工作可靠性。由于零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，可以采用模锻成型，从而提高生产率，保证加工精度。6242确定机械加工余量及毛坯尺寸设计毛坯图钢制模锻的公差及机械加工余量按GB/T123622003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，先确定如下参数。锻件公差等级。由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。锻件质量M。根据零件成品质量156KG，估算为25KG。FM复杂系数S。由于该零件为圆形，假设其最大直径为132MM，长为110MM，则由圆形锻件计算质量公式（为钢件密度，785G/CM3）可知锻件外廓包容体质量SMF/MN0407。由于0407介于032和063之间，故该零件的形状复杂系数S属S2级。零件表面粗糙度。由零件图知,各加工表面RA16。锻件的材质系数由于该零件为45号钢，是碳的质量的065的碳素钢，M故该锻件的材质系数属级。125确定加工余量及毛坯尺寸毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从手册中查锻件的长度、宽度、高度、厚度公差可得。具体如下各表所示表21工序名称工序余量/M工序经济精度/工序基本尺寸/M工序尺寸及公差MM半精车1H91371376340AR粗车2H10137113813812556大端外圆2138214014027表22工序名称工序余量/M工序经济精度/工序基本尺寸/M工序尺寸及公差半精车05H91281286340AR粗车15H10128051285128512556小端外圆128515130130表23工序名称工序余量/M工序经济精度/工序基本尺寸/M工序尺寸及公差半精车1H91151156340AR粗车2H101151116116125561181162118118表24工序名称工序余量/M工序经济精度/工序基本尺寸/M工序尺寸及公差半精车2H91101106340AR粗车2H101102112112125561141122114118表25工序名称工序余量/M工序经济精度/工序基本尺寸/M工序尺寸及公差半精镗2H982821604AR粗镗2H1082280803267880278788表26工序名称工序余量/M工序经济精度/工序基本尺寸/M工序尺寸及公差半精车2H911211463AR粗车2H1011221101101251121102108108综上所述得毛坯长度为112MM，直径140MM，内有中孔直径78MM。钢制齿轮毛坯锻造后安排正火，以消除残余应力的锻造应力，是不均匀的金相组织通过重新结晶二细化，均匀组织，从而改善加工性。根据上述表中数据，绘出本齿轮零件的毛坯图。图22零件毛坯图926选择加工方法及制定工艺路线261定位基准的选择本零件是带孔的盘状齿轮，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则，即精基准选82的孔及其端面。由于离合器齿轮所有表面都要加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选外圆及其端面为粗基准。但因为外圆130MM上有分模面，表面不平整，有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。262零件表面加工方法的选择该零件的加工面有外圆、内孔、端面，齿面、槽及小孔，材料为45钢。以公差等及和表面粗糙度要求，根据参考资料，其加工方法如下。1、左右端面表面粗糙度为125需粗车、半精车；ARM2、外表圆表面表面粗糙度为32需粗车、半精车；3、宽22MM的槽表面粗糙度为32需粗车、半精车；A4、102MM等内孔表面粗糙度为32需粗镗、半精镗；RM5、齿轮表面粗糙度为32需滚齿、剃齿、珩齿；A6、花键槽表面粗糙度为32需要粗镗、半精镗、拉键槽、校正；7、238MM的槽表面粗糙度为63需要粗铣、半精铣、ARM263零件各表面加工顺序的确定，I加工阶段的划分1、粗加工阶段车外圆、端面，镗内孔、花键孔；2、半精加工阶段以拉出的花键孔为主要精基准，精车外圆，滚齿、铣238MM的槽和剃齿3、精加工阶段校正花键孔，并以校正好的花键孔为精基准，珩齿。10II加工顺序的安排1、机械加工顺序的安排根据机械加工顺序安排时应遵循的原则，考虑到该工件的具体特点，先安排外圆、端面、内孔的加工。由于花键孔是后面各表面加工的主要精基准，所以接着安排花键孔的拉削。花键孔加工好以后，以花键2、孔为精基准，精车外圆，铣铣238MM的槽和剃齿，然后安排花键孔20的校正，珩齿。3、热处理的安排由于毛坯为模锻件，在机械加工之前应进行正火处理，消除锻造应力，境地硬度，改善切削性能。在粗加工之后，安排第二次热处理4、调质处理，提高零件的综合力学性能，最后根据零件的技术要求，对轮齿表面进行淬火处理，以得到较高的表面硬度，提高其耐磨性。辅助工序的安排检验工序在热处理之后安排中间检验工序，最后安排终检工序，还有安排钳工去毛刺，安排清晰工序，最后还要将零件油封，库存。264工序的组合根据零件的生产规模以及零件的结构特点还有加工方法，为了尽可能减少安装次数，在一次加工中安排多面加工，以保证高的表面相互位置精度，考虑使用通用机床夹具，并采用工序集中的原则来组合工序。265工艺路线的确定齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面加工。齿坯加工包括各圆柱表面及端面的加工。按照先基准及先粗后精的原则，该零件加工工艺路线锻造毛坯正火粗车左端面，外圆，22MM的槽，粗镗MM孔，半精镗MM20828204孔，粗镗MM孔，半精镗MM孔，倒角；102140粗车右端面，外圆，粗镗、半精镗MM孔，粗镗、半精镗MM孔，9610倒角；11粗镗MM孔，半精镗MM孔；粗镗MM孔，半精828204102MM孔，倒角；104半精车MM，MM，MM外圆，22MM的30251804150420槽；外圆倒角；拉花键孔滚齿粗铣、半精铣右端238MM的槽20钳工去毛刺剃齿轮齿表面高频淬火4550HRC校正花键孔清洗、检验油封、库存。详细工序如下表表27离合器齿轮工序表序号工序内容及要求定位基准设备1锻造毛坯2正火3粗车小端面至长度为110MM04大端外圆和端面CA6140普通车床4粗车小端外圆至1285留560半精车余量大端外圆和端面5粗车槽22，留半精车余20大端外圆和端面6粗镗78孔至80MM06大端外圆和端面7半精镗80孔至82064大端外圆和端面8粗镗96至100MM560大端外圆和端面12序号工序内容及要求定位基准设备9半精镗100至102MM56040大端外圆和端面10倒角245大端外圆和端面11粗车大端面至长度10804小端面外圆和端面12粗车外圆至138，留半精560车余量小端面外圆和端面13粗镗MM孔至，槽967420深325MM小端面外圆和端面14半精镗MM孔至，962Z13，槽深33小端面外圆和端面15粗镗MM孔至，槽深10718145MM小端面外圆和端面16半精镗MM孔至，槽0深15MM小端面外圆和端面17倒角2X45小端面外圆和端面18半精车MM外圆1504花键内孔19半精车22MM的槽20花键内孔20半精车MM84花键内孔21半精车138MM560花键内孔22倒角245花键内孔23拉花键槽大端端面与内孔L6110卧式拉床24滚齿花键内孔、大端面Y135025粗铣238MM槽20花键内孔、大端X613226半精铣236MM至40238，钳工去毛刺20花键内孔、大端X61321327剃齿，轮齿表面高频淬火4550HRC花键内孔、大端剃齿机序号工序内容及要求定位基准设备28校正花键孔小端面、花键内孔L6110卧式拉床29清洗、检验30油封、库存27工序的设计271选择加工设备与工艺装备根据不同的工序选择机床、刀具、检验量具，如下表所示表28加工设备的选择工步设备选择刀具选择量具选择粗车CA6140YT15游标卡尺半精车CA6140YT30游标卡尺粗镗CA6140YT15内径千分尺半精镗CA6140YT30内径千分尺滚齿Y3150铣齿机单头滚刀公法线千分尺铣槽X62W卧式铣床160MM三面刃铣刀游标卡尺拉花键槽L6100卧式拉床拉刀花键量规工序、,，粗车和半精车又或者粗镗和半精镗。各工序的加工步数不多，且不要求很高的生产率，精度要求不高，选用CA6140型卧式车床。三面刃铣刀粗铣及精铣槽。用专用夹具加工，选用X62W卧式铣床。拉花键则用常见的L6100卧式拉床。14对于刀具的选择加工钢质零件采用YT类硬质后金。粗加工用YT15，精加工用YT30。选用转位车刀。切槽刀宜用高速钢。滚齿采用A级单头滚刀达8级精度，选模数为225MM。铣刀选用三面刃铣刀，铣刀直径为160MM。量具的选择拉花键使用花键量规，滚齿时则需用到公法线千分尺。272确定工序尺寸确定轴向工序尺寸该零件的端面只用到了粗车，查表余量为2MM，所以毛坯长度10822112确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。28确定切削用量切削用量包括背吃刀量、进给量F、和切削速度确定顺序是先确定、F再PACVPA确定。CV281工序切削用量本工序为粗车（车端面、外圆、镗孔）。已知加工材料为45钢，锻件，机床为CA6140卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。切削用量包括背吃刀量A进给量F和切削速度。PV确定粗车外圆140的切削用量。选用刀的刀杠尺寸046BH16MM25MM,确定背吃刀量，粗些车双边余量为2MM,显然为单边余量1MMPAPAPA2确定进给量F，根据背吃力量3MM,工件的直径为100400MM时，查表PA得F06012MM/R按照CA6140的进给量选F061MM/R15确定切削速度。粗车速度取N400R/MIN，根据公式。得V10DNVCCV281M/S169M/MIN。601453所以235MM，061MM/R，281M/SPAFCV粗车左端面外圆车刀代替端面车刀，根据加工余量和机床刚度，选择吃刀深度。一次走刀。进给量。粗车速度取MP2RMF60N400R/MIN，所以实际切削速度281M/S。140531DNVC所以1MM，281M/SPARF60粗车左端小台阶从MM切至0468290468双边余量1298116813MM。两次走刀，单边余量325MM,060MM/R。粗车速度取N400R/MIN，所以实际切削速度256PAF271M/S6014829301DNVC所以325MM，060MM/R，271M/SPFCV从MM切至余量1298111818MM，用切槽车刀8298单边余量单边余量18/29MM。两次走刀，所以MM5429PA查表MM/R。10F选择机床转速200R/MIN。所以实际切削速度NM/S3610289436DVC所以45MM，MM/R，136M/SPAFCV粗镗785至切削用量。用YT15硬质合金刀具。根据表得，7820当粗镗料、镗刀直径为20MM、2MM、镗刀出长度为100MM时，015PAF03MM/R按CA6140车床的进给量，选015MM/R由于2Z22。所以单F边余量RMFAP150,1理论切削速度16SMKFATCVVYVMX2IN81908150627320机床主轴转速MIN4981349210RSDVNW为了方便，仍选择机床转速R/MIN50N实际切削速度205M/S6017843601DNVC所以，205M/SRMFAP5,CV各工序参数见下表29基本用量工序参数工步内容车床转速IN/R背吃刀量MAP进给量RF/切削速度SMV/粗车外圆130400235061281粗车左端面400206281粗车左端小台阶40032506271粗车外圆0468120045018136粗镗78550011015205282工序切削用量本工序还是为粗车（车端面、外圆、台阶面、镗孔和车沟槽），己知条件与工序相同。采用工序确定切削用量和切削时间的方法，得本工序的切削用量及基本时间见下表17210基本用量工序参数工步内容车床转速MIN/R背吃刀量AP进给量RMF/切削速度SV/粗镗1007204004725015171粗镗9474003225015171粗镗10872040031750152倒角手动069粗铣20384006008314283工序切削用量本工序为半精加工（车端面、外圆、镗孔及倒角）。已知条件与粗加工工序相同。采用工序确定切削用量和切削时间的方法，得本工序的切削用量及基本时间见下表211基本用量工序参数工步内容车床转速MIN/R背吃刀量MAP进给量RF/切削速度SMV/半精车外圆1295000903534半精车116850009035306半精车槽11840009018234半精车外圆13850009035345半精镗807500055015214半精镗1007400055015211半精镗947400065015198半精镗1087400065015228精铣铣2038400201031418284工序的切削用量本工序为滚齿，选用标准的高速钢单头滚刀，模数M25，直径63MM，可一次走刀切至全深。工作表面粗糙度为，根据表可知，选择工件每MRA61转轴向进给量1810MM/R。按Y3150型滚齿进给量表选083MM/R。AFAF根据计算公式确定齿轮滚刀的切削速度。VXYAMKFTCVV式中，364，T240MIN，083MM/R，M25，085，0808VCAFVY50VXVK064，则MIN/4260528302465VIN/11RDN根据Y1350型滚齿机主轴转速，选。实际切削速度为SR/53SMV/450285工序的切削用量本工序为拉键槽，单面余