【正文】 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）重型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪加工工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)1驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪結(jié)構(gòu)與作用汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，由主減速器、差速器、半軸、和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成是傳動(dòng)系的最后一個(gè)組成。它的基本功用是將萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動(dòng)輪，并經(jīng)過(guò)降速增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右車(chē)輪，并使左、右車(chē)輪具有汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車(chē)架或承載式車(chē)身之間的鉛垂力、縱向力和橫向力及其力矩。主減速器是汽車(chē)傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。主、。、從動(dòng)錐齒輪嚙合圖 Host, driven bevel gear meshing chart汽車(chē)正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱降低下來(lái)，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需很大，而齒輪副的傳動(dòng)比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說(shuō)，也就是變速箱的尺寸會(huì)越大。另外，轉(zhuǎn)速下降，而扭矩必然增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。所以，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器，可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，也可使變速箱的尺寸質(zhì)量減小，操縱省力。圓錐齒輪與圓柱齒輪不同，圓錐齒輪在其齒線的全長(zhǎng)上，齒輪的模數(shù)是均勻連續(xù)變化的，圓錐齒輪為漸近線齒輪，其齒形有直齒、斜齒等幾種。直齒錐齒輪的嚙合接觸是一個(gè)接觸面，其嚙合過(guò)程并不是連續(xù)的，嚙合瞬間會(huì)造成沖擊，而且載荷大，傳動(dòng)不平穩(wěn)，噪聲大。易造成齒面的磨損，點(diǎn)蝕等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使輪齒折斷。斜齒錐齒輪嚙合時(shí)，其瞬時(shí)接觸線是斜直線，且長(zhǎng)度變化。一對(duì)輪齒從開(kāi)始嚙合起，接觸線的長(zhǎng)度從零逐漸增加到最大，然后又由長(zhǎng)變短，直至脫離嚙合。因此，輪齒上的載荷也是逐漸由小到大，再由大到小，所以傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊和噪聲較小。此外，一對(duì)輪齒從進(jìn)入到退出，總接觸線較長(zhǎng)，重合度大，同時(shí)參與嚙合的齒對(duì)多，故承載能力高。因此齒輪齒形宜采用斜齒錐齒輪。它的軸向尺寸大于徑向尺寸，嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)該屬于齒輪軸。它由裝在軸Ф75和軸Ф60兩段軸頸處的軸承支撐，通過(guò)裝在花鍵外的凸緣盤(pán)聯(lián)結(jié)，將傳動(dòng)軸的扭矩，傳遞給被動(dòng)錐齒輪，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。 Bevel Gear Parts2驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪選材齒輪原材料質(zhì)量的優(yōu)劣是影響齒輪強(qiáng)度及其疲勞性能的最主要因素之一。齒輪鋼材的質(zhì)量狀況，不僅直接影響齒輪的預(yù)備熱處理質(zhì)量，而且還影響齒輪滲碳淬火后的畸變情況，即影響齒輪的尺寸精度，并最終影響齒輪的疲勞性能。因此，齒輪材料應(yīng)該有足夠的齒面硬度，已獲得抗點(diǎn)蝕、抗磨粒磨損、抗膠合和抗塑性形變的能力；而齒心要韌，在變載荷和沖擊載荷作用下有足夠的抗彎疲勞折斷能力；同時(shí)還要有良好的機(jī)械加工和熱處理性能。工程中常用的齒輪材料鍛鋼、鑄鋼，其次是鑄鐵。鑄鐵齒輪成本低、切削性能和耐磨性能好，但鑄鐵的抗彎及耐沖擊能力較差，熱處理工藝也較復(fù)雜，只能用于低速、載荷不大的的齒輪傳動(dòng)中。而重型汽車(chē)主動(dòng)錐齒輪在工作中要承受繁重而復(fù)雜的載荷，這就要求齒輪材料要有較大的接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。而鋼材的韌性好、耐沖擊，還可以通過(guò)熱處理或化學(xué)熱處理來(lái)改善其力學(xué)性能及提高齒輪面的硬度，故最適于用來(lái)制造齒輪。齒輪材料除必須滿足工作條件，還要考慮齒輪尺寸的大小、毛坯的成形方法及熱處理和制造工藝。在此綜合考慮我們選用鋼類(lèi)做毛坯。按化學(xué)成分分類(lèi)，鋼材可分為碳素鋼和合金鋼兩大類(lèi)。按含碳量又可分為低碳鋼（含碳量≤%）；中碳鋼（%＜含碳量＜%）；高碳鋼（含碳量≥%）。碳素鋼：碳素鋼是由碳和鐵素體組成的，其中還含有少量雜質(zhì)。合金鋼：合金鋼是在碳素鋼(ω(C)＜%）基礎(chǔ)上，加入少量合金元素而發(fā)展起來(lái)的，具有較高強(qiáng)度的工程用鋼。這類(lèi)鋼比碳素鋼的強(qiáng)度高20%30%以上，節(jié)約鋼材20%以上，從而可減輕結(jié)構(gòu)件自重量，提高使用可靠性。鋼的力學(xué)性能與其含碳量有關(guān)，熱處理工藝也與含碳量關(guān)系很大。在退火或熱軋狀態(tài)下，隨含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降，與中、高碳鋼相比，低碳鋼的硬度小，塑性和韌性好，易于加工。一、低碳合金鋼的成分特點(diǎn)（1）為保證有良好的塑性與韌性，良好的焊接性能和冷成形性能，低碳合金鋼中碳的含量一般均較低，大多數(shù)為ω(C)＝％～％。（2）錳為主加元素，并輔加釩、鈦、鈮、硅、鋁、鉻、鎳等。這些元素的主要作用是：加入錳、硅、鉻、鎳元素為強(qiáng)化鐵素體；加入釩、鈮、鈦、鋁等元素為細(xì)化鐵素體晶粒；合金元素使S點(diǎn)左移，增加珠光體數(shù)量；加入碳化物形成元素（釩、鈮、鈦）及氮化物形成元素（鋁），使細(xì)小化合物從固溶體中析出，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用。二、低碳合金鋼的性能特點(diǎn)（1）良好的綜合力學(xué)性能，在確保良好的塑性、韌性條件下具有高的強(qiáng)度，特別是把屈服點(diǎn)提高到265N/㎜～460N/㎜，以便減輕結(jié)構(gòu)自重，增加承載能力，節(jié)約鋼材，保證安全。（2）良好的焊接性能，較好的耐大氣腐蝕性能，良好的加工工藝性能。（3）較低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度（碳素結(jié)構(gòu)鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度一般為－20℃左右，而低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)則一般為－30℃左右）。這對(duì)北方高寒地區(qū)使用的構(gòu)件及運(yùn)輸工具，具有十分重要意義。低碳合金鋼比碳素鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，重型汽車(chē)的主從動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)載荷較大，沖擊大，因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，常采用合金鋼。低碳合金鋼材料根據(jù)所含金屬的成分及性能，可分別使材料的韌性耐沖擊，耐磨及抗膠合的性能等獲得提高，也可通過(guò)熱處理或化學(xué)熱處理改善材料的力學(xué)性能及提高齒面的硬度。合金元素可以可以在鋼中形成碳化物提高強(qiáng)度和耐磨性，可以細(xì)化晶粒，提高淬透性和回火的穩(wěn)定性，抑制回火的脆性。例如：Mo: 強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性、提高鋼的耐熱性和高溫強(qiáng)度。Cr：在低合金范圍內(nèi)，對(duì)鋼具有很大強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性、在高合金范圍內(nèi)，使鋼具有對(duì)強(qiáng)氧化性酸類(lèi)等腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕能力、提高鋼的耐熱性。Mn：在低含量范圍內(nèi)，對(duì)鋼具有很大的強(qiáng)化作用，提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性、降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性、改善鋼的低溫韌性。Ti：鈦是鋼中的強(qiáng)脫氧劑，能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒。最常見(jiàn)的錐齒輪材料是20CrMnTi，價(jià)格低廉，但熱后心部金相組織達(dá)不到要求，零件機(jī)械性能差。而20CrNi3，熱后心部金相組織和零件機(jī)械性能滿足要求，但該材料機(jī)械切削加工性能差，價(jià)格昂貴，同時(shí)，熱后變形大，影響傳動(dòng)嚙合。22CrMoH恰恰滿足了上述工藝和性能要求，市場(chǎng)價(jià)格適中，適合企業(yè)大批量生產(chǎn)要求，故在此選擇材料為22CrMoH。材料22CrMoH，%，合金元素Cr、%，H表示高品質(zhì)，雜質(zhì)含量低。22CrMoH屬于低碳鋼。低碳鋼的塑性和韌性較高,但強(qiáng)度較低。這類(lèi)鋼通常要經(jīng)滲碳后進(jìn)行淬火,回火處理,以提高強(qiáng)度和耐磨性。3驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪加工流程驅(qū)動(dòng)橋主動(dòng)錐齒輪加工流程如下：毛坯加工預(yù)先熱處理機(jī)加工表面熱處理熱后機(jī)加工終檢常用的毛坯加工方法有鑄造、鍛造等。大尺寸的齒輪一般用鑄造毛坯，可用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高齒輪常選用鍛造毛坯。鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。它是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。鑄造毛坯因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的，降低了成本并在一定程度上減少了零件的制作時(shí)間。但鑄件的收縮性引起體積的變化，在鑄件的各個(gè)方向上都出現(xiàn)尺寸的減小，對(duì)鑄件的形狀和尺寸精度影響最大，使鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力甚至引起變形產(chǎn)生裂紋。鍛造是指利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。通過(guò)鍛造能消除金屬在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡(jiǎn)單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。鍛件的優(yōu)勢(shì)是由于金屬材料通過(guò)塑性變形后，消除了內(nèi)部缺陷，改善或消除成分偏析等，得到了均勻、細(xì)小的低倍和高倍組織。而鑄造工藝得到的鑄件，盡管能獲得較準(zhǔn)確的尺寸和比鍛件更為復(fù)雜的形狀，但難以消除疏松、空洞、成分偏析、非金屬夾雜等缺陷；鑄件的抗壓強(qiáng)度雖高、但韌性不足，難以在受拉應(yīng)力較大的條件下使用。通過(guò)鍛造能消除金屬在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于相同材料的鑄件。鍛造不僅可以獲得預(yù)定的坯件形狀，而且可以使粗大的晶粒破碎，晶粒細(xì)化，提高金屬的力學(xué)性能，還可以節(jié)省材料，生產(chǎn)率高。模鍛是將坯料放入鍛造模膛內(nèi)進(jìn)行塑性變形，所以鍛件尺寸精度較高，并且內(nèi)部不存在氣孔、砂眼、縮孔和縮松等現(xiàn)象。故在此我們選擇鍛造方法進(jìn)行毛坯加工。 下料為了充分發(fā)揮材料的功能，降低原材料消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，合理選擇毛坯種類(lèi)及下料方法,對(duì)降低成本提高材料利用率,起著決定性作用。機(jī)械加工零件的毛坯種類(lèi)很多，各類(lèi)毛坯的結(jié)構(gòu)尺寸和精度是不同的，一般是根據(jù)毛坯種類(lèi)來(lái)決定零件的加工方法和加工路線。機(jī)械加工零件的毛坯種類(lèi)主要有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件以及各種軋制材料。鍛坯的原材料一般為圓鋼，合理選擇圓鋼直徑和確定下科長(zhǎng)度是鍛造毛坯過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。一、尺寸確定原則可歸納如下：（1）體積相等，即鍛件毛坯的體積加工鍛造過(guò)程中金屬燒損率應(yīng)等于原材料（圓鋼）的下料體積。（2）金屬燒損率δ即鍛造力。熱時(shí)產(chǎn)生的氧化皮、脫碳層等的損耗率。一般取δ=～?；鸫卧龆?，鍛造不平度大，材料脫碳傾向大時(shí)取大值。（3）原材料長(zhǎng)徑比不能太大，一般取L/D=～，最大不超過(guò)3L/D太大，鍛件鍛造過(guò)程中可能發(fā)生彎曲、夾層等缺陷。（4）計(jì)算后的原材料直徑必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格進(jìn)行圓整，且最好是工廠庫(kù)房里現(xiàn)存的或市場(chǎng)上供應(yīng)的規(guī)格。根據(jù)以上原則可得出以下計(jì)算公式和方法：首先，按原則（l）可得：V坯=V鍛（l＋δ）％式中，V鍛是鍛造后的模塊體積，也就是模具零件的外形尺寸加上加工余量后的體積。V坯是原材料的下料體積。按原則（3）有L/D=～，即L=(～)D。這里D為一個(gè)估計(jì)值，設(shè)其為D估，其計(jì)算按下式進(jìn)行。按上式計(jì)算出D估后，應(yīng)按原則（4）進(jìn)行圓整，設(shè)圓整后的直徑為D料，則可按體積相等的原則計(jì)算出原材料下料長(zhǎng)度L料，即故采用直徑Φ120 mm，長(zhǎng)242mm，重21．5kg的熱軋圓鋼。二、下料方法選擇常用的下料方法有：剪切法、鋸切法、冷折法等，視材料性質(zhì)，尺寸大小，生產(chǎn)批量和對(duì)下料質(zhì)量的要求進(jìn)行選擇。剪切法：它是通過(guò)一對(duì)刀片作用給坯料，以一定的壓力P，在坯料內(nèi)部產(chǎn)生剪斷所需應(yīng)力而實(shí)現(xiàn)的。雖然該方法生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)單，切口無(wú)金屬損耗，但是剪切后坯料局部會(huì)被壓扁，端面不平整，剪切面常有毛刺和裂紋。冷折法：冷折法適用于硬度較高的碳鋼和高合金鋼，并要求預(yù)熱到300～400℃。鋸切法:鋸床下料極為普遍，雖然生產(chǎn)率較低，鋸口耗損較大，但下料長(zhǎng)度準(zhǔn)確，鋸割端面平整，在精鍛工藝中，是一種主要的下料方法。各種鋼、有色合金和高溫合金均可在常溫下鋸切。圓鋼一般采用鋸床切割下料，應(yīng)避免先鋸一缺口，然后打斷的操作方法，同時(shí)原材料上不應(yīng)有毛刺等缺陷存在。綜合考慮以上各種方法的特點(diǎn)，我們采用鋸切法下料，兩端截頭。（1）鍛造種類(lèi)鍛造包括自由鍛、模鍛等加工方法。自由鍛：通常指手工自由鍛和機(jī)器自由鍛。手工自由鍛主要依靠人力，利用簡(jiǎn)單的工具對(duì)坯料進(jìn)行鍛打，從而改變坯料的形狀和尺寸獲得所需鍛件。機(jī)器自由鍛造，主要依靠專(zhuān)用的自由鍛和專(zhuān)用工具對(duì)坯料進(jìn)行鍛打，改變坯料的形狀和尺寸獲得所需鍛件。優(yōu)點(diǎn)是：所用工具簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，靈活性好，因此適合單件和小批鍛件，特別是特大型鍛件的生產(chǎn)。為了減輕模鍛設(shè)備的負(fù)擔(dān)或充分利用現(xiàn)有模鍛設(shè)備，簡(jiǎn)化鍛模結(jié)構(gòu)，有些模鍛件的制坯工步也在自由鍛設(shè)備上完成。但自由鍛也有其缺點(diǎn)：鍛件精度低，加工余量大，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大等模鍛：在高強(qiáng)度金屬鍛模上預(yù)先制出與鍛件形狀一致的模膛，并固定在鍛造設(shè)備上，坯料在模膛內(nèi)受壓變形，由于模膛對(duì)金屬坯料流動(dòng)的限制，因而鍛造終了時(shí)，能得到和模膛形狀相符的鍛件。鍛模的上下模塊分別固緊在錘頭和底座上。模鍛件余量小，只需少量的機(jī)械加工。模鍛生產(chǎn)率高，內(nèi)部組織均勻，件與件之間的性能變化小，形狀和尺寸主要是靠模具保證，受操作人員的影響小。模鍛需要借助模具，加大了投資，因此不適合單件和小批量生產(chǎn)。模鍛還常需要配置自由鍛或輥鍛設(shè)備制坯，尤其是曲柄壓力機(jī)和壓力機(jī)上模鍛。與自由鍛相比，模鍛有如下特點(diǎn)：鍛件的尺寸和精度比較高，加工后的形狀與尺寸接近于零件，使以后機(jī)械加工余量減小，材料利用率高，節(jié)省加工工時(shí)；可以鍛造形狀較復(fù)雜的鍛件；鍛件內(nèi)部流線分布合理；操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)率高。但由于受模鍛設(shè)備噸位的限制，鍛件質(zhì)量不能太大，一般在150kg以下，且鍛模制造成本很高，不適合于單件小批量生產(chǎn)。模鍛廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)和國(guó)防工業(yè)中，適合于中小型鍛件的大批量生產(chǎn)。（2）模鍛分類(lèi)模鍛按使用設(shè)備的不同，可分為錘上模鍛、胎模鍛、壓力機(jī)上模鍛。：使用的設(shè)備有蒸汽—空氣模鍛錘、無(wú)跕底錘、高速錘等。一般工廠企業(yè)中主要使用蒸汽—空氣模鍛錘，其工作原理與蒸汽—空氣自由鍛錘基本相同，但由于模鍛受力大，要求設(shè)備的剛性好，導(dǎo)向精度高，以保證上下模對(duì)準(zhǔn)。：是在自由鍛設(shè)備上，使用可移動(dòng)模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。所用模具稱為胎模，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式多種多樣，但不固定在上下跕塊上。一般選用自由鍛方法制坯，然后在胎模中終鍛成形。胎模鍛是介于自由鍛和模鍛之間的一種工藝。:錘上模鍛具有工藝適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，在鍛壓生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。但是，模鍛錘在工作中存在震動(dòng)和噪聲大、勞動(dòng)條件差、蒸汽效率低、能源消耗多等難以克服的缺點(diǎn)。因此近年來(lái)大噸位模鍛錘有逐步被壓力機(jī)所取代的趨勢(shì)。用于模鍛生產(chǎn)的壓力機(jī)有摩擦壓力機(jī)、曲柄壓力機(jī)和平鍛機(jī)