【正文】 山東交通學院畢業(yè)設計（論文）重型汽車驅(qū)動橋主動錐齒輪加工工藝畢業(yè)設計1驅(qū)動橋主動錐齒輪結(jié)構與作用汽車的驅(qū)動橋位于傳動系的末端，由主減速器、差速器、半軸、和驅(qū)動橋殼等組成是傳動系的最后一個組成。它的基本功用是將萬向節(jié)傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動輪，并經(jīng)過降速增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右車輪，并使左、右車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能；同時，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或承載式車身之間的鉛垂力、縱向力和橫向力及其力矩。主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對發(fā)動機縱置的汽車來說，主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。主、。、從動錐齒輪嚙合圖 Host, driven bevel gear meshing chart汽車正常行駛時，發(fā)動機的轉(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，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動比則需很大，而齒輪副的傳動比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說，也就是變速箱的尺寸會越大。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傳動機構的傳動負荷。所以，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設置一個主減速器，可使主減速器前面的傳動部件如變速箱、分動器、萬向傳動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接觸面，其嚙合過程并不是連續(xù)的，嚙合瞬間會造成沖擊，而且載荷大，傳動不平穩(wěn)，噪聲大。易造成齒面的磨損，點蝕等，嚴重時會使輪齒折斷。斜齒錐齒輪嚙合時，其瞬時接觸線是斜直線，且長度變化。一對輪齒從開始嚙合起，接觸線的長度從零逐漸增加到最大，然后又由長變短，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，所以傳動平穩(wěn)，沖擊和噪聲較小。此外，一對輪齒從進入到退出，總接觸線較長，重合度大，同時參與嚙合的齒對多，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，嚴格地說，應該屬于齒輪軸。它由裝在軸Ф75和軸Ф60兩段軸頸處的軸承支撐，通過裝在花鍵外的凸緣盤聯(lián)結(jié)，將傳動軸的扭矩，傳遞給被動錐齒輪，以實現(xiàn)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動。 Bevel Gear Parts2驅(qū)動橋主動錐齒輪選材齒輪原材料質(zhì)量的優(yōu)劣是影響齒輪強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，齒輪材料應該有足夠的齒面硬度，已獲得抗點蝕、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；同時還要有良好的機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，熱處理工藝也較復雜，只能用于低速、載荷不大的的齒輪傳動中。而重型汽車主動錐齒輪在工作中要承受繁重而復雜的載荷，這就要求齒輪材料要有較大的接觸應力和彎曲應力。而鋼材的韌性好、耐沖擊，還可以通過熱處理或化學熱處理來改善其力學性能及提高齒輪面的硬度，故最適于用來制造齒輪。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做毛坯。按化學成分分類，鋼材可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。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)＜%）基礎上，加入少量合金元素而發(fā)展起來的，具有較高強度的工程用鋼。這類鋼比碳素鋼的強度高20%30%以上，節(jié)約鋼材20%以上，從而可減輕結(jié)構件自重量，提高使用可靠性。鋼的力學性能與其含碳量有關，熱處理工藝也與含碳量關系很大。在退火或熱軋狀態(tài)下，隨含碳量的增加，鋼的強度和硬度升高，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（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、鎳元素為強化鐵素體；加入釩、鈮、鈦、鋁等元素為細化鐵素體晶粒；合金元素使S點左移，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），使細小化合物從固溶體中析出，產(chǎn)生彌散強化作用。二、低碳合金鋼的性能特點（1）良好的綜合力學性能，在確保良好的塑性、韌性條件下具有高的強度，特別是把屈服點提高到265N/㎜～460N/㎜，以便減輕結(jié)構自重，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)構鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度一般為－20℃左右，而低合金高強度結(jié)構則一般為－30℃左右）。這對北方高寒地區(qū)使用的構件及運輸工具，具有十分重要意義。低碳合金鋼比碳素鋼具有更高的力學性能和更好的淬火性能，重型汽車的主從動錐齒輪傳動載荷較大，沖擊大，因此，在傳遞大動力，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，也可通過熱處理或化學熱處理改善材料的力學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度和耐磨性，可以細化晶粒，提高淬透性和回火的穩(wěn)定性，抑制回火的脆性。例如：Mo: 強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度、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度。Cr：在低合金范圍內(nèi)，對鋼具有很大強化作用，提高強度、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)，使鋼具有對強氧化性酸類等腐蝕介質(zhì)的耐腐蝕能力、提高鋼的耐熱性。Mn：在低含量范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、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：鈦是鋼中的強脫氧劑，能使鋼的內(nèi)部組織致密，細化晶粒。最常見的錐齒輪材料是20CrMnTi，價格低廉，但熱后心部金相組織達不到要求，零件機械性能差。而20CrNi3，熱后心部金相組織和零件機械性能滿足要求，但該材料機械切削加工性能差，價格昂貴，同時，熱后變形大，影響傳動嚙合。22CrMoH恰恰滿足了上述工藝和性能要求，市場價格適中，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,但強度較低。這類鋼通常要經(jīng)滲碳后進行淬火,回火處理,以提高強度和耐磨性。3驅(qū)動橋主動錐齒輪加工流程驅(qū)動橋主動錐齒輪加工流程如下：毛坯加工預先熱處理機加工表面熱處理熱后機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)濟的毛坯成形方法，對于形狀復雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟性。它是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，而達到免機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間。但鑄件的收縮性引起體積的變化，在鑄件的各個方向上都出現(xiàn)尺寸的減小，對鑄件的形狀和尺寸精度影響最大，使鑄件產(chǎn)生內(nèi)應力甚至引起變形產(chǎn)生裂紋。鍛造是指利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡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)勢是由于金屬材料通過塑性變形后，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，盡管能獲得較準確的尺寸和比鍛件更為復雜的形狀，但難以消除疏松、空洞、成分偏析、非金屬夾雜等缺陷；鑄件的抗壓強度雖高、但韌性不足，難以在受拉應力較大的條件下使用。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優(yōu)于相同材料的鑄件。鍛造不僅可以獲得預定的坯件形狀，而且可以使粗大的晶粒破碎，晶粒細化，提高金屬的力學性能，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)濟效益，合理選擇毛坯種類及下料方法,對降低成本提高材料利用率,起著決定性作用。機械加工零件的毛坯種類很多，各類毛坯的結(jié)構尺寸和精度是不同的，一般是根據(jù)毛坯種類來決定零件的加工方法和加工路線。機械加工零件的毛坯種類主要有鑄件、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度是鍛造毛坯過程中的重要環(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程中金屬燒損率應等于原材料（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，材料脫碳傾向大時取大值。（3）原材料長徑比不能太大，一般取L/D=～，最大不超過3L/D太大，鍛件鍛造過程中可能發(fā)生彎曲、夾層等缺陷。（4）計算后的原材料直徑必須按國家標準的規(guī)格進行圓整，且最好是工廠庫房里現(xiàn)存的或市場上供應的規(guī)格。根據(jù)以上原則可得出以下計算公式和方法：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為一個估計值，設其為D估，其計算按下式進行。按上式計算出D估后，應按原則（4）進行圓整，設圓整后的直徑為D料，則可按體積相等的原則計算出原材料下料長度L料，即故采用直徑Φ120 mm，長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)批量和對下料質(zhì)量的要求進行選擇。剪切法：它是通過一對刀片作用給坯料，以一定的壓力P，在坯料內(nèi)部產(chǎn)生剪斷所需應力而實現(xiàn)的。雖然該方法生產(chǎn)率高，操作簡單，切口無金屬損耗，但是剪切后坯料局部會被壓扁，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，但下料長度準確，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，應避免先鋸一缺口，然后打斷的操作方法，同時原材料上不應有毛刺等缺陷存在。綜合考慮以上各種方法的特點，我們采用鋸切法下料，兩端截頭。（1）鍛造種類鍛造包括自由鍛、模鍛等加工方法。自由鍛：通常指手工自由鍛和機器自由鍛。手工自由鍛主要依靠人力，利用簡單的工具對坯料進行鍛打，從而改變坯料的形狀和尺寸獲得所需鍛件。機器自由鍛造，主要依靠專用的自由鍛和專用工具對坯料進行鍛打，改變坯料的形狀和尺寸獲得所需鍛件。優(yōu)點是：所用工具簡單，通用性強，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)。為了減輕模鍛設備的負擔或充分利用現(xiàn)有模鍛設備，簡化鍛模結(jié)構，有些模鍛件的制坯工步也在自由鍛設備上完成。但自由鍛也有其缺點：鍛件精度低，加工余量大，生產(chǎn)率低，勞動強度大等模鍛：在高強度金屬鍛模上預先制出與鍛件形狀一致的模膛，并固定在鍛造設備上，坯料在模膛內(nèi)受壓變形，由于模膛對金屬坯料流動的限制，因而鍛造終了時，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備制坯，尤其是曲柄壓力機和壓力機上模鍛。與自由鍛相比，模鍛有如下特點：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，使以后機械加工余量減小，材料利用率高，節(jié)省加工工時；可以鍛造形狀較復雜的鍛件；鍛件內(nèi)部流線分布合理；操作方便，勞動強度低，生產(chǎn)率高。但由于受模鍛設備噸位的限制，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)。模鍛廣泛應用于機械制造業(yè)和國防工業(yè)中，適合于中小型鍛件的大批量生產(chǎn)。（2）模鍛分類模鍛按使用設備的不同，可分為錘上模鍛、胎模鍛、壓力機上模鍛。：使用的設備有蒸汽—空氣模鍛錘、無跕底錘、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，要求設備的剛性好，導向精度高，以保證上下模對準。：是在自由鍛設備上，使用可移動模具生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。所用模具稱為胎模，它結(jié)構簡單，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性廣的特點，在鍛壓生產(chǎn)中廣泛應用。但是，模鍛錘在工作中存在震動和噪聲大、勞動條件差、蒸汽效率低、能源消耗多等難以克服的缺點。因此近年來大噸位模鍛錘有逐步被壓力機所取代的趨勢。用于模鍛生產(chǎn)的壓力機有摩擦壓力機、曲柄壓力機和平鍛機