【正文】 .................................................................... 49 致謝 ....................................................................................................................................... 50 附錄 A ....................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。總之，我國(guó)的制造技術(shù)與水平還存在階段性的差距，而我國(guó)的機(jī)械制造裝備產(chǎn)業(yè)也是大致如此。本設(shè)計(jì)以車(chē)型 HGCU2變速器為基礎(chǔ) 設(shè)計(jì) 輸入軸 ， 在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車(chē)速、最大爬坡度等條件下，著重對(duì)變速器 輸入軸 的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 以及對(duì)其進(jìn)行工藝分析等。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) HGCU2 變速器 輸入軸 結(jié)構(gòu) 及加工工藝 設(shè)計(jì) 院系 名稱 ： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 車(chē)輛工程 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 副教授 The Graduation Design for Bachelor39。 隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，轎車(chē)變速器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)是增大其傳遞功率與重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。不能及時(shí)開(kāi) 發(fā)設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新和獨(dú)占性的市場(chǎng)的新產(chǎn)品。 全套圖紙，加 153893706 II 關(guān)鍵詞 ： 變速器 輸入軸 ； 結(jié)構(gòu) ； 工藝； 夾具 ； 設(shè)計(jì) 。一般是指自帶動(dòng)力裝置的可以獨(dú)立行駛并完成運(yùn)載任務(wù)的輪式車(chē)輛 ， 具有四個(gè)或四個(gè)以上的車(chē)輪。既可使驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的扭矩增大為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的若干倍 ，同時(shí)又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的若干分之一。因此它的性能影響到汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。變速器與主減速器及發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)做優(yōu)化匹配 ， 可得到良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置 ， 倒 檔 安全裝置 ，其他結(jié)構(gòu)措施 ， 可使操縱可靠 ， 不 產(chǎn)生 跳 檔 、亂 檔 、自動(dòng)脫 檔 和誤掛倒 檔 ；采用同步器可使換 檔 輕便 ， 無(wú)沖擊及噪聲；采用 斜齒輪 、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低 ， 不同的傳動(dòng)比還可以使在其不同路面提高汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性 ， 使汽車(chē)和 發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的匹配性。1983 年時(shí) ， 美國(guó)通用汽車(chē)公司的自動(dòng)變速器裝車(chē)率已經(jīng)達(dá)到了 94%。 現(xiàn)在市場(chǎng)上的變速器細(xì)分為 5 類手動(dòng)變速器 (MT)， 手動(dòng)自動(dòng)一體變速器 (AMT)，無(wú)級(jí)變速器 (CVT)、雙離合器變速器 (DCT)和自動(dòng)變速器 (AT)， 各自都有不同的優(yōu)勢(shì)。而 5 年前 ， 這個(gè)數(shù)字是 %。 ASCS 由微控制器控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu) (液壓氣壓或電機(jī) )組成以電控液壓 (氣壓 )或電機(jī)機(jī)構(gòu)代替人力控制離合器和選換擋機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速功能。盡管傳統(tǒng)的齒輪變速箱并不理想 ， 但其以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、功率大三大顯著優(yōu)點(diǎn)依然占領(lǐng)著汽車(chē)變速箱的主流地位。這是世界范圍尚未根本解決的難題 ， 也是汽車(chē)變速器的研究的終極目標(biāo)。m扭矩。可與 3L以上排量的大馬力內(nèi)燃機(jī) (XVL 的引擎輸出為 330 N （ 2）摩擦傳動(dòng) CVT 實(shí)現(xiàn)大功率的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)是極為困難的。實(shí)際上這兩種變速器工作原理完全不同。 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器 (Automated Mechanical Transmission 簡(jiǎn)稱 AMT)和液力自動(dòng)變速器（ AT）一樣 ， 不是無(wú)級(jí)變速器 ， 是有級(jí)變速器的自動(dòng)換檔控制。 齒輪無(wú)級(jí)變速裝置 結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單 ， 只有不足 20 種非標(biāo)零件 ， 51 個(gè)零件 ， 生產(chǎn)成本甚至低于手動(dòng)變速箱。 變速器軸在工作中承受著轉(zhuǎn)矩及來(lái)自齒輪嚙合的圓周力、徑向力和斜齒輪的軸向力引起的彎矩。這一點(diǎn)很重要 ， 與其它零件的設(shè)計(jì)不同。 5 變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。它采用齒輪傳動(dòng) ， 具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)檔數(shù)或軸的形式不同分類。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。 在設(shè)計(jì) 的初期 ， 我專門(mén)去一汽輕型汽車(chē)有限公司的特約維修站參觀汽車(chē)的整體構(gòu)造尤其是變速器 輸入軸 的功用；在設(shè)計(jì)的第二階段 ， 通過(guò)參考學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里的松花江中型貨車(chē)的變速器 輸入軸 結(jié)構(gòu) ， 對(duì)變速器 輸入軸 進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)布置 ， 校核軸和齒輪的強(qiáng)度、剛度 ， 選擇材料和熱處理方法；在第三階段的主要任務(wù)是繪制變速器 輸入軸 的裝配圖和重要的零件圖 ， 確定個(gè)零件的精度等級(jí)及其它參數(shù)；第四階段對(duì) 輸入軸 進(jìn)行工藝分析以及工藝 ， 工序卡片的編制最后 ， 是對(duì)整體論文的編寫(xiě)整理整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種資料 ， 以及對(duì)前期設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤做出修改。 輸入軸花鍵部分直徑 d （ mm）可按下式初選?。? 3 maxeTKd ? 式中 ： K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ， K =～ ； maxeT ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ ） 。 各段軸的確定 根據(jù)軸的制造工藝性要求 ， 將 軸的各部分尺寸初步設(shè)計(jì)如圖 所示： 8 圖 軸的結(jié)構(gòu)尺寸 軸的校核 軸的剛度校核 對(duì)齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。 軸的全撓度為 ??? sc fff mm 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為 ??cf =～ ， ??sf =～ 。 已知： a=72mm； b=193mm； L=265mm； d=40mm， 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ 22）、（ 23）、（ 24）得到： 2 6 641 7 1 4 23 643 45 224223223 ????? ??????? LdE baFE I LbaFf rrc ? ~][0 2 6 6 ??? cf mm ~][ 64 45 224223 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm 64)95170( )( 453 ??????? ???????? E I L ababF r? rad 四檔工作時(shí)： 24c os101702c os22 37 474 ?? ??????? ?zmTd TF ngt ?N os 20t a ost a n 444 ???? ???? ntr FF N 9 3 424t a 3 4 4t a n 444 ???? ??ta FF N 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知： a=144mm； b=121mm； L=265mm； d=53mm， 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ 22）、（ 23）、（ 24）得到： 2 6 641 2 11 4 7 3 03 643 45 224224224 ????? ??????? LdE baFE I LbaFf rrc ? ~][0 0 8 1 ??? cf mm ~][0 2 0 4 6 641 2 11 4 3 4 43 64 45 224224 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 13 2222 ?????? sc fff mm 0 0 0 1 0 64)121144( 7 3 03 )( 454 ??????? ???????? E I L ababF r? rad 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等 ， 方向相反。 軸的強(qiáng)度校核 變速器在一檔工作時(shí)： 對(duì)輸入軸校核： 計(jì)算輸入軸的支反力： 21c os101702c os22 31 111 11 ?? ??????? ?zmTdTF ngt ?N os 20t a ost a n 111 ???? ???? ntr FF N 4 0 821t a 8 7 8t a n 111 ???? ??ta FF N 已知： a=24mm； b=241mm； L=265mm； d=30mm， c=53mm 垂直面內(nèi)支反力 對(duì) B 點(diǎn)取矩 ， 由力矩平衡可得到 C 點(diǎn)的支反力 ， 即： bFLF rA 1? （ 25） 16 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ 25）式 ， 解得： AF = 同理 ， 對(duì) A 點(diǎn)取矩 ， 由力矩平衡公式可解得： NFB ? 水平面內(nèi)的支反力 由力矩平衡和力的平衡可知： bFaF BHAH ? （ 26） 1tBHAH FFF ?? （ 27） 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入（ 26）、（ 27）兩式 ， 得到： NF NFBHAH ?? 計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 B 點(diǎn)的最大彎矩為： 1BBAB MMM ?? 7 5 5 5 1 4 8 ???? aFM ABA Nmm 計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 9 3 7 9 0 7 4 ???? aFM AHBH N在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的支反力之后 ， 計(jì)算相應(yīng)的彎矩BM 、 BHM 。 19 第 3 章 變速器 輸入軸 的 工藝 方案的確定 零件的作用 題目所給為 HGCU2 變速器 輸入軸 的設(shè)計(jì) ， 它位于變速箱內(nèi) ， 主要作用是轉(zhuǎn)遞扭矩使齒輪獲得轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力。由于零件的結(jié)構(gòu)較規(guī)則 ， 加工時(shí)不需要較復(fù)雜且專用夾具就能準(zhǔn)確的定位 ， 并保持適當(dāng)?shù)膴A緊力。 定位基準(zhǔn)的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。 精基準(zhǔn)的選擇 在兩端面加工出頂尖孔為精基準(zhǔn)。鉆通孔用錐套心軸定位。 主軸上的鍵 ， 螺紋和斷面上的螺紋孔安排在外圓粗精磨之前車(chē)削之后。 工序 2:鍛造 工序 3:正火熱處理 工序 4:銑端面鉆頂尖孔 工序 5:粗車(chē)外圓 工序 6:調(diào)質(zhì)處理 工序 7:車(chē)左端各部分（車(chē)大端外圓、端面及切槽） 工序 8:車(chē)右端各部分 （仿形車(chē)小端各部分外圓） 工序 9： 熱處理 工序 10： 精車(chē)外圓 工序 11： 粗磨外圓 工序 12:銑鍵槽 工序 13:車(chē)螺紋 21 工序 14:粗磨外錐面 工序 15:精磨外錐面 工序 16:倒角去毛刺 工序 17:檢驗(yàn) 工序 18:入庫(kù) 上述方案遵循了工藝路線制訂的一般原則 ， 但某些工序有些問(wèn)題還值得進(jìn)一步討論。在進(jìn)行精車(chē)時(shí)應(yīng)安排在淬火處理之前 ， 因?yàn)榇慊鹗沽慵谋砻娴母仍黾?， 切削應(yīng)力增加 ， 同時(shí)淬火使零件微小變形 ， 我精車(chē)時(shí)可以進(jìn)行補(bǔ)賞。軸類零件便于裝夾先加工出小端為大端的加工精度作保證。 本章小結(jié) 本章主要是針對(duì)變速器一軸進(jìn)行工藝分析，制定工藝路線，確定工藝方案，列出加工過(guò)程中所 需要的工序，為下邊 編制機(jī)械加工工序卡片做鋪墊。 刀具選擇：刀具材料 YT15， 刀桿尺寸 2030mm2， kr=90， r0=5， rs=， 查《機(jī) 床加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 127。 ap 為 5~8 時(shí) ， 以及工件直徑為 400 時(shí) ， f=~， 取 f=。m 3 1 . 5 5 m i nl l l lT n w f? ? ?? ? ? 半精車(chē)時(shí)： 1 . 2 0 . 1 5242 1 4 0 . 6 ( / m in )6 0 0 . 8 0 . 5v c m????半 精 2 . 2 0 . 1 5242 1 3 2 . 7 ( / m in )6 0 0 . 8 0 . 6v c m??半 精 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速： m i n/ 9 790 4 01 0 0 01 0 0 0 11 rn dvvwc ????? ?? 半精半精 m i n/ 22 rn dvvwc ????? ?? 半精半精 按機(jī)床說(shuō)明書(shū)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 ， 選取 nw 1 =500r/min， Nw2 =350r/min， 其實(shí)際切削速度為： m in/ 905001 rv ???? ?半精 25 m in/ 5 71 0 0 0 903 5 02 rv ???? ?半精 切削工時(shí)的計(jì)算： ( m in )2 0 0 05239。25d6 外圓 26 粗車(chē) 216。 切削工時(shí)的計(jì)算： 12l l lTnf???， 其中 1235 2 0l l l? ? ?， ， ， 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 ， 所以 T=(min) 粗車(chē)