【導(dǎo)讀】取力器的質(zhì)量好壞，嚴(yán)重影響專用車輛的試用狀況。取力器一般情況下安。傳遞的動力，或直接將發(fā)動機(jī)的功率通過法蘭和傳動軸傳遞到被驅(qū)動的工作機(jī)上，在設(shè)計(jì)過程中，取力器的動力是由變速箱中間軸輸入的。器等的應(yīng)用，將力傳遞到輸出軸上。最后，由輸出軸通過內(nèi)外花鍵配合，將力傳。遞到下一級機(jī)械機(jī)構(gòu)上。在設(shè)計(jì)過程中，利用CAXA繪圖，運(yùn)用MATALAB軟件編程。通過本次設(shè)計(jì)，使所設(shè)計(jì)的取力器工作平穩(wěn)可靠，傳動效率良好。

　　

【正文】 4451 1 83 ???????? ???????? E I L ababF? rad [322] ? ? ?? ?? 合格 圖 輸出 軸受力彎曲變形 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 軸的強(qiáng)度校核 在其作用下應(yīng)力 為 332dMWM ?? ?? [328] 式中： 222nsc TMMM ??? [329] aFMc 2? [330] ； aFMs 1? [331] ； iTT en max? [332] W～為抗彎截面系 數(shù) （ 1）第一軸強(qiáng)度校核 1） 見圖 ，雙聯(lián)齒輪處斜齒輪強(qiáng)度校核 mmNaFM c ????? 9 3 3 3 42 [330] mmNTT en ?????? 53m a x 107107 0 0 322232223 7 0 0 0 0 0 8 5 9 3 3 0323232???????????dTMMd MWM nsc??? =? ? ? 2/400 mmN?? 合格 2）見圖 ，雙聯(lián)齒輪處直齒輪強(qiáng)度校核 mmNaFM c ????? 06602 [330] mmNaFM s ????? 0 8 1 1 81 [331] mmNTT en ????? 7 0 0 0 0 01 0 0 07 0 0m a x 322232223 ???????????dTMMdMWM nsc??? =? ? ? 2/400 mmN?? 合格 (2)第二軸強(qiáng)度校核 見圖 mmNaFM c ????? 09502 [330] mmNaFM s ????? 8 7 4 1 81 [331] mmNiTT en ????? 5 6 0 0 0 1 0 0 07 0 0m a x 322232223 ???????????dTMMdMWM nsc??? =? ? ?2400 mmN?? 合格 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 材料的選擇 根據(jù)齒輪的失效形式，對齒輪材料的主要要求是：在循環(huán)應(yīng)力和沖擊載荷的作用下，有足夠的彎曲強(qiáng)度：輪齒表層有足夠的 硬度和耐磨性；進(jìn)過各種加工和熱處理達(dá)到所需求的精度要求 [19]。 制造齒輪的材料主要是各種牌號的鋼，其次是鑄鐵，在特殊情況下使用有色金屬，粉末冶金以及某些非金屬材料等。 齒輪用鋼可以分為鍛鋼和鑄鋼兩大類。由于鍛鋼質(zhì)量比鑄鋼質(zhì)量好，所以，除非尺寸較大，結(jié)構(gòu)較形式復(fù)雜不易鍛造的情況下才使用鑄 。 用熱處理的方法能夠提高材料的機(jī)械性能，尤其是對提高齒面的承載能力有顯著影響。 按齒面硬度的不同，分為軟齒面齒輪和應(yīng)齒面齒輪： 軟齒面齒輪（齒面硬度小于等于 350HBS） [20] 這類齒輪的最終熱 處理是調(diào)質(zhì)或正火，熱處理后進(jìn)行切齒。齒面硬度通常為160286HBS。因?yàn)辇X面硬度較低，故承載能力較低。但因?yàn)檫@類齒輪制造簡單，成本低，所以廣泛應(yīng)用于對尺寸及重量都沒有嚴(yán)格要求的一般機(jī)械設(shè)備中。由于小齒輪的工作較大齒輪繁重，所以小齒輪的齒面硬度應(yīng)該比大齒輪的齒面硬度高一些，一般高 2050HBS 單位硬度。 硬齒面齒輪（齒面硬度大于 350HBS） 這類齒輪通常是在半精加工后進(jìn)行齒面硬化的熱處理。常用的熱處理方法有淬火，表面淬火，滲碳淬火以及氮化等。齒面硬度一般為 4062HRC。熱處理后齒面有變形，可以用研 磨，磨削或刮削等精度加工方法加以消除。這類齒輪齒面硬度高，承載能力高，耐磨性好，適用于尺寸和重量有限制，以及重要機(jī)械設(shè)備中。 鑄鐵的耐沖擊和抗彎曲性能較差，主要用于制造低速和不重要的開式齒輪以及傳遞功率不打的齒輪。球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高，有時(shí)可用來代替鑄鋼。 對于告訴，小功率，精度不高以及傳遞運(yùn)動未注的齒輪傳動，有事用非金屬材料（例如夾布膠木，尼龍，塑料等）制作齒輪 [18]。 本次設(shè)計(jì)的齒輪均采用 45 號鋼鑄齒輪。 對于雙聯(lián)齒輪，采用 45 號鋼調(diào)制處理。經(jīng)查齒輪常用材料機(jī)械性能表， 45號鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)到 241268HBS 時(shí)，材料的抗拉強(qiáng)度極限為 700MPa,屈服極限為410MPa。而本次設(shè)計(jì)中雙聯(lián)齒輪中斜齒輪的彎曲強(qiáng)度是 ,直齒輪的彎曲強(qiáng)度是 。雙聯(lián)齒輪中的斜齒輪接觸應(yīng)力是 ，直齒輪接觸 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 應(yīng)力是 。所選用的材料完全能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。 對于小直齒輪，采用 45 號剛表面淬火處理。經(jīng)查齒輪常用材料機(jī)械性能表，45 號 鋼經(jīng)過淬火后，硬度能夠達(dá)到 4050HRC。材料的抗拉強(qiáng)度極限為 750MPa，屈服強(qiáng)度極限為 500MPa。經(jīng)過計(jì)算，小齒輪彎曲強(qiáng)度為 ,接觸應(yīng)力為。所選用的材料完全能滿足設(shè)計(jì)的要求 [18]。 軸在彎矩或轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的應(yīng)力一般為變應(yīng)力，軸的截面尺寸發(fā)生突然變化的的情況下還會產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此軸的主要失效形式是疲勞斷裂。設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。對于瞬間過載很大，應(yīng)力性質(zhì)接近于靜應(yīng)力的軸，可能產(chǎn)生塑性變形，還應(yīng)按照最大載荷進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。對于剛度要求高的軸，應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，對高速轉(zhuǎn)動的軸或載荷作用周期性變化的軸，為防止共振，還要盡心提供穩(wěn)定性計(jì)算 [21]。 軸的材料選擇主要是根據(jù)軸的工作條件并 考慮制造工藝等因素確定。軸的失效多數(shù)是疲勞引起的，故軸的材料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度及剛度，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)還要考慮材料的來源，工藝性以及經(jīng)濟(jì)性等。對于與軸上零件有相對潤滑的軸，還要求有良好的耐磨性。 軸的常用材料為碳素鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制的圓鋼和鍛件。鍛件的內(nèi)部組織比較均勻，強(qiáng)度較好，故重要的軸以及大尺寸的軸或階梯尺寸變化大的軸，應(yīng)采用鍛件。 常用優(yōu)質(zhì)碳素鋼有 35， 45， 50 鋼，其中以 45 鋼用的最多。這類材料的強(qiáng)度，塑性，與韌性等機(jī)械性能較好，一般經(jīng)正火，調(diào)質(zhì)處理，且材料來源方便，加工性好 ，經(jīng)濟(jì)性好，可用于一般或要求較高的軸。對于不重要或受載較小的軸可采用 Q235A,Q275 等普通碳素鋼。 本次設(shè)計(jì)中，一軸和二軸均采用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理。通過查軸的常用材料及其主要機(jī)械性能知，材料的硬度在 5860HCR 的軸，抗拉強(qiáng)度極限為 637MPa，屈服強(qiáng)度極限為 353MPa。經(jīng)過計(jì)算，一軸強(qiáng)度為 ,二軸強(qiáng)度為 。所選材料滿足設(shè)計(jì)要求。 灰鑄鐵通常是指具有片狀石墨的灰口鑄鐵，這中鑄鐵具有一定的機(jī)械性能、良好的鑄造性能以及其它多方面的優(yōu)良性能，因而在機(jī)械制造 中業(yè)獲得最廣泛的應(yīng)用。 球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵一般是用稀土鎂合金對鐵液進(jìn)行處理，以改善石墨形態(tài)， 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 從而得到比灰鑄鐵有更高機(jī)械性能的鑄鐵。 球墨鑄鐵依照其基體和性能特點(diǎn)而分為六種：即鐵素體（高韌性）球墨鑄鐵，珠光體（高強(qiáng)度）球墨鑄鐵，貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，奧氏體一貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，馬氏體一奧氏體（抗磨）球墨鑄鐵及奧氏體（耐熱、耐蝕）球墨鑄鐵。 蠕墨鑄鐵具有不同比例的珠光體 —鐵素體基體組織。鑄鐵性能與其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基體有關(guān)。在石墨蠕化良好條件下，珠光體蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度和硬度較高，耐磨性強(qiáng)。適于 制造耐磨零件，如汽車的剎車鼓等。而鐵素體蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性較好，在高溫作用下，不存在珠光體分解問題，組織較穩(wěn)定，適用于制造在高溫下工作、需要有良好的抗熱疲勞能力、導(dǎo)熱性的零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸蓋、進(jìn)排氣岐管 等 [20]。 本次設(shè)計(jì)的箱體工作環(huán)境較差，需要承受高壓，高熱等惡劣的工作條件，所以采用球墨鑄鐵。 密封與潤滑 由于取力器直接與變速箱相連，所以潤滑油不用特意選擇，可以與 取力器 使用同樣的潤滑油是 320 抗氧防銹工業(yè)齒輪油。潤滑方式是壓力潤滑。兩個齒輪在嚙合時(shí)產(chǎn)生類似于齒輪泵的功效，可以講潤滑油壓入到取力器箱體 內(nèi)。 高速軸的密封采用毛氈圈密封，其余部分使用密封圈密封 [22]。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第 4 章工藝過程設(shè)計(jì) 輸入軸的加工工藝過程 表 大量生產(chǎn)取力器輸入軸過程 工序號 工序內(nèi)容 設(shè)備 說明 10 毛胚鍛造 鍛床 20 熱處理 熱處理設(shè)備 消除內(nèi)應(yīng)力，提高切削性能 30 銑兩端面，鉆中心孔 平端打孔機(jī) 基準(zhǔn)先行 40 粗車外圓，倒角 車床 外形尺寸盡快達(dá)到要求尺寸 50 清洗 清洗機(jī) 為中間檢驗(yàn)做準(zhǔn)備 60 中間檢查 檢查外型尺寸是否到規(guī)格 70 半精車外圓 專用車床 提高精度 80 精車直徑為 35mm 的兩外圓 專用車床 提高精度 90 最終熱處理 熱處理機(jī) 提高力學(xué)性能 100 最終檢驗(yàn) 檢驗(yàn)精度，公差是否達(dá)到要求 110 入庫 圖 輸入軸 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 輸出軸加工工藝過程 圖 輸出軸 表 大量生產(chǎn)取力器輸出軸過程 工序號 工序內(nèi)容 設(shè)備 說明 10 毛胚鍛造 鍛床 20 熱處理 熱處理設(shè)備 消除內(nèi)應(yīng)力，提高切削性能 30 銑兩端面，鉆中心孔 平端打孔機(jī) 基準(zhǔn)先行 40 粗車外圓，倒角 車床 外形尺寸盡快達(dá)到要求尺寸 50 清洗 清洗機(jī) 為中間檢驗(yàn)做準(zhǔn)備 60 中間檢查 檢查外型尺寸是否到規(guī)格 70 半精車外圓 專用車床 提高精度 80 銑外花鍵 銑床 提高精度 90 拉削內(nèi)花鍵 拉床 提高精度 100 精車外圓 專用車床 提高精度 110 最終熱處理 熱處理機(jī) 提高力學(xué)性能 120 最終檢驗(yàn) 檢驗(yàn)精度，公差是否達(dá)到要求 130 入庫 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 雙聯(lián)齒輪加工工藝過程 表 大量生產(chǎn)取力器雙聯(lián)齒輪過程 工序號 工序內(nèi)容 設(shè)備 說明 10 毛胚鍛造 鍛床 20 熱處理 熱處理設(shè)備 消除內(nèi)應(yīng)力，提高切削性能 30 粗車外圓以及端面 車床 作為粗基準(zhǔn) 40 粗車內(nèi)孔 車床 50 精車內(nèi)孔 車床 做為精基準(zhǔn) 60 精車外圓，端面及槽 專用車床 用芯軸定位 70 鉆φ 5 油孔 鉆床 80 清洗 清洗 機(jī) 為中間檢驗(yàn)做準(zhǔn)備 90 中間檢驗(yàn) 檢查外型尺寸是否到規(guī)格 100 滾齒 滾齒機(jī) 生成齒形 110 插齒 插齒機(jī) 生成齒形 120 齒部調(diào)制處理 熱處理機(jī) 提高力學(xué)性能 130 最終檢驗(yàn) 檢驗(yàn)精度，公差是否達(dá)到要求 140 入庫 圖 雙聯(lián)齒輪 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 軸端蓋的加工工藝過程 表 大量生產(chǎn)取力器雙聯(lián) 齒輪過程 工序號 工序內(nèi)容 設(shè)備 說明 10 毛胚鍛造 鍛床 20 銑平面 銑床 基準(zhǔn)先行 30 銑外圓 銑床 達(dá)到尺寸要求 40 清洗 清洗機(jī) 為中間檢驗(yàn)做準(zhǔn)備 50 中間檢驗(yàn) 檢查外型尺寸是否到規(guī)格 60 鉆φ 7 通孔 鉆床 70 精銑直徑為 62 的外圓端面 銑床 提高精度 80 最終檢驗(yàn) 清洗 機(jī) 檢驗(yàn)精度，公差是否達(dá)到要求 90 入庫 圖 軸端蓋 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是對與 CA1061K28L3 型貨車變數(shù)器相配的取力器的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)的目的、方法和步驟，對取力器以及 CA1061K28L3 型貨車 取力器 進(jìn)行了調(diào)研，收集資料，然后匯總，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最后繪制裝配圖和零件圖。 對于本次設(shè)計(jì)做如下總結(jié)： 1).汽車取力器設(shè)計(jì)中，齒輪的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、軸承的設(shè)計(jì)是最主要內(nèi)容。其中齒輪的設(shè)計(jì)中，齒輪各擋的齒數(shù)分配需要精心調(diào)整齒輪的齒數(shù)、螺旋角和變位系數(shù)才能獲得比較好的結(jié)果。在分配齒數(shù)時(shí)，應(yīng)多方面參考資料。力求獲得理想的齒數(shù)分配。 2).在布置總體結(jié)構(gòu)時(shí)能夠從多方面考慮，最后選擇一個合適的總體結(jié)構(gòu)方案，對于初次設(shè)計(jì)的學(xué)生來說是好的。 3).取力器的軸的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮多方面因素，包括齒輪結(jié)構(gòu)，花鍵標(biāo)準(zhǔn)、軸承標(biāo)準(zhǔn) 、檔圈標(biāo)準(zhǔn)等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，應(yīng)對軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，如不滿足，要重新設(shè)計(jì)；軸承也根據(jù)結(jié)構(gòu)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用。 4)在設(shè)計(jì)過程中，對于撥叉總成以及操縱機(jī)構(gòu)總成方面，因?yàn)闀r(shí)間精力有限，只是做了一個簡單的說明，沒有進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，如果時(shí)間充裕，應(yīng)當(dāng)對這兩方面的問題進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算與介紹。 5)在加工工藝分析過程中，存在著加工工藝過程不夠詳細(xì)，編制方法不夠經(jīng)濟(jì)等問題。這是需要改進(jìn)的地方。 6)對于繪圖軟件 CAXA 的