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1、新疆大学机械工程学院专业课程设计新疆大学机械工程学院专业课课程设计说明书 班 级：机电087班姓 名： 何 吉 学 号：20082001056指 导 教 师：早 热 木 完 成 日 期： 2012年 4月 1日机械自动化教研室新 疆 大 学专业课课程设计任务书机械自动化教研室班级： 机电087班 专业： 机电一体化 姓名： 何 吉 学号：20082001056课程设计题目：汽车螺旋伞齿轮的机械加工工艺规程及专用机床夹具设计课程设计完成内容： 主动螺旋伞齿轮零件图 专用机床夹具装配图 机械加工工艺过程综合卡片一张 课程设计设计说明书一份说 明 书 页 数： 17页 图 纸 数： 3 张发题日期：
2、2011 年 2月 20 日 完成日期：2011 年 4 月 1 日 指 导 老 师：早 热 木 教研室主任： 早 热 木 目 录序 言1第1章 零件的分析21.1 结构工艺性分析21.2 技术要求分析2第2章 毛坯确定32.1毛坯类型确定32.2毛坯结构、尺寸和精度确定3第3章 工艺路线拟订43.1 工艺分析43.2制订机械加工工艺路线43.3 确定各工序加工余量6第4章 设备、工艺装备确定114.1 工序7：车轴颈及背锥114.2 工序15：加工小孔124.3 工序17：加工螺纹13第5章第5工序夹具设计145.1工序尺寸精度分析145.2 定位方案确定145.2.1 理论限制自由度分析1
3、45.2.2 定位基准选择145.3 定位元件确定145.4 定位误差分析计算145.5夹具总装草图15心得体会16参考文献17 序 言齿轮传动作为一种传统、高效的传动形式很早以前就出现了，随着科学技术的进步，出现了一系列的齿轮传动形式，并形成了相应的齿轮啮合理论、设计、加工方法，这些工作都丰富和发展了齿轮传动理论体系。螺旋伞齿轮作为齿轮的一种，在各种机械中都有广泛的使用。在汽车驱动桥中，螺旋伞齿轮是纵向配置发动机的汽车所不可缺少的，因此，螺旋伞齿轮的制造工艺在汽车制造业占有重要地位。螺旋伞齿轮在汽车上的主要功用为：1. 将发动机输出的动力经变速箱、主传动器传给驱动车轮；2. 将纵向配置的发动
4、机所输出的旋转运动改变方向，使驱动车轮获得与汽车行驶方向一致的旋转运动 ；3. 降低发动机输出的旋转速度，提高发动机输出的扭矩，使驱动车轮获得足够的牵引力。汽车行业通常将螺旋伞齿轮称为减速齿轮，由其组成的总成称为减速器总成。CA1092汽车采用双极主传动器，由一对螺旋伞齿轮实现一级减速，一对螺旋圆柱齿轮实现二级减速。 螺旋伞齿轮共有四种速比：11:25,12:25,13:25,9:25. 螺旋圆柱齿轮有两种速比：14:47,15:46.驱动桥组成四种速比：25/11*47/14=7.63，25/12*46/15=6.39，25/13*46/15=5.897，25/9*47/14=9.33。汽车
5、的行驶状况是随外界条件瞬息变化的，所以螺旋伞齿轮的工况极其复杂。中型载重汽车螺旋伞齿轮的线速度可高达17m/s，要求齿面具有耐磨性能、抗冲击性能及抗弯曲性能等。通常要求齿面具有高硬度，心部具有良好的任性。本文通过对CA1092汽车驱动桥中螺旋伞齿轮主动轮的分析，进行了汽车螺旋伞齿轮的机械加工工艺规程及专用机床夹具设计。本文多采用常规设计方法，使用通用机床以及通用夹具，只对铣齿的夹具进行了设计。本文并无创新之处，只是通过此次设计整理所学知识，将理论与实际相结合。第1章 零件的分析1.1 结构工艺性分析 螺旋伞齿轮的设计精度一般是依据齿轮线速度确定工作平稳性精度等级的，然后在按标准规定选定运动精度
6、等级、接触精度等级及齿侧间隙精度等级。中型载重汽车螺旋伞齿轮的精度等级一般为8-7-7。CA1092载重汽车驱动桥中，主、从动螺旋伞齿轮轮的精度为8-7-7D。图1为主动螺旋伞齿轮轴的零件图 。 图1 主动螺旋伞齿轮轴零件图1.2 技术要求分析螺旋伞齿轮经过渗碳淬火后会产生变形，其中轮齿变形可通过磨齿或研齿方法进行修正，同时会显著降低螺旋伞齿轮的传动噪音，这种方法已在轿车生产中被采用。中型载重汽车通常以提高齿形精度来弥补热处理造成的精度损失。表1所示为主动螺旋伞齿轮轴的渐开线花参数和齿轮参数。表1 主动螺旋伞齿轮轴的渐开线花键参数和齿轮参数渐开线花键参数齿轮参数花键齿形渐开线齿轮13模数（mm
7、）3分齿圆上端面模数（mm）9齿数14法面计算啮合角20o原始齿形压力角20o齿顶高（mm）10.26原始齿形移位距（mm）+1.5齿全高（mm）16.992分齿圆直径（mm）42轮齿中点螺旋角35o分齿圆上弧齿厚：理论值（mm）用通过量规检验（mm）用量棒检验（mm）5.805.825.76旋转方向左刀盘直径（mm）228.6（9）分齿圆上端面理论弧齿厚（mm）16.652配对齿轮研磨后在检验台上的齿隙（mm）0.200.35渐开线的转变直径（mm）41齿的工作表面粗糙度（um）Ra1.6齿侧表面粗糙度（um）Ra3.2按需要量研磨牙齿，配对后在齿轮上打上标记第2章 毛坯确定2.1毛坯类型确
8、定汽车驱动桥齿轮一般都选用20GrMnTi合金钢，采用渗碳淬火处理。CA1092汽车驱动桥齿轮材料及热处理如表2。大批生产中齿轮毛胚采用模锻工艺制造。经正火处理，硬度为157207HV。表2 汽车驱动桥齿轮材料及热处理零件名称材料渗碳深度（mm）表面硬度HRC心部硬度HRC螺旋伞齿20CrMnTi1.21.658633348螺旋圆柱齿轮20CrMnTi1.01.658633348差速器齿轮20CrMnTi1.01.4586333482.2毛坯结构、尺寸和精度确定简化零件结构细节，由于零件为大批生产，故毛坯精度取普通级，CT9级。根据这些数据，绘出毛坯图。如图2所示：图2 主动螺旋伞齿轮轴的毛胚
9、图 第3章 工艺路线拟订3.1 工艺分析螺旋伞齿轮的加工主要分成以下几个阶段：1) 齿坯加工：齿坯成形，保证铣齿基准的加工精度。2) 中间检查：重点检查铣齿定位夹紧尺寸精度。3) 齿形加工：保证接触区的形状、位置、大小、齿面间隙及齿侧间隙变动量。4) 中间检查：重点检查接触区、齿侧间隙和轮齿表面的粗糙度。5) 热处理：渗碳淬火，校正。6) 热处理后加工：精加工装配（使用）基准。7) 最后检查：全面检查装配基准尺寸精度。3.2制订机械加工工艺路线制订机械加工工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用
10、机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。 工艺路线方案一工序1 锻造造；工序3 热处理；工序5 铣两端面及钻中心孔；工序7 车轴颈及背锥；工序9 车槽锥端面；工序11 铣渐开线花键；工序13 磨轴颈及端面；工序15 加工小孔；工序17 加工螺纹；工序19 中间检查轴颈；工序21 粗铣螺纹；工序23 精磨齿轮。工序25 中间检查；工序27 热处理校正；工序29 磨轴颈及端面；工序31 最后检查；工序33 入库 工艺路线方案二工序1 铸造；工序3 热处理；工序5 铣两端面及钻中心孔；工序7 车轴颈及背锥；工序9 车槽锥端面；工序11 铣
11、渐开线花键及钻小孔；工序13 磨轴颈及端面；工序15 加工螺纹；工序17 中间检查；工序19 粗铣轮齿；工序21 精铣轮齿凸面；工序23 精铣轮齿凹面；工序25 中间检查；工序27 热处理校正；工序29 磨轴颈及端面；工序31 最后检查；工序33 入库。 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按工序集中原则及保证各加工面之间的尺寸精度为基础而制订的工艺路线。而方案二只是按工序集中原则制订，没有考虑到各个加工面的加工要求及设计基准。这样虽然提高了生产率，但可能因设计基准与工序基准不重合而造成很大的尺寸误差，使工件报废。因此，最后的加工路线确定如下：工序1 铸造；工序3 热处理；
12、工序5 铣两端面及钻中心孔；工序7 车轴颈及背锥；工序9 车槽锥端面；工序11 铣渐开线花键及钻小孔；工序13 磨轴颈及端面；工序15 加工螺纹；工序17 中间检查；工序19 粗铣轮齿；工序21 精铣轮齿凸面；工序23 精铣轮齿凹面；工序25 中间检查；工序27 热处理校正；工序29 磨轴颈及端面；工序31 最后检查；工序33 入库。3.3 确定各工序加工余量1. 车轴颈及背锥由于零件整体加工为外圆端面，故所有轴颈可以一次车削加工，所有轴颈加工余量相同。现已轴颈为例，说明所有轴颈的加工余量。（参考机械制造工艺设计简明手册表2.3-9），确定工序尺寸及余量：粗车：65.5mm；精车：具体工序尺寸见表3。表3 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m精车
