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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新疆大学机械工程学院专业课课程设计说明书设计说明书班班 级：级：机电机电 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： 新疆大学机械工程学院专业课程设计完完 成成 日日 期：期： 2012 年年 4 月月 1 日日机械自动化教研室新新 疆疆 大大 学学专业课课程设计任务书专业课课程设计任务书机械自动化教研室班级： 机电 专业： 机电一体化 姓名： 学号： 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
2、书一份说 明 书 页 数： 17 页 图 纸 数： 3 张发题日期：2011 年 2 月 20 日 完成日期：2011 年 4 月 1 日新疆大学机械工程学院专业课程设计指 导 老 师： 教研室主任： 目 录序 言.1 第 1 章 零件的分析.2 1.1 结构工艺性分析.2 1.2 技术要求分析.2 第 2 章 毛坯确定.3 2.1 毛坯类型确定 .3 2.2 毛坯结构、尺寸和精度确定 .3 第 3 章 工艺路线拟订.4 3.1 工艺分析.4 3.2 制订机械加工工艺路线 .4 3.3 确定各工序加工余量.6 第 4 章 设备、工艺装备确定.11 4.1 工序 7：车轴颈及背锥 .11 4.2
3、 工序 15：加工小孔 .12 4.3 工序 17：加工螺纹 .13 第 5 章 第 5 工序夹具设计.14 5.1 工序尺寸精度分析 .14 5.2 定位方案确定.14 5.2.1 理论限制自由度分析.14 5.2.2 定位基准选择.14 5.3 定位元件确定.14 5.4 定位误差分析计算.14 5.5 夹具总装草图 .15 心得体会.16 参考文献.17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程设计1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
4、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
5、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
6、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。新疆大学机械工程学院专业课程设计2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
7、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）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
8、轮齿中点螺旋角35o 旋转方向左刀盘直径（mm）228.6（9“ ）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）5.80 5.82 5.76分齿圆上端面理论弧齿厚（mm）16.652新疆大学机械工程学院专业课程设计3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
9、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图 新疆大学机械工程学院专业课程设计4第 3 章 工艺路线拟订3.1 工艺分
10、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，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提
11、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。新疆大学机械工程学院专业课程设计5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 铣渐开线花键及钻小孔；工序 13 磨
