机电系毕业论文

德州科技职业学院德州科技职业学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题目题目 传动轴的工艺设计传动轴的工艺设计 院系名称 机电工程系 班 级 07 机电 1 班 学生姓名 冯久辉 学 号 070201104 指导教师 丛伟 答辩教师 贾其燕 孙慧丽 时 间 2010 年 5 月 10 号 德州科技职业学院毕业论文 摘要 I 摘 要 传动轴是组成机器零件的主要零件之，一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在传动轴上才能进行运动及动力的传动，传动轴常用于变速箱与驱动桥之间的连接。这种轴一般较长，且转速高，只能承受扭矩而不承受弯矩。应该使传动轴具有足够的刚度和高临界转速，传动轴的设计方法是以材料力学为基础，根据轴的强度计算初定其外径，根据其所承受的载荷确定热处理工艺，然后校核临界转速和扭转稳定性。在强度计算中，由于所取的安全系数较大，从而使轴的尺寸过大，本文讨论的传动轴工艺设计方法，并根据现行规范增添了些表面处理的方式比如表面发兰。 关键词：传动轴，零件，刚度，强度，表面发兰 德州科技职业学院毕业论文 摘要 II ABSTRACTABSTRACT Shaft is composed of the main parts of the machine parts, all made rotary motion transmission parts (such as: gears, worm, etc.) must be installed on the transmission shaft to carry out the movement and force transmission, drive shaft commonly used in the transmission and drive axle the connection between. This axis generally longer, and high speed, can not bear to withstand torque moment. Should be sufficient to drive shaft stiffness and high critical speed, the drive shaft of the design method is based on mechanics of materials, according to the intensity calculated initially for the shaft diameter, determined according to the load they bear the heat treatment process, and then check the critical speed and torsion stability. In the strength calculation, Given the large safety factor taken, so that shaft size is too large, the paper discusses the shaft design process, and in accordance with existing norms of surface treatment to add some way of example, the surface of flange. KeywordsKeywords：Shaft, parts, stiffness, strength, surface flange 德州科技职业学院毕业论文 目录 III 目目 录录 中文摘要中文摘要 . 英文摘要英文摘要 . 1 1 概述概述. III 2 2 零件的分析零件的分析 . 1 1 2.1 零件的作用 . 1 2.2 零件的工艺分析 . 1 2.3 零件表面加工方法的选择 . 1 3 3 加工方案的选择加工方案的选择 . 2 2 4 4 确定毛坯确定毛坯 . 3 3 5 5 确定主要表面的加工方法确定主要表面的加工方法 . 3 3 6 6 确定定位基准确定定位基准 . 4 4 7 7 划分阶段划分阶段 . 4 4 8 8 热处理工序安排热处理工序安排 . 5 5 9 9 加工尺寸和工序安排加工尺寸和工序安排 . 5 5 1010 拟定工艺过程拟定工艺过程 . 6 6 1111 参考文献参考文献 . 9 9 1212 心得体会心得体会 . 1010 1 13 3 致谢致谢 . 1111 德州科技职业学院毕业论文 概述 一一 概述概述 传动轴的设计，各段轴要求有不同的粗糙度和工艺要求。 轴是组成机器零件的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件和传递运动和动力。 按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。工作中，既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只能承受扭矩而不承受弯矩的轴叫传动轴。题目所给的零件就是传动轴，我们所设计的是传动轴。 德州科技职业学院毕业论文 零件的分析 1 2 2 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用 轴是组成机器零件的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件和传递运动和动力。 按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。工作中，既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只能承受扭矩而不承受弯矩的轴叫传动轴。 2.22.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 零件的材料为 45 钢，45 钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45 号钢可以淬硬至 HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望发挥 45 钢优越的机械性能，常将 45 钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 2.32.3 零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆，键槽，端面，螺纹等，材料为 45 钢。根据参考手册相关资料得下表： 表 1 外圆表面加工方案 Table 1. The surface processing 加工方案 经济加工精度等级（IT） 表面粗糙度 Ra/m 粗车 1112 5012.5 半精车 810 6.33.2 精车 67 1.60.8 磨削 67 0.80.4 德州科技职业学院毕业论文 加工方案的选择 2 3 3 加工方案的选择加工方案的选择 工序 I 铣轴的两端面，打中心孔 工序 II 粗车外圆大小端各外径 工序 III 半精车，倒角 工序 精车，切退刀槽 工序 调质 工序 车螺纹 工序 铣键槽 工序 去毛刺 工序 磨削 本设计的加工方法如下： 两端面：公差等级 IT12，表面粗糙度 Ra12.5m,需进行铣削加工。 由于 M20 要车削外螺纹，故轴要先粗车至20 公差等级 IT12，表面粗糙度为 Ra12.5m，需要进行粗加工。 20 外圆表面： 公差等级 IT7， 表面粗糙度为 Ra1.6m， 需进行半精车，精车或磨削加工。 25 外圆表面：公差等级 IT7，表面粗糙度为 Ra12.5m，需进行半精车，精车或磨削加工。 25 外圆表面：公差等级 IT6，表面粗糙度为 Ra1.6m，需要进行精加工或磨削加工。 德州科技职业学院毕业论文 确定毛坯及加工方法 3 4 4 确定确定毛坯毛坯 该传动轴材料为 45 钢，因其属于一般传动轴，故选 45 钢可满足其要求。 本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择30的热轧圆钢作毛坯。 5 5 确定主要表面的加工方法确定主要表面的加工方法 传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面 M、N、P、Q 的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度 Ra 值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为： 粗车半精车磨削。 德州科技职业学院毕业论文 确定定位基准和划分阶段 4 6 6 确定定位基准确定定位基准 合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面及轴肩面对基准轴线均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。 中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。 7 7 划分阶段划分阶段 对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。 该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、 台阶和修研中心孔及次要表面等)， 粗、 精磨(粗、 精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。 德州科技职业学院毕业论文 热处理 加工尺寸和工艺规程 5 8 8 热处理工序安排热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。 综合上述分析，传动轴的工艺路线如下： 下料车两端面， 钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。 9 9 加工加工尺寸和工序安排尺寸和工序安排 传动轴磨削余量可取 0.5mm， 半精车余量可选用 1 mm。 加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。 车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。 德州科技职业学院毕业论文 热处理 加工尺寸和工艺规程 6 1010 拟定工艺过程拟定工艺过程 定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工， 在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。 调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮， 磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工 M24mm、25mm 及 M20mm 外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。 在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。 综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表 2。 表 2 传动轴机械加工工艺卡 Table 2 shaft machining technology 机电工程系 机械加工工艺卡 产品名称 图 号 零件名称 传动轴 共 1 页 第 1 页 毛坯种类 圆 钢 材料牌号 45 钢 毛坯尺寸 30mm250mm 德州科技职业学院毕业论文 热处理 加工尺寸和工艺规程 7 序号 工种 工步 工 序 内 容 设备 工 具 夹 具 刃 具 量 具 1 下料 30mm250mm 2 车 三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆 车床 1 车端面见平 C6140 2 钻中心孔 中心钻 2mm 用尾座顶尖顶住中心孔 3 粗车25mm 外圆至26mm，长 70mm 4 粗车26mm 外圆至21mm，长 134mm 调头，三爪自定心卡盘夹持25mm 处 (25mm 外圆) 6 车另一端面，保证总长240 mm 7 钻中心孔 用尾座顶尖顶住中心孔 8 粗车21mm 外圆至26mm 12 检验 3 热 调质处理 220240HBS 4 钳 修研两端中心孔 车床 5 车 双顶尖装夹 车床 1 半精车24.5mm 外圆 德州科技职业学院毕业论文 热处理 加工尺寸和工艺规程 8 至25.5mm，长 70mm 2 半精车25.5mm 外圆至21mm，长 134mm 6 倒外角 1mm45,2 处 调头，双顶尖装夹 7 半精车20.5mm 外圆至25.5mm,长 36mm 13 倒外角 lmm45, 2处 14 检验 6 车 双顶尖装夹 1 车 M24mml.5mm6g至尺寸 车床 调头，双顶尖装夹 2 车 M20mm1.5mm6g至尺寸 3 检验 7 钳 划键槽加工线 8 铣 用 V 形虎钳装夹，按线找正 1 铣键槽 10.5mm40mm，保证尺寸 立铣 4 检验 9 钳 修研两端中心孔 车床 10 磨 1 磨外圆250.008mm至尺寸 外圆磨床 2 磨轴肩面 I I 德州科技职业学院毕业论文 参考文献 9 1111 参考文献参考文献 1艾兴,肖诗纲.切削用量简明手 3 版，机械工业出版社, 1997.8 2李益民，机械制造工艺简明手册，机械工业出版社, 1993.4 3黄健求.机械制造技术基础，机械工业出版社, 2005.11 4吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册，高等教育出版社， 2006 5张春梅，刘静香，工程力学，北京理工大学出版社，2008 6邓文英，金属工艺学，高等教育出版社， 2000 德州科技职业学院毕业论文 心得体会 10 1212 心得体会心得体会 作为一名即将毕业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的三年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。 我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面， 如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。记得我曾经设计了一个很“艺术化”的减速器箱盖吊钩，然后找老师询问，结果马上被老师否定了，因为这样的设计，理论上可用，实际上加工困难，增加产品成本。所以我们工程师搞设计不要认为自己是艺术家，除非是外形包装设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，虽然本次课程设计没有要求用 Auto CAD 制图，但我却在整个设计过程中都用到了它。用 CAD 制图方便简洁，易修改，速度快，我的设计，大部分尺寸都是在 cad 上设计出来的，然后按这尺寸画在图纸上。这样，有了尺寸就能很好的控制图纸的布局。 另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。 德州科技职业学院毕业论文 致谢 11 1313 致谢致谢 时光匆匆流过不知不觉中三年的大学生活结束了，马上就要就毕业了 。因此我们大家也开始了忙碌着毕业前夕的最后一场课程设计， 在这次课程设计中正是有很多老师朋友 帮助过我，我才成功的做出这门课程，通过这次设计我明白了很多很多，自己所学的这门专业范围很广泛，即使踏上工作岗位也可以使学到的知识得到进一步强化，这次设计考察综合方面很强，所以在这里谢谢学校能够给我们提供这次设计学习的机会。 本课题在选题及研究过程中得到丛伟老师的悉心指导。 丛老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。丛老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。对丛老师的感激之情是无法用言语表达的。 感谢机电系所有老师对我生活和工作的关怀。 在你们的帮助和陪伴下走过的大学岁月，给了我最好的锻炼和最快的成长，感谢各位老师等对我的教育培养。你们细心指导我的学习与研究，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。 在此，我还要感谢在一起愉快的度过 17#楼 525 各位同门，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。特别感谢我的同学，你们对本课题做了不少工作，给予我不少的帮助。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 学生：冯久辉 2010 年 5 月 10 日