HGCU2變速器輸入軸結(jié)構(gòu)及加工工藝設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目: HGCU2變速器輸入軸結(jié)構(gòu) 及加工工藝設(shè)計(jì) 院 系 名 稱(chēng): 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí): 學(xué) 生 姓 名: 導(dǎo) 師 姓 名: 開(kāi) 題 時(shí) 間: 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 系部 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職稱(chēng) 副教授 從事專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 題目名稱(chēng) HGCU2變速器輸入軸結(jié)構(gòu)及加工工藝設(shè)計(jì) 一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 （一）選題的目的、依據(jù)和意義 1、選題的目的：汽車(chē)制造是車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的主要培養(yǎng)方向，進(jìn)行汽車(chē)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝規(guī)程與專(zhuān)用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，能使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如機(jī)械制圖、測(cè)量與公差配合、金屬材料與熱處理、工程力學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車(chē)設(shè)計(jì)、汽車(chē)制造工藝等，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加深和拓展，熟悉機(jī)械加工工藝規(guī)程編制、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的方法，培養(yǎng)我們?cè)O(shè)計(jì)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)CAD繪圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（如手冊(cè)、圖冊(cè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等技能得到綜合訓(xùn)練，力求設(shè)計(jì)合理，理論聯(lián)系實(shí)際，設(shè)計(jì)手段具有一定的先進(jìn)性。 本課題是要求學(xué)生對(duì)汽車(chē)重要部件變速器進(jìn)行總體分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步對(duì)其加工過(guò)程和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力。 2、選題的依據(jù)：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。剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，降低齒輪的強(qiáng)度、耐磨性及壽命。 變速器軸在工作時(shí)承受扭矩、彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。軸的剛度不足，在負(fù)荷作用下，軸會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形，影響齒輪的不常嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的躁聲，并會(huì)降低齒輪的使用壽命。這一點(diǎn)很重要，與其它零件的設(shè)計(jì)不同。 設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸直徑、長(zhǎng)度、軸的強(qiáng)度和剛度，軸上花鍵型式和尺寸等。軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝，裝配工藝而最后確定。 3、選題的意義：變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車(chē)在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪牽引力及車(chē)速的不同要求的需要。 變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)需要，還可以加裝動(dòng)力輸出器。按傳動(dòng)比變化方式，變速器可以分為有級(jí)式、無(wú)級(jí)式和綜合式三種。 有級(jí)式變速器應(yīng)用最為廣泛。它采用齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。按所用輪系形式不同，有軸線固定式（普通變速器）和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器（行星齒輪變速器）兩種。目前，轎車(chē)和輕、中型貨車(chē)變速器的傳動(dòng)比通常有3～5個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔。 變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。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(lèi)。具體分類(lèi)如下： 根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)：三擋變速器、四擋變速器、五擋變速器、多擋變速器。 根據(jù)軸的形式；固定軸式、旋轉(zhuǎn)軸式。 固定軸式可分：兩軸式變速器、中間軸式變速器、雙中間軸式變速器、多中間軸式變速器 固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。然后對(duì)小型車(chē)來(lái)說(shuō)，采用兩軸式變速器為多見(jiàn)，為此我以?xún)奢S式變速器的輸入軸及齒輪作為設(shè)計(jì)對(duì)象。 （二）變速器的研究現(xiàn)狀?? 現(xiàn)在市場(chǎng)上的變速器細(xì)分為5類(lèi)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)。國(guó)內(nèi)外的汽車(chē)制造與銷(xiāo)售數(shù)據(jù)顯示人們對(duì)汽車(chē)駕乘的舒適性越來(lái)越重視。在歐洲市場(chǎng)，原本是手動(dòng)變速器的市場(chǎng)，不斷被自動(dòng)變速器占領(lǐng)。如在英國(guó)，現(xiàn)在裝配自動(dòng)變速器的汽車(chē)占汽車(chē)總量的15%。而5年前，這個(gè)數(shù)字是13.5%。日前，世界著名的變速器制造商——德國(guó)ZF公司預(yù)測(cè)說(shuō)到2012年，北美市場(chǎng)出售的汽車(chē)中將只有6%是手動(dòng)擋2013年歐洲變速器市場(chǎng)上，配備手動(dòng)自動(dòng)一體的變速器將占20%，可以預(yù)見(jiàn)帶有自動(dòng)功能變速器的汽車(chē)是未來(lái)市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品發(fā)展和掌握自動(dòng)變速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造潮流的方向。而優(yōu)先開(kāi)發(fā)手動(dòng)自動(dòng)一體變速器具有技術(shù)上的延續(xù)性，對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)具有更大的優(yōu)勢(shì)。 AMT是在M下基礎(chǔ)上增加ASCS自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)組成的。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。AMT具有自動(dòng)換擋的功能能大幅提高離合器、同步器壽命(先進(jìn)的AM下技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)無(wú)離合器和無(wú)同步器下的自動(dòng)換擋)和行車(chē)安全性且保留了傳統(tǒng)有級(jí)機(jī)械變速器傳動(dòng)效率高、體積小、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠，易于制造、成本低燃油消耗少和維護(hù)與使用費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)特別適合我國(guó)國(guó)情。目前公司AMT項(xiàng)目正在按計(jì)劃實(shí)施。 圖1 輸入軸 （三）加工工藝過(guò)程： 1.鍛造制坯 熱模鍛仍然是汽車(chē)齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。近年來(lái)，楔橫軋技術(shù)在軸類(lèi)加工上得到了大量推廣。這項(xiàng)技術(shù)特別適合為比較復(fù)雜的階梯軸類(lèi)制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小而且生產(chǎn)效率高。? 2.正火 這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為最終熱處理做組織準(zhǔn)備，以有效地減少熱處理變形。一般的正火由于受人員、設(shè)備和環(huán)境的影響比較大，使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響機(jī)加工和最終熱處理；使得熱變形大而無(wú)規(guī)律，零件質(zhì)量無(wú)法控制。為此，采用等溫正火工藝。實(shí)踐證明，采用這種等溫正火有效地改變了一般正火的弊端，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 3.車(chē)加工 為了滿(mǎn)足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數(shù)控車(chē)床，使用機(jī)械夾固不重磨車(chē)刀，實(shí)現(xiàn)了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成，既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。另外，數(shù)控車(chē)床加工的高效率還大大減少了設(shè)備數(shù)量，經(jīng)濟(jì)性好。 4.滾/插齒 加工齒部所用設(shè)備仍大量采用普通滾齒機(jī)和插齒機(jī)，雖然調(diào)整維護(hù)方便，但生產(chǎn)效率較低，若完成較大產(chǎn)能需要多機(jī)同時(shí)生產(chǎn)。隨著涂層技術(shù)的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍可方便地進(jìn)行，經(jīng)過(guò)涂鍍的刀具能夠明顯地提高耐用度，一般能提高90%以上，有效地減少了換刀次數(shù)和刃磨時(shí)間，效益顯著。? 5.剃齒 徑向剃齒技術(shù)以其效率高，設(shè)計(jì)齒形、齒向的修形要求易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于大批量汽車(chē)齒輪生產(chǎn)中，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 6.熱處理 汽車(chē)齒輪要求滲碳淬火，以保證其設(shè)計(jì)要求的良好機(jī)械性能。對(duì)于熱后不再進(jìn)行磨齒加工的產(chǎn)品，穩(wěn)定可靠的熱處理設(shè)備是必不可缺的。? 7.磨削加工 主要是對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分的精加工，以提高尺寸精度和形位精度。齒輪加工采用節(jié)圓夾具定位夾緊，能有效保證齒部與安裝基準(zhǔn)的加工精度，獲得滿(mǎn)意的產(chǎn)品質(zhì)量。 8.修整 這是變速器一軸齒輪裝配前對(duì)齒部進(jìn)行磕碰毛刺的檢查清理，以消除它們?cè)谘b配后引起的噪聲異響。通過(guò)單對(duì)嚙合聽(tīng)聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來(lái)完成。 （四）零件的機(jī)械加工工藝性 1.零件的標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化是在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)和管理等社會(huì)實(shí)踐中，對(duì)重復(fù)性事物和概念通過(guò)制定、發(fā)布和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到統(tǒng)一，以獲得最佳秩序和社會(huì)效益的一項(xiàng)技術(shù)措施。零件結(jié)構(gòu)要素標(biāo)準(zhǔn)化包括：螺紋、花鍵、齒輪、中心孔、各種空刀槽（如切削螺紋的退刀槽、插齒空刀槽、砂輪越程槽等）等結(jié)構(gòu)的形狀及其尺寸，都應(yīng)該符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 2.盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件 汽車(chē)產(chǎn)品是由大量零件構(gòu)成的。設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。所謂標(biāo)準(zhǔn)件是指一個(gè)企業(yè)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造的零件。所謂通用件是指在同一類(lèi)型不同規(guī)格的或者不同類(lèi)型的產(chǎn)品中，部分零件相同，他們彼此可以互換通用的零件。上述兩類(lèi)零件在產(chǎn)品中所占的比重，是評(píng)定一個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。一個(gè)產(chǎn)品中，標(biāo)準(zhǔn)零件的和通用件所占比例大，不僅可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，避免重復(fù)設(shè)計(jì)工作，而且也減少了產(chǎn)品中的零件種類(lèi)，擴(kuò)大了零件制造批量，這就可以采用高效設(shè)備和工藝裝備，同時(shí)也減少了工藝裝備數(shù)量，有利于降低制造成本。 3.提高產(chǎn)品的繼承性 提高產(chǎn)品繼承性能夠充分利用原有產(chǎn)品中合理的結(jié)構(gòu)和先進(jìn)、成熟的技術(shù)也可以充分利用原有的制造工藝，工藝裝備和生產(chǎn)設(shè)備。 4.采用切削加工性好的材料 材料的切削加工性事指在一定條件下，材料切削加工的難易程度和經(jīng)濟(jì)性。由于金屬材料的化學(xué)成分、金相組織及物理力學(xué)性能不同，期切削加工性也不同。一般而言，材料的硬度越高，其切削加工性越差，硬度過(guò)高還會(huì)引起刀具崩刃和刀尖燒損，材料的強(qiáng)度越高，切削力越大，切削溫度也增高，刀具磨損增加；同類(lèi)材料強(qiáng)度相同時(shí)，塑性大的材料切削力較大，切削溫度也較高，切削易于刀具發(fā)生粘結(jié)，因而刀具磨損大，加工表面粗糙度值大，所以切削加工性差。 5.具有可靠定位用的定位基準(zhǔn)和夾緊表面 在零件設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真考慮在零件的適當(dāng)位置處設(shè)置一個(gè)定位基準(zhǔn)（或基面）——輔助基準(zhǔn)，或在零件上的適當(dāng)位置處增加一個(gè)結(jié)構(gòu)表面加工出定位基準(zhǔn)（或基面）——附加基準(zhǔn)。 6.易于保證零件的加工精度 保證汽車(chē)零件的加工要求，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的汽車(chē)零件沒(méi)有充分考慮到零件制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，不能可靠地保證零件的加工要求。 7.保證能以高生產(chǎn)率加工 （1）零件加工表面的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單 （2）盡量減少表面的加工面積 （3）減少零件加工時(shí)的安裝次數(shù) （4）減少加工時(shí)的工作行程次數(shù) （5）將復(fù)雜的零件分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的零件 8.保證刀具能正常工作和改善刀具的工作條件 （1）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)該保證刀具能正常工作 （2）盡量避免箱殼體內(nèi)壁平面加工 （3）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)該使刀具具有良好的工作條件 9.零件加工時(shí)應(yīng)該具有足夠的剛性 零件結(jié)構(gòu)具有足夠的剛性不僅是產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，也是零件制造過(guò)程中的要求。零件切削加工時(shí)，由于受到切削力和夾緊力的作用，可能會(huì)產(chǎn)生較大的變形，對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率都會(huì)產(chǎn)生影響。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 （一）設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 1.根據(jù)HGCU2車(chē)型變速器輸入軸基本參數(shù)確定設(shè)計(jì)方案； 2.設(shè)計(jì)變速器輸入軸，繪制零件圖和毛坯圖； 3.制定零件加工工藝路線； 4.進(jìn)行工序設(shè)計(jì)； 5.設(shè)計(jì)兩道工序的夾具； 6.繪制夾具圖紙； 7.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 （二）設(shè)計(jì)擬解決的主要問(wèn)題 1.明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求； 2.熟悉教材和相關(guān)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，準(zhǔn)備設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)等； 3.合理制定變速器輸入軸成批生產(chǎn)的工藝路線； 4.合理設(shè)計(jì)工序，具有工藝尺寸鏈計(jì)算能力； 5.設(shè)計(jì)二套典型專(zhuān)用機(jī)床夾具，具有定位誤差分析計(jì)算的能力；6.繪制夾具裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖； 7.設(shè)計(jì)應(yīng)理論聯(lián)系實(shí)際，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，方案正確、計(jì)算準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)合理、圖紙及撰寫(xiě)規(guī)范。 三、技術(shù)路線（研究方法） HGCU2變速器輸入軸結(jié)構(gòu)及加工工藝設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì) 工藝分析 繪制輸入軸零件圖及毛坯圖 工藝卡片繪制 工序卡片繪制 夾具的設(shè)計(jì) 動(dòng)力源的確定 夾具體的設(shè)計(jì) 定位元件的選擇的設(shè)計(jì) 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、收集資料、完成開(kāi)題報(bào)告 第1～2周（2.28～3.11） （2）變速器輸入軸設(shè)計(jì)、繪制草圖 第3～5周（3.14～4.1） （3）繪制毛坯圖、制定加工工藝路線、進(jìn)行工序設(shè)計(jì)、 制定夾具設(shè)計(jì)方案、繪制夾具裝配圖 第6～8周（4.4～4.22） （4）完善設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第9～12周(4.25～5.20) （5）評(píng)閱教師評(píng)閱、修改設(shè)計(jì) 第13周（5.234～5.278） （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯 第14周（5.30～6.3） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第15～16周（6.6～6.178） （8）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周（6.20～6.24） 五、參考文獻(xiàn) [1] 于新洋.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.3. [2] 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.8. [3] 機(jī)械加工工藝手冊(cè).［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.3. [4] 王寶璽，賈慶祥.汽車(chē)制造工藝學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.3. [5] 宋淑娥,施志輝.漸開(kāi)線螺旋齒輪Pro/E參數(shù)化造型方法[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào),2010, 31(1) [6] 何云祥．變速器一軸錐子L錐角自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的研制[J]．綦齒傳動(dòng)，2008年1期. [7] 魏延,律偉.漸開(kāi)線外嚙合圓柱齒輪彎曲應(yīng)力齒形系數(shù)計(jì)算[J]大連交通大學(xué)學(xué)報(bào),2010, 31(6) . [8] 孫軍.曲軸—軸承系統(tǒng)摩擦學(xué)、剛度和強(qiáng)度的耦合研究 [J]合肥工業(yè)大學(xué)：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論. 2005. [9] 潘茂輝.基于CAD/CAE的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文,2010. [10] 王林.變速箱軸系的數(shù)控加工工藝研究.裝備制造技術(shù)，2010年2期?. [11] 朱新濤. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 中文版在工程中的應(yīng)用：汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008. [12] 郭磊，郝志勇，蔡軍.劉波汽車(chē)變速箱齒輪傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)振動(dòng)特性的研究[J].振動(dòng)與沖擊,2010, 29(1). [13] ANSI／AGMA 2o00 一A88． Gear Classification and Inspection Handbook —-—-Tolerances And Measuring Methods For Unassembled Spur And Helical Gears，1988． [14] ANSI／AGMA 2015-1-A01． Accuracy Classification System—-—-Tangential Measurements for Cylindrical，2002． [15] ANSI／AGMA 2015—2-A06． Accuracy Classification System--Tangential Measurements for Cylindrical Gears，2006. 六、備注： 簽字： 年 月 日