毕业设计论文传动轴的工艺设计说明.docx
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毕业设计论文传动轴的工艺设计说明
科技职业学院
毕业设计（论文）
题目传动轴的工艺设计
院系名称机电工程系
班级07机电1班
学生久辉
学号070201104
指导教师丛伟
答辩教师贾其燕慧丽
时间2010年5月10号
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
ABSTRACT
Shaftiscomposedofthemainpartsofthemachineparts,allmaderotarymotiontransmissionparts（suchas:
gears,worm,etc.）mustbeinstalledonthetransmissionshafttocarryoutthemovementandforcetransmission,driveshaftcommonlyusedinthetransmissionanddriveaxletheconnectionbetween.Thisaxisgenerallylonger,andhighspeed,cannotbeartowithstandtorquemoment.Shouldbesufficienttodriveshaftstiffnessandhighcriticalspeed,thedriveshaftofthedesignmethodisbasedonmechanicsofmaterials,accordingtotheintensitycalculatedinitiallyfortheshaftdiameter,determinedaccordingtotheloadtheybeartheheattreatmentprocess,andthencheckthecriticalspeedandtorsionstability.Inthestrengthcalculation,
Giventhelargesafetyfactortaken,sothatshaftsizeistoolarge,thepaperdiscussestheshaftdesignprocess,andinaccordancewithexistingnormsofsurfacetreatmenttoaddsomewayofexample,thesurfaceofflange.
Keywords：
Shaft,parts,stiffness,strength,surfaceflange
中文摘要Ⅰ
英文摘要Ⅱ
1概述III
2零件的分析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加工方案的选择2
4确定毛坯3
5确定主要表面的加工方法3
6确定定位基准4
7划分阶段4
8热处理工序安排5
9加工尺寸和工序安排5
10拟定工艺过程6
11参考文献9
12心得体会10
13致11
一概述
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。
2零件的分析
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。
2.2零件的工艺分析
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HRC42~46。
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。
2.3零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
Table1.Thesurfaceprocessing
加工方案
经济加工精度等级（IT）
表面粗糙度Ra/μm
粗车
11~12
50~12.5
半精车
8~10
6.3~3.2
精车
6~7
1.6~0.8
磨削
6~7
0.8~0.4
3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Ⅳ精车，切退刀槽
工序Ⅴ调质
工序Ⅵ车螺纹
工序Ⅶ铣键槽
工序Ⅷ去毛刺
工序Ⅸ磨削
本设计的加工方法如下：
①两端面：
公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5μm,需进行铣削加工。
②由于M20要车削外螺纹，故轴要先粗车至φ20公差等级IT12，表面粗糙度为Ra12.5μm，需要进行粗加工。
③φ20外圆表面：
公差等级IT7，表面粗糙度为Ra1.6μm，需进行半精车，精车或磨削加工。
④φ25外圆表面：
公差等级IT7，表面粗糙度为Ra12.5μm，需进行半精车，精车或磨削加工。
⑤φ25外圆表面：
公差等级IT6，表面粗糙度为Ra1.6μm，需要进行精加工或磨削加工。
4确定毛坯
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=0.8um）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。
6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。
8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加工尺寸和工序安排
传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1mm。
加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序容。
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。
10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
Table2shaftmachiningtechnology
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
￠30mm×250mm
序号
工种
工步
工序容
设备
工 具
夹具
刃具
量具
1
下料
￠30mm×250mm
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240mm
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220～240HBS
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外圆至￠25.5mm，长70mm
2
半精车￠25.5mm外圆至￠21mm，长134mm
6
倒外角1mm×45°,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lmm×45°,2处
14
检验
6
车
双顶尖装夹
1
车M24mm×l.5mm～6g至尺寸
车床
调头，双顶尖装夹
2
车M20mm×1.5mm～6g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10.5mm×40mm，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￠25±0.008mm至尺寸
外圆磨床
2
磨轴肩面I
11参考文献
[1]艾兴,肖诗纲.切削用量简明手3版，机械工业,1997.8
[2]益民，机械制造工艺简明手册，机械工业,1993.4
[3]黄健求.机械制造技术基础，机械工业,2005.11
[4]吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册，高等教育，2006
[5]春梅，静香，工程力学，理工大学，2008
[6]邓文英，金属工艺学，高等教育，2000
12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AutoCAD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。
13致
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意!
最后我还要感培养我长大含辛茹苦的父母，你们!
学生：
久辉
2010年5月10日
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