机电及自动化学院
机械制造工艺学课程设计说明书
设计课题：万向节十字轴姓名：
学号：0811113059 班级：08机电一班指导老师：
完成时间：2011.07.06
目录
一设计目的 (1)
二零件的分析 (1)
2.1零件作用 (1)
2.2零件加工的基准选择分析 (2)
2.2.1以毛坯四个轴颈为粗基准的加工表面 (2)
2.2.2以轴向中心孔为精基准的加工表面 (2)
2.2.3以轴颈为精加工基准的加工表面 (2)
三工艺规程设计 (2)
3.1确定毛坯的制造形式 (2)
3.2基面的选择 (3)
3.2.1粗基准的选择 (3)
3.2.2精基准的选择 (3)
3.3制定工艺路线。 (4)
3.4机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)
3.4.1四轴外圆加工余量 (5)
3.4.2四轴端面加工余量 (5)
3.5确定切削用量及基本工时 (5)
3.5.1工序一检验毛坯 (5)
3.5.2工序二正火处理 (6)
3.5.3工序三检验是否有损伤 (6)
3.5.4工序四粗车四轴端面 (7)
3.5.5工序五粗加工四轴外圆 (8)
3.5.6工序六半精车四轴端面 (10)
3.5.7工序七半精车四轴的外圆 (11)
3.5.8工序八精车四轴外圆 (13)
3.5.9工序九钻端面通孔 (14)
3.5.10工序十钻油杯螺纹孔 (15)
3.5.11工序十一攻油杯螺纹孔螺纹 (16)
3.5.12工序十二铣四轴端面槽 (17)
3.5.13工序十三渗碳淬火 (18)
3.5.15工序十五精磨四轴外圆 (19)
3.5.16最终检验 (20)
四设计小结 (21)
五参考文献 (22)
一设计目的
机械制造工艺学课程设计,是在学习《机械制造工艺学》理论课程以后，并经过生产实习取得一定的感性知识后进行的一项教学环节。在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学知识的能力，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后做好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：
1)能熟练的运用《机械制造工艺学》的知识，正确地解决一个零件在
加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
2)课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相
关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。
3)此次课程设计增强了我们对待一个问题中存在多个不确定量而有
所取，去正确处理的能力。
二零件的分析
2.1零件作用
十字轴是万向节典型结构的关键零件，起传递动力的作用，承受较大载荷，故毛坯采用强度和韧性都较好的20Gr并采用热模锻造的方法获得毛坯。
2.2零件加工的基准选择分析
2.2.1以毛坯四个轴颈为粗基准的加工表面
以四个轴颈为基准的加工轴向中心孔和车轴端面的安排，这是因为四个轴颈是重要加工表面，这样做可保证它们的加工余量均匀，并防止加工余量不够而导致废品产生，同时这也符合便于装卡的原则。
2.2.2以轴向中心孔为精基准的加工表面
轴颈是最重要的加工表面，由于十字轴的刚性较差，毛坯的圆柱度误差很容易反映到工件上来，要求四轴的垂直度要求不大于0.015。由于要求较高，故轴颈安排了粗车，半精车，精车，精磨，这样毛坯误差复映到工件的误差就明显减小，从而保证了零件的加工精度。
此外，为了减小磨削力引起的变形，选用切削性能较好的白刚玉粒度号为46的较软砂轮。
2.2.3以轴颈为精加工基准的加工表面
磨四周端面，由于四个轴端面的对称度要求比较高，故最终安排一道轴颈为精基准的磨削加工。
三工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为20Gr，考虑到零件在工作过程中承受经常性的交变载
十字轴式万向节传动轴总成校核规范
十字轴式万向节传动轴总成校核规范 1 范围 本标准规定了十字轴式万向节传动轴总成校核规范。 本标准适用于发动机、变速器纵置后轮及四轮驱动传动轴的校核计算。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 QC/T 523 汽车传动轴总成台架试验方法 QC/T 29082 汽车传动轴总成技术条件 3术语和定义 3.1 传动轴总成：由一根或多根实心轴或空心轴管将二个或多个十字轴式万向节连接起来，用来将变速器的输出扭矩和旋转运动传递给驱动桥的装置。 3.2 传动轴临界转速：传动轴失去稳定性的最低转速。传动轴在该转速下工作易发生共振，造成轴的严重弯曲变形，甚至折断。 3.3 当量夹角：多万向节传动轴的各个万向节输入、输出轴夹角等效转换成单万向节的夹角。 4 校核目的 4.1 传动轴总成满足强度要求，能可靠地传递动力； 4.2 传动轴总成满足整车耐久要求，使用寿命长。 5 校核要求 5.1 校核计算涉及的整车输入参数及需校核参数（见表1）
5.2 传动轴最高工作转速max n ≤0.7k n 5.3 轴管的扭转切应力 c τ≤[c τ]，[c τ]为轴管许用扭转应力，通常取125Mpa 5.4 传动轴花键轴扭转应力满足：h τ≤[τ0]， 其中[τ0] 为花键轴扭转应力，通常为300~350 Mpa 5.5 花键齿侧挤压应力满足：y σ≤[y σ]，许用挤压应力[y σ]＝25～50Mpa 5.6 十字轴轴颈根部的弯曲应力w σ≤][w σ，弯曲应力的许用值][w σ为250~350Mpa 5.7 十字轴轴颈根部的剪切应力τ≤][τ，剪切应力许用值][τ为80~120Mpa 5.8 十字轴滚针轴承的接触应力j σ≤][j σ，接触应力许用值][j σ为3000~3200Mpa 5.9 万向节叉弯曲应力wc σ≤，][wc σ弯曲应力许用值][wc σ为50-80Mpa 5.10 万向节叉扭转应力b τ≤][b τ，扭转应力许用值][b τ为80-160Mpa
汽车设计课程设计说明书 设计题目：上海大众-桑塔纳志俊万向传动 轴设计 2014年11月28日
目录 1前言 2设计说明书 2.1原始数据 2.2设计要求 3万向传动轴设计 3.1万向节结构方案的分析与选择3.1.1十字轴式万向节 3.1.2准等速万向节 3.2万向节传动的运动和受力分析3.2.1单十字轴万向节传动 3.2.2双十字轴万向节传动 3.2.3多十字轴万向节传动 4 万向节的设计与计算 4.1 万向传动轴的计算载荷 4.2传动轴载荷计算
4.3计算过程 5 万向传动轴的结构分析与设计计算 5.1 传动轴设计 6 法兰盘设计
前言 万向传动轴在汽车上应用比较广泛。发动机前置后轮或全轮驱动汽车行驶时，由于悬架不断变形，变速器或分动器的输出轴与驱动桥输入轴轴线之间的相对位置经常变化，因而普遍采用可伸缩的十字轴万向传动轴。本设计注重实际应用，考虑整车的总体布置，改进了设计方法，力求整车结构及性能更为合理。传动轴是由轴管、万向节、伸缩花键等组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化；万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角发生变化时实现两轴的动力传输；万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴的布置直接影响十字轴万向节、主减速器的使用寿命，对汽车的振动噪声也有很大影响。在传动轴的设计中，主要考虑传动轴的临界转速，计算传动轴的花键轴和轴管的尺寸，并校核其扭转强度和临界转速，确定出合适的安全系数，合理优化轴与轴之间的角度。
2 设计说明书 2.1 原始数据 最大总质量：1210kg 发动机的最大输出扭矩：Tmax=140N·m（n=3800r/min）； 轴距：2656mm； 前轮胎选取：195/60 R14 、后轮胎规格：195/60 R14 长*宽*高（mm）：4687*1700*1450 前轮距（mm)；1414 后轮距(mm):1422 最大马力(pa):95 2.2 设计要求 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩和使用工况)及总布置图，选择万向传动轴的结构型式及主要特性参数，设计出一套完整的万向传动轴，设计过程中要进行必要的计算与校核。 3．万向传动轴设计和主要技术参数的确定 （1）万向节设计计算 （2）传动轴设计计算 （3）完成空载和满载情况下，传动轴长度与传动夹角变化的校核 4．绘制万向传动轴装配图及主要零部件的零件图 3 万向传动轴设计 3.1 万向节结构方案的分析与选择 3.1.1 十字轴式万向节 普通的十字轴式万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。
机电及自动化学院《机械制造工艺学》课程设计说明书设计题目：输出轴工艺规程设计 目录 1、零件的分析 1.1、计算生产纲领，确定生产类型------------------------- 3 1.2、零件的作用-----------------------------------------3 1.3、零件的工艺分析-------------------------------------3 2、工艺规程设计 2.1、确定毛坯的制造形式---------------------------------3
2.3、制定工艺路线---------------------------------------4 2.3.1、加工方法的选择---------------------------------4 2.3.2、加工顺序的安排---------------------------------4 2.3.3、拟定加工工艺路线-------------------------------5 2.3.4、加工路线的确定--------------------------------6 2.3.5、加工设备的选择--------------------------------6 2.3.6、刀具的选择------------------------------------7 3、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定-------------7 4、确定切削用量及加工时间 4.1、切削用量选定--------------------------------------10 4.2、基本加工时间确定-----------------------------------14 5、小结----------------------------------------------------18 6、参考文献------------------------------------------------19 7、附件---------------------------------------------19 第一章零件的分析 1.1计算生产纲领，确定生产类型 如下面零件图所示为输出轴，该产品年产量为5000台，设其备品率为16%，机械加工废品率为2%，现制订该零件的机械加工工艺规程。 技术要求如下： ①锻件消除内应力； ②未注明倒角为1×45o； ③调质处理217~255HBS； ④材料45钢，N=Qn(1+a%+b%)=5000×1×(1+16%+2%)=5900(件/年）。 输出轴的年生产量为5900件，现通过计算，该零件质量约为3kg。根据教材表2-3，生产纲领与生产类型的关系，可确定其生产类型为大批量生产。
前言 大四最后一次课程设计，我们对车辆也有了一定的了解，车辆正以迅猛的态势发展，加工方法和制造工艺进一步完善与开拓，在传统的切削、磨削技术不断发展，上升到新的高度的同时，开拓出新的工艺可能性，达到新的技术水平，并在生产中发挥重要作用。 所以我们要更加重视这些可以锻炼我们实践能力的机会，透过对十字轴的测绘能更好的提高我的动手和绘图能力，和课本理论知识相结合，从而提高我综合能力，增强机械零部件形体的空间概念。 而老师这次比较重视工艺方面，我也在这方面得到很大的锻炼，从而让我更加了解机械加工工艺的各个流程，确定各工序定位基准，加工余量，工艺卡等，对提高自身的专业知识应用能力有重大的意义。
目录 1.十字轴的测绘 (1) 1.1.测绘的目的和意义 (1) 1.2测绘的方法和注意事项 (1) 1.3测量工具 (1) 1.4测量过程 (1) 2十字轴简介 (2) 3十字轴三维建模 (2) 4工程图的制作 (3) 5加工工艺的制定 (4) 5.1零件的材料及技术要求的确定 (4) 5.2 加工工艺流程的制定 (4) 5.3 各个工序定位基准的选择 (4) 5.3.1 粗基准的选择 (5) 5.3.2精基准的选择 (5) 5.4 工序及尺寸公差的确定 (7) 5.5 热处理 (8) 5.5.1正火 (8) 5.5.2渗碳 (8) 5.5.3淬火 (8) 5.6 机加工设备的选择 (9) 5.6.1 机床的选择 (9) 5.6.1工艺装备的选择 (9) 结语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (11)
1.十字轴的测绘 1.1.测绘的目的和意义 通过对十字轴的测绘，掌握一般测绘程序和步骤；近而掌握各类零件草图和工作图的绘制方法；掌握常用测量工具的测量方法；掌握尺寸的分类及尺寸协调和圆整的原则和方法；理解零、部件中的公差、配合、粗糙度及其它技术条件的基本鉴别原则；了解零件常用材料及其加工方法；有效地将制图课、金工、工厂实习等环节接触到的相关知识综合应用，从而提高设计绘图能力。意义是培养我们的图示能力，读图能力，空间想象能力和思维能力以及绘图的实际技能，为使我们绘制的图样与生产实际接轨起了过渡作用。 1.2测绘的方法和注意事项 现场测绘，根据测绘部件的大小、要求的精确度带好测量工具，小部件、要求高的就游标卡尺、深度尺等等，大部件、要求不高的就带米尺等工具，画个草图，记录测量数据.这些只是测绘的初步工作，在得到这些测量数据后，你还要根据机械设计手册里面的相关公式进行计算核对，然后再得出正确的数值，因为你实际测得的数据大部分都是零件磨损后的尺寸，不能为准，还是要计算设计才行，切记，否则你画出的零件可能就不符合要求。最后才是出图加工，精度公差要求要确定好。注意事项：进行测绘前，必须对该设备的结构性能、动作原理、使用情况等作初步了解；测量零件尺寸时，要正确地选择基准面；测量磨损零件时，对于测量位置的选择要特别注意，尽可能地选择在未磨损或磨损较少的部位；对零件的磨损原因应加分析，以便在修理时加以改进；测绘零件的某一尺寸时，必须同时也要测量配合零件的相应尺寸，尤其是在只更换一个零件时更应如此；测量孔径时，采用4点测量法，即在零件孔的两端各测量两处；测量轴的外径时，要选择适当部位进行，以便判断零件的形状误差；测量零件的锥度或斜度时，首先要看它是否是标准锥度或斜度。 1.3测量工具 直尺、游标卡尺、千分尺 1.4测量过程 现场测绘，根据测绘部件的大小、要求的精确度带好测量工具，小部件、要求高的
各类型万向节结构和工作原理 万向节是实现变角度动力传递的机件， 用于需要改变传动轴线方向的位置。 万向节的分类 按万向节在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（如双联式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节）三种。 不等速万向节 十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为15゜～20゜。图D－C4－2所示的十字轴式万向节由一个十字轴，两个万向节叉和四个滚针轴承等组成。两万向节叉1和3上的孔分别套在十字轴2的两对轴颈上。这样当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承5，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。为了润滑轴承，十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。 图D－C4－2 十字轴万向节结构（12-2） 1- 套筒；2-十字轴；3-传动轴叉；4-卡环；5-轴承外圈；6-套筒叉 十字轴式刚性万向节具有结构简单，传动效率高的优点，但在两轴夹角α不为零的情况下，不能传递等角速转动。 设主动叉由图D－C4－1(a)所示初始位置转过φ1角，从动叉相应转过φ2角，由机械原理分析可以得出如下关系式： tgφ1=tgφ2·cosα
图D－C4－3 十字轴式刚性万向节示意图 以主动叉转角φ1为横坐标，主动叉转角和从动叉转角之差φ1－φ2为纵坐标，可以画出φ1－φ2随φ1变化曲线图（见图D－C4－1(b)，图中画出了α＝10゜，α＝20゜，α＝30゜的情况）。从这图可以看出： 图D－C4－4 十字轴刚性万向节不等速特性曲线 如果主动叉匀速转了180゜，那么从动叉就经历了：比主动叉转得快→比主动叉转得慢→又比主动叉转得快这样一个过程。但总起来讲，当主动叉转过90゜时，从动叉也转过90゜；当主动叉转过180゜时，从动叉也转过180゜。 从这图还可以看出，万向节两轴夹角α越大，从动叉转角φ2和主动叉转角φ1之差也越大。这说明，如果主动叉是匀速转动的，那么随着万向节两轴夹角的增大，从动叉转速的不均匀性越大。
十字轴的机械加工工艺及工装设计 一、研究本课题的目的与意义 当代机械制造工业正以迅猛的步伐迈向21世纪，加工方法和制造工艺进一步完善与开拓，在传统的切削、磨削技术不断发展，上升到新的高度的同时，各种特种方法也在不断出现，开拓出新的工艺可能性，达到新的技术水平，并在生产中发挥重要作用；加工技术向高精度发展，出现了所谓的“精密工程”、“纳米技术” 。制造技术向自动化方向发展，正沿着数控技术、柔性制造系统及计算机集成制造系统的台阶向上攀登 题目所给定的传动装置的十字轴是个典型实例，在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看，材料应有较高的综合机械性能，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。为了降低成本，占领市场，要达到高质量，低成本的要求，进而对零部件提高了要求。十字轴零件小，内部需加工的地方多，设计要求严格，工序达几十多道，它是汽车上的关键零件，起着传递动力的作用，是万向联轴器上的重要零件，精度要求高，加工难度大。所以在加工十字轴时要注意尺寸，精度，结构，锻造，车削等方面都要进行更精密的加工。 二、机械加工工艺规程设计 1、工艺规程的作用 (a)工艺规程是生产准备和生产管理的基本依据，是保证产品质量和生产经 济的指导性文件。因此，生产中应严格执行既定的工艺规程。 (b)工艺规程是新建扩建工厂或车间时的基本资料。 (c)工艺规程是工艺技术交流的主要文件形式。 2、工艺规程的设计原则 (a)必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。 (b)在规定的生产纲领和生产批量下，能以最经济的方法获得所要求的生产 率和生产纲领，一般要求工艺成本最低。 (c)充分利用现有生产条件，少花钱，多办事，并要便于组织生产。 (d)尽量减轻工人的劳动强度，保证生产安全，创造良好、文明的生产条件。
十字轴式万向联轴器CAD 系统系统简介简介 本系统是安徽泰尔重工股份有限公司委托安徽工业大学机械工程学院设计开发的一个十字轴式万向联轴器CAD 系统，其主要功能是基于联轴器数据库及用户输入的参数，自动生成CAD 图纸。 本系统功能可分为五个方面：用户管理、产品生成、产品设计、文档检索与修改、帮助。 ⑴ 用户管理模块：提供了用户修改密码、注册新用户以及管理员设置一般用户权限等功能。 ⑵ 产品生产模块：提供了零件及总装图的绘制、部分零件的校核、十字轴寿命计算等功能，不仅提供了零件的单个绘制，而且设置了一键绘制所以图形操作。推荐用户使用一键绘图，因为在一键绘图界面上提供了参数的直接保存和明细表自动生成的功能。 ⑶ 产品设计模块：提供了零件参数的查询、修改、添加及保存等功能。 ⑷ 文档检索与修改模块：提供了对已生成的文档（图纸）进行按条件检索、文档存储默认路径的修改和文档存储信息的修改。在文档检索中，用户可以打开符合条件的文档以及对文档存储信息的删除，在文档存储信息修改中，为用户提供了查看所以文档的功能，并设置了清空所以文档存储信息功能（慎用）。 ⑸ 帮助模块：提供了系统简介及说明、系统操作帮助等功能。 以下为本系统的以下为本系统的简介及简介及简介及说明说明说明：： 一、万向轴基本参数及关联参数说明 ⑴ 基本参数如表1所示，记基本长度为Lo 、伸缩量为Lvo 、花键套长度为Lt1和Lt2、花键轴长度为LZo 、防护罩长度为Lfo 、接管长度为Ljo 、花键轴头长度为B 、焊接止口长度为H 、密封套宽度为M 、油孔距长度为L2。 型号（D ） 基本长度(Lo) 伸缩量（Lvo ） 花键套（Lt1） 花键套（Lt2） 花键轴 （LZo ） 防护罩（Lfo ） 接管（Ljo ） 花键轴头（B ） 焊接止口（H ） 密封套宽（M ） 油孔距 （L2） 225 1050 140 280 320 395 170 235 50 20 15 30 250 1150 140 315 365 410 180 200 50 25 16 40 285 1250 140 335 390 420 180 200 60 25 16 45 315 1350 140 355 405 440 160 185 60 30 20 50 350 1400 150 430 490 545 200 155 65 30 20 50 390 1550 170 490 560 590 210 200 70 35 30 60 表1.基本参数 设计输入参数：基本长度（L ）、伸缩量（Lv ）以及两端法兰接口尺寸。 其余参数：花键套长度为Lt 、花键轴长度为LZ 、防护罩长度为Lf 、接管长度为Lj 。 其余参数及接管和花键套形式均为被驱动参数，它们随着基本长度（L ）、伸缩量（Lv ）输入参数的变化而变化。 ⑵ 具体变化规则如下： 记△L=L - Lo ，△Lv=Lv - Lvo ，△Lt=Lt2 - Lt1。 Ⅰ、当设计长度L+Lv<10D 时： 花键套采用Lt1中的长度； 花键轴Lz=Lzo+△Lv ，若Lz>B+Lt1+Lj-H 时，错误提示；
输出轴(C A6140车床)设计说明书
精品文档 北华航天工业学院 《机械制造专业方向课程综合设计》课程设计报告 报告题目：机械制造专业方向课程综合设计 作者所在系部：机械工程系 作者所在专业：机械设计制造及其自动化 作者所在班级： B09111 作者姓名：符嗣星 指导教师姓名：王秋林 完成时间： 2012年12月
精品文档 摘要 这次设计的是CA6140车床输出轴2*Φ8斜孔，包括被加工工件的零件图、工件的毛坯图、夹具装配图、夹具体图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。输出轴作为动力装置的主要零件，工艺工装的设计与改良直接影响着其质量与性能。 本文首先介绍了输出轴的作用和工艺分析.然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定钻孔的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。 本次课程设计主要是应用机械制造技术，是一次深入的综合性的总复习。通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。 目录
精品文档 1零件的工艺分析及生产类型的确定 (1) 1.1零件的用途 (1) 1.2零件的工艺性 (1) 1.2.1分析、审查产品的零件图和装配图 (1) 1.2.2零件的结构工艺性分析 (2) 1.3确定零件的生产类型 (2) 2确定毛胚、绘制毛胚简图 (2) 2.1选择毛胚 (2) 2.2确定毛胚的机械加工余量和尺寸公差 (3) 2.2.1毛胚的机械加工余量 (3) 2.2.2毛胚的尺寸公差 (3) 2.2.3加工余量、工序尺寸和工差的确定 (4) 2.2.3绘制零件毛坯简图 (5) 3拟定零件的工艺路线 (5) 3.1定位基准的选择 (5) 3.1.1精基准的选择 (5) 3.1.2粗基准的选择 (6) 3.2表面加工方法的确定 (6) 3.3工序的安排 (7) 3.3.1加工阶段的划分 (7) 3.3.2基面先行原则............... 错误!未定义书签。 3.3.3先粗后精 (8) 3.3.4先面后孔 (8) 3.4工序顺序的安排 (8) 3.4.1机械加工工序 (8) 3.4.2热处理工序 (9) 3.5确定工艺路线 (9) 3.6选择加工设备及刀、夹、量具 (10) 4 零件加工设计 (10)
汽车设计 （基于UG的十字轴万向节设计） 学院：交通运输与物流学院专业：交通运输 班级： 12级交通运输*班 姓名： 学号： 2012*** 指导教师：李恩颖 2015 年 6 月
目录 一、背景介绍┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 二、基本理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 1、万向节传动的基本理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 （1）十字轴式万向节工作原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 （2）十字轴式万向节传动的不等速特性┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5 （3）十字轴式万向节传动的等速条件┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 6 2、十字轴万向传动轴的设计与计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 （1）传动载荷计算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 （2）十字轴万向节设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10 （3）设计结论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11 三、基于UG的十字轴设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 四、结论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄26
一、背景介绍 万向节即万向接头，英文名称universal joint，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。 万向节的结构和作用有点像人体四肢上的关节，它允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。为满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化，前驱动汽车的驱动桥，半轴与轮轴之间常用万向节相连。但由于受轴向尺寸的限制，要求偏角又比较大，单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧部件的损坏，并产生很大的噪音，所以广泛采用各式各样的等速万向节。在前驱动汽车上，每个半轴用两个等速万向节，靠近变速驱动桥的万向节是半轴内侧万向节，靠近车轴的是半轴外侧万向节。在后驱动汽车上，发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上，而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装的位差等，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此在后驱动汽车的万向节传动形式都采用双万向节，就是传动轴两端各有一个万向节，其作
万向节十字轴是汽车动力传递系统的重要组成部分。从汽车的结构来看，对前轮驱动车而言，其传动轴是使用等速万向节接头，对后轮驱动的车辆而言，其传动轴使用两个不等速 万向节接头。一般的私车主对万向节十字轴的润滑保养十分陌生，因为现在的小轿车传动 轴的万向节基本是一次性配件，它们的十字轴润滑采用的是高质量的润滑脂，是与万向节 同寿命的；而一些商业性运输车辆、特别是现存老型号卡车的万向节接头还是可维修的。 万向节十字轴在工作中要承受很大的扭力和交变载荷，维修行业过去常用俗称“黄油”的 钙基润滑脂来润滑十字轴。但由于钙基润滑脂的油膜坚韧程度较差，在轴承与轴颈的摩擦 表面难以形成良好的油膜，是导致万向节十字轴滚针轴承的早期损坏的原因。另外，由于 老式万向节十字轴设计结构原因，当修理工用黄油枪通过注油嘴向十字轴内腔加润滑脂时，因为润滑脂的粘度大，进入狭窄内油槽油道的阻力很大，这时润滑脂靠压力会顶开油嘴对 面的减压阀而溢出，这使修理工误认为已给轴承加满脂了，事实上很多时候润滑脂不仅不 能进入滚针之间，就是达到十字轴颈端面也是较困难的。因此，维修行业里有用齿轮油代 替润滑脂润滑万向节十字轴的做法。据说经过对比实验，用齿轮油润滑万向十字节的使用 寿命是使用普通黄油进行润滑的2～3倍。但这样做也存在需要专门的加压注油工具，同 时在第一次加油时需把十字轴卸下清洗，比较麻烦。还有齿轮油的保持性不如润滑脂，其 润滑周期需要缩短。 考虑以上原因，也有人采用2#极压复合锂基润滑脂，这是基于两点：第一，其流动性 较好，这样便于使其到达润滑部位。第二，该脂的抗极压性好，适合万向十字节的工作状态。据我们对用户的了解，目前万向节十字轴的发展趋势为取消注油孔，因此必须选用与 设备部件同寿命的润滑脂，用脂类型为：极压复合锂、极压锂、聚脲基脂。如万向机械、 纳铁福等公司生产汽车万向节十字轴滚针轴承都用润滑脂润滑。
课程设计名称：减速箱输出轴(批量200件)机械加工工艺规程设计 学生姓名： 学院：机电工程学院 专业及班级： 07级机械设计制造及其自动化002班 学号： 指导教师： 2010年1月13日 目录 一．机械制造课程设计的目的………………………………………………… 二．生产纲领的计算与生产类型的确定……………………………………… 1.生产类型的确定…………………………………………………………… 2.生产纲领的计算…………………………………………………………… 三．减速箱输出轴的工艺性分析……………………………………………… 1.轴的工作原理………………………………………………………………
2.零件图样分析……………………………………………………………… 3.零件的工艺分析…………………………………………………………… 4 减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求………………… 5 审查零件的结构工艺性………………………………………………… 四选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图…………………………………… 1．毛坯的选择……………………………………………………………… 2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量…………………………………… 五选择减速箱输出轴的加工方法，制定工艺路线…………………………… 1．定为基准的选择………………………………………………………… 2．零件表面加工方法的确定……………………………………………… 3.加工阶段的划分…………………………………………………………… 4.工序的集中与分散………………………………………………………… 5.加工顺序的安排…………………………………………………………… 6.减速箱输出轴工艺路线的确定…………………………………………… 六机床设备的选用……………………………………………………………… 1．机床设备的选用………………………………………………………… 2．工艺装备的选用………………………………………………………… 七工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算…………………………… 八、确定工序的切削用量……………………………………………………… 九课程设计体会………………………………………………………………… 十参考文献……………………………………………………………………… 一．机械制造课程设计的目的 1.加强对课堂知识的理解。通过课程设计可以使我们更熟悉书本知识，能更加熟练地运用书本知识。 2.培养工程意识。通过课程设计，综合生产实际，贴近就业岗位，培养学生分析和解决机械制造工程的实际问题，培养工程意识，做到学以致用。 3.训练基本技能。通过课程设计使学生掌握工艺规程和工艺装备设备设计的方法和步骤，初步具备设计工艺规程和工艺装备的能力，进一步培养学生识图、绘图、计算和编写技术文件的基本技能。
机械制造工艺学课程设计说明书 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目：“十字轴”零件的机械加工工艺规程及典型夹具设计（年度生产纲领为8000件） 学院 专业 班级 设计 指导教师 2011年12 月9 日
目录 一、零件的工艺分析 (2) 二、工艺规程设计 (3) 1、选定毛坯的制造形式 (3) 2、选择基面 (3) 2.1粗基准的选择 (3) 2.2精基准的选择 (3) 三、制定工艺路线 (3) 四、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 (4) 五、确定切削用量和基本工时 (5) 六、专用夹具设计 (11) 七、参考文献....................................... 错误！未定义书签。
一、零件的工艺分析 1.十字轴是传动轴万向节的关键零件，用于传递转矩和运动。且十字轴失效的主要方式为轴颈的磨损断裂，和轴颈出现压痕或剥落。一般情况下当磨损或压痕超过0.15mm时，十字轴即应认为报废。所以在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。 2.零件材料为低碳钢材料20CrMnTi，采用模锻，模锻性能优良，工艺较复杂，但尺寸精确，加工余量少，下面是十字轴零件的工艺分析： （1）零件图中的主要技术要求为：渗碳层深度为0.8~1.3mm；轴颈上淬火硬度HRC58~63；未注圆角R2. Φ○E(包容原则），倒角2×45°，表面粗糙度Ra0.63，两（2）四个轴颈尺寸250200.00400.0-- 轴颈位置度误差Φ0.02.轴颈端面对称误差0.05mm，表面粗糙度Ra1.25。 （3）基准选择：因四个轴颈是重要加工面，所以以毛坯四个轴颈为粗基准加工轴颈外圈，符合互为基准及先加工主要面后加工次要面原则。以轴颈为基准加工轴向中心孔和轴端面，以保证加工余量均匀及精度要求符合便于夹装的原则。因为Φ8 Φ6的孔粗糙度Ra20可以一次钻出。为避免多次夹装，减少加工误差拟采用一次夹装加工Φ8、Φ6的孔。并且先加工Φ8的孔避免Φ6的孔走刀过长。然后以轴向中心孔为精基准加工轴颈及径向中心孔。 （4）由于轴颈是重要加工面，且刚性较差，易使毛坯误差反映到零件上为增加其加工精度最后采用磨削加工，并以其轴颈为基准磨削端面，达到其要求的粗糙度。
第二节万向节结构方案分析 一、十字轴万向节 单个普通十字轴万向节是一种不等速万向节，其特点是当主动轴与从动轴之间有夹角时，不能进行等速传递，使主、从动轴的角速度周期性地不相等，而合理采用双十字轴万向节传动的设计方案可以实现等速传递；主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等角速度万向节或等速万向节；准等速万向节是一种近似等速万向节，可以通过分度机构等部件实现主、从动轴之间的近似等速传递。 1、普通十字轴式万向节 如图2-1所示，普通十字轴式万向节一般由两个万向节叉及与它们相连的十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和油封等组成。十字轴轴颈通过与滚针轴承配合安装在万向节叉的孔中。为了防止滚针轴承轴向窜动，在进行结构方案设计时，要采取轴承轴向定位措施。目前，常见的滚针轴承轴向定位方式有盖板式、卡环式、塑料环定位式和瓦盖固定式等。 图2-1 十字轴式刚性万向节 1-轴承盖；2、6-万向节叉；3-油嘴；4-十字轴；5-安全阀；7、11-油封； 8-滚针；9-套筒；10-油封挡盘；12-油封座；13-注油嘴 普通盖板式轴承轴向定位方式一般采用螺栓和盖板将套筒固定在万向节叉上，并用锁片将螺栓锁紧。这种方式的优点是工作可靠、拆装方便，但零件数目
较多。采用弹性盖板的结构方案是将弹性盖板点焊于轴承座底部，装配后，弹性盖板对轴承座底部有一定的预压力，以免高速转动时由于离心力作用，在十字轴端面与轴承座底之间出现间隙而引起十字轴轴向窜动，从而可以避免由于这种窜动造成传动轴动平衡的破坏。 卡环式具有结构简单、工作可靠、零件少和质量小的优点，可分为外卡式和内卡式两种。塑料环定位结构是在轴承碗外圆和万向节叉的轴承孔中部开一环形槽。当滚针轴承动配合装入万向节叉到正确位置时，将塑料经万向节叉上的小孔压注到环槽中，待万向节叉上另一与环槽垂直的小孔有塑料溢出时，表明塑料已充满环槽。这种结构轴向定位可靠，十字轴轴向窜动小，但拆装不方便。 为了防止十字轴轴向窜动和发热，保证在任何工况下十字轴的端隙始终为零，有的结构在十字轴轴端与轴承碗之间加装端面止推滚针或滚柱轴承。 万向节在工作中承受着较大的转矩和交变载荷，其主要损坏形式是十字轴轴颈和滚针轴承的磨损、十字轴轴颈和滚针轴承碗工作面的压痕与剥落。通常认为当磨损或压痕超过0.25mm时，十字轴万向节就必须报废并更换。为了提高其使用寿命，常用包括组合式润滑密封要求。装置在内的多种设计方案，以用来润滑和保护十字轴轴颈与滚针轴承。 传统的毛毡油封由于漏油多，防尘、防水效果差，加注润滑油时，在个别滚针轴承中可能出现空气阻塞而造成缺油，已不能满足越来越高。轿车常在装配时就封入润滑脂以减少车辆的润滑点，且采用密封效果较好的双刃口或多刃口橡胶油封。 滚针轴承中滚针直径的公差、轴承的径向间隙和周向总间隙应控制在合理范围内，避免由于间隙过大使受载的滚针数减少及滚针倾斜，或由于间隙过小引起受热卡死现象，以保证载荷分配的均匀性和正常工作。 单十字轴万向节两轴的夹角不宜过大，否则会严重缩短滚针轴承的使用寿命。当夹角由4°增至16°时，万向节中滚针轴承的寿命将下降为原来的1/4。
十字轴三维建模 1.建立直径57高87的圆柱 1）单击圆柱命令，指定矢量（+Z），和起始点（0，-43.5,0） 2）输出直径57，高度87 2. 在已有圆柱体的上下端面，建立直径51,高9圆柱体 3.在上述阶梯轴的上下端面，建立直径45高30的圆柱体，得到如下模型 4.插入-关联复制-实例特征-圆形阵列，选择所有已经建成的特征，确定，按图示设定阵列参数,确定，选择‘点和轴’，选择X轴，确定，得到如下模型
5.倒斜角，4x4 6.倒圆角R25 选择交叉的4条边，输出如图参数
7.单击“孔命令，选择任意两个不平行端面圆的圆心，按图示设定参数后，确定 8.对每个孔倒斜角，1x1，得到最后的十字轴模型
万向节叉三维建模 1.建立地面圆柱体直径165高20 指定点为坐标原点，指定矢量为+Z 2.拉伸耳环主体 1）选择‘拉伸’，单击截面中的‘绘制曲线’，选择现有平面的YZ平面，进入草绘环境。按照二维图纸绘制拉伸截面，绘制完成后，单击“完成草图”退出草图界面 2）按如下设置参数后，单击‘确定’，完成耳环主体的拉伸，如图
3.切除部分实体 1）选择‘拉伸’，单击截面中的‘绘制曲线’，选择现有平面的XZ平面，进入草绘环境。按照二维图纸绘制拉伸截面，绘制完成后，单击“完成草图”退出草图界面 2）按如下设置参数（注：布尔运算，选择‘求差’），单击‘确定’，完成耳环主体的拉伸，如图
4. 切除部分实体 1）选择‘拉伸’，单击截面中的‘绘制曲线’，选择现有平面的XZ平面，进入草绘环境。按照二维图纸绘制拉伸截面，绘制完成后，单击“完成草图”退出草图界面 2）按如下设置参数（注：布尔运算，选择‘求差’），单击‘确定’，完成耳环主体的拉伸，如图
机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目：十字轴零件的机械加工工艺规程及典型夹具设计（年度生产纲领为8000件）
机械制造工艺学课程设计任务书 题目：十字轴零件的机械加工工艺规程 及典型夹具设计（年产量为8000件） 内容： 1.零件图1张4# 2.毛坯图1张4# 3.机械加工工艺过程综合卡片1张4# 4.夹具装配图1张2# 5.夹具零件图1张1# 6.课程设计说明书1份
摘要 这次设计的是十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定拨差的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。
一、零件的工艺分析 零件的材料为20GrMoTi，需要模锻，模锻性能优良，工艺较复杂，但尺寸精确，加工余量少，为此以下是十字轴需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1、四处Φ25外圆及四个Φ8、Φ4的内孔、 2、右端面Φ50×60°内孔及M8丝孔。 3、Φ25外圆的同轴度为0.007，位置度为Φ0.02，两端的对称度均为0.05. 由上面分析可知，可以先上四爪卡盘粗车，然后上弯板采用专用夹具压紧、找正进行加工，并且保证形位公差精度要求。并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 二.机械加工工艺设计 1、确定生产类型 已知此十字轴零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是083Kg/个，查参考书可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主。 2、确定毛坯 零件材料为20GrMnTi，考虑到零件在工作过程中承受经常性的交变载荷，因此选用锻件，从而使金属纤维尽量不被切断，保证零件
综合课程设计设计说明书 班级：机械设计制造及自动化073班设计者：尚妙吉 学号： 3070611109 指导老师：王晓军华顺明楼应侯
目录 第一篇机械加工工艺规程的制订 (3) 1、引言 (3) 2、下万向节滑叉的工艺分析 (3) 2.1万向节滑叉的用途 (3) 2.2零件的材料 (3) 2.3零件的工艺分析 (4) 3工艺规程设计 (5) 3.1 制定零件工艺规程的原则和技术要求 (5) 3.2 生产类型的确定 (5) 3.3毛坯的制造形式及考虑因素 (5) 3.4拟定工艺路线 (6) 3.4.5工序简图的绘 ............................................ 错误！未定义书签。 3.5切削用量、时间定额的计算 (9) 3.6铣削力及铣削功率的计算 (10) 3.7机械加工工序卡片 (10) 第二篇机床夹具设计 (12) 1、定位元件的确定 (12) 1.1拨叉的定位 (12) 1.2对刀及导向装置设计 (12) 1.3夹紧装置设计 (12) 2、夹具体的设计 (12) 第三篇设计小结 (13)
第一篇机械加工工艺规程的制订 1、引言 本次毕业设计的课题名称是万向节滑动叉机加工艺及工装设计。万向节滑动叉位于传动轴的端部，主要作用之一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同状态时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。万向节滑动叉就是将万向节叉和滑动花键副的一部分组合起来，使其成为一个零件，其特征是该万向节滑动叉为采用管材制作的万向节叉与滑动套为一体的整体式结构，其端部呈叉形结构，并设有两个十字销孔，用于安装十字万向节；在管内设有内花键，这种呈整体式结构的滑动叉，不仅加工容易、成本低，而且强度高，故其使用寿命与传统的万向节叉滑动套合件相比，有了成倍的提高。它的研究和使用可以简化万向传动装置的结构，也满足功能要求，因此对万向节滑动叉的研究有极大的实际意义。 本课题的研究及论文的撰写是在焦老师的悉心指导下完成的。焦老师在百忙中给我们讲解论文中的细节以及论文中所涉及的工艺分析，还有他严谨的治学态度也是我学习的榜样。通过本次毕业设计，使我对本专业有了更加深刻的了解，在以后的工作中也具有重要意义。 2、下万向节滑叉的工艺分析 2.1万向节滑叉的用途 题目所给定的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉，它位于传动轴的端部。主要作用一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。零件的两个叉头 2418.00 mm的孔，用以安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向联轴部位上有两个Φ 节的作用。零件Φ65mm外圆内为Φ50mm花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。 2.2零件的材料 万向节滑动叉的材料选用45钢，属于优等碳素结构钢，经调质处理后有良好的综合机械性能和加工工艺性能，零件材料的选择主要是考虑到满足使用要求，同时兼顾材料的工艺性和经济性，45钢满足以上要求，所以选用45钢。
1．设计目的： 培养学生分析和解决生产技术问题的能力，使学生初步掌握设计工艺规程和机床夹具的基本方法，并巩固、深化已学得的理论知识，进一步培养学生熟悉和运用有关图册、图表等技术资料的能力，训练学生识图、制图、运算及编制技术文件的基本技能。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1零件的分析 1.1零件的作用 了解零件的性能、用途和工作条件。 1.2零件的工艺分析 对零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等进行工艺分析。 2．工艺规程的设计 2.1确定毛坯的制造形式 对零件的材料、热处理及机械加工的工艺性进行分析。 2.2基准的选择 （1）粗基准的选择。 （2）精基准的选择。 2.3制定工艺路线 确定加工方法和划分加工阶段；安排加工顺序。 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 2.5确定切削用量及基本工时 3.专用夹具设计 设计典型工序的专用夹具，制定夹具方案、绘制夹具装配工作图。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等〕： 1．制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，写工艺卡片、工序卡片。 2. 合理选择或设计所有工装，设计一套主要工步的专用工夹具，绘制夹具的装配图， 零件图。 3．撰写课程设计说明书一份（A4纸不少于15页）。
4．主要参考文献： [1]王绍俊.机械制造工艺设计手册. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1981 [2]刘文剑曹天河.夹具工程师手册.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987 [3]艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.北京：机械工业出版社，2004 [4]吴宗泽罗圣国.机械设计课程设计手册（第二版）.北京: 高等教育出版社, 1999 [5]李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,1994 [6]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2004 5．设计成果形式及要求： 提供设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求。 毛坯图，零件图，工艺卡，夹具装配图，夹具零件图 6．工作计划及进度： 2008年12月15 日~ 12月16 日熟悉零件、画零件图 12月17日~ 12月20 日选择加工方案、确定工艺路线，填写工艺卡片12月21日~ 12月24日专用夹具设计 12月25日~ 12月26日编写设计说明书 12月27日答辩 系主任审查意见： 签字： 年月日