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：万向节十字轴工艺规程设计
姓名：
学号：
专业：机电（一）班
届别：2008
指导老师：
2011 年07月
前言
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
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过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后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《机械制造技术基础》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、复习课程设计过程相关知识：CAD、Proe、机械制造工艺学、机械制图等等，加深对专业知识的理解。
3、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。
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，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，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大好基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
一、设计的任务
本次《机械制造工艺学》课程设计我拿到的题目是“万向节十字轴工艺规程设计”。材料为18CrMnTi，生产批量为大批量生产，其他
要求及零件参数见十字轴二维零件图，要求设计该十字轴的机械加工工艺规程，具体要求内容为：
（1）分析、了解产品性能、用途；
（2）了解制造规模、方式，生产条件
（3）制订制造方案；
（4）编写工艺（主要任务）；
（5）设计工装（可以在其他课程设计中进行）。
（6）写机械制造技术基础课程设计报告。
（7）所有设计资料文挡拷贝电子版一份上交。
二、零件的分析
（1）、零件作用
万向节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18GrMnTi。（2）、零件的工艺分析
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铣轴端面的安排，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。
以轴向中心孔为精基准的加工表面
加工表面：四轴外圆，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，造成工件的圆柱度误差，四轴的圆柱度误差允许值为0.007，要求较高，故轴颈安排了粗车，半精车，磨削，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。
以轴颈为精加工基准的加工表面
磨四周端面，因为四个轴端面的对称度要求比较高，所以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，保证零件可靠工作。此外考虑到生产性质为大批大量，所以采用效率和精度等级都比较高的模锻成型加工工艺。
3.2、基面的选择
基面选择在工艺规程设计中占有很重要的位置，关系到能否保证加工质量和生产效率。基面选择合理可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高; 否则，最直接的后果是无法保证加工质量，造成零件大批报废，浪费原材料和劳动力以及能源，降低生产效率。
1.粗基准的选择
考虑到四个轴颈外圆是重要加工表面，一方面因为要保证重要加工表面的加工余量均匀，并防止加工余量不够而导致废品产生，因一方面选择外圆面作为粗基准定位可以比较稳定，符合便于装卡的原则，保证加工表面余量合理分配的原则，所以选择毛坯外圆为粗基准铣轴端面比较合理。
2.精基准的选择
以中心孔作为加工外圆的精基准，以外圆作为加工四轴端面的精基准。符合互为基准的原则。
3.3、制定工艺路线
1、工序路线方案一
工序1 粗车四轴端面
工序2 半精车四轴端面
工序3 钻四轴径向中心孔
工序4 粗铣侧面
工序5 钻侧面孔，攻螺纹，锪锥面
工序6 粗车四轴外圆
工序7 半精车四轴外圆
工序8 精车四轴外圆
工序9 钻四轴轴向孔
工序10 渗碳淬火处理
工序11 磨四轴外圆
工序12 最终检查
2、工序路线方案二
工序1 粗铣四轴端面
工序2 钻四轴轴向中心孔
工序3 粗车四轴外圆
工序4 半精车四轴外圆
工序5 半精铣四轴端面
工序6 钻四轴轴向孔
工序7 粗铣侧面
工序8 钻侧面孔，攻螺纹，锪锥面
工序9 渗碳淬火处理
工序10 磨四轴外圆
工序11 磨四轴端面
工序12 最终检查
3、最终方案
方案一车削两次浪费工时，增加了工人的劳动量，不利于提高效
率，缩减成本；此外端面的中心孔以及螺纹孔为非工作表面，因此安排在粗加工之后，热处理之前加工进行，这样可以提高重要加工表面的加工精度，减小不重要表面对它们的影响；方案一还有一个不足就是，四轴外圆也属于重要加工表面，热处理以后，它的尺寸和形状都要发生改变从而影响精度，方案二中去掉了方案一中的精加工四轴外圆，而是在热处理之后加了一道磨削外圆的工序，这样就可以很好地保证四轴外圆的加工精度，减小废品率，提高生产效率，根据上述原因，选择方案二作为最终万向节十字轴加工工艺路线。方案二通过对外圆以四轴中心孔为基准的粗车和半精车，以及磨削使外圆达到所需的精度。
3.4、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定
结合万向节十字轴尺寸及查阅《机械加工工艺设计员手册》等资料得到相关数据可计算得到加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如表1：
表1 万向节十字轴加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸等参数表
据此可得到毛坯尺寸，故可得毛坯图形如下图
3.5、确定切削用量
根据工件尺寸和相关要求，并参考《实用机械加工工艺手册》等资料，可得工件尺寸和切屑深度的选择为：
粗铣每齿进给量为af=0.12mm，半精铣每转进给量为f=0.6mm/r；
精磨四轴外圆时，进给量为0.0035mm/r，精磨四轴端面时，进给量为0.0045mm/r。
钻孔进给量和速度：Φ4为进给量为0.12mm/r；;Φ13进给量为0.25mm/r;
锪锥面进给量为0.2 mm/r。
攻丝进给量为1.26 mm/r，
3.6、基本工时的确定
工序1 粗铣四轴端面
1、工件材料:20CrMnTi，σ=1018Mpa，模锻。
加工要求：粗铣铣四轴端面两向对面尺寸由112.7至两端面尺寸为
109.70
35
.0
-mm,各端面距中心平面距离为54.850
175
.0
-
mm。
机床：卧式铣床X5025AS
刀具：YT15圆柱形铣刀，齿数Z=6，依据手册，由切削深度，以及加
工类型，选用粗齿。
2、计算切削用量
根据刀具材料以及加工类型，依据《机械工艺简明手册》查表，
粗铣时每齿的进给量
af=0.12mm
刀具每转进给量为
f=af *z=0.12*6=0.72mm
切削速度为：
查手册Cv=134，qv=0.65，Xv=0.18，yv=0.28，uv=0.32，Pv=0.23，
m=0.5，刀具寿命T=180min
v
pv uv e yv z xv p m qv
v K Z a f a T do C =c V
代入数据得：
c V =144m/min
采用硬质合金圆柱铣刀，d =50mm ，Z=6，则
转速：
r/min 2.917144×5010001000===π
πd v n 由机床说明书 n= 920min r
切削速度
r/min 5.1441000509201000=?==ππd n Vc
3、计算基本时间
查手册得到
切入切出行程
mm l l 2421=+
总行程为 mm l l l l w 54302421=+=++=
本工序为相同的四个工步
s fn l t 57.194×920
72.0544=?== 工序2 钻四轴中心孔
工序3 粗车四轴外圆
1、加工条件及加工要求
加工要求：粗车四轴外圆由Φ28.5到Φ26.5，
机床：卧式车床C620-1
刀具：YT5外圆车刀，由于σ=1018Mpa ，加工材料为结构钢，选用前
角25°，系统刚性足够，切削深度不大应选用较小主偏角，依据手
册主偏角范围10°～15°，由于取较小主偏角可以提高刀具寿命，因
此选择10°，根据前角大小，以及加工类型（粗车），查的相应的α
=8°，刀杆尺寸为21625cm ?。
2、计算切削用量
根据加工尺寸确定背吃刀量为
错误！未找到引用源。1mm
工件直径靠近20mm ，刀具材料为硬质合金，背吃刀量 1.58mm ，有工
艺手册查表得
0.3mm f r
=， 通过查表法确定切削速速，根据纵车外圆的切削速度表，并根据以上
得出的切削标准，选出对应的切削速度为 Vc=152min m
转速为 r/min 8.18611000==d
v n π，
由机床说明书取转速为
n=1800r/min
切削速度
/min 1471000
m d n Vc ==π
3、计算基本时间
查手册得切入量、切出量
mm l 3.111= mm l 22=
总切削量
mm
l l l l w 3.4321=++=
本工序为四个相同工步
s fn l t 24.194×18003.03.434=?==
工序4 半精车四轴外圆
1、加工条件及加工要求
加工要求：半精车四轴外圆由Φ26.5mm 至Φ25.120
12.0-mm
机床：卧式车床C620-1
刀具：YT15外圆车刀，由于σ=1018Mpa ，加工材料为结构钢，查表
得前角范围12°～15°，由于工件硬度低，前角需大一点，因此选用
前角α=15°，15r k = ，'5r k = ，刀杆尺寸为21625cm ?，刀尖半径取1mm 。
2、计算切削用量
根据切削尺寸及加工要求
错误！未找到引用源。0.69mm 。
按表面粗糙度选取切削用量：根据刀具的相关参数，并选择有利于下
步磨削最终达到最终的加工要求的表面粗糙度，查的进给量为 f=0.25mm/r
用查表法确定切削速度，依据表加工工艺手册（硬质合金外圆纵车削
的切削速度）
Vc=258m/min
r/min 32091000==d
v n π
根据机床说明书，取
n=3200r/min ，
切削速度
/min 2571000
m d n Vc ==π
3、计算基本时间
查手册得切入量、切出量
mm l 3.111= mm l 22=
总切削量
mm
l l l l w 3.3521=++=
本工序为四个相同工步
s fn l t 59.104×320025.03.354=?==
工序5 半精铣四轴端面
工件材料:20CrMnTi ，σ=1018Mpa ，模锻。
加工要求：半精铣端面两向对面尺寸由109.70
35.0-mm 至两端面尺寸为
108.20
22.0-mm,各端面距中心平面距离为54.1011.0-mm.
机床：卧式铣床X5025AS
刀具：YT15圆柱铣刀，齿数Z=6，依据手册，由切削深度，以
及加工类型，选用粗齿。刀具每转进给量为
f= 0.6mm/r
切削速度为：
查手册Cv=134，qv=0.65，Xv=0.18，yv=0.28，uv=0.32，Pv=0.23，
m=0.5，刀具寿命T=180min
v
pv uv e yv z xv p m qv
v K Z a f a T do C =c V
代入数据得：
c V =164m/min
采用硬质合金圆柱铣刀，d =50mm ，Z=6，则转速：
r/min 1044164×5010001000===ππd v n
由机床说明书，取 n=1180r/min
切削速度
/min 1851000
m d n Vc ==π
3、计算基本时间
查手册得到切入切出行程
mm l l 2421=+ 总行程为
mm l l l l w 54302421=+=++=
本工序为相同的四个工步
s fn l t 124×11806.0544=?==
工序6 钻四轴轴向孔
为了尽量保证Φ4mm 和Φ13mm 同轴，采用一次装卡，连续加工的
方法，这也有利于节约工时，提高生产效率，减小工人劳动强度。先加工Φ13mm 的孔，后加工Φ4mm 的孔，这样可以减小加工Φ4mm 孔的走刀距离和加工时受的阻力，从而减小加工误差。由于这些孔的加工精度较低，因此只进行粗加工就可以满足要求，以下就对切削用量作具体的阐述。
1、加工条件及加工要求
工件材料:20CrMnTi ，σ=1018Mpa ，模锻。
加工要求：钻轴向中心孔，孔Φ13mm ，深孔Φ4mm 。
机床：摇臂钻床
刀具：中心钻 ，直柄长麻花钻 Φ4mm ，L=119mm,L1=78mm ，直柄短麻花钻Φ13mm L=102mm,L1=51mm 。
2、计算切削用量
根据刀具材料以及加工类型,
依据σ=1018Mpa<0.748Gpa ,d=13mm ,d=4mm ，由《机械工艺简明手册》查表得加工Φ13mm 孔的进给量以及切削速度
分别为
f=0.25mm/r
Vc=21.4m/min
计算得
n=513r/min
查表的机床取
n=530r/min
切削速度
/min 65.211000
m d n Vc ==π
加工Φ4mm 孔的进给量以及切削速度分别为
f=0.12mm/r
Vc=19.8m/min ，
转速计算结果与Φ4mm 为了简化加工过程采用与加工Φ13mm 孔一样的转速
n=530r/min
3、计算基本时间
加工各轴两孔的走刀长度、进给量、转速分别为
L1=1.2mm L2=55mm,
f1=0.25mm/r f2=0.12mm/r
基本时间
s n f l n f l t 92.2134×)520
0.125553025.02.1()(42211=?+?=+?=
工序7 粗铣侧面
1、工件材料:20CrMnTi ，σ=1018Mpa ，模锻。
加工要求：粗铣侧面，侧面距离中心的尺寸24mm 加工到23.6mm
机床：卧式铣床X5025AS
刀具：直柄立铣刀，d=16mm ，齿数为3，粗齿。
2、计算切削用量
根据刀具材料以及加工类型，依据《机械工艺简明手册》查表，
粗铣时每齿的进给量
af=0.08mm
刀具每转进给量为
f=af *z=0.08*3=0.24mm
切削速度为：
查手册Cv=134，qv=0.65，Xv=0.18，yv=0.28，uv=0.32，Pv=0.23，
m=0.5，刀具寿命T=90min v
pv uv e yv z xv p m qv
v K Z a f a T do C =c V
代入数据得：
c V =76.8m/min
转速：
r/min 88.152776.8×1610001000===π
πd v n 由机床说明书
n=1500r/min
切削速度
r/min 4.751000
1615001000=?==ππd n Vc
3、计算基本时间
查手册得到
切入切出行程 mm
l l 621=+
总行程为
mm
l l l l w 2317621=+=++=
本工序为相同的四个工步
s fn l
t 83.3150024.023
=?==
工序8 钻侧面孔，攻螺纹，锪锥面
1、 加工条件及加工要求:
钻Φ7mm 的孔，深度为32mm ；攻螺纹M8-7H 。
机床：立式钻床Z518。
刀具：Φ7mm 麻花钻L=74mm ，L1=34mm ，M8丝锥；。
确定切削用量:
钻孔
由材料σ=1018Mpa<0.748Gpa ，查手册
f=0.15mm/r
依据钻直径以及进给量查表确定
Vc=20.2m/min
计算转速
r/min 107220.2×61000
1000===ππd v
n
车床为无极转速因此转速不需修正。
攻螺纹
查表取 f=1.26mm/r
切削速度计算公式：
y m x v P
t d C v 0= 查表确定各系数：0.5,0,1,23.7v m y x C ====，推荐耐用度t=90min
min /98.190m P
t d C v y m x v == 计算转速
r/min 7951000==d
v n π
2、 计算基本时间
加工各步的走刀长度、进给量、转速分别为
L1=32mm L2=10mm
f1=0.15mm/r f2=1.26mm/r
计算时间
s n f l n f l t 53.12795
1.2610107215.0322211=?+?=+=
工序9 渗碳淬火
渗碳深度严格控制为0.8～1.3，淬火硬度为HRC58～64，轴颈端部硬度不低于HRC55，心部硬度HRC28～45。
工序10 精磨四轴外圆
1、加工条件及加工要求
加工要求：磨削外圆由Φ25.12mm 至Φ2504.007.0+
-。
机床：外圆磨床MQ1320。
磨轮：由手册（磨轮的选择）确定砂轮材料为白刚玉，粒度为46，粘结剂为陶瓷的平型砂轮，砂轮直径d=400mm,宽度b=50mm 。
2、确定切削用量
由加工要求
错误！未找到引用源。0.06mm 。
由于加工类型是直接精磨，且粗糙度为0.63a R =，查手册，
进给量
t f =0.0035mm/r
工件回转圆周速度
Vc=32m/min
计算转速
r/min 43.4071000==d v n π
根据机床
n=400r/min
计算速度
r/min 42.311000254001000=?==ππd n Vc 3、计算基本时间
s fn
l t 28.1057.244=?==
工序11 精磨四轴端面
1、 加工条件及加工要求
加工要求：磨削端面由108.2mm 到10805.007.0+
-mm 。
机床：平面磨床MQ1320
磨轮：由手册（磨轮的选择）确定砂轮材料为白刚玉，粒度为46，粘结剂为陶瓷的平型砂轮，砂轮直径d=400mm,宽度b=50mm 。
2、确定切削用量
由加工要求
错误！未找到引用源。0.1mm
由于加工类型是直接精磨，且粗糙度为1.25，查手册，
进给量
t f =0.0045mm/r
工件的回转速度
Vc=16m/min
计算转速
r/min 72.2031000==d v n π
根据机床
n=210r/min
计算速度
r/min 49.161000252101000=?==ππd n Vc 3、计算基本时间
s fn l t 4.2535.644=?==
工序12 最终检查
3.7、计算工序时间和提高生产率的工艺途径简介
确定工序时间，把基本加工时间适当宽放，得到工序时间。通常较大批量加工可以把基本加工时间宽放20%，即乘以 1.2，可以看做工序时间。
为了提高生产率，必须尽量减少时间定额，由于此处加工工艺已确定，故不能再减少基本时间，应从以下三方面着手来减少时间定额以提高生产效率：
（1）减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠；
（2）减少布置工作地点时间；
（3）减少准备于终结时间。
3.8、工艺方案的比较与技术经济分析
在工艺规程设计最后一般还应该对所设计工艺方案进行比较与技术经济分析，主要评价指标为零件（或工序）的全年工艺成本错误！未找到引用源。和单个零件（或单个工序）的工艺成本错误！未找到
引用源。，其计算公式分别如下：
错误！未找到引用源。VN错误！未找到引用源。
错误！未找到引用源。V错误！未找到引用源。式中V为每件零件的可变费用（元/件），N为零件的年生产纲领（件），错误！未找到引用源。为全年不变费用（元）。本文未就对所设计工艺方案进行工艺方案的比较与技术经济分析。
总结
通过这次课程设计，使我进一步地了解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。此次课程设计是我们从大学毕业生走向未来工作重要的一步。
通过这次课程设计，深深体会到做任何事都必须耐心而细致。在设计过程中，许多计算、查表及工艺参数的确定，曾一度使我遇到许多的难题，但经过知道老师的耐心指导，我学到了很多，通过这次课程设计，把以前淡忘的一些知识，和设计方法又逐渐的回想起来，并且进一步的加深了印象。通过这次毕业设计，不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责，一丝不苟的良好习惯
本次设计也暴露了我们不少的缺点和问题：对于所学知识还没有做到仔细、认真消化，许多方面还是只有一个大概的认识，没有深入探讨，对实际事物没有深刻得了解，没有做到理论联系实际，没有达到对所学的知识熟练运用的水平。这也从一个侧面反映出我们设计经验不足，思维不够开拓，不够灵活。从而我得出一个结论：无论是现在还是以后走上工作岗位，还是再深造，都应该虚心向老师和前辈们学习，从而不断完善自我，提高自我水平。
总之,通过这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习与工作大下了一个坚实而良好的基础。在此，衷心的感谢指导老师的帮助。
参考文献
1、《机械制造工艺学课程设计指导书》赵家齐主编哈尔滨工业大学机械制造工艺及自动化教研室1981
2、《实用机械加工手册》马贤智主编辽宁科学技术出版社2002
3、《机械加工工艺手册》孟少农主编机械工业出版社1991
4、《机械加工工艺员手册》陈宏钧主编机械工业出版社2009
5.、《机械制造工艺学》王先睦主编机械工业出版社2006
6、《金属切削与刀具实用技术》刘杰华编著国防工业出版社2005
7、《机械制造基础标准应用手册》汪恺主编机械工业出版社1997
8、《机械制造工艺设计简明手册》李益明主编哈尔滨工业大学1994
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。
湖南农业大学工学院 课程设计说明书 课程名称：机械制造工艺学 题目名称：输出轴加工工艺及夹具设计 班级：2005级机械设计制造及自动化专业 3班姓名：朱汪波 学号：200540601322 指导教师： 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 20年月日
目录 前言 (3) 1、零件的工艺分析及生产类型的确定 (3) 技术要求分析 (3) 零件的工艺分析 (3) (3) 2、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 (3) 选择毛坯 (3) 毛坯尺寸的确定 (4) 3、选择加工方法，制定加工艺路线 (5) 定位基准的选择 (5) 零件表面加工方法的选择 (5) 制定艺路线 (6) 4、工序设计 (7) 选择加工设备与工艺装备 (7) 选择机床根据工序选择机床 (7) 选用夹具 (7) 选用刀具 (8) 选择量具 (8) 确定工序尺寸 (8) 5、确定切削用量及基本工时 (10) 切削用量。 (10) 基本时间 (12) 6、夹具设计 (12) 定位方案 (12) 分度设计 (13) 切削力和夹紧力的计算 (13) 7、结论 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15) 附录 (15)
输出轴加工工艺及夹具设计 摘要：机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用，而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计，着重于几个重要表面的加工，具有一定的尺寸、形状、位置要求，还有一些强度、表面粗糙度要求等，然而这些都会在文中得以体现。 关键词：制造；输出轴；加工工艺；夹具； 前言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。 本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。 零件的工艺分析及生产类型的确定 技术要求分析 题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。综合技术要求等文件，选用铸件。 零件的工艺分析 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20 2
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；
设计工作量（课程设计完成后应交的资料） 1.绘制零件图一张（手绘A4或者机绘）。 2.绘制毛坯-零件合图一张（计算机绘图A4或者手绘）。 3.设计说明书1份（手写20页左右--采用“A4纸”）。 4．说明书中包括机械加工工艺卡片一套、机械加工工序卡片5张以上。 5.重要工序的夹具设计。 设计"********"零件（图1）机械加工工艺规程。年产5000件。 3、输出轴，毛坯为Φ90棒料 技术要求 1.调质处理28~32HRC。 3.未注圆角R1。 2.材料45。4、保留中心孔。
分析输出轴的技术要求，并绘制零件图。设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。设计零件机械加工工艺装备。 三.输出轴零件的工艺分析 1. 零件的作用 题目所给定的零件是车床的输出轴，主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好。 2．零件的图样分析 （1）两个0.024 0.01160++?mm 的同轴度公差为0.02?mm 。 （2）0.05054.4++?mm 与0.0240.01160++?mm 的同轴度公差为0.02?mm 。 （3）0.0210.00280++?mm 与0.0240.01160++?mm 的同轴度公差为0.02?mm 。 （4）保留两端中心孔A1，A2。 （5）调质处理28-32HRC 。 四．工艺规程设计 1. 确定毛坯的制造形式 零件材料为45钢。考虑到机床在运行中药经常正反转，以及加速转动，所以零件在工作过程中则承受交变载荷及冲击载荷，选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。 2. 基面的选择 （1）粗基准的选择。对于一般输出轴零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的，按照有关粗基准的选择原则，当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准，现选取输出轴的两端作为粗基准。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工艺基准不重合时应该进行尺寸换算。 3．制定工艺路线 （1）工艺路线方案一 工序1 下料 棒料90400mm mm ?? 工序2 热处理 调质处理28~32HRC 工序3 车 夹左端，车右端面，见平即可。钻中心孔B2.5,粗车各端各部 88?见圆即可，其余均留精加工余量3mm 工序4 精车 夹左端，顶右端，精车右端各部，其中0.024 0.0116035mm mm ++??、 0.021 0.0028078mm mm ++??处分别留磨削余量0.8mm
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。
机械与电子工程系 机械制造基础课程设计任务书 题目：减速机输出轴机械加工工艺规程设计专业班级：_________________________学生姓名：_________________________学号：_________________________ 指导教师：_________________________时间：_________________________
目录 一、输出轴的零件图和技术要求........... 二、毛坯的选择......................... 1、选择材料........................ 2、选择毛坯........................ 三、输出轴的表面分析................... 1、主要加工表面.................... 2、次要加工表面.................... 四、定位基准的选择..................... 五、各表面加工方案的确定............... 六、加工阶段的划分..................... 1、划分的原因...................... 2、阶段的划分...................... 七、热处理工序的安排................... 八、确定加工工艺路线................... 九、选择机床与工艺设备................. 1、机床设备的选用.................. 2、工艺装备的选用.................. 十、各表面加工余量和工序尺寸的确定..... 十一、确定切削用量及时间定额........... 十二、参考文献.........................
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
机械制造课程设计 目录 一．输出轴工艺分析 1.1输出轴的作用 1.2输出轴的材料 1.3输出轴的工艺分析 1.3.1零件的组成表面： 1.3.2零件的重要表面： 1.4零件的技术要求 二．确定毛胚 三．工艺路线的确定 3.1基准的选择 3.1.1 粗基准的选择 3.1.2精基准的选择 3.2各表面加工方法的确定 3.3确定工艺路线 四．切削用量的选择 五．加工余量的选择 六．设备工装
6.1刀具的选择 6.2选择量具 6.3夹具设计 七．设计体会 八．三维图 九．二维图 十．工艺路线单 十一.工序卡片 十二. 检验卡片 一输出轴工艺分析 1.1输出轴的作用 输出轴主要应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一。其主要作用是传递转矩，使主轴获得旋转的动力，其工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩。因此，该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。 1.2输出轴的材料 45号钢的性能如下表所示。
相对加工性能为Kr=1 因此零件材料为45号钢 1.3输出轴的工艺分析 1.3.1零件的组成表面： Φ55. Φ60.Φ65.Φ75.Φ176外圆 30°的锥面 2X Φ8的两个斜孔 10X Φ20的孔 Φ50.Φ80.Φ104的内孔 600MPa 355MPa 16% 39J 179~229HBS 40%
键槽、倒角 1.3.2零件的重要表面： 1.Φ55.Φ60.Φ65.Φ75的外圆要求较高，为了保证输出轴旋转时的速度， 表面粗糙度有较高的要求，外圆的粗糙度要求都为Ra1.25um，内孔为 Ra3.2um，其他为Ra12.5um 1.4零件的技术要求 调质处理200HBS，10-Φ20均布孔相对与中轴线的位置度公差为Φ0.05，键槽相对于中轴线的平行度公差为0.08, Φ55外圆相对于A、B外圆的圆跳度公差为0.04，Φ80内孔相对于A、B的圆跳动公差为0.04除大端端面、Φ80内孔面以及10-Φ20均布孔的表面粗糙度为Ra3.2，其余都是12.5。 二、确定毛胚 因为使用45钢（碳素钢），且输出轴既承受弯矩又承受转矩，力学性能要求高，所以选择棒料。 三、工艺路线的确定 基面先行原则 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。 按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。 3.1基准的选择
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
课程设计说明书 题目名称： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 目录 一.零件的工艺分析及生产类型的确定 (3) 1技术要求分析 (3) 2零件的工艺分析 (3) 3轴类零件的装夹 (3) 二.选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 (3) 1选择毛坯 (3) 2毛坯尺寸的确定 (4) ..4 三·选择加工方法，制定加工艺路线…………………………………………………………．
1定位基准的选择 (5) 2零件表面加工方法的选择 (5) 3制定艺路线 (5) 四.工序设计 (6) 1选择机床根据工序选择机床 (6) 2选用夹具 (7) 3选用刀具 (7) 4确定工序尺寸 (6) 五.夹具设计 (9) 1定位方案 (9) 2分度设计 (9) 3定位误差分析 (9) 输出轴加工工艺及夹具设计 学生： 指导老师： 一·零件的工艺分析及生产类型的确定 1技术要求分析 题目所给定的零件输出轴，其主要作用：一是传递转矩，使主轴获得旋转 的动力；二是工作过程中承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，淬火时易生裂纹。综合技术要求等文件，选用铸件。由于是大批量生产，故采用模锻。 2零件的工艺分析
结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级； 粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra3.2um,其余为Ra12.5um，要求不高； 位置要求较严格表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm； 热处理方面需要调质处理，到200HBS，保持均匀。通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 3轴类零件的装夹 轴类零件的加工通常采用三爪卡盘，三爪卡盘能自动定心，装卸工件快。但是由于夹具的制造和装夹误差，其定心精度约为0.05—0.10mm左右。由于零件较长，常采用一夹一顶的装夹法，即工件定的一端用车床主轴上的卡盘夹紧，另一端用尾座顶尖支撑，这样就克服了刚性差不能承受重切削的缺点，为进一步提高加工精度，可采用中心架作中间辅助支撑，适用于半精加工和精加工。 二·选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 1选择毛坯 轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），在质量允许下采用锻件。由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均与分布，可获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度，所以除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料或冷轧棒料，一般比较重要的轴大部分都采用锻件，这样既可以改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。 根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产；模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。本零件生产批量为大批量，所以综上所． 叙选择模锻。 2毛坯尺寸的确定 毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量。结??53?R?，内模锻。外模锻斜度；内圆角半径：果为：外圆角半径：2?r??7?。下图为本零件的毛坯图图斜度1 三·选择加工方法，制定加工艺路线 1定位基准的选择 本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避