我们知道变速箱是把动力从发动机传递到轮毂的传动系统,汽车变速箱典型零部件主要包括变速器齿轮、变速箱壳体、变速箱传动轴等,自动变速箱还有控制单元。除了这些硬件,控制软件也是自动变速箱不可或缺的组成部分。变速箱的常用材料包括20MnCrS5、20CrMnS5、ADC10/ADC12等。而变速箱齿轮是变速箱中不可或缺的一部分,其主要材料为20MnCrS5,是一种合金结构钢,硬度HB150-180,材料热处理变形小,低温韧性小。变速箱机加工工艺包括车削加工,热后加工,切槽加工,外圆及端面车削加工等。整个加工工艺的规划十分复杂,不仅要考虑工艺路线,还要考虑切削参数,工装夹具,以及检具和测试设备等。螺旋齿轮大、小齿轮转动方向可以相同,也可以相反。辽宁齿轮轴设计
齿轮和轴是变速箱里的关键零件,其加工精度高,难度大。齿轮零件加工主要工艺流程采用的是锻造制坯→正火→精车加工→插齿→倒尖角→滚齿→剃齿→(焊接)→热处理→磨加工→对啮修整。热后齿部一般不再加工,除了主减从齿或要求磨齿的零件。输入轴的工艺流程是:锻造制坯→正火→精车加工→搓齿→钻孔→插齿→倒尖角→滚齿→剃齿→热处理→磨加工→对啮修整。输出轴的工艺流程是:锻造制坯→正火→精车加工→搓齿滚齿→剃齿→热处理→磨加工→对啮修整。确定好工艺流程后,要进行尺寸链计算,确定每道工序的加工参数。嘉兴齿轮轴设计42CrMo钢属于***度高度钢,具有强度高度和韧性,淬透性也较好,无明显的回火脆性。
珩磨工艺还有另外两种磨削方式:一种是定量进给珩磨:进给机构以恒定的速度扩张进给,使磨粒强制性地切进工件。因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削,不可能产生堵塞切削现象。由于当油石产生堵塞切削力下降时,进给量大于实际磨削量,此时珩磨压力增高,从而使磨粒脱落、破碎,切削作用增强。用此种方法珩磨时,为了进步孔精度和表面粗糙度,末了可用不进给珩磨一定时间。另一种是定压--定量进给珩磨:开始时以定压进给珩磨,当油石进进堵塞切削阶段时,转换为定量进给珩磨,以进步效率。末了可用不进给珩磨,进步孔的精度和表面粗糙度。可见,珩磨工艺的多种磨削方式分别在不同阶段对工件的磨削起作用。
珩磨工艺特有的网纹形状是怎么形成的呢?珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动,使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹,而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数,因而两次行程间,珩磨头相对工件在周向错开一定角度,这样的运动使珩磨头上的每一个磨粒在孔壁上的运动轨迹不会重复。此外,珩磨头每转一转,油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠长度,使前后磨削轨迹的衔接更平滑均匀。这样,在整个珩磨过程中,孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差未几相等。因此,随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生干涉点,不断将这些干涉点磨往并产生新的更多的干涉点,又不断磨往,使孔和油石表面接触面积不断增加,相互干涉的程度和切削作用不断减弱,孔和油石的圆度和圆柱度也不断进步,直至完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度,在可能的情况下,珩磨中经常使零件掉头,或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼磨料,加工中油石磨损很小,因此,孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。珩磨前要很好地修整油石,以确保孔的精度。这一点是尤其需要注意的,不然很可能达不到预期的加工精度。斜齿圆柱齿轮外啮合传动时,两齿轮转动方向相反;内啮合传动时,两个齿轮转 动方向相同。
我们常见的齿轮是直齿轮,但变速箱里用的齿轮大多是斜齿轮。它们各有什么优缺点呢?直齿齿轮及传动的优点就是制造简单、装配容易、可实现不用同步器直接啮合,轴端安装可直接采用深沟球轴承,基本无轴向力。缺点是直齿齿轮传动平稳性差,易产生冲击、震动和噪音。因此不适合高速和重载的场合。另外,斜齿齿轮及传动的优点:斜齿轮啮合是逐步进行的,齿的重合度大(有效的啮合齿多),载荷不是突然加上或卸掉的,所以传动平稳、噪音小、使用寿命长,广泛应用于高速重载场合。缺点是制造时稍复杂,工作时有很大轴向力,对轴承不利。所以汽车变速箱中一档和倒档就是因为不长时间工作而且转速不高,所以使用的就是直齿轮(这也是出于经济性及结构紧凑性考虑的)。而其它档位及后桥因为是高速运转对平稳性要求高,所以使用斜齿轮,为了减小轴向力影响采取了轮齿旋向抵消及采用修型齿轮的制造工艺,让齿型带锥度来减小轴承的承载力从而保持平稳运行。可见,虽然斜齿轮的制造工艺和制造成本不占优势,但为了保证变速箱的性能,还是采用了斜齿轮。斜齿圆柱齿轮啮合传动较直齿圆柱齿轮传动平稳,传递的力较大。辽宁齿轮轴设计
螺旋齿轮当小齿轮缧旋角大到一定程度时,就成为蝌杆。辽宁齿轮轴设计
轮齿的裂纹与断裂是齿轮磨损的另外一个主要原因。轮齿断裂是由于工作应力大于轮齿的断裂应力,或有裂纹的轮齿其应力强度因子大于轮齿断裂韧性所致。工作应力增大的常见原因是:机械长期超负荷工作或因操作不当、齿面磨损、齿轮与花键轴配合松旷等产生冲击载荷或因轮齿形位误差过大、箱体形位误差过大,齿轮轴变形等,使齿面啮合性能变坏,局部应力增高。轮齿承载能力低,一是锻造时有细微裂纹、夹层等;二是齿根存在着隐伤产生较大的应力集中。断齿多发生在根部。所以应该从减少工作应力的角度防止轮齿断裂。辽宁齿轮轴设计
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