齿轮轴设计说明书

一、零件的分析

该轴包括圆柱、齿轮、键槽等表面。轴是组成减速器的重要零件之一，它本身要求有足够的强度和刚度，足够精确的尺寸和较高的表面粗糙度，与轴承配合处的轴颈表面还有高的硬度，因而材料应具有优良的综合机械性能。碳素钢价格低廉、锻造工艺性能好、对载荷较大，较为重要的场合，以45号钢最为常用。

二、工艺规程设计

（一）毛坯的制造形式

零件材料为45钢。零件的最大和最小的尺寸相差比较大。采用棒料浪费材料，而且零件在工作中经常承受较大的冲击性载荷，因此应选用锻件。由于零件为大量生产，而且零件的轮廓也较简单，故采用模锻成型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。

（二）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

1、毛坯外圆表面直径的确定

外圆Ø 30mm只要粗加工就可以达到要求，而外圆Ø25k6和Ø30mm锻一样的直径，查参考文献4表2-15可知直径加工余量为2mm，考虑实际加工时，因锻造表面较硬而加工余量少可能难加工，所以取毛坯直径为Ø35mm。Ø15r6与Ø20mm锻一样的直径，而Ø20mm只要粗加工就可以达到要求，参考文献4表2-15可知直径加工余量为2mm，同上，所以取毛坯直径为Ø25mm。Ø57

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00.019mm要经过粗加工和精加工，

参考文献4表2-15可知直径加工余量为2mm+1.5mm=3.5mm,考虑实际加工时，因锻造表面较硬而加工余量少可能难加工，所以取毛坯直径为Ø65mm。长度方向的余量查参考文献2，其余量值规定2.0-2.5mm，取2.0mm。

2、加工余量

尺寸 项目 粗车余量（直径） 半精车余量（直径） 精车余量（直径） 磨削余量（直径） 总余量（直径） 0.3 10 5 0.4 0.4 2.4 5 0.4 8 9.2 0.5 5 9.2 5 Ø15r6mm Ø20mm Ø25k6mm Ø30mm Ø570 mm 0.0197 0.6 产品毛坯图：

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（三）选择定位基准

1）精基准的选择

由零件的工艺分析可以知道，此零件的设计基准是Ø25k6mm和Ø15r6mm的轴线，根据基准重合选择，应选择设计基准为精基准，即以Ø25k6mm和Ø15r6mm的轴线为精基准，由于多数工序的定位基准都是中心孔，符合基准统一原则，且能保证工件定位准确，装夹方便，夹具结构简单。所以精基准选择中心孔。

2）粗基准的选择

选择左端Ø30mm的未加工外圆柱面作为粗基准

（四）、选择加工方法

根据各表面加工要求和各加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：

尺寸Ø25k6mm：粗车→精车→磨削 尺寸Ø30mm：粗车 尺寸ØФ57mm

00.019:粗车→半精车→精车

尺寸Ø20mm:粗车

尺寸Ø15r6mm：粗车→半精车→精车

尺寸宽为5mm深为3mm长为32的键槽：粗铣 大径为Ø57

00.019的斜齿轮：滚齿→剃齿或粗滚齿→精滚齿

根据先粗后精，基准先行，以及先主后次的原则，加工顺序：两端面和中心孔的加工，粗车各外圆表面，精车外圆Ø25k6mm，Ø15r6mm

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表面，铣键槽，斜齿轮的加工，磨削两Ø25k6mm外圆面。

（五）、工艺路线的拟定

1、方案一： 工序10：模锻； 工序20：正火；

工序30：车端面、打中心孔； 工序40：粗车各外圆； 工序50：调质处理； 工序60：修研中心孔；

工序70：精车外圆Ø25k6mm、Ø15r6mm； 工序80：铣键槽； 工序90：滚齿； 工序100：修研中心孔； 工序110：剃齿；

工序120：磨外圆Ø25k6mm（两段）； 工序130：去毛刺； 工序140：检验； 工序150：入库。 2、方案二： 10：模锻； 20：正火；

30：车端面、打中心孔；

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40：粗车各外圆； 50：调质处理； 60：修研中心孔；

70：精车外圆Ø25k6mm、Ø15r6mm； 80：铣键槽； 90：粗滚齿； 100：精滚齿； 110：修研中心孔；

120：磨外圆Ø25k6mm（两段）； 130：去毛刺； 140：检验； 150：入库。

3、工艺方案比较

两方案的不同主要在于齿轮的加工工序不同。通过比较可知方案一比较好。因为方案二只采用滚齿，要达到零件图上所要求的精度需采用高精度的滚刀和高精度的滚齿机。而方案一采用剃齿来达到零件图上的精度要求。对于一般工厂来说比较适合。所以采用方案一作为加工方案。

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（六）确定切削用量和基本工时

工序1：粗车外圆 粗车外圆Ø25k6mm：

1）

背吃刀

量：单边余量Z=4.6mm,可三次切除。背吃刀量为1.8mm。 2）

根据参考文献2表1.1-47取f0.4mm/r。 3）

根据参考文献2表1.1-46取vc65m/min。 4） 转速：

ns进给量：

切削速度:

确定主轴

1000vcdw1000653.1435r/min591.4r/min按机床选取n710r/min。所以实际切削速度为



dn1000357101000m/min78.03m/min

5） 验证机床

功率：主切削力按《机械工艺手册》表1.1-57所示公式计算 FcCFZap式中，CF所以

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ZXFZfYFZvcnFCKFZ

Z2650 ,XFZ1.0,YF0.75,nF0.15,

Z

FC26501.50.40.7573.570.150.940.N984.6N

切削时消耗功率Pc为 Pc

由CA6140机床说明书可知，CA6140的主电机功率为7.8kw，当主轴

Fcvc6104984.661.546104kW1.0kW

转速为560r/min时，主轴传递最大功率为5.5kw，所以机床功率足够，可以正常加工。 6）切削工时：

tll1l2nf

式中，l15,l12.5,l24, 所以

tll1l2nf152.547100.4min0.076min

工序2：滚齿

1） 背吃刀量：根据参考文献7表11-13可知，Z6.7mm。 2） 进给量：根据参考文献7表11-16取f2.0mm/r。 3） 切削速度：根据参考文献7表11-14取vc28m/min。 根据修正公式：vvckv1kv2kv3kv4

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式中kv1,kv2,kv3,kv4查参考文献1表6.1-39可得：

kv10.8,kv21,kv30.75,kv41 所以

vvckv1kv2kv3kv4280.810.751m/min16.8m/min

4） 确定主轴转速： n01000vcd0100016.8100r/min53.5r/min

按机床选取n50r/min 5） 切削工时：

tm(bl1l2)zn0faK

式中，b42,l122,l25.5,Z17,K2 所以

tm

(bl1l2)zn0faK(42225.5)175022min5.91min

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三、总结

在这次课程设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。在课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。

在课程设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次课程设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了。

在这次课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须

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有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。

在这次课程设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。 收获：

（1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次课程设计中，巩固了以前所学的知识。

（2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。 （3）学会了，分析问题，解决问题的能力。 不足之处：

（1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。

（2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。

四、参考文献

1、机械加工工艺手册—齿轮、蜗杆蜗轮、花键加工 王先逵主编—3

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版.—北京：机械出版社， 2008.6

2、机械加工工艺手册—车削、镗削加工 王先逵主编—3版. —北京：机械出版社，2008.6

3机械加工工艺装备设计员手册 陈宏均主编—北京： 机械出版社，2008.5

4、机械制造工艺与机床夹具课程设计指导 吴拓,方琼主编 .—北京：机械出版社，2005.11（2010.2重印）

5、金属切削机床吴国华主编。—2版 —北京：机械出版社，2001.2（2010.2重印）

6、机械制造技术 鲁昌国，何冰强主编. —3版. —大连：大连理工大学出版社，2009.6（2010.1重印）

7、实用金属切削手册 张以鹏主编.—沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.5

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