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LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
工程设计
题目汽车传动轴的选材及加工工艺设计
学生姓名刘英英
学号 12080624
专业班级金属材料工程(2)班
指导教师张建斌,郭鑫
学院材料科学与工程
答辩日期 2016年1月15日
汽车传动轴的选材及加工工艺设计
摘要:随着科技的不断发展和应用领域的扩大,轴类零件的发展起着越来越重要的作用,因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。在整个工艺过程的设计过程中,要通过分析,确定最佳的工艺方案,使得零件的加工方便、定位精准、刚性好,合理选用***和切削参数,使得零件的加工成本最低,最终形成的工艺零件要完整,并能指导实际生产。传动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)都必须安装在传动轴上才能运动的传动。传动轴的主要作用为传递力矩和扭矩。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,只能承受扭矩而不能承受弯矩。应该使传动轴具有足够的强度和高临界转速,在强度计算中,由于所获取的安全系数较大,从而使传动轴的尺寸过大,因此本文讨论的主要内容是传动轴的如何选材,传动轴的分析和加工方法的选择。
通过对汽车传动轴工作条件分析,以及传动轴材料的机械性能和工艺性能的要求最终将材料定为合金钢40Cr。选择合金钢必须进行热处理工艺。根据传动轴的性能要求制定热处理工艺为:退火—正火—淬火—低温回火—中温回火——高温回火—切削加工—轴颈气体渗碳—成品。根据产品的尺寸、加热温度等确定所需的热处理炉。工艺布置应尽量满足工艺生产流程。
关键词:传动轴、40Cr、刚度、强度、热处理
目录
3
(一)工况分析 3
(二)汽车传动轴的失效分析 4
(三) 性能要求 4
二. 汽车传动轴的材料选择 4
(一)材料初选 4
(二)材料终选 5
(三)合金元素作用分析 5
三、万向节的加工工艺路线 5
6
(一)、预备热处理 6
(二)、最终热处理 6
(三)万向节的热处理工艺卡 8
9
、组织与性能 10
(一)、热处理设备选择 10
(二)、使用状态组织与性能 10
10
参考文献 12
致谢 13
小结 14
汽车传动轴的选材及加工工艺设计

(一)工况分析
在我们的日常生活中,传动轴的运用十分广泛。传动轴的主要作用为传递力矩和扭矩。传动轴又分为两种,转轴和心轴,转轴既能承受转矩又能承受弯矩。心轴只能承受弯矩,不能承受转矩。传动轴一般用来支撑齿轮等做回转运动的零件,所以对于传动轴有着严格的要求。传动轴的组织性能直接影响到轴的使用寿命;表面质量的好坏直接影响它的传动效率,所以为了达到轴的使用性能,对于轴的制造要有着严格的选材和工序。传动轴是机械零件中重要零件之一,它起到连接支撑和传递转矩。就目前来看传动存在的问题还是很多的,重要表面质量达不到要求,装配中密封不到位等,尤其是方面。很多汽车生产商不得不把自己所产汽车召回,浪费了大量的人力物力,也给消费者带来了诸多麻烦,给自己企业造成了负面影响。
(二)汽车传动轴的失效分析
汽车传动轴与离合器、变速器、半轴等组成汽车传动系统,各零件之间通过各种形式的连接构成了力学特性较为复杂的传动链,它不仅受到来自发动机周期性的激励,还受到各种路面的随机激励。传动系在外力激励和系统本身弹性恢复力作用下,会发生扭转振动。如果激励的频率和振动的固有频率接近。应就会产生共振现象易造成零部件的早期失效。
(1)传动轴平衡失效;(2)磨损失效;(3)传动轴相关零部件损坏失效;(4)塑性变形失效。
汽车传动轴失效的原因主要有:(1)汽车传动轴机件松旷;(2)万向节十字轴与轴承磨损松旷;(3)传动轴中间轴承磨损;(4)中间橡胶衬垫损坏;(5)吊架松动;(6)传动轴弯曲变形;(7)离合器壳裂;(8)中间橡胶衬垫的疲劳损坏。
(三) 性能要求
汽车传动轴对材料热处理后应具备下列性能:
(1)良好的综合力学性能
(2)较好的切削加工性能
(3)较高的抗磨寿命
(4)足够的硬度
(5)良好的耐疲劳性
(6)一定的韧性
二. 汽车传动轴的材料选择
(一)材料初选
目前,国内使用最久应用最为广泛的是40Cr,其成分特点是:含(C)~%,~%,~%,S允许残余量≤%,P允许残余量≤%,~%,