Курсовая работа: Изготовление вторичного вала коробки передач автомобиля ГАЗ-53
Современная стратегия развития машиностроительного производства в мире предлагает создание принципиально новых материалов, существенное повышение уровня автоматизации производственного процесса и управления с целью обеспечения выпуска продукции требуемого качества в заданный срок при минимальных затратах.
Для достижений целей социально-экономического развития производственных систем необходим комплекс мероприятий в каждом из направлений: совершенствование принципов организации и методов планирования производства; внедрение новых и совершенствование существующих технологических процессов; повышение уровня автоматизации проектирования и изготовления.
При этом необходимо продвижение по всем указанным стратегическим направлениям, так как ни одно из них само по себе не является достаточным.
Автоматизация процессов проектирования и управления в машиностроении приводит к необходимости пересмотра многих традиционных понятий. Так с позиции теории систем производственную систему следует отнести к сложным динамическим объектам, в которой принятие технологических решений при функционировании осуществляется в условиях априорной неопределенности. Это связано со стохастической неопределенностью выходных параметров и недостаточной информацией о возмущающих факторах, влияющих на стабильность и точность функционирования производственной системы. Указанную неопределенность можно уменьшить разработкой математических моделей, представляющих собой зависимости между основными технологическими параметрами (режимы обработки, геометрия деталей и инструмента, физико-механические свойства заготовки и инструмента и др.) и параметрами качества и точности обработки (шероховатостью поверхности, величиной остаточных напряжений и др.).
С функциональной точки зрения производственная система реализует исходный технологический процесс в виде процедур взаимодействия материального, информационного и энергетического потоков. Определяющим фактором повышения эффективности процесса функционирования производственной системы является наличие мобильной и оптимальной по структуре системы управления реального времени, адекватно отображающей протекающие в системе процессы. Следовательно, при разработке современных технологических, производственных, информационных и других систем возникают проблемы, меньше связанные с рассмотрением свойств и законов функционирования элементов, а больше – с выбором наилучшей структуры, оптимальной организации взаимодействия элементов системы, определения оптимальных режимов функционирования, учетом влияния внешней среды и т.д. Речь идет о том, что успешное осуществление программы автоматизации предъявляет новые требования к исследованию проблем развития производственных систем:
повышение уровня системного мышления;
повышение уровня строгости описания; использование новых методов исследования.
Главный тезис – утверждение первостепенной важности проблемы выработки целостной концепции производственной системы нового типа, охватывающей все основные аспекты: организацию, технологию, проектирование и изготовление. Только на базе подобной концепции можно корректно ставить и решать задачу комплексной автоматизации производственного процесса.
Развитие хозяйства во многом определяется техническим прогрессом в машиностроении. Разработка и внедрение в производство новейших конструкций машин, механизмов и приспособлений, соответствующих современному уровню развития науки и техники, возможны при наличии высокопроизводительного станочного оборудования. Повышение эффективности производства обеспечивает автоматизация. Автоматизация производства неизменно связана с созданием различных систем управления, которые выполняют функции контроля и регулирования производственных процессов, заменяя человека.
Главное направление автоматизации мелко - и среднесерийного производства –развитие и применение станков с ЧПУ, промышленных роботов (ПР), гибких производственных систем (ГПС).
Автоматизация – совокупность технологических процессов, когда автоматизированы связанные между собой технологические операции (процессы) или несколько единиц оборудования (автоматические линии, многоцелевые станки, транспортно-загрузочные роботы и др.).
1 Описание служебного назначения и конструкции узла и детали
Коробка передач служит для изменения тягового усилия на колесах автомобиля, а также для получения заднего хода и отъединения двигателя от ведущих колес. Коробка передач основана на изменении передаточных чисел путем введения в зацепление шестерен с различным числом зубьев.
Через коробку передач автомобиля ГАЗ 53 проходит мощность до 150 л.с. Ведомый вал установлен в коробке соосно с ведущим валом, передним концом в выточке первичного вала на роликоподшипнике 2 и застопорен кольцом 1, а задним – в стенке картера на шарикоподшипнике. Этот подшипник предохраняет вал от осевых смещений стопорным кольцом, установленным в выточке наружной обоймы подшипника и крышке подшипника. На заднем шлицевом конце вала закрепляется червячная шестерня привода спидометра (с помощью стяжной гайки) и фланец крепления карданного вала. На шлицах ведомого вала установлены каретки 3 и 9 синхронизаторов четвертой и пятой передач, а также второй и третьей передач и зубчатая муфта 12 включения первой передачи и заднего хода. Шестерни второй, третьей, четвертой и пятой передач находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала и установлены на специальных роликовых подшипниках. От осевого сдвига эти шестерни запираются упорными шайбами 4 и 15, причем шайба 4 запирается замковой шпонкой 21, а шайба 15 – гайкой крепления фланца карданной передачи. Внутри ведомого вала имеются каналы для подвода масла к подшипникам шестерен. Масло поступает от маслонагнетающего устройства делителя через канал в ведущем валу.
1.1 Анализ технологических свойств материала детали
Вал вторичный коробки передач воспринимает динамические нагрузки, таким образом, его тело должно иметь хорошую пластичность. При этом зубчатые и шлицевые венцы испытывают большие контактные нагрузки, поэтому они должны иметь достаточно высокую твердость. Предъявленным требованиям отвечает сталь хромомарганцевая с молибденом – 25ХГМ, подвергнутая после изготовления заготовки вала закалке с последующим отпуском, а также нитроцементации. Основным технологическим свойством стали, является ее большая износостойкость.
Обрабатываемость учитывается коэффициентом обрабатываемости Кг , который зависит от материала резца. Основными характеристиками стали, являются ее физические характеристики. В частности, предел текучести, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, относительное сужение. Также очень важное значение имеет состав стали. Состав стали, влияет, в частности, на штампуемость материала и, соответственно, должен учитываться при выборе метода получения заготовки.
Содержание углерода, указанное выше, позволяет обеспечить хорошую прочность и пластичность материала детали. Эта сталь 25ХГМ – быстрорежущая с 25% содержанием углерода и добавками до 1,5%, хрома, марганца и молибдена.
Добавление хрома, повышает устойчивость стали против отпуска, т.е. способствует получению однородной мартенситной структуры, способствует получению высокой и равномерной твердости, а также, повышенной износостойкости.
Марганец повышает твердость, предел прочности, текучести, а также, увеличивает прокаливаемость.
Включение молибдена, повышает устойчивость стали против разупрочнения при отпуске, прокаливаемость, теплостойкость и сопротивление ползучести; уменьшает чувствительность к перегреву; устраняет склонность стали к отпускной хрупкости.
1.2 Анализ технических требований, предъявляемых к детали
Каждая поверхность детали имеет свои точностные характеристики, свою высоту микронеровностей, свою точность взаимного расположения.
Самой точной поверхностью является цилиндрическая поверхность, в которую вставляется вал коробки передач (6-ой квалитет точности и шероховатость поверхности Ra=0,32), а также, внутренняя поверхность конуса (Ra= 0,16...0,4; биение 0,1; отклонение от округлости 0,01) Требуемые параметры позволяют получить финишную операцию такую как полирование.
Менее ответственными, а, следовательно, и менее точными являются правый торец ступицы (Ra= 0,8; 8 квалитет; биение 0,025; отклонение от плоскостности 0,016), цилиндрическая поверхность под конус (Ra= 2,5; 9 квалитет; биение 0,04), левый торец ступицы (Ra= 0,8; 9 квалитет; биение 0,025; отклонение от плоскостности 0,016) и плоскость уступа под конус (Ra= 2,5; 9 квалитет; биение 0,03). Получить требуемые параметры позволяют шлифование или чистовое и получистовое точение.
Еще менее точными являются проточка шлицевого венца. (Ra= 20; 11 квалитет по торцу и 12 – по диаметру), левый и правый торцы зубчатого венца (Ra= 20; 11 квалитет). Эти параметры достигаются однократным точением.
Остальные обрабатываемые поверхности соответствуют 13... 14 квалитетам с Ra= 20. Это достигается однократным точением.
Отдельно следует отметить зубчатый и шлицевой венцы. Последний не требует большой точности – допуск по роликам 0,72 мм, который достигается долблением или фрезерованием без последующей обработки.
Необрабатываемые поверхности имеют шероховатость Ra= 40. Все поверхности легко доступны для инструмента.
К данной детали предъявляются, также, следующие технические требования:
► твердость на поверхности зубьев, обеспечивающая хорошую износостойкость: 61...66 HRСэ;
► твёрдость сердцевины, обеспечивающая надежную работу шестерни при динамических нагрузках: 35... 45 НRСэ;