Проектирование специального инструмента и моделирование точности обработки. Деталь - Шестерня высшей передачи заднего моста дифференциала

Введение
Эффективность металлообрабатывающего производства, технический прогресс и высокое качество изготавливаемой продукции зависят, прежде всего, от развития производства нового оборудования, машин и станков. Отрасли машиностроения занимают одно из ведущих мест в экономической жизни страны, тем самым, обеспечивая не только технический прогресс, но и рост экономики.
В настоящее время, развитие электроники обеспечивает создание автоматического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), что повышает не только производительность обработки (за счет повышения жесткости системы СПИД – станок-приспособление-инструмент-деталь), но и точность. Одновременно, внедрение новых синтетических сверхтвердых инструментальных материалов, позволило повысить режимы резания, а также спектр обрабатываемых материалов (включая, твердые, закаленные поверхности).
Необходимо отметить, что в настоящее время в машиностроении на первое место выходят такие понятия, как низкая себестоимость и высокая производительность, что вкупе, обеспечивает конкурентоспособность, как на внутреннем рынке, так и при экспорте продукции.
Технология машиностроения решает задачи дальнейшего повышения качества изготавливаемой продукции, снижение трудоемкости, себестоимости, материалоемкости, а также повышение механизации и автоматизации производства. Принятая технология производства изделия должна обеспечивать надежность работы готового изделия, наряду с экономикой эксплуатации. Совершенствование технологии машиностроения определяется потребностями производства необходимых обществу машин и изделий.
Цель курсовой работы - проектирование специального инструмента и моделирование точности обработки.
 
1. Выбор изделия и краткое служебное назначение детали
1.1. Выбор детали
В качестве детали для курсовой работы выбрана деталь «Шестерня высшей передачи заднего моста дифференциала».
Деталь «шестерня высшей передачи заднего моста дифференциала» является телом вращение.
Материал детали – сталь 20ХГНМТА, которая относится к конструкционной легированной стали. Сталь 20ХГНМТА применяется для изготовления деталей, подвергающихся высоким вибрационным и динамическим нагрузкам.
Химический состав стали 20ХГНМТА представлен в таблице 1.1. Механические свойства стали 20ХГНМТА представлены в таблице 1.2.
*Таблица 1.1 – Химический состав стали 20ХГНМТА*
*Таблица 1.2 – Механические свойства стали 20ХГНМТА*
Можно сделать вывод, что материал для изготовления детали «Шестерня высшей передачи заднего моста дифференциала» выбран верно.
Чертеж детали «Шестерня высшей передачи заднего моста дифференциала» представлен на рисунке 1.1.
*Рисунок 1.1 – Общий вид детали «Шестерня высшей передачи заднего моста дифференциала»*

1.2. Краткое служебное назначение детали
Деталь «Шестерня высшей передачи заднего моста дифференциала» служит для передачи крутящего момента в дифференциале заднего моста автомобиля при помощи эвольвентного зубчатого профиля (модуль m=3,5) и косозубого зубчатого профиля (модуль m=5).
Высшая передача автомобиля предназначена для повышения крутящего момента, подводимого от двигателя и передачи его под прямым углом к ведущим колесам.

2.Выбор обрабатываемой поверхности
Согласно заданию, выбираем обрабатываемую поверхность – косозубый зубчатый венец. Общий вид на выбранную поверхность (указана красным прямоугольником) на чертеже представим на рисунке 2.1.
*Рисунок 2.1 – Общий вид на выбранную поверхность на чертеже*
В общем виде косозубые колеса – это усовершенствованный вариант прямозубых зубчатых колес. Зубья косозубых зубчатых колес располагаются под определенным углом к оси вращения детали, при этом, по форме образуют часть спирали.
К достоинствам косозубых зубчатых колес можно отнести [2]:
- более плавное зацепление по сравнению с прямозубыми колесами, а также меньший уровень шума;
- увеличение площади контакта зубьев в сравнении с прямозубой передачей, что повышает максимальный крутящий момент, который передается зубчатой парой.
К недостаткам косозубых колес можно отнести:
- при работе косозубой пары возникает сила, которая направлена вдоль оси, что требует установки упорных подшипников вала;
- площадь трения зубьев увеличивается и вызывает потери мощности на нагрев, что компенсируется специальными смазками.
Можно сделать вывод, что косозубые передачи нашли свое применение в механизмах, которые требуют передачи высокого крутящего момента при высоких скоростях, или имеют ограничения по шумности. 

3. Комплекс показателей точности выбранной поверхности
К комплексу показателей точности криволинейного зубчатого венца детали «Шестерня высшей передачи заднего моста дифференциала» входят показатели точности цилиндрической и боковых поверхностей, зубчатого венца, а также допусков взаимного расположения поверхностей.
К наиболее ответственным и точным поверхностям криволинейного зубчатого венца относятся [3]:
Степень точности зубчатого венца по ГОСТ 1643-81 указана 8-7-7-Cd, что обозначает:
- 8-ая степень по нормам кинематической точности;
- 7-ая степень по нормам плавности;
- 7-ая степень по нормам контакта зубьев;
- вид сопряжения – C;
- вид допуска на боковой зазор – d.
К косозубому зубчатому венцу предъявляются следующие требования к размерам, параметрам шероховатости поверхностей и требования точности взаимного расположения поверхностей:
- наружный диаметр зубчатого венца - D=188,983_(-0,3) мм; шероховатость Ra6,3 мкм;
- ширина зубчатого венца l=53_(-0.46) мм; шероховатость Ra 6,3 мкм;
- допуск радиального биения наружного диаметра зубчатого венца относительно базы Ж (отверстие ∅91,55^(+0,021) мм) – 0,1 мм;
- допуск радиального биения торцевой поверхности зубчатого венца относительно базы Ж (отверстие ∅91,55^(+0,021) мм) – 0,03 мм;
- твердость поверхности зубьев (нитроцементация) на глубину h=0,6…0,8 мм – не менее 61…66 HRC, сердцевина зубьев – 30….45 HRС.
- размеры и требования к косозубому зубчатому венцу представлены в таблице 3.1; шероховатость боковых поверхностей зубьев – Ra3,2 мкм.