丁慶福

（齊齊哈爾永泰機械制造有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

0 引言

在當(dāng)前的機械產(chǎn)品中，存在著各種各樣的傳動形式，如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、、蝸桿傳動等。由于齒輪傳動方式具有其它傳動方式不可比擬的優(yōu)勢，在傳動方式中占有不可動搖的地位。齒輪機構(gòu)可以傳遞任意兩軸之間的運動，具有運動可靠、傳動效率高等優(yōu)點，大量用于減速器中。在齒輪減速器的發(fā)展過程中，許多新型齒輪減速器如雨后春筍般出現(xiàn)。在當(dāng)前的齒輪減速器產(chǎn)品中，行星齒輪減速器是一種最火熱的發(fā)展方向。其中RV 減速器是在傳統(tǒng)針擺行星傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有體積小、傳動比范圍大、扭轉(zhuǎn)剛度大等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于機床、醫(yī)療檢測設(shè)備、衛(wèi)星接收、工業(yè)機器人系統(tǒng)等領(lǐng)域。

偏心曲柄軸是RV 減速器傳動系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一個零件，它在傳動系統(tǒng)中起承上啟下的作用。RV 減速器是由兩部分組成，分別是第一級漸開線圓柱齒輪行星減速機構(gòu)和第二級擺線針輪行星減速機構(gòu)。輸入軸的旋轉(zhuǎn)由第一級的太陽輪傳給行星輪，同時行星輪與曲柄軸相連接，它把旋轉(zhuǎn)傳給曲柄軸，曲柄軸則相當(dāng)于第一級漸開線圓柱齒輪行星減速機構(gòu)的輸出部分。曲柄軸在第二級擺線針輪行星減速機構(gòu)中作為輸入部分，把旋轉(zhuǎn)傳遞給擺線輪，擺線輪再把旋轉(zhuǎn)傳給RV 減速器的輸出軸，最后通過輸出軸輸出所需要的功率。

1 曲柄軸的工藝分析

曲柄軸的工程圖如圖1 所示。

1.1 毛坯材料和制造方法

由圖1 可知，曲柄軸的偏心比較小，但是由于工作穩(wěn)定的要求，使得曲柄軸的偏心精度要求很高。同時，曲柄軸對于同軸度、圓柱度、表面粗糙度等有一定的要求。綜合各種考慮，曲柄軸的毛坯材料可以選擇45 鋼，制造工藝可以采用模鍛，這樣加工出來的曲柄軸具有較好的強度、剛度和耐磨性。

圖1 曲柄軸工程圖

1.2 主要加工表面和技術(shù)要求

1）外圓表面加工。加工外圓表面的主要技術(shù)要求有形狀精度、位置精度和表面質(zhì)量。其中形狀精度是對圓度、圓柱度、直線度有一定的要求。同軸度是位置精度的要求。表面粗糙度、表面硬度、殘余應(yīng)力是對表面質(zhì)量提出的要求。加工外表面時精度的具體等級，應(yīng)根據(jù)外圓表面的具體工作情況而定。外圓表面的加工一般采用車削、磨削，其尺寸精度一般可達到IT6～IT5，表面粗糙度可達Ra0.2～Ra0.4 不等。

2）孔的加工?？椎姆诸悾壕o固孔≤30 mm（非配合孔）、回轉(zhuǎn)零件上的孔（中心位置）、箱體上的軸承孔、深孔L/D＞5～10 的孔、圓錐孔。孔加工的技術(shù)要求與外圓表面相近，但是孔的加工難度大于外圓表面。加工孔時要根據(jù)孔的大小、深度、用途確定孔的加工方案。例如，對于深孔可以采用鉆削。鉆削又有內(nèi)排屑深孔鉆、噴吸鉆等，可根據(jù)具體情況選擇合適的方案。鉆削孔的精度一般在IT10 以下，對于要求更高的孔（如配合孔、軸承孔等）可以采用鉸削、磨削等方案，最終精度可達到IT6 級左右。

3）平面的加工。平面加工的技術(shù)精度主要有形狀精度、位置精度和表面質(zhì)量。形狀精度主要是對平面度、直線度有一定的要求。位置精度則要考慮平行度、垂直度。表面質(zhì)量與外圓表面、孔的表面質(zhì)量相似。平面的加工方案有刨、銑、車等，加工精度可達到Ra1.6～Ra0.8 之間。

1.3 夾具、加工余量的確定

曲柄軸屬于軸類零件，如果兩端軸頸的中心線重合，加工外圓表面時則可以考慮采用雙頂尖安裝。采用雙頂尖安裝的優(yōu)點是多次安裝或調(diào)頭，定位基準(zhǔn)不變，能很好地保證位置精度的要求。精加工時可考慮采用心軸安裝，能一定程度保證同軸度的要求。加工曲柄軸的內(nèi)孔時，由于要對曲柄軸的端面進行加工，故無法采用雙頂尖安裝?？紤]零件的加工要求，可采用專用的夾具，工件采用一面、一外圓、一孔的定位方式。

曲柄軸的尺寸應(yīng)根據(jù)它的工作情況分析它的受力，再查設(shè)計手冊確定。根據(jù)精度要求確定具體的加工方案和加工工序，逐步確定零件各處的加工余量。例如，加工外圓表面時采用粗車、半精車、粗磨、半精磨、精磨的加工方法，查工藝手冊可知各個工序的加工余量，則加工外圓表面的總加工余量就是所有工序加工余量的總和。毛坯的尺寸可根據(jù)曲柄軸零件的尺寸和加工余量確定。如毛坯的直徑等于最大零件直徑加上它的加工余量，再考慮鍛造工藝的加工公差，就可選擇合適的毛坯尺寸，這樣既能減少材料浪費，又能提高生產(chǎn)效率。

2 工藝流程

1）熱處理。對主軸頸、連桿軸頸要進行表面淬火處理，增加材料的硬度與強度。

2）車端面。采用三爪卡盤固定毛坯，按照計算好的毛坯尺寸車出合適長度的毛坯。在車端面的過程中，在兩端打用于雙頂尖安裝的頂尖孔，車床可選用CA6140 機床。

3）車削加工。粗、精車曲柄軸主軸頸、連桿軸頸等所有的外圓表面，同時在曲柄軸的兩端倒角，留一定的磨削余量，車越程槽。

4）銑削加工。銑削鍵槽至合適的尺寸，銑床可選用X52K 機床。

5）磨削加工。對曲柄軸的主軸頸、連桿軸頸進行粗磨、精磨加工，使零件尺寸符合要求。

6）終檢。檢查曲柄軸的各項尺寸和結(jié)構(gòu)是否滿足要求。

3 強度校核

3.1 校核主軸頸直徑和曲軸頸直徑

通過受力分析可知主軸頸的危險截面在主軸頸與曲軸頸的連接處，主軸頸受轉(zhuǎn)矩和支撐力的作用，根據(jù)第三強度理論計算允許的直徑大小，看它是否符合要求。曲軸頸的危險截面位于曲軸頸的中間截面處，它受到兩向彎曲和扭轉(zhuǎn)的作用，根據(jù)第三強度理論可以計算出許用的直徑大小，比較實際值和許用值，看是否滿足要求。

3.2 曲柄軸的強度校核

曲柄軸的強度計算可采用按許用切應(yīng)力計算、許用彎曲應(yīng)力計算、安全系數(shù)校核計算這三種方法。

3）安全系數(shù)校核計算。安全系數(shù)校核分為疲勞強度校核和靜強度校核。疲勞強度的校核即計入應(yīng)力集中、表面狀態(tài)和尺寸影響以后的精確校核。靜強度校核的目的在于校核軸對塑性變形的抵抗能力。

4 結(jié)語

通過對曲柄軸的加工工藝進行分析研究，提高了曲柄軸的加工精度與工作性能，同時對于提高曲柄軸的生產(chǎn)效率有一定的借鑒作用。

［1］曾茂燕.高精度曲柄軸加工工藝分析［J］.裝備制造技術(shù)，2012（3）：51-53.

［2］劉書，龔平.曲柄軸設(shè)計計算［J］.一重技術(shù)，1996（3）：.

［3］楊和.高精度雙向等距小偏心曲柄軸加工技術(shù)研究［J］.天津職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，1995（1）：14-17.

［4］何衛(wèi)東，姜振波，鮑君華，等.RV 傳動中曲柄軸的模態(tài)分析［J］.大連交通大學(xué)學(xué)報，2011（2）：28-32.