1.1问题的提出
问题: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。就目前来看传动轴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，尤其是汽车方面。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。
1 概述
1.2 论文的目的和内容
本文目的是研究传动轴的设计工艺，从而培养学生综合分析和解决本专业的
一般工程技术问题的独立工作能力、分析解决能力，加深学生的知识和所学课程之间的联系。综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，主要内容是传动轴的如何选择材料，传动轴的分析和加工方法的选择，传动轴的加工方案的选择以及如何选择毛坯。通过计算设计出加工传动轴的加工时间、及夹具设计。做到有计划的利用时间去生产提高生产效率。增添了些表面处理防止传动轴生锈和腐蚀。
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2 零件的分析
2.1 零件的作用
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）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件和传递运动和动力。
跟据轴线形状的不同可分为，直轴、曲轴、挠性轴。
按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。工作中，既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受转矩的轴称为心轴。心轴又分为回转心轴和静止心轴两种。只能承受转矩而不承受弯矩的轴叫传动轴。
2.2零件的工艺分析
（1）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键、键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验。
（2）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。
（3）中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。
（4）轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。
（5）在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。
2.3零件表面加工方法的选择
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传动轴的加工面有键槽、端面、退刀槽、越程槽。因此主要采用车削和外
圆磨削。因为轴两边的精度较高所以要进行磨削，所以外圆加工的方法为：
粗车-半精车-磨削
外圆表面加工方案
加工方案 经济加工精度等级（IT） 表面粗糙度Ra/μm
粗车 半精车 精车 磨削
11~12 8~10 6~7 6~7 50~12.5 6.3~3.2 1.6~0.8 0.8~0.4 键槽加工方案
加工方案 铣 经济加工精度等级（IT） 11~12 表面粗糙度Ra 12.5
3 加工方案的选择
方案二
工序 1 铣轴的两端面，打中心孔 工序 2 粗车外圆大小端各外径 工序 3 半精车，倒角 工序 4 铣键槽 工序 5 精车，切退刀槽 工序 6 调质 工序 7 去毛刺 工序 8 磨削
方案二
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工序1 车轴一端打中心孔 工序2 车轴另一端打中心孔 工序3 半精车倒角 工序 4 精车，切退刀槽 工序5 调质 工序6 铣键槽 工序7 去毛刺 工序8 磨削
比较上面两方案，方案一在加工两中心孔时存在同轴度误差，若把铣键槽放在精车之前，在精车时断续车削容易引起振动，影响加工质量。综上所述方案二合理 本设计的加工方法如下：
①两端面：公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5μm,需进行铣削加工。 ③φ 25左外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra1.6μm，需进行粗车，半精车，精车。
④ φ30外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra12.5μm，需进行粗车，半精车，精车。
⑤φ25右外圆表面：公差等级IT6，表面粗糙度为Ra1.6μm，需要进行粗车，半精车或磨削加工。
3.2加工的技术要求
（1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。
（2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆面等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
（3）相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
（4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
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4 传动轴毛坯材料及加工余量毛坯
4.1 传动轴毛坯：
轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、
锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
4.2 传动轴材料
轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。一般在满足使用要求的前提下，尽量采用国家资源丰富的材料
4.3确定锻件加工余量及形状：
加工表面 工序名称 加工余量 工序尺寸 尺寸公差 表面粗糙度（μm） φ35 半精车 0.5 35 Ra6.3μm 粗车 2 36 Ra12.5μm
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