花键齿轮轴的加工工艺及功能用途研究

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Splined gear shaft processing and functional useJIANG Chao(Qiqihar Second Machine Tool(Group)Co.，Ltd.Design and Research Institute，Qiqihar，Heilongiiang 161005，China)Abstract：The the spline gear shaft is one of the more common shaft drive shafwhich consists of three parts of thespline，flat shaf gear.The speed of the mechanical operation of the main control and energy transmission，due to passstrong SO are widely used in a mechanical transmission.Splined gear shaft processing and functional use of the entire ma-chinery manufacturing and equipment processing wil have a certain impact。

Keywords：splined gear shaft；drive；processing；functional use花键齿轮轴作为生产工作中比较常见的轴类之-，它具有较大的传动力 ，在机械中起到传递和控制的作用 ，由于它的传递性能好 ，在运作中可以减小能量的损失带来由电机传动出能量的最初效果，所以它被广泛用于机械传动中的-级传动，由花键齿轮轴来控制能量变换的，显而易见它充分体现出了自己的着实作用。

1 花键和齿轮的论述1.1花键的功能特点(1)花键的联接。花键联接由内花键和外花键组成。内、外花键均为多齿零件 ，在内圆柱表面上的花键为内花键 ，在外圆柱表面上的花键为外花键。显然，花键联接是平键联接在数 目上的发展。

(2)花键使用特点。由于结构形式和制造工艺的不同，与平键联接比较 ，花键联接在强度、工艺和使用方面有下列特点：①因为在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿与槽 ，故联接受力较为均匀；②因槽较浅，齿根处应力集中较小 ，轴与毂的强度削弱较少；③齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；④轴上零件与轴的对中性好，这对高速及精密机器很重要；⑤导向性好，这对动联接很重要；⑥可用磨削的方法提高加工精度及联接质量；⑦制造工艺较复杂，有时需要专门设备，成本较高。

(3)适用诚。花键的定心精度要求高、传递转矩大或经常滑移的联接。

(4)花键连接的分类及特点。花键联接按齿形的不同，可收稿日期：2013-Ol-25作者简介：姜超(1985-)，男，黑龙江齐齐哈尔人，大学本科，助理工程师，从事工作：机床设计工作。

分为矩形花键渐开线花键和三角形花键三类，这三类花键均已标准化。

(5)键连接特点。键连接具有以下特点：①齿较多、工作面积大、承载能力较高；②键均匀分布，各键齿受力较均匀；③齿槽线、齿根应力集中小 ，对轴的强度削弱减少 ；④轴上零件对中性好；⑤导向性较好 ；⑥加工需专用设备、制造成本高。

1-2 齿轮的作用和种类(1)齿轮作用。齿轮是由很多齿芽组成的，它具有良好的啮合性。它通过主齿与副齿及其他齿轮的啮合配合来改变机械的转速和运动方向，因为齿轮与齿轮啮合时齿芽接触次数频繁、接触面积大而密集 、且齿轮啮合的深呈严密交叉状，所以它在转动中可以非常好地控制能量的进出以至达到能量损失的最低效果。

(2)齿轮种类。齿轮按齿廓曲线可分为渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮等。按外形可分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆 -蜗轮等；按轮齿所在的表面可分为外齿轮和内齿轮；按齿线形状可分为直齿轮、斜齿轮 、人字齿轮、曲线齿轮等。按制造方法可分为铸造齿轮 、切制齿轮 、轧制齿轮、烧结齿轮等。

2 花键齿轮轴的加工步骤花键齿轮轴的加工步骤：①花键齿轮轴零件图样分析；②毛坯选择；③确定定位基准；④划分阶段；⑤确定主要表面的加工方法；⑥热处理工序安排；⑦加工尺寸和切削用量；⑧选择加工路线流程；⑨拟定工艺过程。

3 加工工艺的制定与：n-r过程分析通过实际生产加工，从中得到了经验，(Trig l31页)第 40卷第 3期 吕德文：MATLAB遗传算法工具箱的研究与应用 1312 遗传算法工具箱遗传算法工具箱(GAOT)包括许多实用的函数，这些函数按照功能可分为以下几类：主界面函数 、选择函数、演化函数、其它的终止函数、二进制表示函数、演示程序等。

MATLAB的遗传算法工具箱核心函数 GAOTV5其主程序 ga.In提供遗传算法工具箱与外部的接口。在 MATLAB环境下，执行 ga.In并设定相应的参数，就可完成优化。

工具箱中遗传算法的主函数为：x fva1]ga(###fitnes s n，nvars，options)其中，输出参数 ： x：返回的最终点 ；②fv a1：适应度函数在 X点的值。

输人参数：①###fitnessfun：计算适应度函数的M文件的函数句柄 ；###nvars：适应度函数中变量个数 ；③options：参数结构体。

输入参数结构体 options具有缺省值 ，可以利用缺省参数运行遗传算法，调用语句如下：x fva1]ga(###fitnes S n，nvars)每-个参数的值都存放在参数结构体 options中，例如options.Populationsize在结构体中的缺省值为 20，如果需要设置 Populationsize的值等于 100，可以通过下面的语句进行修改：0pti0nsgaoptimset(pulationSize，00)这样，参数 Populationsize的值为 100，其他参数的值为缺省值或当前值。这时，再输入：ga(###fitnessfun，nvars，options)函数ga种群中个体为 100运行遗传算法。

为了得到遗传算法更多的输出结果，可以使用下面的语句调用 ga：x fval reason output population scores] ga(###fitnessfcn，nvars)除了X和fval之外增加了四个输出变量：①reason：法停止的原因；###output：算法每-代的性能；③population：最后种群； scores：最后得分值[6]。

3 算例求具有两个独立变量的 Rastrigin函数的最小值。参数设置 ：种群大小为 25，交叉率为 0.85，变异率为 0.15，最大迭代次数为 50。

经过计算 ，其返 回结果为 x[0.00809，0.00155]，Fval-0。

0134472869。由实验结果可以看出，使用 MATLAB遗传算法工具箱求解函数优化问题 ，函数可以有效地收敛到全局最优点，并且具有收敛速度快和结果直观的特点。

4 结论MATLAB具有强大的矩阵运算能力，利用 MATLAB遗传算法工具箱可以对传统优化算法难以实现全局优化的函数进行优化。本文的实验结果验证了MATLAB遗传算法优化工具箱能高效、灵活地求解复杂函数的优化问题 ，并且收敛速度快，求解的精度高。

(上接第 129页)掌握了花键齿轮轴的加工方案。首先 ，车削阶段由C630卧式车床加工。粗车较大毛坯件-般采用吊夹的方式打中心孔，将工件夹端用三爪卡盘夹好另-端通过天车将其吊起，先用粉笔在需打中心孑L的-段涂抹标记下，然后用卡尺三次测量其外圆直径取中心值的-半，上下两头划中心交叉线，最后用尾座顶尖将手钻后IIJL顶住钻工件中心点钻到旋角尾为止，另-端采用旋夹方式找正的方式打IJL。粗车各部留量 6mm，由于 40Cr是高硬度材质，切削是-定要注意主轴的转速和进给用量，主轴转速不宜太快进给量不宜太大以免出现打刀和闷车的状况 ，-般转速调到 80r/min，吃刀量6ram，进给量 0.38mm/r即可，由于是锻件表面十分不光整凹坑较多所以先选用 45。车刀慢转粗车扒皮，外圆见光后主轴转速调到 190r/min选用 90。车刀正常切削留量至粗车后要求尺寸。粗车后工件需要调制，调制过程需要热处理主要是为了检测、强化对材料的硬度和物理性能及承受力的大小的检查。

修研中心孔保证工件同轴度，消除中心孔的热处理变形和氧化皮，提高定位基准的精度和减小表面的粗糙度 ，为精磨做准备，以免两中心孔不同心而导致工件的偏心带来的顶尖顶不上、工件磨不圆等严重问题。

4 结语在花键齿轮轴的粗加工过程中首先应当注意的是毛坯尺寸的选择以及-定要打好两端中心孔 ，其次在半精加工中-定要量好各部位尺寸，留好余量，这对工件的调制、对工件进行热处理去除残余应力、选择正确的热处理方式以及热处理之后的磨削都起到决定性作用 ，如果I二件的余量小，那么在淬火后由于物体会发生热胀冷缩的现象所以工件的现尺寸会比实际尺寸熊多 ，从而就给下-步的磨削带来困难，导致花键回转面部分磨不圆工件达不到工艺要求等等。

在花键和齿轮加工过程-定要细心衙刀具和调好机床，测量之前先检查测量工具能否归零，在加工过程中多用样板和千分尺等测量工具以免-时疏忽发生错误 ，最后精加工阶段主要是对工件的各个部位进行精确的加工，主要是对留磨部位进-步的精确磨削来达到工艺要求尺寸。