球面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)100

1、機(jī)床作為工作母機(jī)和維修匸具，早已成為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的必要裝備。數(shù)控 機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展，更是制造高質(zhì)量、高效率、高一致性產(chǎn)品的有力保障。隨著人類社 會(huì)的飛速發(fā)展與進(jìn)步，各種新材料、新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新配件不斷涌現(xiàn)，各個(gè) 領(lǐng)域不斷提出新的要求，這一切都使得機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能千變?nèi)f化。計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速 發(fā)展乂使得機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)正在以更短的周期更新。面對如此的形勢，機(jī)床制造者在不斷 努力跟蹤時(shí)代的步伐，機(jī)床的使用者、維修者也要努力跟上。為使讀者及時(shí)了解球面蝸 桿專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)的技術(shù)與知識，加深球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)使用 與維修理念上的認(rèn)識，編輯了此設(shè)計(jì)說明書，力圖對讀者有所幫助

2、。本設(shè)計(jì)說明書以大量圖例來說明球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路。設(shè) 計(jì)中得到顏竟成教授的悉心指導(dǎo)，在此向他表示誠摯的感謝。由于編者的水平和經(jīng)驗(yàn)有 限，加之設(shè)計(jì)時(shí)間較短、資料收集較困難，說明書中難免有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，在此懇請讀者 諒解，并衷心希望廣大讀者提出批評意見，使本設(shè)計(jì)說明書能有所改進(jìn)。設(shè)計(jì)說明書中英文摘要要：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)說明書針對球面蝸桿專用數(shù)控機(jī)床的加工及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)說明。主要內(nèi)容包括三種球面蝸桿傳動(dòng)原理和加工特點(diǎn)，球而蝸桿專用數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)控系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：球面蝸桿數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)Abstract：

3、 According to the requirement of the design,this design aims at the machining of Arc-worm numerical control machine and the control system. The main contents include the transmission theory and machining characteristic of three kinds of Arc-worm .the blue print of the engine configuration of Arc-wor

4、m numerical control machine and control system, the design of the feed systems transmission theory and the circuit design of numerical control system.Key word： Arc-worm numerical control system design弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書中英文摘要第一章 弧面蝸桿蝸輪的特點(diǎn)11- 1蝸桿蝸輪的形成、類型及其結(jié)構(gòu)11- 2蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用31- 3 弧面蝸桿的加工 41- 4 弧面蝸輪的加工

5、5第二章弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)122- 1加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本要求122- 2弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體方案132- 3專用球面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)14第三章弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)153- 1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)選擇15（1）主傳動(dòng)的確定兀，n .和公比的確定15（2）確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目15（3）確定傳動(dòng)順序方案163- 2傳動(dòng)方案的擬訂183- 3齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)193-4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算25（1）軸II的設(shè)計(jì)計(jì)算25（2）軸VII的設(shè)計(jì)計(jì)算26（3）主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算32第四章弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)325-1進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)方案擬訂325-2縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)

6、算33（1）縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)33（2）縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算335-3橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算395-4齒輪傳動(dòng)間隙的消除46第五章弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)52第六章弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床控制系統(tǒng)總體方案擬定54第七章潤滑油的選用54結(jié)束語第一章弧面蝸桿蝸輪的特點(diǎn)1- 1蝸桿蝸輪的形成、類型及其結(jié)構(gòu)1、蝸輪蝸桿的形成蝸桿蝸輪傳動(dòng)是山交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)演變而來的。小齒輪的輪齒分度圓柱面上纏 繞一周以上，這樣的小齒輪外形像一根螺桿，稱為蝸桿。大齒輪稱為蝸輪。為了改善嚙合狀 況，將蝸輪分度圓柱面的母線改為圓弧形，使之將蝸桿部分地包住，并用與蝸桿形狀和參數(shù) 相同的滾刀范成加工蝸輪，這樣齒廓

7、間為線接觸，可傳遞較大的動(dòng)力。蝸桿蝸輪傳動(dòng)的特征：其一，它是一種特殊的交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)，交錯(cuò)角為E=90 , zl很少，一般zl = l4； 其二，它具有螺旋傳動(dòng)的某些特點(diǎn)，蝸桿相當(dāng)于螺桿，蝸輪相當(dāng)于螺母，蝸輪部分地包容 蝸桿。2、蝸桿傳動(dòng)的類型桿形狀的不同可分：圓柱蝸桿傳動(dòng)-普通圓柱蝸桿邙可基米德蝸桿、漸開線蝸桿、法向直廓蝸桿、錐面包絡(luò) 蝸桿）和圓弧蝸桿。圓弧蝸桿環(huán)面蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿錐蝸桿傳動(dòng)3、蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu) 蝸桿結(jié)構(gòu)：蝸桿通常與軸為一體，采用車制或銃制，結(jié)構(gòu)分別見下圖銃制蝸輪結(jié)構(gòu):蝸輪常采用組合結(jié)構(gòu)，山齒冠和齒芯組成。聯(lián)結(jié)方式有：鑄造聯(lián)結(jié)、過盈配合聯(lián)結(jié)和螺栓聯(lián)接，結(jié)構(gòu)分別見下圖。蝸輪只有在

8、低速輕載時(shí)采用整體式。過盈配合聯(lián)接1- 2蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用1、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比i = 5-80：在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)中，傳動(dòng)比可達(dá)300； 若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)日乂少，因而結(jié)構(gòu)十分緊湊。在蝸桿傳動(dòng)中，山于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出 嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對乂較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性。這時(shí)，只能以蝸 桿為主動(dòng)件帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿運(yùn)動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似，在嚙合處有相對滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件

9、不夠良 好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較 大，效率低；當(dāng)傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，效率僅為0. 4左右。為保證有一定使用壽命，蝸輪常須 采用價(jià)格較昂貴的減磨材料，因而成本高。蝸桿軸向力較大，致使軸承摩擦損失較大。2、蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用曲于蝸桿蝸輪傳動(dòng)具有以上特點(diǎn)，故常用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比較大、傳遞功率不太大或間 歇工作的場合。當(dāng)要求傳遞較大功率時(shí)，為提高傳動(dòng)效率，常取zl=24。此外，由于當(dāng)丫1 較小時(shí)傳動(dòng)具有自鎖性，故常用在卷揚(yáng)機(jī)等起重機(jī)械中，起安全保護(hù)作用。它還廣泛應(yīng)用在 機(jī)床、汽車、儀器、冶金機(jī)械及其它機(jī)器或設(shè)備中；利用蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)比大省力的特點(diǎn)，以

10、及它的自鎖性能，在起重機(jī)械中廣泛應(yīng)用。蝸桿傳動(dòng)山蝸桿相對于蝸輪的位置不同分為上置 蝸桿和下置蝸桿傳動(dòng)。1- 3弧面蝸桿的加工這種蝸桿按其蝸旋面的形成特征可分為阿基米德螺線蝸桿、法向直廓蝸桿和漸開線蝸桿, 通常都采用前面兩種。蝸桿的技術(shù)要求與軸類零件相同，只是增加了蝸桿螺牙的制造程度和光潔度。在車床上用車刀加工蝸桿是最普通的方法。車蝸桿和車梯形螺紋的方法相類似，所用的車 刀刃是直線型的，刀尖角等于2&二40。一般在蝸桿時(shí)將車刀刀刃放于水平位置，并且與蝸 桿軸線在同一水平面內(nèi)，這樣加工出來的蝸桿在垂直于軸心線的截面內(nèi)齒形是阿基米德螺線, 所以叫阿基米德蝸桿，它的軸向截面齒形是直線的，法向截面齒形不

11、是直線的。當(dāng)螺旋線升 角較大時(shí)，如果仍把車刀刀刃放置在水平位置上，車刃的兩個(gè)刀刃的前后角就很不理想，總 會(huì)有一個(gè)刀刃是沒前角，為了使車刀獲得合理的前角和后角，常用的把車刀分別加工蝸桿的 兩個(gè)側(cè)面，或者將車刀刀刃放在蝸桿齒面的法向位置來加工蝸桿，這樣加工出來的蝸桿，軸 向截面齒形不是直線的，而法向截面齒形才是直線的。所以叫法向直廓蝸桿，也有叫延長漸 升線蝸桿的，正因?yàn)槿绱?，小螺旋線升角（小于5。）常用阿基米德蝸桿，大螺旋線升角常 用法向直廓蝸桿，也是山加工方法而決定的。當(dāng)批量較大時(shí)，可以在專用銃床或車床改裝成專用銃床上，采用長狀銃刀和指狀銃刀來精 銃蝸桿，然后再用車刀來進(jìn)行精加工，可提高生產(chǎn)率。

12、如果蝸桿精度要求不太高，通常用車削就可完成加工。但對于高精度的分度蝸桿，或較高 精度的高轉(zhuǎn)速傳動(dòng)蝸桿，山于需經(jīng)淬火處理，故車削只能作為淬火前的加工，而需采用啟削 作為終加工，用來啟削蝸桿的機(jī)床，可以用車床改裝，也可以用鏟啟車床，還有專門設(shè)計(jì)的 蝸桿啟床（例如S7712蝸桿啟床）和精密螺母啟床（如S7520W萬能螺絲啟床）。1-4弧面蝸輪的加工普通蝸輪的技術(shù)要求與圓柱齒輪基本相同，主要包括三個(gè)方面：（1）齒形的加丄精度和齒 側(cè)；（2）蝸輪胚基準(zhǔn)孔，喉結(jié)部分的尺寸精度和兒何形狀精度，基準(zhǔn)孔與喉結(jié)軸心線的不同 軸度，基準(zhǔn)端面對基準(zhǔn)孔軸心線的不垂直度，如果是嵌入輪圈式蝸輪，還必須對組裝的配合 表面提出

13、一定的精度要求；（3）裝面光潔度。與圓柱齒輪加工相似，蝸輪加工也是經(jīng)過蝸輪胚加工和齒形加工兩個(gè)階段。齒胚加工與圓 柱齒輪齒胚加工基本上相同，但胚加喉結(jié)部分的加工，如果是嵌入輪圈式的，首先將輪殼和 輪圈分別進(jìn)行加工，然后組裝在一起時(shí)進(jìn)行輪胚的精加工，在進(jìn)行精加工時(shí)，應(yīng)將喉結(jié)，基 準(zhǔn)孔和基準(zhǔn)端面在一次安裝下加工出來，或首先加工好基準(zhǔn)孔，用心軸定位安裝來加工喉結(jié) 和基準(zhǔn)端面，以保證喉結(jié)、基準(zhǔn)孔的不同軸度，以及基準(zhǔn)端面和軸心線的不垂直度。螺輪齒形的加工是蝸輪整個(gè)加工過程中的關(guān)鍵工序，也是加工中的主要矛盾。齒形加工方 法有滾齒、飛刀切齒、剃齒等。冶金礦山機(jī)械和重型機(jī)械廠主要采用滾齒和飛刀切齒。1用蝸輪滾

14、刀加丄蝸輪在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀加工蝸輪齒形是加工蝸輪的一種基本方法，滾動(dòng)蝸輪與滾切圓柱齒 輪有許多共同點(diǎn)，但椰油很多不同點(diǎn)，這些特點(diǎn)是：齒輪滾刀的基本蝸桿沒有嚴(yán)格的規(guī)定，可以采用阿基米德型，法向直廓型或漸升線型， 按工作條件山自己選擇，基本蝸桿的直徑也可山自己決定。但蝸輪滾刀的基本蝸桿相當(dāng)于一 般加工蝸輪相嚙合的蝸桿，不但蝸桿的類型應(yīng)相同，而且主要尺寸（如軸向模數(shù)，分度圓直 徑，頭數(shù)，螺旋方向，螺旋升角等）均須一致，只是外徑比工作蝸桿稍大一些，以便使加工 后的螺輪與蝸桿嚙合時(shí)有齒頂間隙。壇大量通常為徑向間隙的兩倍，即2X0. 2m二0. 4m （m 為軸向模數(shù)）。 蝸輪滾刀水平安裝，不需要象加

15、工圓柱齒輪那樣刀架要搬角度，同時(shí)蝸輪滾刀軸心線 應(yīng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)嚙合狀態(tài)一樣，應(yīng)在蝸輪中心平面內(nèi)。 工件的分齒運(yùn)動(dòng)應(yīng)符合蝸桿蝸輪傳動(dòng)速比的關(guān)系，即蝸輪滾刀一轉(zhuǎn)，被加工蝸輪應(yīng)轉(zhuǎn) 一個(gè)齒（單頭滾刀）或兒個(gè)齒（多頭滾刀）。滾齒機(jī)分齒蝸輪的計(jì)算與加工圓柱齒輪的計(jì)算 或相同。例如Y38滾齒機(jī)：當(dāng) ZW161 時(shí)，i 分齒二a/b*c/d二24k/z當(dāng) Z161 時(shí)，i 分齒二a/b*c/d二48k/z但滾切蝸輪時(shí)，不能忽視蝸輪滾刀的頭山文K。進(jìn)給方向，加工圓柱齒輪時(shí)，滾刀相對被切齒輪山上向下或山下向上作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 但加工蝸輪時(shí)，蝸輪滾刀要保持在蝸輪中心平面內(nèi)，因此蝸輪滾刀相對工件只能作徑向進(jìn)給 或切

16、向進(jìn)給。a）徑向進(jìn)給法：這時(shí)蝸輪滾刀向被加工蝸輪作徑向進(jìn)刀，逐漸切至全齒深為止。這種方 法在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，因?yàn)樯a(chǎn)率高，而且不需要切向刀架（許多滾齒機(jī)往往沒有這種附件）。徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是滾切過程中被加工蝸輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，滾刀在水平面沒被切蝸輪半徑方向移動(dòng)S徑毫米，運(yùn)動(dòng)是通過徑向絲桿來實(shí)現(xiàn)的。Y38滾齒機(jī)徑向供給傳動(dòng)關(guān)系。工作臺一蝸輪付Z96/K蝸桿蝸輪K1/Z30-進(jìn)給掛輪i進(jìn)給一接通離合器Ml齒輪 Z45/Z36 一錐齒輪Z17/Z17 一錐齒輪Z17/Z17 一蝸桿蝸輪K4/Z20接通M2螺旋齒輪X10/Z20 脫落蝸桿K4/Z20蝸桿蝸輪K4/Z16錐齒輪Z20/Z25徑向進(jìn)給絲桿(t二10毫

17、米)一刀 架立柱水平移動(dòng)。列成計(jì)算式：S徑二(工作臺轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn))* (96/1) * (1/30) *i進(jìn)給* (45/36) * (17/17) * (17/17) (4/20) * (10/20) * (4/20) * (4/16) * (20/25) *10經(jīng)簡化和整理得到徑向進(jìn)給掛輪調(diào)整公式：i 進(jìn)給(徑)二(al/bl) *(cl/dl)=25/4*S 徑b)切向進(jìn)給法：此時(shí)用一端為錐形的蝸輪滾刀(也有叫玉米滾刀的)，沿被加丄蝸輪位切 向進(jìn)給，滾刀和被加工蝸輪的中心距，予先調(diào)整到蝸輪蝸桿的中心距A,加工時(shí)保持不變， 依滾刀齒高由小到大，逐漸切至全齒架。滾刀圓錐部分刀齒依切入和粗加工用，圓

18、錐部分刀 齒位精加工和最后修整用。用切向進(jìn)給法加工蝸輪時(shí)，山于需要滾刀在刀架上作軸向移動(dòng)，故必須用切向刀架。這時(shí) 刀具和工件之間的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系，除了分齒運(yùn)動(dòng)外，還需要切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和差動(dòng)運(yùn)動(dòng)。切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：指滾刀沿蝸輪切向(即滾刀本身軸線方向)移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給的LI的。 Y38滾齒機(jī)是由專用切向刀架來完成的，其傳動(dòng)關(guān)系是工作臺或工作轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，滾刀沿切向移 動(dòng)S切毫米。工作臺一蝸輪蝸桿Z96/K1蝸桿蝸輪K1/Z30進(jìn)給掛輪i進(jìn)給一接通離合器血一齒輪 Z45/Z36一錐齒輪Z17/Z17錐齒輪Z17/Z17(進(jìn)入切向刀架)一錐齒輪Z17/Z17一齒輪 Z35/Z35蝸桿蝸輪K1/Z50切向進(jìn)給絲

19、桿(t二5毫米)一切向進(jìn)給。列成計(jì)算式：S 切二(工作臺轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn))* (96/1) * (1/30) * (al/bl*cl/dl) * (45/36) * (17/17) * (17/17) * (17/17) * (35/35) *(1/50)*5經(jīng)簡化和整理得到切向進(jìn)給掛輪調(diào)整公式：i 進(jìn)給(切)二(al/bl) *(cl/dl)=5/2*S 切差動(dòng)運(yùn)動(dòng)：切向進(jìn)給法加工蝸輪時(shí)，山于滾刀多了一個(gè)切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這時(shí)被加工蝸輪 (工作臺)必須隨著刀具移動(dòng)方向，相應(yīng)地轉(zhuǎn)過一定角度，稱它為附加運(yùn)動(dòng)，因此需要掛差 動(dòng)掛輪。差動(dòng)掛輪速比的計(jì)算，根據(jù)滾刀切向(軸向)移動(dòng)一個(gè)軸向齒距-nms時(shí)，被加工 蝸輪

20、的附加轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)為1/Z轉(zhuǎn)的關(guān)系，由刀具與工件的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系列出。切向進(jìn)給絲桿(t二5毫米)一蝸桿蝸輪Z50/K1齒輪Z35/Z35一錐齒輪Z17/Z17一錐齒輪 Z17/Z17錐齒輪Z17/Z17齒輪Z36/Z45插動(dòng)掛輪i差掛一蝸桿蝸輪K1/Z30差動(dòng)機(jī)構(gòu)i 差動(dòng)2分齒掛輪i分齒一蝸桿蝸輪K1/Z96工作臺。列成計(jì)算式：Jims/5* (50/1) * (35/35) * (17/17) * (17/17) * (17/17) * (36/45) *i 差掛* (1/30) * i 差動(dòng) 2*i 分齒* (1/96)二 1/Z其中：i差動(dòng)2二2, i分齒=24K/Z (當(dāng)ZW161時(shí))，代入并化簡

21、，得到切向進(jìn)給時(shí)，差動(dòng)掛 輪調(diào)整公式：i 差 1=a2/b2*(c2/d2)=l5/(2 n msK)二0. 38733/msK式中：ms被加工蝸輪軸向模山文；K蝸輪滾刀頭數(shù)。必須指出，用切向進(jìn)給法加工蝸輪掛差動(dòng)掛輪，與加工斜齒輪時(shí)掛差動(dòng)掛輪的U的不同, 斜齒輪主要為了保證螺旋角B,而切向進(jìn)給法是刀具多了一個(gè)切向移動(dòng)，故工件(工作臺) 必須相應(yīng)地附加轉(zhuǎn)動(dòng)以補(bǔ)償?shù)毒咔邢虻囊苿?dòng)。切向進(jìn)給法的加工精度和光潔度，要比徑向進(jìn)給法高，因?yàn)榍邢蜻M(jìn)給的滾刀是山不同的 刀齒進(jìn)行粗加工和精加工的。但切向進(jìn)給時(shí)滾齒機(jī)必須富有單獨(dú)的切向刀架，而一般中小型 滾齒機(jī)除專門訂貨外是不帶切向刀架的。因此徑向進(jìn)給法比切向進(jìn)給法

22、應(yīng)用要廣泛得多。山以上看出，在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀加工蝸輪，只要滾刀和滾齒機(jī)的精密度較高，就可 以加工出程度較高的蝸輪來。但這種無法需要有專門的蝸輪滾刀。在冶金廠或礦山機(jī)修車間 里，也有用一般齒輪滾刀來加工蝸輪的，因?yàn)闈L刀也是一個(gè)蝸桿，當(dāng)加工時(shí)若齒輪滾刀的螺 旋升角不等于被加工蝸輪的螺旋升角時(shí)，可用轉(zhuǎn)動(dòng)刀架的辦法來解決。這種方法當(dāng)滾刀與蝸 桿的直徑和螺旋升角相差較大時(shí)，加工誤差越大。因此，采用這種方法加工，在設(shè)計(jì)蝸桿時(shí) 應(yīng)盡量按齒輪滾刀的形狀來設(shè)訃。2. 用飛刀加工蝸輪用蝸輪滾刀加工蝸輪比較精確，而且生產(chǎn)率也高，但需要專門蝸輪滾刀。當(dāng)單件小批生 產(chǎn)，特別是一個(gè)或兒個(gè)大型蝸輪時(shí)，專做蝸輪滾刀就不合

23、算，而且時(shí)間要拖久。因此，許多 冶金礦山機(jī)械廠和重型機(jī)械廠經(jīng)常采用飛刀里加工蝸輪。在滾齒原理和蝸桿蝸輪嚙合原理中知道，滾刀或蝸桿在中心平面剖面內(nèi)相當(dāng)于一個(gè)齒條, 旋齒加工就象齒條與齒輪相嚙合的惜況一樣。如果只用蝸輪滾刀沙鍋內(nèi)一個(gè)刀齒來切削，使 這個(gè)刀齒一方面旋轉(zhuǎn)，同時(shí)乂作相應(yīng)的軸向移動(dòng)，這樣刀齒走的路線和滾刀刀齒的螺旋線一 樣，因此象滾刀一樣能銃出正確的齒形來，這就是飛刀加工的原理。飛刀刀頭的齒形和蝸輪滾刀上一個(gè)刀齒一樣，也和蝸桿軸向剖面內(nèi)的齒形相同，僅齒頂 高大0. 2ms,飛刀刀頭的尺寸根據(jù)被加蝸輪的模數(shù)二2,圧力角6=20的蝸輪飛刀刀頭尺寸。 飛刀在刀桿上的安裝，其中：R-d 頂 1/2

24、+0.加s , L-Rd 刀桿/2,（d頂1蝸桿外徑，d刀桿一一飛刀刀桿直徑）E刀刀桿材料選用W18Cr4V高速鋼，淬大后切削部分硬度達(dá)HRC60-64,齒形部分要進(jìn)行 研究，并用梯板透光檢查。飛刀刀桿的結(jié)果主要應(yīng)滿足刀頭漿固，不致在加工中松動(dòng)，是一種加工中小模數(shù)的飛刀 刀桿，飛刀裝在刀桿1的圓孔中，由螺母面通過壓緊套筒工來壓緊，這種結(jié)構(gòu)簡單調(diào)節(jié)方便。 另外，在加工大模數(shù)蝸輪時(shí)，可采用刀桿結(jié)構(gòu)，它用斜面或圓弧面來卡緊，使飛、刀不會(huì)轉(zhuǎn) 動(dòng)或滑動(dòng)，所以能承受較大的切削力。用飛刀加工蝸輪時(shí)，飛刀裝在專用的飛刀刀桿上，由刀桿帶動(dòng)飛刀一面旋轉(zhuǎn)，一面切向（軸向）進(jìn)給，這就要求在滾齒機(jī)上裝上切向刀架，掛上切

25、向進(jìn)給掛輪，就能使飛刀在銃齒 過程中連續(xù)的作軸向移動(dòng)。由于飛刀作軸向移動(dòng)，故被加工蝸輪除了有分齒運(yùn)動(dòng)外，還應(yīng)有 和上述切向進(jìn)給法相同的附加轉(zhuǎn)動(dòng)，即應(yīng)掛差掛輪。升車加工之前，應(yīng)將刀桿中心的距離按 圖紙調(diào)整到蝸桿螺嚙合時(shí)的中心距離，分兒次將蝸輪切成，由于飛刀只有一個(gè)刀齒，一轉(zhuǎn)內(nèi) 在蝸輪上的切痕比液刀一轉(zhuǎn)的切痕少得多，為了保證齒面有一定的光潔度，切向進(jìn)給很小， 因此因產(chǎn)率很低，所以只是沒有蝸輪滾刀并且單件小批生產(chǎn)才采用飛刀加工。3. 蝸輪的剃齒和術(shù)齒為了提高蝸輪付的接觸精度，有些工廠在蝸輪粗精滾之后，采用剃齒作為最終齒形加工 工序。剃齒刀的形狀和主要尺寸與工作蝸桿相同，只是在這蝸桿螺旋工作臺上開出很

26、多小槽, 以形成切削刃。剃齒刃的外徑比工作蝸桿外徑較大一點(diǎn)（約0. 2ms）,以保證蝸輪全部有效齒面 都能加工。剃齒方法有自山剃和強(qiáng)通剃兩種，自111剃在剃削時(shí)蝸輪與機(jī)床傳動(dòng)能脫開，只是依幕頂 尖和轉(zhuǎn)臺，山剃刀在切削過程中自山帶動(dòng)，只輔加以一定的阻尾力來提高切削效率，因此機(jī) 床分變機(jī)構(gòu)精度沒有影響，被加工蝸輪的相鄰周節(jié)誤差主要取決于剃齒刀的齒距精度和機(jī)床 裝刀軸的徑向和軸向竄動(dòng)。強(qiáng)迫剃在剃齒時(shí)蝸輪仍與機(jī)床傳動(dòng)鏈相聯(lián)系，故相鄰周期誤差仍 與機(jī)床有關(guān)。有些工廠在蝸輪經(jīng)粗滾精滾后，采用瑜面方法來作為精密蝸輪的最終工序。術(shù)面是用術(shù) 面蝸桿裝在滾齒機(jī)的滾刀上，以自山或強(qiáng)迫的運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)蝸輪進(jìn)行切削。術(shù)面桿

27、是山面料、 粘結(jié)劑（如環(huán)氧樹脂等）澆注成形并經(jīng)修面而制成，其參數(shù)除外徑略小，齒厚稱法外，其余與工作蝸桿在同樣條件刃面出。一般術(shù)面蝸桿的線速度比剃齒高一些，術(shù)面時(shí)應(yīng)采用足夠的冷卻。術(shù)齒對提高蝸輪齒面 光潔度十分顯著，一般可達(dá)AS。剃齒和為亍齒H前工廠里均有采用，剃齒的優(yōu)點(diǎn)能提高接觸粘度，生產(chǎn)率較高，但剃齒制 造困難，且剃刀使用壽命有限，因此有些工廠多釆用J!亍齒法加工，因術(shù)齒蝸桿制造簡單，成 本低，周期小，其主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低。第二章弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)2- 1加工機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本要求根據(jù)圓弧面蝸桿蝸輪的加工原理，對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求如圖所示，山于加工蝸輪的刀具與 蝸桿相似，所以加工蝸

28、桿的機(jī)床也能加丄蝸輪，加工圓弧面蝸桿專用機(jī)床，必須具有以下基 本運(yùn)動(dòng)：RI2-1加1：圓飆面蝸桿蝸輪砒機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng)（1）切削運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）31：即被加工蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（2）分齒運(yùn)動(dòng)32：隨著蝸桿以3 1旋轉(zhuǎn)，刀盤也要以32的速度相應(yīng)旋轉(zhuǎn)，并要求31和 3 2之間有準(zhǔn)確的傳動(dòng)關(guān)系，即U分齒二3 1/3 2=Z2/Z1,被加工蝸桿和刀盤的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合 蝸桿蝸輪副的嚙合關(guān)系。31和32也可統(tǒng)一稱齒廓形成運(yùn)動(dòng)（展成運(yùn)動(dòng)）。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)是切 削弧面蝸桿齒面或滾動(dòng)蝸輪齒面的最基本運(yùn)動(dòng)，山速度掛輪和分齒掛輪來調(diào)整。（3）徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)S1和圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)3 3。（4）調(diào)整運(yùn)動(dòng)S2和S3：此兩個(gè)運(yùn)動(dòng)是用來調(diào)整

29、蝸桿的軸向位置和刀盤的上下位置。2- 2弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)任務(wù)是將CK6163型數(shù)控臥式車床改造成經(jīng)濟(jì)型弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床。根據(jù)圓弧面 蝸桿蝸輪的加工原理，初步選擇弧面蝸桿數(shù)控加工專用機(jī)床參數(shù)如下：1、車床縱向運(yùn)動(dòng)由XI向（1#）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制130BF001型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：配套絲桿螺距：8mm脈沖當(dāng)量：0. 01mm2、車床橫向運(yùn)動(dòng)由Z1向（2#）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制110BF001型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：配套絲桿螺距：6mm脈沖當(dāng)量:0. 005mm3、圓盤工作臺山Y(jié)1向（3片）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制130BF001型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：配套絲桿螺距：6mm脈沖勺量：0.005mm4、圓盤工作臺

30、上縱向運(yùn)動(dòng)由X2向（4#）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制110BF001型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：配套絲桿螺距：6mm脈沖當(dāng)量：0. 01mm5、圓盤工作臺上橫向運(yùn)動(dòng)由Z2向（弗）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接控制110BF001型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：配套絲桿螺距：6mm脈沖當(dāng)量:0. 005mmCK6163數(shù)控車床改造為弧面蝸桿專用加工機(jī)床后，要求能完成一般車削及加工任意錐面、 球面、螺紋等，并具有回轉(zhuǎn)工作臺及其它輔助功能。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，選用JWK7/2經(jīng)濟(jì)型機(jī)床微機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機(jī)， ISO國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼編程，功能較完備，驅(qū)動(dòng)性能好。縱向和橫向均釆用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一一 降速齒輪一-滾珠絲杠螺母副一一溜板的傳動(dòng)方式

31、。2- 3專用弧面蝸桿數(shù)控車床的基本結(jié)構(gòu)1、床身床身是用HT300澆鑄而成的。它由牢固的橫向十字筋組成，振動(dòng)低。2個(gè)90 V形平導(dǎo)軌 是經(jīng)過高頻淬火和精密磨削加工而成的，拖板和尾架各使用一個(gè)90 V形平導(dǎo)軌?？v向走刀（Z向）采用滾珠絲桿傳動(dòng)，絲桿安裝在床身前面，主電機(jī)安裝在床身后面。2、主軸箱主軸箱是用HT250澆鑄而成的，它山4顆螺釘固定在床身上。在床頭箱里，主軸安裝在2 個(gè)圓錐滾子軸承（7210、7212）上。主軸有一個(gè)038的通孔，主軸端內(nèi)孔錐度為莫氏5號。3、拖板大拖板是用HT200澆鑄而成的，其滑動(dòng)導(dǎo)軌面經(jīng)過精密磨削，它與床身上的90。V形平 導(dǎo)軌之間無間隙，下面的滑動(dòng)部分能夠簡單而

32、乂方便的調(diào)整。中拖板是安裝在大拖板上的， 通過滾珠絲桿傳動(dòng)可帶動(dòng)中拖板在大拖板上滑動(dòng)，可通過鑲條來調(diào)整中拖板與大拖板燕尾導(dǎo) 軌的間隙。4、尾架及其調(diào)整尾架通過鎖緊受柄拉緊鎖緊塊，固定在床身上，尾架有一個(gè)帶3號莫氏錐孔的套筒。尾 架套筒在任何位置都能用鎖緊手柄將其鎖緊。5、工作臺弧面蝸桿數(shù)控專用加工機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作轉(zhuǎn)臺山滑座、十字滑臺、工作臺等零件組成。工 作臺X軸向移動(dòng)，山已預(yù)緊且通過座、緊固在工作臺上的滾珠螺母和兩端分別用右托架、電 機(jī)座固定在十字滑臺上的絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。絲桿是由電機(jī)通過同步齒形帶及兩帶輪來驅(qū)動(dòng) 的。工作臺Y向移動(dòng)由已預(yù)緊且通過底座、緊固在十字滑臺上的滾珠螺母和用電機(jī)座固定在

33、 滑座上的絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。絲桿是山電動(dòng)機(jī)通過同步齒形帶及帶輪來驅(qū)動(dòng)的。工作臺面有 六條T形槽，用來對工件進(jìn)行安裝、定位，中間的T形槽是定位T形槽。第三章弧面蝸桿數(shù)控專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3- 1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)選擇（1）主傳動(dòng)的確定j卅訕和公比的確定：1OOO根據(jù)ZJK-7532的使用說明書，初步定主軸轉(zhuǎn)速范圉為32lOOOr / min,A2min由設(shè)計(jì)手冊取標(biāo)準(zhǔn)值得:二126。令乃 =10007 min , 則川-=耳幷= =32 min 1.26n則取 F7 = 32r / min.刃 =1 OOOr / min ominmax（2）確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目：大多數(shù)機(jī)床廣泛應(yīng)用滑移齒輪

34、的變速方式，為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求，通 常釆用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪，因此主軸轉(zhuǎn)速為12級的變速系統(tǒng)，總共需要兩個(gè)變速組。（3）確定傳動(dòng)順序方案：按著傳動(dòng)順序，各變速組排列方案有：12 = 3X2X212 = 2X3X2 12 = 2X2X3從電機(jī)到主軸，一般為降速傳動(dòng)。接近電機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸 也就較小。如使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，而大尺寸 的零件可以少些，這樣就節(jié)省省材料，經(jīng)濟(jì)上就占優(yōu)勢，且這也符合“前多后少”的原則。 從這個(gè)角度考慮，以取18二3X3X2的方案為好，本次設(shè)計(jì)即采用此方案。3- 2傳動(dòng)方案的擬訂根據(jù)以上分析及計(jì)算

35、，擬定主軸箱、變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如下：圖3-1主軸箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖O帶輪.帶輪帶倫o主電機(jī)功率：13千瓦轉(zhuǎn)速:1450轉(zhuǎn)/分圖3-2變速箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖圖3-2中，第1軸至第III軸，其結(jié)構(gòu)式為：4=22. 21圖3-1中，第IV軸至第VIII軸，機(jī)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)采用分離傳動(dòng)，其主要特點(diǎn)是：（1）在滿足傳動(dòng)副極限傳動(dòng)比的條件下，可以得到較大的變速范圍。（2）高速山短支傳動(dòng)，有助于減少高速時(shí)機(jī)床的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率損失。而且高速分支的尺寸 可相對小些。（3）變速級數(shù)不像常規(guī)變速系統(tǒng)那樣受2, 3因子的限制，如與部分轉(zhuǎn)速重合的方法配合, 兒乎可以得到任意的變速級數(shù)，大大增加了可供選擇方案的數(shù)目。3- 3齒輪傳動(dòng)部

36、分的設(shè)計(jì)選擇以機(jī)床變速箱中第1軸和第1【軸間，兩嚙合直齒圓柱齒輪Z1和Z2,對其進(jìn)行齒輪 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)方案，主電機(jī)功率13K肌轉(zhuǎn)速1450r/min,要求輸出軸轉(zhuǎn)速1000 r/min,齒輪齒數(shù)比U二125。具體計(jì)算如下:（1）大.小齒輪的材料均為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)與表面淬火處理，硬度為4050HRC（2）選小齒輪齒數(shù)Zl=2&大齒輪齒數(shù)Z2=U Zl=l. 2528=35,齒數(shù)比U=l. 25（3）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)山設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即空請）2伽）1選取載荷系數(shù)KF122計(jì)算大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T： =95.5105P：/ni=95. 5105 X 13/1450 N.

37、mm =8. 562104 N. mm3選取齒寬系數(shù)盧14查得材料的彈性影響系數(shù)Ze二189. 8MPa,/25按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限仏二片皿二550 MPa6計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)丸二60n】jLF6014501(2836515)二7.6212109=7. 62121091. 25=9. 52651097查得接觸疲勞壽命系數(shù)Km二0. 86； Kk二0. 888計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S二1,得二 心叩叭=086x550 = 473MP卜,二 *加2恤2 = O ggx55O = 484MPS9試算小齒輪分度圓直徑血，帶入切中較小的值10計(jì)算圓周速度_ 爲(wèi)

38、 1 2 X 8562x 10 4x 0.9.2.25 . 189.8 亠1.25 473)=69. 429mm“磯5 =60x1000x 69.429x1000,=m l s = 3.04/77/ s60x100011計(jì)算齒寬bb二adlt=l 69. 429 mm=69. 429 mm12計(jì)算齒寬與齒高之比b/h模數(shù) 叫二九/Z產(chǎn)69. 429/28 mm=2. 480 mm齒高 h=2. 25m,=2. 252. 480 mm二5. 58 mmb/h二69. 429/5. 58=12. 4413計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) 二364m/s,7級精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=l. 14；直齒輪，假設(shè)KJV

39、b 100 N/mmo查表得=.=1.2：查表得使用系數(shù)Kj=l；查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時(shí),.=1. 14+0. 18 (1+0.60?)/+0.23103b將數(shù)據(jù)帶入后，得K,=l. 14+0. 18 (1+0.6 I2 )12 +0. 2310369. 429=1.444；由b/h=10. 66, Kp=l. 444查圖機(jī)械設(shè)計(jì)10-13得矗產(chǎn)1.32；故載荷系數(shù)K二KXKhK&I1. 141.21. 444=1. 97514按實(shí)際的載荷系數(shù)效正所得的分度圓直徑，山式二心封K/匕=69. 429V1.975/1.3 = 79.81 mm15計(jì)算模數(shù)mm=di/Zi=79.

40、81/28 mm=2. 85 mm(4) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1查得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限均為弘產(chǎn)710MP&：2查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KdlO. 805, =0. 82；3計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S二1.4,由式0.805x710L4MP = 40&25MP5 = Kfn2fe2 =竺空MP = 415.86MP F-S1.44計(jì)算載荷系數(shù)KK 二 KJCK-Kf 產(chǎn) 11. 141.21.32 二 1.8065查取齒形系數(shù)查得 YFal=2. 61：Yf/2. 52。6查取應(yīng)力校正系數(shù)查得人滬1.58； Ys滬1.625。7計(jì)算大、小齒輪的罟并加以比較FaSa2.61X1,

41、58408.25= 0.010102.52x1.625415.86=0.00985小齒輪的數(shù)值大。8設(shè)計(jì)計(jì)算m 1x 0.01010 mm=l. 53 mm2x 1.8O6x8562x 104 x09lx282對比計(jì)算結(jié)果，山齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于山齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù), 山于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的 承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取山彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.53并 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3 mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d產(chǎn)79. 81 mm,算出小齒輪的齒數(shù)乙4HJ= 26.6 ,取 Z1 二32 mm

42、大齒輪齒數(shù) Z2=U Zl=l. 2532=40,取 Z2=40o（5）幾何尺寸計(jì)算1計(jì)算分度圓直徑di= Z1 m=323 mm=96 mm : d：= Z2 m=403 mm=120 mm2計(jì)算中心距a=（dl+d2）/2=108 mm3計(jì)算齒輪寬度b二& dl=l 96 mm=96 mm因?yàn)樽兯傧渲?，小齒輪1固定安裝在第II軸上；大齒輪2安裝在第I軸上，且為雙聯(lián)滑 移齒輪，兩齒輪副傳動(dòng)比取值為1.25,變速箱做減速傳動(dòng)?？紤]整個(gè)變速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及 其安裝，取 B2二 108 mm, Bl二42 mm。4驗(yàn)算27；= 2x8.562xl0 = 1427yvd2120晉=氣護(hù)N /如心13

43、3 /如Y100 N/mm,合適。5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖如下：40 X圖3-3滑移雙聯(lián)齒輪結(jié)構(gòu)圖圖3-4小齒輪結(jié)構(gòu)圖機(jī)床主軸箱中，第訓(xùn)軸和軸VIII間為一對斜齒輪，兩齒輪的材料選用40Cr,經(jīng)過調(diào)質(zhì)與 表面淬火處理，硬度為4855HRC,許用接觸強(qiáng)度疲勞應(yīng)力bp = 34OMP,精度等級取7級。 經(jīng)校核，齒輪齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度均滿足要求。此處，計(jì)算和驗(yàn)算過程略。兩 斜齒輪參數(shù)選擇具體如下：1齒輪齒數(shù)Z1二30 ； Z2=u Zl=2 30=602中心距（Z1+Z9 V/,（30 + 60）4.5/u =一二一= =209.643，將中心距圓整為 210mm2 cos/?2 co

44、s 153按圓整后的中心距修正螺旋角：（Zj +Z2X,（30+60）x4.5 yxqqq2P = arccos= arccos= 15.3588855s =15 21 52a2x2104大、小齒輪的分度圓直徑Z加“30x4.5Ji =mm = 140/77mcos0 cosl521FZ1mn 60x4.5= - =mm = 280/n/n cos心15。2155齒輪寬度b = d = 0.8x145”= 112m加圓整后取 B2=100 mm, Bl=110 mm。6齒輪結(jié)構(gòu)如圖所示圖3-5小斜齒輪結(jié)構(gòu)圖圖人斜齒輪結(jié)構(gòu)圖弧面蝸桿加工專用數(shù)控機(jī)床是對CK6163型數(shù)控車床的改造，弧面蝸桿數(shù)控加

45、工機(jī)床主 軸箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)布置和參數(shù)的選擇均參考原CK6163型數(shù)控車床。主軸箱中，各 軸間齒輪的齒數(shù)和模數(shù)與原CK6163型數(shù)控車床主軸箱內(nèi)部齒輪的齒數(shù)和模數(shù)相同。變速箱和 主軸箱內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)簡圖4-2如下所示：3-4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)軸II的設(shè)計(jì)計(jì)算1軸的材料選用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)是參考了 CK6163的1【軸，如圖所示：圖軸II結(jié)構(gòu)圖3由于軸的實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)沒有變化，而且各部分直徑也大于等于原1【軸的最小直徑，故1【軸的 強(qiáng)度是可以滿足工作要求的，具體的校核計(jì)算就略去了。（2）軸VD的設(shè)計(jì)計(jì)算1軸的材料選用45號鋼，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。2估算周的最小直徑查表得常

46、數(shù)A = H2,= A）晉=25.9（）3軸訓(xùn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見圖如下所示）16 /HllE152289090豈60圖軸VII結(jié)構(gòu)圖4軸VII的剛度驗(yàn)算 軸的變形條件和允許值軸上裝齒輪和軸承處的撓度和傾角（y和0 ）應(yīng)小于彎曲剛度的許用值Y和0,即yW Y, o W o 。表4-1軸的彎曲變形的允許值軸的類型Y (mm)變形部位0 (rad)一般傳動(dòng)軸(0. 00030. 0005) L裝向心軸承處0. 0025剛度要求較高(0. 0002) L裝齒輪處0. 001安裝齒輪軸(0. 01 0 03) m裝單列圓錐滾子軸承0. 0006安裝蝸輪軸(0. 020. 05) m裝滑動(dòng)軸承處0. 001裝

47、單列圓柱滾子軸承處0. 001L：軸的跨度；m：模數(shù) 軸的變形計(jì)算公式：計(jì)算軸本身彎曲的撓度y及傾角o時(shí)，一般常將一軸簡化為集中載荷下的簡支架，按材 料力學(xué)的有關(guān)公式計(jì)算，當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí)，可把軸看做等直徑， 釆用平均直徑山計(jì)算，計(jì)算軸時(shí)選擇用平均直徑（山）或當(dāng)量直徑（d,）。圓軸：平均直徑d嚴(yán)旦i慣性矩I=嘆矩形花鍵軸：平均直徑d嚴(yán)匕丄當(dāng)量直徑厶=慣性矩心加十6（ ）（） + 64 軸的力分解和變形合式對于復(fù)雜受力的變形，先將受力分解為三個(gè)垂直面上的分力，應(yīng)用彎曲變形的公式求出 所求截面的兩個(gè)垂直平面的y和0 ,然后進(jìn)行疊加，在同一平面內(nèi)進(jìn)行代數(shù)疊加，在兩個(gè)垂 直面內(nèi)則

48、按兒何合成，求出該截面的總載度和總傾角。 危險(xiǎn)工作截面的判斷：驗(yàn)算剛度時(shí)應(yīng)選擇最危險(xiǎn)的工作條件進(jìn)行，一般是軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速最低，傳動(dòng)齒輪直徑最 小且位于周的中央，這時(shí)軸的受力將使總的變形劇烈。如果對兩三種工作工作條件難以判斷 哪一種最危險(xiǎn)，就分別進(jìn)行計(jì)算，找到最大彎曲變形值y和0。 提高軸的剛度的一些措施加大軸的直徑，適當(dāng)減小周的跨度或者增加笫三支撐，重新安排齒輪在軸上的位置：改變 軸的布置方位等。 軸的校核計(jì)算軸訓(xùn)的受力簡圖：FtB軸的傳動(dòng)路線有兩條，一條是、由齒輪9傳動(dòng)至訓(xùn)軸上，再乂齒輪12至齒輪13帶動(dòng)主 軸運(yùn)轉(zhuǎn)；另一條是由齒輪10和齒輪11傳動(dòng)至VII軸上，再乂齒輪12至齒輪13帶動(dòng)主軸運(yùn)

49、轉(zhuǎn)。a )先校核乂齒輪10傳入，齒輪12傳出時(shí)軸的強(qiáng)度1) 作軸訓(xùn)的水平面(H)彎矩圖和垂直面(V)彎矩圖1計(jì)算VII 軸上的功率：Pi =13x0.977 = io.5O4KW訓(xùn)軸上的轉(zhuǎn)矩：T2 = 9.550x 106 x 12 1590000V.w/n27、齒輪11的圓周力心=卡2x1590000240N = 1325(W齒輪 11 的徑向力 FrB = X= 13250xtg20TV = 48226/V齒輪12的圓周力刁。=2兀 _ 2x1590000135N = 23555N齒輪12的徑向力Fq =齒輪 12 的軸向力巧=7xg0 = 23555x/gl5215”N = 6469.9

50、5N2求在水平面內(nèi)的支反力，由受力圖，XMA二0 , XME二0列方程 1： Ftli x 228+ FiD x (228+71 + 48) = FNHE x(228+ 71 + 48+130) 得皿=2346&7N歹 ij 方程 2： Fnha x 477 =Ff8x249+FlDxl 30得 Fnha=3336.3N 3求在垂直面內(nèi)的支反力，山受力圖，EMA二0 , ZME二0歹IJ方程3： FrB x 228+ Fe x477 = FrD x347+f；Dx 得 Fe =5076.8N列方程4： FrB x 249+ F沖人 x 477 =x 130+ FaD x 呼得巧必=820.7N

51、4畫軸VII水平面(H)和垂直面(V)內(nèi)的受力圖、彎矩圖如下FtBFtD228119130FnhaFnheb ）兩齒輪在水平面內(nèi)的受力圖Mbh二3040. 6N/mc ）兩齒輪的作用力在水平面的彎矩圖FaD22S119 FmD130FNVAFrBFNVEd ）兩齒輪在垂直面內(nèi)的受力圖Mbv=187. 2N/m 一 _ yr, nr T1 I 一 _ Mdv二284 8N/me ）兩齒輪的作用力在垂直面的彎矩圖2）作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖1齒輪11的作用力在水平面的彎矩圖如上：Mbh = Fnha x 228 = 30406764N mm 3040.6N m齒輪11的作用力在垂直面的彎矩圖如上：MIiV

52、= F詠 x 228 = 18719的 mm 187.2N m齒輪11在B截面作出的最大合成彎矩為Mb = J M= 7304Q6 ）扭矩圖4）軸的強(qiáng)度校核，經(jīng)過分析可知，B所在的截面為危險(xiǎn)截面，按第三強(qiáng)度理論 計(jì)算彎矩 Mca = Jm： +（如尸=J304&42 + （0.6 X 1285.6）2 = 31425N/加查設(shè)計(jì)手冊第二版第四卷，軸的抗彎截面系數(shù)W = 161389/ +187.22 m = 30464N m2齒輪12的作用力在水平面的彎矩圖如上：Mdh = Fnha x347 = 462796 IN - mm 463.07V - m齒輪12的作用力在垂直面的彎矩圖如上：Mdv

53、 =你 x 347 = 284782W mm 284.8 m齒輪12在D截面作出的最大合成彎矩為Md = J M+ M dJ = 丁463?+284.8? N rn = 543.6N rn3）作B、D兩截面最大合成彎矩圖和扭矩圖血二3046. 4N/mf ）兩齒輪在B、D截而作出的故大合成彎矩T1 二 1285. 6N/m=6.72MP。 e = 60MPa故滿足第三強(qiáng)度理論。剛度校核：在水平面(H)內(nèi)陷單獨(dú)作用時(shí) 尸Pb2一4戻)14574 x 126.25(3 x 407.25 + 4x 126.252) 八八帀“. = = -0.03936 mm48EI48x2.1x105x201187

54、Fb單獨(dú)作用時(shí) rPb(3卩一4冋14574 x 126.25(3 x 407.252 - 4xl26.252)nn0z110在和治 =_=_= -0.03418 nun48 EZ48x2.1 x105 x201187FtsFe共同作用下fc = 1 - fe2 = 0.00518 mm在垂直面(V)內(nèi)：尸出單獨(dú)作用時(shí)r Pb(3 一4戻) 530.5x 126.25(3 x 407.252 - 4xl26.252) 八小“fc = _=_z = -0.01433 nun48EI48x2.1xl0sx201187作用時(shí)r Pb(3l2 一4戾) 4532 x 129(3x407.252 -4x 1292) 八f =- = _ = -0.01242 nunc48 EZ48x2.1x1