Y3150E滾齒機(jī)滾齒刀架設(shè)計(jì)全解

1、湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目 丫3150E型滾齒機(jī)的刀架設(shè)計(jì)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 號(hào)：2012963909姓名：李程指導(dǎo)教師：張高峰完成日期：2016年5月論文（設(shè)計(jì)）題目： 滾齒機(jī)刀架系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)：2012963909 姓名： 李程專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：張高峰 （教授） 系主任： 吳繼春一、主要內(nèi)容及基本要求了解滾齒加工的基本原理，并設(shè)計(jì)滾齒機(jī)刀架系統(tǒng)。具體完成以下工作:1、查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解齒輪加工在國(guó)內(nèi)外的研究水平和發(fā)展趨勢(shì);2、開展?jié)L齒機(jī)刀架系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與分析;3、設(shè)計(jì)滾齒機(jī)刀架系統(tǒng)的部件裝配圖與主要零件圖;4、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，字?jǐn)?shù)要求在 8

2、000字以上;5、翻譯一篇3000字以上的外文文獻(xiàn)。二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題1、學(xué)習(xí)滾齒加工的基本原理:2、進(jìn)行滾齒加工機(jī)床刀架系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì);3、設(shè)計(jì)滾齒機(jī)刀架系統(tǒng)的部件裝配圖與主要零件圖。三、進(jìn)度安排序號(hào)各階段完成的內(nèi)容完成時(shí)間1查閱資料、調(diào)研2016.3.152016.3.312總體規(guī)劃設(shè)計(jì)方案2016.4.12016.4.73學(xué)習(xí)滾齒加工原理2016.4.820164184進(jìn)行滾齒機(jī)刀架的方案設(shè)計(jì)2016.4.192016.5.15設(shè)計(jì)滾齒機(jī)刀架系統(tǒng)的部件裝配圖與零件圖2016.5.22016.5.186撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（包括外文文獻(xiàn)翻譯）2016.5.192016.5.257整理資料、答辯2

3、016.5.27四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002 陳心昭.現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)Ml. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006.3趙雪松，任小中，于華.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)M.武漢：華中科技大學(xué)出版社 2009. 4lY3150E型精密滾齒機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn)學(xué)號(hào) 2010963909 姓名 李程 專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： Y3150E型滾齒機(jī)的刀架設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)內(nèi)容選題1是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到 綜合訓(xùn)練的目的；2難度、份量是否適當(dāng)；3是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)

4、等實(shí)際相結(jié)合。能力1是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；3是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；4是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè) 計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表 圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。綜合 評(píng) 價(jià)作者的畢業(yè)設(shè)計(jì)為丫3150E型滾齒機(jī)的刀架設(shè)計(jì)，論文選題符合培養(yǎng)目 標(biāo)要求，能體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，

5、達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的。該生具有較強(qiáng)的 文獻(xiàn)查閱、資料綜合歸納整理的能力，能在設(shè)計(jì)工作中較熟練運(yùn)用所學(xué)知 識(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)方案可仃，工作量適當(dāng)，設(shè)計(jì)思路較清晰，研究?jī)?nèi)容具 有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，論文質(zhì)量較好，同意參加答辯評(píng)閱人：2010年5月 日學(xué)號(hào)： 2012963909 姓名：李程 專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）30 頁(yè)圖 表 10張論文（設(shè)計(jì)）題目：Y3150E型滾齒機(jī)的刀架設(shè)計(jì)內(nèi)容提要：研究?jī)?nèi)容：以8mm最大加工模數(shù)為基本參數(shù)，對(duì)滾齒機(jī)刀架進(jìn)行設(shè)計(jì)，擬定總體方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)主要的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核。使設(shè)計(jì)的刀架可用于齒輪加工，最后用CAD軟件生成圖紙。具

6、體內(nèi)容如下：1明確設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱相關(guān)資料，翻譯相關(guān)外文資料，寫出開題報(bào)告。2.完成滾齒機(jī)刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.完成刀架結(jié)構(gòu)裝配圖設(shè)計(jì)4.整理圖紙，撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。主要特色：該滾齒機(jī)主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪的加工，設(shè)計(jì)出的刀架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，主傳動(dòng)箱中的零件絕大多數(shù)米用標(biāo)準(zhǔn)件， 使制造成本大大降低。能夠，滿足強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟(jì)性等方面的要求，滿足加工要求，保證加工精度并使機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)曾建主同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間態(tài)度比較認(rèn)真，其畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為丫3150E型滾齒機(jī)的刀架設(shè)計(jì)，在認(rèn)真閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，基本了解

7、相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn) 狀。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對(duì) Y3150E型滾齒機(jī)的的刀架部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)的設(shè) 計(jì)計(jì)算。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)曾建主同學(xué)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)技巧、以及機(jī)械設(shè)制造相關(guān)領(lǐng)域 的基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有了較大的進(jìn)步，初步掌握了相關(guān)制圖軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 論文達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，同意參加答辯，推薦畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?yōu)椤啊?。指?dǎo)教師：年 月曰答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ)根據(jù)答辯情況,答辯小組同意其成績(jī)?cè)u(píng)定為答辯小組組長(zhǎng)：年 月曰答辯委員會(huì)意見(jiàn)經(jīng)答辯委員會(huì)討論，同意該畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定為。答辯委員會(huì)主任：年 月曰目錄摘要 1第一章緒論 31.1選題的依據(jù)及課題意義 31.2國(guó)內(nèi)外滾齒機(jī)的研究發(fā)展?fàn)顩r 3第二章滾齒機(jī)總體設(shè)

8、計(jì) 62.1滾齒機(jī)的工作原理 62.2 滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 62.3滾齒機(jī)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 72.4主傳動(dòng)方案的評(píng)定與選擇 92.5電動(dòng)機(jī)的選擇 112.6滾齒機(jī)的技術(shù)規(guī)格 12第三章刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 133.1滾刀刀架的結(jié)構(gòu)介紹 133.2刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 143.2.1 直齒輪的設(shè)計(jì) 143.2.2 滾刀心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17第四章 滾刀箱及其余部件設(shè)計(jì) 214.1滾刀箱的設(shè)計(jì) 214.2滾刀牙箱設(shè)計(jì) 224.3刀架立柱設(shè)計(jì) 22總結(jié) 23參考文獻(xiàn) 24致謝 25附錄一 26附錄二 32Y 3150E型滾齒機(jī)刀架設(shè)計(jì)摘要滾齒機(jī)是齒輪滾刀加工齒輪的專用機(jī)床，在齒輪加工中應(yīng)用最廣泛。在滾齒機(jī)上可切 削

9、直齒、斜齒圓柱齒輪。這種機(jī)床使用特制的滾刀時(shí)也能加工渦輪、花鍵和鏈輪等各種特 殊齒形的工件。本滾齒機(jī)由床身、立柱、刀架及滑板、工作臺(tái)組成。滾刀箱固定在刀架滑板上，滾刀 心軸插入滾刀主軸并用拉緊螺栓固定在主軸上。為了保證主軸與前軸承的適當(dāng)間隙，前軸 承是做成外錐并開口。調(diào)整軸承上的兩個(gè)螺母，可以使前軸承做軸向移動(dòng)，使前軸承孔收 縮便可消除主軸和軸承間過(guò)大的間隙。我的課題主要內(nèi)容是滾齒機(jī)刀架系統(tǒng)設(shè)計(jì)：以 8mm最大加工模數(shù)為基本參數(shù)，對(duì)滾齒 機(jī)刀架進(jìn)行設(shè)計(jì)，擬定總體方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)主要的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核。 使設(shè)計(jì)的刀架可用于齒輪加工，最后用 CAD軟件生成圖紙。關(guān)鍵詞：滾齒機(jī)、刀架

10、、齒輪1Y3150E Gear Hobbing Machine Cutter Frame DesignAbstractThe gear hobb ing mach ine is special purpose machi ne tools cutt ing gear with gear hob and it is widely used .It can be used for machi ning spur cyli ndrical gears,helical cylindrical gears.With special hobbing cutter,it could machine worm

11、 gears multiple spline and sprocket wheels whose tooth profile are special.This gear hobbing machine is composed of bed,column,cutter frame,slider,and machine table.Rob cutter frame is fixed on the slide of cutter rack, the hob shaft is inserted into hob spindle and fixed with the draw-in bolt on th

12、e main axle. In order to guara ntee the spin dle and the suitable front beari ng gap, the front beari ng has the outer cone and the aperture. Adjusting on the bearing two nuts, it causesbearing moveme nt along the front axle whe n moti on and causes con tract ion of the front beari ng hole the n to

13、be possible to elim in ate the gap betwee n the main axle and the beari ng.The topic main content of topic is hob-cutter frame desig n as well as the spin dle assembly desig n: 8mm maximum machi ning modulus of the basic parameters,hobbing tool holder to design,develop the overall program,structural

14、 design,the main parts of the design calculation and strength check.Make the design of the turret and the table can be used for gear cutting,finally with CAD software to gen erate draw in gs.Key words :gear hobb ing mach in e,cutter frame, gear45第一章緒論1.1選題的依據(jù)及課題意義機(jī)械制造業(yè)為整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國(guó)家工業(yè)化程度的 主要

15、標(biāo)志之一，是國(guó)家重要的支柱產(chǎn)業(yè)。滾齒機(jī)基于齒輪廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉 機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、石油、儀表、飛機(jī)航天器等各種機(jī) 械制造業(yè)。它的發(fā)展不僅影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的 技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。17 世紀(jì)末，出現(xiàn)能正確傳動(dòng)的輪齒。18世紀(jì)，歐洲的工業(yè)革命進(jìn)一步推廣了 齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用。20世紀(jì)隨著汽車和航空工業(yè)的發(fā)展，漸開線齒輪已在應(yīng)用中占 于優(yōu)勢(shì)。齒輪在機(jī)械制造中的作用尤為重要，它是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的重要零件， 齒輪的質(zhì)量直接影響到機(jī)電產(chǎn)品的工作性能、承載能力、使用壽命和工作精度等。 齒輪的加工技術(shù)和加工能力反映一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平。而滾齒是應(yīng)用最廣的切

16、齒 方法，滾齒加工大多都是在滾齒機(jī)上進(jìn)行的，因此滾齒機(jī)在機(jī)械加工中占有舉足 輕重的作用。隨著機(jī)械制造業(yè)的的飛速發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步步伐的加 快，機(jī)械加工水平直接影響著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從而齒輪加工的要求更加嚴(yán)密精 確。對(duì)產(chǎn)品的要求更加苛刻。為了最大化的提高產(chǎn)品質(zhì)量和利益獲得，要求齒輪 加工機(jī)床具有高速、精確、自動(dòng)化等特點(diǎn)。在現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品中，雖然數(shù)控技術(shù)和液壓電氣傳動(dòng)技術(shù)占有主導(dǎo)的發(fā)展地位。 但是由于齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確，在高速重載條件下工作，齒輪傳 動(dòng)體積小，所以應(yīng)用仍然很廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和機(jī)電產(chǎn)品精度的不斷提 高，相應(yīng)要求滾齒機(jī)的設(shè)計(jì)也應(yīng)符合高效率、高精度、

17、低能耗，適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展 道路，充分解放勞動(dòng)力的要求。1.2國(guó)內(nèi)外滾齒機(jī)的研究發(fā)展?fàn)顩r早在公元前400年，中國(guó)古代齒輪用手工修銼已成型。1540年，意大利的J. 托里亞諾在制造鐘表時(shí)制成一臺(tái)使用旋轉(zhuǎn)銼刀的切齒裝置。1835年，英國(guó)的J.B.惠特沃思獲得蝸輪滾齒機(jī)的專利。1858年，C.席勒取得圓柱齒輪滾齒機(jī)的專利。 以后幾經(jīng)改進(jìn)，直至1897年德國(guó)人H.普福特制成帶差動(dòng)機(jī)構(gòu)的滾齒機(jī)，才圓滿 解決了加工斜齒輪的問(wèn)題。制成齒輪形插齒刀后，美國(guó)費(fèi)洛斯于1858年制成了插 齒機(jī)。20世紀(jì)初，由于齒輪需求量迅速發(fā)展，特別是為了滿足汽車工業(yè)的生產(chǎn)需 要，又先后出現(xiàn)了插齒機(jī)、刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、磨齒機(jī)、剃齒機(jī)和珩

18、齒機(jī)。經(jīng)過(guò)半 個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，形成了滾、插、剃、珩、磨的齒輪加工基礎(chǔ)。在當(dāng)前的齒輪制造 業(yè)中，各家公司的齒輪加工工藝大致相同。汽車齒輪大多數(shù)采用滾齒-剃齒-熱 處理-珩齒工藝，少數(shù)企業(yè)和部分轎車企業(yè)采用滾齒-熱處理-磨齒工藝，而重 載齒輪傳動(dòng)業(yè)則普遍采用滾齒-熱處理-磨齒工藝。滾齒在汽車齒輪加工方面占 據(jù)了 70鳩上的份額，可見(jiàn)滾齒在齒輪加工領(lǐng)域的作用不可替代。滾齒機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展可劃分為機(jī)械式滾齒機(jī)和數(shù)控滾齒機(jī)兩個(gè)階段。傳 統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)，其特征為各主軸采用機(jī)械式的傳動(dòng)形式，包括差動(dòng)、分 齒、工件軸、滾刀軸和進(jìn)給等。由于傳動(dòng)鏈固有的理論誤差和安裝間隙，造成速 度很慢，精度很低。工作時(shí)，滾

19、刀裝在滾刀主軸上，由主電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪副和蝸 輪副驅(qū)動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；刀架可沿立柱導(dǎo)軋垂直移動(dòng)，還可繞水平軸線調(diào)整一個(gè)角 度。工件裝在工件軸上，由分度蝸輪副帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，與滾刀的運(yùn)動(dòng)一起構(gòu)成展成運(yùn) 動(dòng)。滾切斜齒時(shí)，差動(dòng)機(jī)構(gòu)使工件作相應(yīng)的附加轉(zhuǎn)動(dòng)。工作臺(tái)（或立柱）可沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)，以適應(yīng)不同工件直徑和作徑向進(jìn)給。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了 13個(gè)軸數(shù)控化的滾齒機(jī)，其中的一部分軸采 用伺服電機(jī)數(shù)字化控制。直到 20世紀(jì)80年代，世界上才出現(xiàn)真正意義上的六軸 數(shù)控滾齒機(jī)。在過(guò)去的20年中，數(shù)控滾齒機(jī)的發(fā)展可以劃分為 4代。第一代數(shù)控滾齒機(jī)的工件軸和滾刀軸等采用傳統(tǒng)的蝸桿蝸輪副傳動(dòng)，速度依 然較低，但精度有所提

20、高。隨著刀具技術(shù)的發(fā)展，切削線速度有了很大的提高， 原來(lái)的滾齒機(jī)已不能滿足刀具的高速切削要求，于是更快的第二代數(shù)控滾齒機(jī)誕 生。其工件軸和滾刀軸采用齒輪副傳動(dòng)， 速度有很大的提高。格里森鳳凰牌125GH 是第二代數(shù)控滾齒機(jī)的代表。 第三代數(shù)控滾齒機(jī)于90年代末期出現(xiàn)，它與世界上 兩大齒輪裝備巨頭的合并不無(wú)干系。差動(dòng)機(jī)構(gòu)滾齒機(jī)發(fā)明人H.普福特創(chuàng)辦了PFAUTE公司，100多年來(lái)，PFAUTE公司不斷探索，使?jié)L齒機(jī)制造技術(shù)始終處于 世界領(lǐng)先地位。1997年，世界著名錐齒輪制造商一一美國(guó)格里森公司成功收購(gòu)德 國(guó)PFAUTEI公司。通過(guò)技術(shù)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，第三代數(shù)控滾齒機(jī)GP系列誕生。其以全 直驅(qū)技術(shù)的利

21、用為特征，工件軸和滾刀軸的直接驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了真正意義的全閉環(huán)控 制。直驅(qū)技術(shù)的使用，保證了高速度；電子齒輪箱和機(jī)械間隙的數(shù)控補(bǔ)償，保證 了高精度。作為齒輪技術(shù)和裝備的領(lǐng)導(dǎo)者， 近10年間，基于多年的齒輪機(jī)床制造經(jīng)驗(yàn)以 及不斷的創(chuàng)新意識(shí)，格里森公司又開發(fā)出第四代滾齒機(jī)GENESIStm130H,這也是當(dāng)今世界上唯一的第四代數(shù)控滾齒機(jī)。GENESIStm130H采用“三合一”的人造大理石床身，只有在高精度磨床上才使用的床身被應(yīng)用于粗加工機(jī)床，可見(jiàn)粗加工 對(duì)于后續(xù)工序的進(jìn)行影響很大。 同時(shí)，GENESIStm130H還應(yīng)用了快速上下料機(jī)構(gòu)、 干切技術(shù)、快換夾具、人性化的人機(jī)界面、安全集成模塊等最新技術(shù)。

22、數(shù)控滾齒 機(jī)朝著超高速、超精度、超可靠性、超數(shù)字化方向發(fā)展。我國(guó)滾齒機(jī)及其自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投 資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新 工藝，研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶 需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。2007 年4月，中國(guó)本土生產(chǎn)的第一臺(tái)帶有人造大理石床身、高速主軸直驅(qū)的 滾齒機(jī)正式問(wèn)世。這臺(tái)滾齒機(jī)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試，各項(xiàng)精度指標(biāo)和性能完全滿足格里 森美國(guó)和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著中國(guó)齒輪機(jī)床的制造技術(shù)從此跨入了一個(gè)嶄新的高度

23、。第二章滾齒機(jī)總體設(shè)計(jì)2.1滾齒機(jī)的工作原理滾齒加工是依照交錯(cuò)軸螺旋齒輪嚙合原理進(jìn)行的。用齒輪滾刀加工的過(guò)程，就相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪嚙合的過(guò)程。如圖2.1(a)所示。將其中的一個(gè)齒輪的齒數(shù)減少到一個(gè)或幾個(gè)，螺旋角增大到很大，呈螺桿狀，就成了蝸桿傳動(dòng)。如圖2.1(b) 所示。再將蝸桿開槽并鏟背，使其具有切削性能，就成了齒輪滾刀。如圖2.1(c)所示。滾齒加工是根據(jù)展成法原理來(lái)加工齒輪輪齒的，成形滾刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和工件 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)就是展成運(yùn)動(dòng)，再加上滾刀沿工件軸線垂直方向的進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)，就可切出整個(gè)齒長(zhǎng)。(b)(c)圖2.1滾齒原理圖2.2滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次所設(shè)計(jì)的丫3150E型滾齒機(jī)，它主

24、要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪，也 可用于手動(dòng)徑向進(jìn)給加工蝸輪。圖2.2所示是丫3150E型滾齒機(jī)床的外形圖。機(jī)床由床身、立柱、刀架溜板、刀架、后立柱和工作臺(tái)等組成。刀架溜板帶 動(dòng)滾刀刀架可沿立柱導(dǎo)軌作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)；安裝滾刀的滾刀桿裝在刀 架的主軸上；刀架連同滾刀一起可沿刀具溜板的圓形導(dǎo)軌在240。范圍內(nèi)調(diào)整安裝角度。工件安裝在工作臺(tái)的工件心軸上或直接安裝在工作臺(tái)上，隨同工作臺(tái)一 起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)安和后立柱裝在同一溜板上，并沿床身的水平導(dǎo)軌作水平 調(diào)整移動(dòng)，以調(diào)整工件的徑向位置或作手動(dòng)徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。后立柱上的支架可通 過(guò)軸套或頂尖工件心軸的上端，以提高工件心軸的剛度，使?jié)L切工作平穩(wěn)

25、。圖2.2滾齒機(jī)床外形圖2.3滾齒機(jī)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)丫3150E型滾齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中共有 6條傳動(dòng)鏈，它們分別是主運(yùn)動(dòng)鏈、展成 運(yùn)動(dòng)鏈、軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈、附加運(yùn)動(dòng)鏈、工作臺(tái)的水平送進(jìn)運(yùn)動(dòng)鏈和快速移動(dòng)刀 架的運(yùn)動(dòng)鏈。其主要四條傳動(dòng)鏈的表達(dá)式如下：1）主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：電動(dòng)機(jī)（M） 1 2 置換結(jié)構(gòu)（I v） 34滾刀，是一條 將電動(dòng)機(jī)與滾刀相聯(lián)系的外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。其中置換機(jī)構(gòu)用以變換滾刀的轉(zhuǎn)速。2）展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：滾刀一4 5置換結(jié)構(gòu)（lx） 6 7工作臺(tái)，是內(nèi)聯(lián)系 傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)漸開線齒廓的復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)。其中置換機(jī)構(gòu)用于適應(yīng)工件齒數(shù)和滾 刀頭數(shù)的變化，其傳動(dòng)比的要求很精確。3）軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：工件一 7

26、 8置換結(jié)構(gòu)（I f） 910刀架升降絲 杠，是一條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)齒寬方向直線形齒形的運(yùn)動(dòng)。其中，置換機(jī)構(gòu)用 于調(diào)整軸向進(jìn)給量的大小和方向，以適應(yīng)不同加工表面粗糙度的要求。加工直齒 圓柱齒輪時(shí)，它需具有以上三條傳動(dòng)鏈。圖2.3所示為滾切直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖。ix1If圖2.3滾切直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖4）附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：刀架升降絲杠一1213置換結(jié)構(gòu)（I y） 14151合成 67置換結(jié)構(gòu)（Ix） 89工件，加工斜齒輪時(shí)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是一個(gè)螺旋運(yùn) 動(dòng)，是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)滾切斜齒輪所需成形運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)原理圖如圖2.4所示其中，主運(yùn)動(dòng)、展成運(yùn)動(dòng)以及軸向運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈與加工直齒輪時(shí)相同，只是在刀架

27、 與工作臺(tái)之間增加了此附加運(yùn)動(dòng)鏈。圖2.4滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖2.4主傳動(dòng)方案的評(píng)定與選擇對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)，可以有不一樣的傳動(dòng)方案 .也可以利用不一樣的傳動(dòng)部件, 選擇傳動(dòng)系統(tǒng)，不僅要考慮方案的可行性，還要考慮加工工件的經(jīng)濟(jì)性等等。所 以就下面關(guān)于各部分系統(tǒng)的傳動(dòng)選擇與評(píng)定，并且列出最優(yōu)方案。表2.1主傳動(dòng)傳動(dòng)方案表方案簡(jiǎn)圖方案說(shuō)明定軸輪系方案：由設(shè)計(jì)題目的主 要技術(shù)參數(shù)知，滾刀主軸的變速級(jí)為 6級(jí)，又依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，該傳動(dòng)為降速傳方 案動(dòng)。越接近電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)速越 高，在電動(dòng)機(jī)功率一定的情況下，傳 動(dòng)件和傳動(dòng)軸的幾何尺寸就越小。定軸輪系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊 湊、傳動(dòng)效率較高，制造和操作都比

28、 較方便，價(jià)格低廉。在此處若用定軸 輪系，會(huì)是進(jìn)給系統(tǒng)的變數(shù)技術(shù)較 小。本系統(tǒng)只適用于變速級(jí)數(shù)較小 的場(chǎng)合，當(dāng)變速級(jí)數(shù)較大時(shí)，會(huì)使其 結(jié)構(gòu)龐大。周轉(zhuǎn)輪系有多種類型，類型選擇 主要依據(jù)不同類型輪系適用的傳動(dòng) 比范圍以及對(duì)該輪系效率的估算傳動(dòng)比較大，在以傳遞運(yùn)動(dòng)為主 時(shí)，可選擇轉(zhuǎn)化輪系為正號(hào)機(jī)構(gòu)的行 星輪系。傳動(dòng)比較大，且以傳遞動(dòng)力為主 時(shí)，應(yīng)該選用轉(zhuǎn)化輪系為負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)的 行星輪系。但因?yàn)樨?fù)號(hào)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比不 能很大，可以將多個(gè)基本型行星輪系 串聯(lián)起來(lái)，或與定軸輪系組成混合輪 系，以獲得較大的傳動(dòng)比和較高的效 率。方案掛輪由設(shè)計(jì)題目的主要技術(shù)參數(shù)知， 滾刀主軸的變速級(jí)為6級(jí)，又依據(jù)經(jīng) 驗(yàn)，該傳動(dòng)為降速傳

29、動(dòng)，需要六組不 同傳動(dòng)比的掛輪。該變速系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊 湊，制造和維護(hù)比較方便，但操作比 較復(fù)雜。用于不同轉(zhuǎn)速時(shí)需要不同的 掛輪。在變速級(jí)數(shù)較多，變化頻率較 高時(shí)，所需掛輪數(shù)目就較多，一臺(tái)機(jī) 床就得配帶同樣數(shù)目的掛輪，很麻 煩。但可給據(jù)不同的傳動(dòng)比要求更換 不同的齒輪。該變速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用于兩 軸間距較大的場(chǎng)合，如機(jī)床。主軸I上的塔輪與從動(dòng)軸II上的塔輪其裝 置方向恰相反，各級(jí)帶輪直徑之選 取，都以同一帶長(zhǎng)為基準(zhǔn)。通過(guò)改變 帶與不同直徑帶輪接觸，即可使從動(dòng) 軸獲得不同轉(zhuǎn)速。依據(jù)表2.1所示，最佳傳動(dòng)方案為方案三，置換結(jié)構(gòu)為掛輪時(shí)，變速系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，制造和維護(hù)比較方便。可給據(jù)不同的傳動(dòng)比

30、要求更換不同的齒輪。2.5電動(dòng)機(jī)的選擇滾齒切削的最大扭矩式中：Mma0.9mr750 A5V 0. Z11 K2lkcg f m ）（2-1）m平均=0.4nr7 50a比5v 0. 1Z12（K .kkkg f0.m7（2-2）A切削深度系數(shù)是切削深度 a和齒高的比值，Aa ；2.25mZ所要加工齒輪的齒數(shù)；ki 工件材料修正系數(shù)；k2 齒輪螺距角修正系數(shù);k3 為硬度修正系數(shù)。當(dāng)切削鑄鐵時(shí)，模數(shù) m=8m，進(jìn)給量取f=3，A=0.5，切削速度V =60m/min，Z=100,查得 k1 =0.48， k2 =1.11 ， k3 =1.23，代入式(2-1)可得：Mmax =0.91 817

31、5 0.25065 150.81 6026 300.27 0.48 1.11 1.23 kgf m= 119.73 kgf m根據(jù)滾刀直徑d=160mm有F = M -2.177KNd/260P =FV =2.420沁2.420 KW60機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率Pe，主軸箱工作臺(tái)等傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率為0.72，則取效率 總二 0.72，Pe = P/ 總二 2.177/0.72 =2.95KW，選電動(dòng)機(jī)功率 Pe = 3kW為滿足轉(zhuǎn)速和滾齒機(jī)結(jié)構(gòu)的要求選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n二1430r/ min，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y100L2-4。2.6滾齒機(jī)的技術(shù)規(guī)格其設(shè)計(jì)依據(jù)如下：加工圓柱形直齒

32、輪最大直徑有外支架450mm無(wú)外支架800mm加工圓柱形斜齒輪最大直徑螺旋角為30 時(shí) 500mm螺旋角為60 時(shí) 190mm最大加工模數(shù)鋼材6mm鑄鐵8mm最大工件直徑500mm;最大安裝刀具直徑X長(zhǎng)度160X 160mm滾刀的最大垂直仃程長(zhǎng)度300mm ;滾刀轉(zhuǎn)數(shù)范圍40250r/mi n7軸向進(jìn)給量范圍0.44mm/r主電動(dòng)機(jī)功率3kW主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1430r/mi n第三章刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1滾刀刀架的結(jié)構(gòu)介紹圖3.1 Y3150E滾齒機(jī)滾刀刀架Y3150E型滾齒機(jī)刀架結(jié)構(gòu)如圖 3.1所示。滾刀刀架由刀架體和刀具溜板兩部分組成。滾刀刀架用于支承滾刀主軸，并 帶動(dòng)安裝在主軸上的滾刀作垂直運(yùn)動(dòng)

33、。滾刀主軸由兩個(gè)推力球軸承和內(nèi)錐外圓滑 動(dòng)軸承，支撐在前軸承座內(nèi)。軸承磨損后可以修磨墊片，經(jīng)調(diào)整后就可恢復(fù)主軸 的回轉(zhuǎn)精度。刀架體1通過(guò)六個(gè)螺栓4固定在刀架溜板的環(huán)形T形槽上（圖中未示 出）。刀架體可相對(duì)刀架溜板搬動(dòng)一定的角度，以調(diào)整滾刀安裝角。安裝滾刀的刀 桿18（見(jiàn)圖3.1b）右端用莫氏錐體與主軸14的莫氏錐孔相配合，并用方頭螺桿 7 經(jīng)主軸通孔從后端拉緊，刀桿的左端支承在后支架16的滑動(dòng)軸承17內(nèi)。主軸與刀桿的徑向圓跳動(dòng)允差為 0.005mm圓度允差為0.005mm其配合部位的接觸面積 應(yīng)大于85%后支架16可在刀架體上沿主軸軸線方向調(diào)整，并用壓板將其固定在 所需的位置上。主軸14的前端

34、（左端）用內(nèi)錐外圓的前滑動(dòng)軸承13支承，以承受徑向力。該 軸承為雙層金屬結(jié)構(gòu)，采用鋼料為底層，面襯青銅。其中1： 20的錐孔用作滾刀主軸的軸線定位基準(zhǔn)。由于對(duì)主軸部件的回轉(zhuǎn)精度要求很高，除要求前滑動(dòng)軸承 內(nèi)孔與外圓柱面有較高的同軸度外，還必須保證主軸與前滑動(dòng)軸承的配合間隙保 持在0.0040.01mm內(nèi)。該軸承在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)有油孔和油槽，通過(guò)潤(rùn)滑系統(tǒng)供給 清潔、充足的潤(rùn)滑油。前軸承13、推力球軸承11安裝在軸承座15內(nèi)，經(jīng)螺栓2通過(guò)兩塊壓板將軸承座15緊固在刀架體上。主軸的軸向力由兩個(gè)推力球軸承 11來(lái)承受。主軸由后（右）端的花鍵軸通過(guò)銅套8、花鍵套筒9支承在兩個(gè)圓錐滾 子軸承6 上,由齒輪5帶

35、動(dòng)旋轉(zhuǎn)，為卸荷式主軸結(jié)構(gòu)。為調(diào)整滾刀的軸向位置（常稱為串刀），可通過(guò)串刀機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時(shí)，應(yīng)先松開壓板螺栓2,用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)方頭軸3，經(jīng)小齒輪及軸承座15上的齒條，帶動(dòng)軸承座15、滾刀主軸一起軸向 移動(dòng)。調(diào)整合適后，應(yīng)將壓板螺栓擰緊。3.2刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1直齒輪的設(shè)計(jì)已知滾刀的最低轉(zhuǎn)數(shù)為47.5r/min，傳動(dòng)效率為 總=0.72，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)選大齒輪齒數(shù)乙=80,傳動(dòng)比為；0 JYFa Ysa1. 根據(jù)齒根彎曲疲勞疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì):3-1（1）確定公式中的各計(jì)算數(shù)值1）試取載荷系數(shù)Kt =1.562）計(jì)算大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3-2 =9.55 106 -總 nT1 =6.03

36、105 0.72= 4.4 105N mm小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2 暑=1.1 105N mm43）由表10-7選取齒寬系數(shù)叮4）由表10-21d按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim 1Jlim2 二 550MPa5）由圖10-20C查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限fei = :丁fe2 二 380MPa6）由式3一3計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)300個(gè)工作3-3考慮到工作條件工作環(huán)境以及總體設(shè)計(jì)取齒輪壽命為十年，每年 日，每個(gè)工作日安8個(gè)小時(shí)計(jì)算得 = 60ni jLn式中 n：齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r min ；j :齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)同一齒面的嚙合的次數(shù)；Lh :齒輪的工作壽命，單位為h。N, =6

37、0 47.5 1 10 300 8 = 6.84 107再由傳動(dòng)比亠-得：4Ni8N22.74 107） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)：kFN1 =kFN2 =0.98）計(jì)算彎曲疲勞許用彎曲應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S =1.4，由式3-4得F1| _ kFN 1；-一 SFE13-4JF1 1一 ！F2 丨=0.9 380 MPa = 244.3MPa1.49）查取齒形系數(shù)由表 10-5 查得 YFa1 =2.22YFa2 =2.8010）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得 Ysa1 =1.77Ysa2 =1.55Y Y11）計(jì)算大小齒輪的 罟節(jié)并加以比較YFa%22=0.0160824

38、4.3YFa 2Sa2L_f2 I2.8=03777244.3因?yàn)閅f，故取Z2進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。.F 2、 F 1(2)設(shè)計(jì)計(jì)算1)試計(jì)算齒輪模數(shù)mnt1 202mnt 一3 2 1.56 1；1 105 0.01777mnt - 2.48mm2)設(shè)計(jì)圓周速度V兀Ent Z2V 一 60 1000 cos 1二 2.48 20 1900.51m /s60 1000 0.9703-53)計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1.0根據(jù)v=0.81m/s , 7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.3。直齒輪取K ：. = 1 ;由得K，1.318。則載荷系數(shù)3-6K -：為齒3

39、-7K 二 KaKvK：.K ： =1.0 1.3 1.2 1.318=1.71向載荷分布系數(shù)。mmnt式中：Ka為使用系數(shù)；Kv為動(dòng)載系數(shù)；Ka為齒間載荷分配系數(shù);貝U取 mn =3mm2. 幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑dj = minZ = 3 80 = 240mm3-8d2 =mnZ2 =3 20= 60mm3 9計(jì)算齒輪寬度b2 二 1 60 mm 二 60mm3校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。，2KTi u+1、 h = Zh Ze j蘭債円（3_10）V bdiu查圖10-19，得接觸疲勞壽命系數(shù)Khni = 1.15 , Khn2 = 0.95。計(jì)算許用接觸應(yīng)力取安全系數(shù)Sh =1則齢1 丨

40、二 KHN1；Hlim1/SH =1.15 1170 = 643.5MPa3-11匕H2 I-Khn2二Hlim2/SH =0.95 550 = 522.5MPa3-12卜-1-叫匕H2丨/2 =583MPa節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH =2.5材料系數(shù)Ze =189.8, MPa校核計(jì)算得接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。3.2.2滾刀心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3.2滾刀心軸裝配圖1. 分度軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則軸的結(jié)構(gòu)主要取決于軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸的毛坯種類；軸上作 用力的大小和分布情況；軸上零件的布置及固定方式；軸承類型及位置；軸的加 工工藝及其它要求。不論具體情況如何，軸的結(jié)構(gòu)一般滿足以下幾個(gè)方面的要求：a. 軸和

41、軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；b. 軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；c. 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性；d. 軸的受力合理，有利于提高強(qiáng)度和剛度；e. 節(jié)省材料，減輕重量；f. 形狀及尺寸有利于減小應(yīng)力集中。2. 軸上零件的布置和裝配軸上零件布置得是否合理，直接關(guān)系到軸的外形、結(jié)構(gòu)、尺寸及受力狀況以 及材料的選擇。擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提。裝配方案 是指軸上零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。軸上零件可以從軸的左端、右端或 從軸的兩端依次裝配。在此選擇從左端開始裝配。軸的左端固定是通過(guò)鎖緊螺帽 和圓螺母固定的。然后套在工件心軸底座上，工件心軸底座通過(guò)六角螺釘和內(nèi)螺 紋孔錐銷與工作臺(tái)圓盤

42、固定在一起，蝸桿和蝸輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了工作臺(tái)圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)， 這樣工件心軸底座和心軸一起旋轉(zhuǎn)。工件套在工件心軸上，通過(guò)六角螺帽和兩個(gè) 墊圈進(jìn)行固定。具體結(jié)構(gòu)如上圖所示。工件的安裝和固定有一定的要求。工件本 身的準(zhǔn)確性及安裝的正確性直接影響著銑出的齒輪的好壞，因此，要提高工件的 固定精度。此外，應(yīng)當(dāng)使工件與工作臺(tái)中心同心，在夾緊力的作用下不會(huì)產(chǎn)生變 形，可用千分表緊固在刀架上來(lái)檢查工件安裝的情況。3. 心軸是只承受彎矩而不受扭矩，其失效形式主要有：a.因疲勞強(qiáng)度不足而產(chǎn)生疲勞斷裂；b 因靜強(qiáng)度不足而產(chǎn)生塑性變形或脆性斷裂；c.因剛度不足而產(chǎn)生過(guò)大彎曲及扭轉(zhuǎn)變形；d 高速時(shí)發(fā)生共振破壞等。擬定軸上零件的裝

43、配方案如圖 3-2滾刀心軸裝配圖所示：如圖所示滾刀心軸上所需要定位的只有滾刀和心軸。所以對(duì)于滾刀的徑向定 位采用平鍵定位即可。對(duì)于滾刀的軸向定位，左側(cè)采用采用軸肩或套筒，右端采 用用軸套或軸肩即可。將滾刀安裝在心軸上后，心軸的左端插入的滾刀主軸的空 心軸中，右端則米用安裝軸套后在安裝在滾刀架上，使心軸與主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。心軸尺寸參數(shù)的擬定：如下如圖3.2所示，可用的滾刀及心軸直徑有 22、27、32,其長(zhǎng)度為40105mm 所以初步擬定從心軸左端到右端的長(zhǎng)度和直徑如圖3-4所示選擇軸的材料為45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼。材料的安全彎曲應(yīng)力為J=300MPa彎曲應(yīng)力、b = MW3-13式中，M為彎矩，W為抗彎截面系數(shù)

44、。其中,= 0.1d3011 11 圖3.4心軸結(jié)構(gòu)示意圖由于在工作中心軸外面裝有齒輪滾刀，齒輪滾刀是加工直齒和斜齒的最常用 的展成法刀具，利用螺旋齒輪嚙合原理來(lái)加工齒輪。它加工范圍廣，模數(shù)從0.1mm到40mm的齒輪均可使用滾齒加工。滾刀一般常用的是齒輪滾刀，其外形相當(dāng)與一個(gè)蝸桿。為了能使這個(gè)蝸桿能 起到切削作用，需要在其圓周上開出幾個(gè)容屑槽，形成很短的刀齒。在工作過(guò)程中滾刀受到切削力的作用。根據(jù)總體設(shè)計(jì)中求出的切削力Fc =2.177kN和所取的最小直徑27mm，再由下列近似關(guān)系：Ff 二 0.40.5 Fc3-14Fp = 0.3 0.4 Fc3-15查10，取 Ff =0.42Fc，F(xiàn)

45、p =0.36Fc得出 Ff =0.914kN根據(jù)公式Fp =0.78kN二.Fc2 Fp2 - Ff23-16其中：Fc為切削力；Fp為背向力；Ff為進(jìn)給力求出合力F =2.5kN根據(jù)心軸的固定位置,l取心軸的中點(diǎn)作為受力點(diǎn)，則=196.5mm由公式M =F,得M =F I =2500 196.5 =491250N mm。 , M 491250ca3 MPa = 250MPa 。W 0.1 x273則1: J強(qiáng)度足夠。第四章 滾刀箱及其余部件設(shè)計(jì)4.1滾刀箱的設(shè)計(jì)滾刀箱的結(jié)構(gòu)形狀主要取決于其功能要求，以及箱體在床身上的安裝連接要 求。滾刀箱首先應(yīng)該滿足運(yùn)動(dòng)方面的要求，如滾刀箱的旋轉(zhuǎn)、步進(jìn)等。

46、此外，還 要求具有較高的傳動(dòng)效率，保證傳動(dòng)件具有足夠的強(qiáng)度或剛度，降低噪音，提高 抗振性和耐磨性，操作方便，并有良好的工藝性，便于檢修，成本較低，防塵、 防漏，外形美觀等。圖4.1滾刀箱圖4.1所示為滾刀箱的結(jié)構(gòu)示意圖。滾刀箱內(nèi)裝有傳動(dòng)軸和齒輪，滾刀箱的絕大多數(shù)傳動(dòng)軸上都裝有滾動(dòng)軸承。 傳動(dòng)軸的軸承以圓錐滾子軸承為主。因?yàn)閳A錐滾子軸承價(jià)格較低，噪音和發(fā)熱量 較小，且裝配方便，承載能力較大，還可以承載部分軸向力。滾刀箱作為滾齒機(jī) 的重要組成部分，要求傳動(dòng)精確，并且工作穩(wěn)定。滾刀箱為箱形，裝在刀架立柱 上的滾刀滑板上，由刀架立柱的絲杠來(lái)調(diào)節(jié)滾刀箱的運(yùn)動(dòng)。滾刀心軸上裝有齒輪 滾刀，由滾刀的旋轉(zhuǎn)與垂直

47、運(yùn)動(dòng)來(lái)切削工件。而滾刀箱通過(guò)螺栓固定在刀架立柱 上，并由刀架立柱的錐齒輪通過(guò)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈傳遞過(guò)來(lái)的力來(lái)驅(qū)動(dòng)滾刀心軸的運(yùn) 動(dòng)。壁厚的大小取決于產(chǎn)品需要承受的外力、是否作為其他零件的支撐、承接數(shù) 量、伸出部分的多少以及選用的材料而定。 一般的鑄鐵材料以10到15毫米為準(zhǔn) 滾刀箱的箱體主要是定位軸以及固定零件之用。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，過(guò)厚的產(chǎn)品不 但增加物料成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)過(guò)程的冷卻時(shí)間，增加生產(chǎn)成本；從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來(lái) 看，過(guò)大的壁厚將增加產(chǎn)生空穴和氣孔的可能性，大大削弱產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度。最理想的壁厚分布是在任何一個(gè)地方都是均勻一致的，但為了滿足功能上的 需求以致壁厚有所改變總是無(wú)可避免的。在此情形，有大

48、的轉(zhuǎn)角的地方應(yīng)盡可能 平滑。因?yàn)樘蝗坏谋诤褶D(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和產(chǎn)生不穩(wěn)定問(wèn)題。壁厚均一的原則在轉(zhuǎn)角的地方也同樣需要，在有大的轉(zhuǎn)角的地方應(yīng)盡量運(yùn)用 倒角和圓角。因?yàn)樵诖筠D(zhuǎn)角處通常會(huì)導(dǎo)致部件有缺陷及應(yīng)力集中，應(yīng)力集中的地 方會(huì)在受負(fù)載或撞擊的時(shí)候破裂。較大的圓角提供了這種缺點(diǎn)的解決方法，減低 了應(yīng)力集中的程度。建議的最小圓角半徑是壁厚的 25%適當(dāng)?shù)卦龃髨A角半徑 能 明顯地減少應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生。4.2滾刀牙箱設(shè)計(jì)滾刀牙箱固定在刀架滑板上，滾刀主軸孔為莫氏5號(hào)錐度，滾刀心軸插入此孔，用拉緊螺栓將心軸固牢拉緊在主軸上。為了保證主軸與前軸承的適當(dāng)間隙， 將前軸承做成外錐并開口。調(diào)整軸承上的兩個(gè)螺母，

49、可以使前軸承座軸向移動(dòng)， 使前軸承孔收縮便可消除主軸與軸承間過(guò)大的間隙。后軸承可與主軸一起沿著軸線移動(dòng) 40毫米，以便在滾刀工作部分磨鈍時(shí)，把 鋒利的部分移到切削部分來(lái)工作。移動(dòng)后軸承是利用與后軸承相連的鉗在滾刀牙 箱殼體上的調(diào)整緊鎖螺栓進(jìn)行的，因?yàn)檠老渖咸籽b后軸承的孔是開口的。調(diào)整時(shí) 應(yīng)首先將拉緊開口的鎖緊螺栓松開，調(diào)整好后并把它擰緊。松開壓緊螺釘，搖動(dòng) 手柄，可以使?jié)L刀牙箱轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。4.3刀架立柱設(shè)計(jì)刀架立柱緊固在床身上方，其中有主傳動(dòng)的花鍵軸、傘齒輪和垂直進(jìn)給絲 桿，另外還有平衡刀架滑板的液壓油缸。刀架滑板置于V型導(dǎo)軌上，前面是操縱板（電氣按鈕）。另裝有手柄供手動(dòng)升降刀架滑板之用。手

50、搖升降刀架時(shí)，先將手 柄搬至“開”位置將給合子脫開，使搖動(dòng)輕便。畢業(yè)設(shè)計(jì)是檢查學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力 的一次考驗(yàn)。通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，找出了我在設(shè)計(jì)中的不足之處和能力欠缺 之處，加深了我對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和掌握，強(qiáng)化了畢業(yè)設(shè)計(jì)中的感性認(rèn)識(shí)， 提高了獨(dú)立創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。通過(guò)深入實(shí)踐，我體會(huì)到理論聯(lián)系實(shí)際的必要性， 認(rèn)識(shí)到在學(xué)校學(xué)過(guò)的許多知識(shí)與解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題還有很大的差距，而縮短差距 的方法只有到實(shí)踐中去。只有到實(shí)踐中去才能真正的鍛煉自己。 向生產(chǎn)實(shí)踐學(xué)習(xí)， 了解與課題有關(guān)的生產(chǎn)線、設(shè)備、工藝等實(shí)際知識(shí)，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí) 有了更深一層的了解，奠定了自己走

51、上工作崗位的基礎(chǔ)。我所設(shè)計(jì)的Y3150E型滾齒機(jī)刀架系統(tǒng)，該滾齒機(jī)主要用于單件、小批和成批 圓柱齒輪的加工，設(shè)計(jì)出的刀架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，主傳動(dòng)箱中的零件絕大多數(shù) 采用標(biāo)準(zhǔn)件，使制造成本大大降低。能夠滿足強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟(jì) 性等方面的要求，滿足加工要求，保證加工精度，并使機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠， 結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所完成的內(nèi)容有：1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱相關(guān)資料，翻譯相關(guān)外文資料，寫出開題報(bào)告。2. 完成滾齒機(jī)刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3. 完成刀架結(jié)構(gòu)裝配圖設(shè)計(jì)4. 整理圖紙，撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。參考文獻(xiàn)1 吳宗澤機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)北京：高等教育出版社，20

52、06.2 晏初宏.金屬切削機(jī)床.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007.3 李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.4 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì).西安：高等教育出版社，2005. 吳良.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979.6 張德全.機(jī)械制造裝備及其設(shè)計(jì).天津：天津大學(xué)出版社，2003.7 趙汝嘉.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003.8 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.9 王健石.機(jī)械加工常用刀具數(shù)據(jù)速查手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.10 蔡學(xué)熙.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法實(shí)用手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.11 手冊(cè)編

53、委會(huì).機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.12 朱孝錄.機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.13 胡家秀.機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.致 謝為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在張高峰指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)自 己的不懈努力，我完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，雖然由于本人理論知識(shí)水平有限，缺乏實(shí)際 經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)成果中難免會(huì)留下一些不足，但是回顧整個(gè)過(guò)程，我覺(jué)得收獲很大。 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到各位老師和同學(xué)的熱情指導(dǎo)和幫助，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 能夠順利完成。感謝大家長(zhǎng)久以來(lái)的幫助，謝謝了！通過(guò)這次滾齒機(jī)的刀架系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀

54、態(tài)，學(xué)會(huì) 了在實(shí)際設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，來(lái)解決實(shí)際工程的問(wèn)題，同時(shí)也 提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)的能力。我的大學(xué)四年生涯即將畫上一個(gè)句號(hào) 激動(dòng)之余又有些悵然若失，激動(dòng)的是自己就要去更廣闊的社會(huì)天地闖蕩，悵然的 是很難再見(jiàn)到敬愛(ài)的老師們和親愛(ài)的同學(xué)們。希望同學(xué)們借畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)展翅 高飛，開拓新的天地。誠(chéng)愿祝福老師身體健康，工作順利。附錄一PLC模塊控制回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在三軸數(shù)控銑床銑削螺旋傘齒輪中的應(yīng)用S. Mohsen Safavi & S. Saeed Mirian & Reza Abedinzadeh & Mehdi KarimianReceived: 25 November

55、2008 / Accepted: 23 November 2009 # Springer-Verlag London Limited 2009摘要當(dāng)今，數(shù)控機(jī)床在機(jī)電一體化領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用。機(jī)械、電氣和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，引領(lǐng)了新的生產(chǎn)加工理念。近年來(lái)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已將非線性校正技術(shù)在切削弧齒錐齒輪中的應(yīng)用變?yōu)榭赡?。在本文中，我們將嘗試采用帶有外加PLC模塊分度臺(tái)的三軸數(shù)控銃床，運(yùn)用帶有索引工作界面的通用銃床的傳統(tǒng)連續(xù)多重切削方法來(lái)加工制造出這個(gè)螺旋傘齒輪。該研究包括（a）弧齒錐齒輪的幾何建模，（b）運(yùn)用CAD/CAE系統(tǒng)進(jìn)行傳統(tǒng)或新型非傳統(tǒng)方案的模擬仿真，（c）數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)與PLC編程，（d）通過(guò)三軸數(shù)控銃床的實(shí)驗(yàn)切削來(lái)探索新方案的正確性。結(jié)果表明，開發(fā)的螺旋傘齒輪實(shí)驗(yàn)切削方案不僅與 先進(jìn)數(shù)控