減速器輸出軸的設(shè)計及加工

1、減速器輸出軸的設(shè)計及加工1緒論國內(nèi)減速器現(xiàn)狀？國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上）,多從國外（如丹麥、德國等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點？。但受其傳動的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量

2、輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動齒輪傳動的減速器，它可實現(xiàn)較大的傳動比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的"內(nèi)平動齒輪減速器”不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。國內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對平動齒輪傳動中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動

3、減速器開展了一些工作。二、平動齒輪減速器工作原理簡介，平動齒輪減速器是指一對齒輪傳動中，一個齒輪在平動發(fā)生器的驅(qū)動下作平面平行運動，通過齒廓間的嚙合，驅(qū)動另一個齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)減速傳動的作用。平動發(fā)生器可采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，或正弦機(jī)構(gòu)或十字滑塊機(jī)構(gòu)。本成果采用平行四邊形機(jī)構(gòu)作為平動發(fā)生器。平動發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，也可以是實體的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)。有實用價值的平動齒輪機(jī)構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)，因此又可以分為內(nèi)齒輪作平動運動和外齒輪作平動運動兩種情況。外平動齒輪減速機(jī)構(gòu)，其內(nèi)齒輪作平動運動，驅(qū)動外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動輸出。該機(jī)構(gòu)亦稱三環(huán)（齒輪）減速器。由于內(nèi)齒輪作平動，兩曲柄中心

4、設(shè)置在內(nèi)齒輪的齒圈外部，故其尺寸不緊湊，不能解決體積較大的問題。內(nèi)平動齒輪減速，其外齒輪作平動運動，驅(qū)動內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動輸出。由于外齒輪作平動，兩曲柄中心能設(shè)置在外齒輪的齒圈內(nèi)部，大大減少了機(jī)構(gòu)整體尺寸。由于內(nèi)平動齒輪機(jī)構(gòu)傳動效率高、體積小、輸入輸出同軸線，故由廣泛的應(yīng)用前景。？三、本項目的技術(shù)特點與關(guān)鍵技術(shù)？1.本項目的技術(shù)特點，本新型的"內(nèi)平動齒輪減速器”與國內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點:（1）傳動比范圍大，自1=10起，最大可達(dá)幾千。若制作成大傳動比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點。（2）傳遞功率范圍大：并可與電動機(jī)聯(lián)成一體制造。（3）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。比現(xiàn)

5、有的齒輪減速器減少1/3左右。（4）機(jī)械效率高。嚙合效率大于95%整機(jī)效率在85犯上，且減速器的效率將不隨傳動比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。（5）本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上。本減速器與其它減速器的性能比較見表1。因缺少數(shù)據(jù)，表中所列的各減速器的功率/重量比是最優(yōu)越的。？表1?各類減速器比較型號功率（kw）減速比質(zhì)量（kg）。注:NP-100為內(nèi)平動齒輪減速器，SEW減速器的質(zhì)量含電機(jī)。2.本項目的關(guān)鍵技術(shù)？由圖2可知，”內(nèi)平動齒輪減速器”是由內(nèi)齒輪Z2、外齒輪Z1和平行四邊形機(jī)構(gòu)組合而成的。它的傳動原理是：電機(jī)輸入旋轉(zhuǎn)運動，外齒輪作平行移動，其圓心的運動軌跡是一個圓，

6、與之嚙合的內(nèi)齒輪則作定軸轉(zhuǎn)動。因為外齒輪作平行移動，所以稱謂平動齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪的平行移動需要有輔助機(jī)構(gòu)幫助實現(xiàn)的，可采用（612副）銷軸、滾子作為虛擬輔助平動機(jī)構(gòu)，也可以采用偏心軸作為實體輔助平動機(jī)構(gòu)。內(nèi)平動齒輪減速器的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝是組成平行四邊形構(gòu)件的尺寸計算及其要求的加工精度、輪齒主要參數(shù)的選擇。這些因數(shù)都將影響傳動的能力和傳動的質(zhì)量。總的說，組成本減速器的各零部件都要求有較高的精度，它們將決定著減速器的整體傳動質(zhì)量。3.本項目的概況本項目已獲得中國實用新型專利，專利號：ZL95227767。本項目自1995年試制出第一臺樣機(jī)（功率2.5kW,傳動比I=32）后，陸續(xù)與一些廠礦合作，

7、設(shè)計了下面幾種不同功率、不同傳動比的減速器。2輸出軸的零件圖和技術(shù)要求減速器輸出軸/0.015(1.DC5?!1時Z0/15Q.C0525日L詞費處理信表面硬度220-25OHBS工打巳兩鞫中心于【.：E三舊/1.口口&14曰一83粕賽暗r3全都網(wǎng)用半徑尺1,口；4,仝部倒角門5：5-未注尺寸公*6按IT12.3毛坯的選擇3.1 選擇材料：45鋼。生產(chǎn)類型：大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)條件：中等。3.2 選擇毛坯：模鍛。毛坯尺寸：262X小70。選擇理由：(1)通過鍛造生產(chǎn)的零件力學(xué)性能高，使用壽命長。(2)通過鍛造能得到所需要的零件形狀且尺寸和形狀精度高。(3)生產(chǎn)效率高，操作過程簡單，個人勞動

8、強度低，技術(shù)要求低。4輸出軸的表面分析4.1 主要加工表面(1)小55外圓面Ra0.8長20。(2)小55外圓面Ra0.8長37。(3)小60外圓面Ra1.6長58。(4)小42外圓面Ra1.6長65。(5)小50外圓面Ra1.6長66。(6)小68右端面Ra3.2。(7)鍵槽18Ra3.2高53Ra6.4。(8)鍵槽12Ra3.2高37Ra6.4。(9)螺紋孔2-M6-6H。4.2 次要加工表面R1.5。(1)小55長20的左端面全部圓角(2)小42右端面。(3)小68外圓面長12。(4)全部倒角C1.55定位基準(zhǔn)的選擇5.1 粗基準(zhǔn)的選擇原則:(1)余量均勻原則；(2)保證不加工面位置正確

9、的原則；(3)粗基準(zhǔn)只能有效使用一次的原則；(4)粗基準(zhǔn)平整光潔和定位可靠原則。5.2 精基準(zhǔn)的選擇原則：(1)基準(zhǔn)重合原則；(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；(3)余量均勻原則；(4)便于裝夾原則。5.3 選擇粗基準(zhǔn)：小55的外圓面和小55的端面理由：(1)余量均勻原則；(2)保證不加工面位置正確的原則；(3)保證不加工表面平整光潔、定位可靠的原則5.4 選擇精基準(zhǔn)：小55的軸心線理由：(1)基準(zhǔn)重合原則；(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則;(3)便于裝夾原則。6各表面加工路線的擬定6.1加工路線(1)小55外圓面Ra0.8。加工路線：粗車一半精車一粗磨一精磨(2)小60外圓面Ra1.6長58。加工路線：粗車一半精車一粗

10、磨一精磨(3)小42外圓面Ra1.6長65。加工路線：粗車一半精車一粗磨一精磨(4)小50外圓面Ra1.6長66。加工路線：粗車一半精車一精車。(5)小68右端面Ra3.2。加工路線：粗車一半精車。(6)鍵槽18Ra3.2高53Ra6.4。加工路線：粗銃一精銃。(7)鍵槽12Ra3.2高37Ra6.4。加工路線：粗銃一精銃。(8)螺紋孔2-M6-6H。加工路線：鉆孔一攻絲。(9)(68外圓面長12加工路線：粗車。(10)小42右端面。加工路線：粗車。(11)小55長20的左端面加工路線：粗車。7加工階段的劃分該軸的加工質(zhì)量要求較高，需要很多工序逐步才能達(dá)到所要求的加工精度，因此需要分為三個加工

11、階段即粗加工階段、半精加工階段和精加工階段。7.1 粗加工階段:主要任務(wù)是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品。即車小55和小42的端面，鉆兩端面的中心孔和粗車全部外圓面。7.2 半精加工階段：主要任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精加工余量。即半精車所有外圓面，精車小50外圓面，鉆螺紋孔以及攻絲和粗精銃鍵槽。7.3 精加工階段:主要任務(wù)就是保證各主要表面達(dá)到規(guī)定的尺寸精度，即粗磨以及精磨小55、小60、小42各外圓面。8熱處理工序的安排8.1熱處理(D粗加工前對模鍛進(jìn)行正火處理。(2)半精加工前對零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后表面硬度220-250HBS(3)精加工前對小55、小60、小42各

12、表面進(jìn)行滲氮處理。9輸出軸加工工藝路線9.1 軸的加工流程(1)備料：45鋼。(2)鍛造模鍛。(3)熱處理正火處理。(4)車端面鉆中心孔車小55和小42的端面，鉆兩端面的中心孔(5)粗車粗車所有外圓面以及小68右端面和所有倒角以及倒圓角。(6)熱處理調(diào)質(zhì)處理后表面硬度220-250HBS(7)半精車半精車所有外圓面以及小68右端面。(8)鉆孔攻絲鉆2-M6-6H螺紋孔以及攻絲。(9)精車精車小50外圓面。(10)粗銃粗銃鍵槽18和鍵槽12。(11)精銃精銃鍵槽18和鍵槽12。(12)熱處理對小55、小60、小42各表面進(jìn)行滲氮處理。(13)粗磨粗磨小55、小60、小42各外圓面。(14)精磨精

13、磨小55、小60、小42各外圓面。(15)檢驗按圖樣技術(shù)要求項目檢查。10選擇機(jī)床與工藝裝備10.1選擇機(jī)床(1)工序4、5、7、和9是粗車、半精車和精車。生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，故選用臥式車床CA614CB能滿足加工要求。(2)工序8是鉆孔和攻絲。工序工步簡單，故可選用立式鉆床Z5725A(3)工序10和11是粗精銃鍵槽。故可選用銃床X61W就能滿足要求。(4)工序13和14是粗磨和精磨。工序工步簡單，故可選常用萬能外圓磨床M1412就能滿足加工要求10.2 選擇夾具車銷工序需要用三爪自定心卡盤和頂尖夾具，其他各工序都使用通用夾具即可。10.3 選擇刀具由于零件材料為45鋼，車銷時使用的是硬質(zhì)

14、合金刀具，即車端面使用45度硬質(zhì)合金刀，車外圓面使用93度硬質(zhì)合金刀。銃削時使用的刀具是小12和小18硬質(zhì)合金立銃刀。鉆削時使用小5的高速鋼鉆頭。磨削時使用的刀具是砂輪WA60L5V11各表面加工余量和工序尺寸的確定11.1制定表格0.01S<1,1|)S0.0210.0500.034外圓面Ra1.6長65(Z叵1巫(1)小550.002外圓面Ra0.8工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度工序間尺寸尺寸公差精磨0.1,0.021,h6(0.002)Ra0.8550.021,小550.002粗磨0.30h8(0.046)Ra2.555.10455.10.0461.80h10(0.120)Ra

15、3.255.40小55.40.120粗車2.80h12(0300)Ra12.557.20小57.2。300毛坯60小60±20060(2)小600.041外ETHRa1.6長580.015A工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度工序間尺寸尺寸公差精磨0.10.060h6(0.041)Ra0.8600.0604600.041粗磨0.30h8(口046)Ra2.560.10(|)60.10。461.80h10(0.120)Ra3.260.4,0小60.4。120粗車2.80h12(。.300)Ra12.562.20462.20.300毛坯65小65±2工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度表面粗

16、糙度工序間尺寸尺寸公差精磨0.10.050h6(0.034)Ra0.8420.050小420.034粗磨0.30h8(0.046)Ra2.542.10442.10046平精車1.80h10(0.120)Ra3.242.40j42.40120粗車2.80h12(0.300)Ra12.544.20小44.20300毛坯47小47±2(3)小42(4)小50外圓面Ra1.6長66工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度工序間尺寸尺寸公差精車10.40h7(0.030)Ra1.650小501.80h10(0.120)Ra3.250.4-0350.40.120粗車2.80h12(0.300)Ra12

17、.552.20j52.20300毛坯55小55±2-e-e-(5)鍵槽180.043Ra3.2高53口200Ra6.4目口旎c,工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度工序間尺寸尺寸公差精銃0.4h10Ra3.27.20.1/0720.02050(0.043)粗銃6.80h12(°.180)Ra6.46.806.8018000.(6)鍵槽120.043Ra3.2高37口200Ra6.4產(chǎn)田2回工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度工序間尺寸尺寸公差精銃1.20h10(0.043)Ra3.25.20.1655.2。017粗銃4.80h12(0.180)Ra6.44.804.8。1801

18、2鍵槽尺寸鏈的計算12.1計算001、鍵槽180.043Ra3.2高530200Ra6.4回返HA00.060A20600.041530.2000.260八on0.030Accc070.041mmA2300.0205mm1A30.20.060mm因為A0AA2A所以A1A0A3A2730.2307.2mm因為ESA)ESAESAEIA3所以ESAESA0EIA3ES&0.2600.0600.0300.170mm因此EIA0EIA1EIA2ES為所以EIA1EIA0ESAEIA20.04100.02050.0205mmA-7c0.170求得A17.20.0205mm2、鍵槽120.043

19、Ra3.2高370.200Ra6.4+0,D3Dlu.r-T50,02飛了口7z-O.EOO4E由掇4己4kw因為0.050八_,00.2500.0250A0420.034370.20050.034mmA2210.017mmA321.20.060mm因為A0A1A2A3所以A1A0A3A2521.2215.2mm因為ESA)ESAES&EIA3所以ESAESA)EIA3ESA20.2500.0600.0250.165mm因此EIA0EIA1EIA2ESAo所以EIA1EIA0ESA3EIA20.03400.0170.017mmALc0.165求得A15.20.017mm13輸出軸加工工

20、藝過程卡片13.1機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱減速器零件名稱輸出軸共1頁第1頁材料牌號45鋼毛坯種類模鍛毛坯外形尺寸262X小70每毛坯件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備工時作單件1備料45鋼2鍛造模鍛3熱處理正火處理4車端面鉆中心孔車小55和小42的端面,鉆兩端面的中心孔臥式車床CA61406中心鉆和45度硬質(zhì)合金刀5粗車粗車所有外圓面以及小68右端面和所有倒角以及倒圓角臥式車床CA614093度硬質(zhì)合金刀6熱處理調(diào)質(zhì)處理后表面硬度220-250HBS7半精車半精車所有外圓間以及小68右端臥式車床CA614093度硬質(zhì)合金刀8鉆孔攻絲鉆2-M6-6

21、H螺紋孔以及攻絲立式鉆床Z5725A小5鉆頭，絲錐9精車精車小50外圓向臥式車床CA614093度硬質(zhì)合金刀10粗銃粗銃鍵槽18和鍵槽12銃床X61W小12和小18硬質(zhì)合金立銃刀11精銃精銃鍵槽18和鍵槽12銃床X61W小12和小18硬質(zhì)合金立銃刀12熱處理對小55、小60、小42各表面進(jìn)行"氮處理13粗磨粗磨小55、小60、小42各外圓面萬能外圓磨床M1412砂輪WA60L5V14精磨精磨小55、小60、小42各外圓面萬能外圓磨床M1412砂輪WA60L5V15檢驗"圖樣技術(shù)要求項目檢查14輸出軸加工工序卡片14.1機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號產(chǎn)品名稱減I'1)9J*

22、曠工步號工步內(nèi)容工藝裝備1車55和42的端面45度硬質(zhì)合金刀2鉆兩端面的中心孔6中心鉆零件圖號i速器零件名稱輸出軸共9頁第1頁車間工序名稱材料牌號4車端面鉆中心孔45鋼毛坯種類毛坯外形尺寸每坯件數(shù)每臺件數(shù)模鍛262X37011設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時力口工件數(shù)臥式車床CA61401夾具編號夾具名稱切削液工位器具編號工位器具名稱工序工時（分）準(zhǔn)終單件主軸1轉(zhuǎn)速刀削羽度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時r/minrn/minmm/rmm機(jī)動輔助6007700.221300:250.262機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品零件型號圖號產(chǎn)品名稱減速器零件名稱輸出軸共9頁第2頁車間工序名稱材料牌號21S7.2一必口口

23、一5粗車45鋼卜.Tiftts-17M毛坯不恢毛坯外形尺寸每坯件數(shù)每臺件數(shù)3.ee.e.;J1C1模鍛262X37011g7山叩設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)1A6臥式車床CA61401_i'!''J.J.LJI.夾具編號夾具名稱切削液脂1E3.o/ihl工位器具編號工位器具名稱工序工時（分）準(zhǔn)終單件.-r工步號工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速r/min切削速度m/min進(jìn)給量mm/r切削深度mm進(jìn)給次數(shù)工工日機(jī)動步寸輔助1粗車中55,長20的外圓面93度硬質(zhì)合金刀600700.3122粗車68,長12的外圓面93度硬質(zhì)合金刀600700.31.413粗車中60,長58的

24、外圓面93度硬質(zhì)合金刀600700.31.424粗車中55,長37的外圓面93度硬質(zhì)合金刀600700.31.425粗車中50,長66的外圓面93度硬質(zhì)合金刀600700.31.426粗車中42,長65的外圓面93度硬質(zhì)合金刀600700.31.42機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號工步號工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量切削深度進(jìn)給次數(shù)工步工時r/minm/minmm/rmm機(jī)動輔助1平精車中55,長20的外圓向93度硬質(zhì)合金刀800900.10.922辛精車中60,長58的外圓向93度硬質(zhì)合金刀800900.10.923平精車中55,長37的外圓向93度硬質(zhì)合金刀800900.10.924平精車中50,長66的外圓向93度硬質(zhì)合金刀800900.10.925辛精車中42,長65的外圓向93度硬質(zhì)合金刀800900.10.92產(chǎn)品零件圖產(chǎn)品名稱減速器名稱輸出軸車間工序名稱材料牌號毛坯種類毛坯外形尺寸模鍛設(shè)備名稱臥式車床夾具編號半精車45鋼每坯件數(shù)每臺件數(shù)262X小70設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)CA6140夾具名稱切削液工序工時工位器具編號工位器具名稱（分）單件機(jī)械加工工序卡片型號減速器零件名輸出軸名稱稱頁頁車間工序名稱材料牌號8鉆孔攻絲45鋼毛坯不恢毛坯外形尺寸每坯件數(shù)每臺件數(shù)52