滾齒機(jī)差動(dòng)機(jī)構(gòu)、分度軸及走刀掛輪架設(shè)計(jì)【含圖紙】

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The gear-hobbing machine mainly is uses in processing the cylindrical gears and the worm gear, in processes the machine hold the very important status. But at present our countrys gear-hobbing machine development relatively is also backward, the entire industry productive forces level has been enormously limited, therefore we must carry on.The main issue is the differential motion mechanism, the gear swing frame for feeding and the dividing spindle.Helical rolling will have the use of the differential motion mechanism,it is located in the side of the gearbox,the top side of the square head is a machine tool table light bars,square head is below the first axis of the active differential gear shaft.And there are the differential transmission, the dividing spindle, and the gear dividing swing frame in the gear box., The dividing spindle must satisfy some demands, such as intensity, rigidity, life, movement stability, structure rationality, convenience in loading and unloading, machining precision.Key words: Gear-hobbing machine; the dividing spindle; the gear swing frame for feeding;Differential motion mechanism鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009目 錄1 前 言.12 總體設(shè)計(jì).32.1 滾齒機(jī)工作原理.32.2 擬定選擇傳動(dòng)方案.32.3 主切削力的估算及電動(dòng)機(jī)的選擇.73 差動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).93.1 總傳動(dòng)比的計(jì)算.93.2 傳動(dòng)比的分配.93.3 設(shè)計(jì)計(jì)算.103.3.1 螺旋傘齒輪的設(shè)計(jì).103.3.2 運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).113.3.3 差動(dòng)蝸輪設(shè)計(jì).123.3.4 圓柱直齒輪的設(shè)計(jì).164 分度軸及走刀掛輪架的設(shè)計(jì).214.1 軸的設(shè)計(jì).214.2 確定分度軸的材料及熱處理方法.214.3 分度軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).214.4 分度軸強(qiáng)度的校核.234.5 走刀掛輪架的設(shè)計(jì).245 結(jié)束語.26參考文獻(xiàn).27致 謝.2829目 錄1 前 言.12 總體設(shè)計(jì).32.1 滾齒機(jī)工作原理.32.2 擬定選擇傳動(dòng)方案.32.3 主切削力的估算及電動(dòng)機(jī)的選擇.73 差動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).93.1 總傳動(dòng)比的計(jì)算.93.2 傳動(dòng)比的分配.93.3 設(shè)計(jì)計(jì)算.103.3.1 螺旋傘齒輪的設(shè)計(jì).103.3.2 運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).113.3.3 差動(dòng)蝸輪設(shè)計(jì).123.3.4 圓柱直齒輪的設(shè)計(jì).164 分度軸及走刀掛輪架的設(shè)計(jì).214.1 軸的設(shè)計(jì).214.2 確定分度軸的材料及熱處理方法.214.3 分度軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).214.4 分度軸強(qiáng)度的校核.234.5 走刀掛輪架的設(shè)計(jì).245 結(jié)束語.26參考文獻(xiàn).27致 謝.28附件清單.291 前 言齒輪加工機(jī)床指用齒輪切削工具加工齒輪齒面或齒條齒面的機(jī)床及其配套輔機(jī)。齒輪加工按加工原理分為兩類，仿形法和范成法(或稱展成法)。仿形法是用刀具的刀刃形狀來保證齒輪齒形的準(zhǔn)確性，用單分齒來保證分齒的均勻。范成法是按照齒輪嚙合原理進(jìn)行加工，假想刀具為齒輪的牙形，它在切削被加工齒輪時(shí)好似一對齒輪嚙合傳動(dòng)，被加工齒輪就是在類似嚙合傳動(dòng)的過程中被范成成形的，范成法具有加工精度高，粗糙度值低，生產(chǎn)率高等特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用，范成法按其加工方法和加工對象分為： a) 插齒機(jī)：多用于粗、精加工內(nèi)外嚙合的直齒圓柱齒輪，特別適用于雙聯(lián)、多聯(lián)齒輪，當(dāng)機(jī)床上裝有專用裝置后，可以加工斜齒圓柱齒輪及齒條。 b) 滾齒機(jī)：可進(jìn)行滾銑圓柱直齒輪、斜齒輪、蝸輪及花鍵軸等加工。 c) 剃齒機(jī)：按螺旋齒輪嚙合原理，用剃齒刀帶動(dòng)工件(或工件帶動(dòng)刀具)旋轉(zhuǎn)，剃削圓柱齒輪齒面的齒輪再加工機(jī)床。 d) 刨齒機(jī)：用于外嚙合直齒錐齒輪加工。 e) 銑齒機(jī)：用于加工正交、非正交(軸交角不等于90)的弧齒錐齒輪、雙曲線錐齒輪加工。 f) 磨齒機(jī)：用于熱處理后各種高精度齒輪再加工。隨著齒輪加工刀具性能的提高，齒輪加工機(jī)床的高速、高效切削得到了飛速發(fā)展和成熟，齒輪滾齒切削速度由m/min，發(fā)展到m/min，切削走刀速度由mm/r發(fā)展mm/r，滾齒機(jī)主軸的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)r/min，工作臺(tái)最高轉(zhuǎn)速可m/min， 機(jī)床部件移動(dòng)速度也高達(dá)m/min；大功率主軸系統(tǒng)使機(jī)床可運(yùn)用直徑和長度均較大的砂輪進(jìn)行切削，有利于增加砂輪壽命，也有利于操作者選擇最優(yōu)的參數(shù)來完成滾齒加工。目前，國內(nèi)主要滾齒機(jī)制造商重慶機(jī)床廠及南京二機(jī)床有限責(zé)任公司生產(chǎn)的系列數(shù)控高效滾齒機(jī)已采取全密封護(hù)罩加油霧分離器和磁力排屑器的方式部分地解決環(huán)保問題。世界上滾齒機(jī)產(chǎn)量最大的制造商重慶機(jī)床廠從2001 年開始研究面向綠色制造的高速干切滾齒技術(shù)，2002 年初研制成功既能干切又能濕切的YKS3112 六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控高速滾齒機(jī)，2003 年初又開始研制面向綠色制造的YE3116CNC7 高速干式切削滾齒機(jī)，即將進(jìn)入商品化階段。而現(xiàn)今國際上生產(chǎn)滾齒機(jī)的強(qiáng)國為美國、德國和日本。這些公司目前生產(chǎn)的滾齒機(jī)都是全數(shù)控式的，中小規(guī)格滾齒機(jī)都在朝著高速方向發(fā)展，所有高效機(jī)床均采用了全密封護(hù)罩加油霧分離器及磁力排屑器的方式部分地解決環(huán)保問題。為更好地滿足滾齒加工中的綠色制造，德國Liebherr公司早在十幾年前就開始研究高速干式切削滾齒機(jī)。日本三菱重工則是最早將高速干式切削滾齒機(jī)商品化的制造商，它們的成功還得益于滾刀制造技術(shù)的提高。我所設(shè)計(jì)的課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐，是滾齒機(jī)差動(dòng)機(jī)構(gòu)分度軸及走刀掛輪架的設(shè)計(jì)。分度掛輪架處的手柄供銑正齒輪或者斜齒輪時(shí)操縱使用。通過市場調(diào)查，對國內(nèi)現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行對比分析。選擇適合于我國目前的生產(chǎn)水平使用的機(jī)型作為參考，改進(jìn)其不足，以達(dá)到各方面的要求。床身結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)特性與機(jī)床產(chǎn)品的整體性能有著密切的關(guān)系，提高床身的機(jī)械特性，對于提高機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量，保證機(jī)車的動(dòng)態(tài)加工精度具有重要意義。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大件設(shè)計(jì)方法，往往僅注重床身件靜態(tài)性能、制造工藝性以及外形美觀協(xié)調(diào)等方面的要求，而忽略了它對產(chǎn)品動(dòng)態(tài)性能的影響。結(jié)構(gòu)件的動(dòng)態(tài)特性與其尺寸、形狀、材料等有著密切關(guān)系。我所設(shè)計(jì)的滾齒機(jī)床身，其技術(shù)要求如下：a機(jī)床能滿足強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟(jì)性等方面的要求；b機(jī)床要求運(yùn)行平穩(wěn)、工件可靠、結(jié)構(gòu)合理、裝卸方便、便于維修與調(diào)整；c機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度。本次設(shè)計(jì)的滾齒機(jī)床身的預(yù)期效果是：a能滿足機(jī)床的基本要求，如強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟(jì)性等；b運(yùn)行可靠，便于維修和裝卸；c保證加工質(zhì)量和精度要求。由于我國的工業(yè)水平發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距，齒輪加工生產(chǎn)在質(zhì)量、精度等方面還需要進(jìn)行提高。因此必須對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行優(yōu)化改造。當(dāng)前，齒輪加工行業(yè)對制造精度、生產(chǎn)效率、質(zhì)量及清潔等都有著非常高的要求，所以我們必須集思廣益，通過學(xué)習(xí)、研究來進(jìn)行機(jī)床的設(shè)計(jì)。從畢業(yè)設(shè)計(jì)布置任務(wù)開始，就必須投入全部精力，因?yàn)檎麄€(gè)設(shè)計(jì)過程中必須考慮各方面的問題。首先，對滾齒機(jī)的形狀和工作原理都很陌生，必須要到工廠參觀實(shí)習(xí)；其次，所學(xué)的理論知識(shí)只是一些最基本的機(jī)械常識(shí)，根本不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。因此，還要查閱大量的資料、圖紙、說明書等信息來補(bǔ)充自己的不足之處。要順利完成這次設(shè)計(jì)，對我們提出了以下要求。扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)是設(shè)計(jì)的基本條件，并且要做到開拓創(chuàng)新、舉一反三。整個(gè)設(shè)計(jì)也就是不斷復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)的過程。其次要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)橹豢抠Y料是不夠的，通過指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)，我們到鹽城市機(jī)床廠進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，并且向企業(yè)的技術(shù)人員詢問相關(guān)的原理。只有這樣，設(shè)計(jì)的成果在合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實(shí)用性等方面才能滿足要求。2 總體設(shè)計(jì)2.1滾齒機(jī)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程，就相當(dāng)于一對螺旋齒輪嚙合的過程。將其中的一個(gè)齒輪的齒數(shù)減少到幾個(gè)或一個(gè)，螺旋角增大到很大，成螺桿狀，再開槽并鏟背，使其具有切削性能，就成了齒輪滾刀。機(jī)床使?jié)L刀和工件保持一對螺旋齒輪副嚙合關(guān)系作相關(guān)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可在工件上滾切出具有漸開線齒廓的齒槽。滾齒時(shí)，切出的齒廓是滾刀切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡的包絡(luò)線。所以，滾齒時(shí)齒廓的成形方法是展成法，即成形運(yùn)動(dòng)是滾刀旋轉(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)，這個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)稱為展成運(yùn)動(dòng)。再加上滾刀沿工件軸線垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)就可切出一個(gè)齒長。2.1.1加工直齒輪時(shí)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)原理加工直齒圓柱齒輪時(shí)，滾刀軸線與齒輪端面傾斜一個(gè)角度，其值等于滾刀螺旋升角，使?jié)L刀螺紋方向與被切齒輪齒向一致。圖2-1所示為滾切直齒圓柱齒輪齒輪的傳動(dòng)原理圖。為了完成滾切直齒圓柱齒輪，它需要三條傳動(dòng)鏈：a主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 電動(dòng)機(jī)（M）123滾刀（），是一條將運(yùn)動(dòng)源（電動(dòng)機(jī)）與滾刀相聯(lián)系的外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。b展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 滾刀（）345-6工作臺(tái)（），是一條內(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)。c軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 工作臺(tái)（）612uf11M11087刀架（），是一條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)齒廓方向直線齒形的運(yùn)動(dòng)。2.1.2加工斜齒圓柱齒輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)原理斜齒圓柱齒輪在齒長方向?yàn)橐粭l螺旋線，為了形成螺旋線齒線，在滾刀作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，工件還應(yīng)作附加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B2（簡稱附加運(yùn)動(dòng)），且這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)之間必須保持確定的關(guān)系：滾刀移動(dòng)一個(gè)螺旋線導(dǎo)程S時(shí)工件應(yīng)準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過1轉(zhuǎn)，因此，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)滾齒切斜齒輪所需成形運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)原理圖如圖2-2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，只是在刀架與工作臺(tái)之間增加了一條附加運(yùn)動(dòng)鏈：刀架-8-9-10-11-12-uy-13-14-5-ux-6-7-工作臺(tái)。在保證刀架沿工作臺(tái)軸線方向移動(dòng)一個(gè)螺旋導(dǎo)程s時(shí)，工件附加轉(zhuǎn)過1轉(zhuǎn)，形成螺旋線齒線。2.2擬定選擇傳動(dòng)方案本次所設(shè)計(jì)的Y38型滾齒機(jī)，它主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)給及加工蝸輪。因此，傳動(dòng)系統(tǒng)中有主運(yùn)動(dòng)、展成運(yùn)動(dòng)、軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和附加運(yùn)動(dòng)4條傳動(dòng)鏈。為了明確各部件之間的傳動(dòng)關(guān)系，繪制了機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如圖2-3所示。圖2-1 滾切直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖 圖2-2 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖圖2-3 y38型機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖其傳動(dòng)路線如下：a主運(yùn)動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過三角皮帶輪傳到軸-軸軸（或者由軸軸）中間經(jīng)過變速掛輪，由軸軸軸軸軸到滾刀。b展成運(yùn)動(dòng)：滾刀主軸傳至分齒蝸輪和工作臺(tái)的動(dòng)力來源則由軸軸經(jīng)過差動(dòng)機(jī)構(gòu)再經(jīng)軸軸分齒掛輪軸軸而到工作臺(tái)。c進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：是由軸軸經(jīng)進(jìn)給掛輪軸軸軸軸到軸的絲桿使刀架滑板上下運(yùn)動(dòng)。d差動(dòng)運(yùn)動(dòng)：是由軸軸軸經(jīng)過差動(dòng)掛輪架軸而傳動(dòng)差動(dòng)蝸輪副。e工作臺(tái)的水平進(jìn)給：在工作臺(tái)下面的床身中間安有一根水平絲桿通過手柄用方頭扳手來移動(dòng)工作臺(tái)，可作水平進(jìn)給。f快速移動(dòng)刀架的運(yùn)動(dòng)線：機(jī)床的快速移動(dòng)刀架，是由主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)的，將位在操作一方床身上手柄搬到快速位置，則傳動(dòng)路線由馬達(dá)經(jīng)三角皮帶軸軸軸軸軸軸軸軸軸絲桿旋轉(zhuǎn)快速移動(dòng)，電氣系統(tǒng)的說明書說過只將按向上或者向下的按鈕就可以完成快速的工作。各運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線的安排如下：a主運(yùn)動(dòng)：電動(dòng)機(jī) 滾刀主電動(dòng)機(jī) （帶輪） 滾刀b展成運(yùn)動(dòng)：滾刀 工作臺(tái)滾刀 合成機(jī)構(gòu) 分度掛輪 工作臺(tái)c進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：工作臺(tái) 刀架 進(jìn)刀掛輪 刀架d附加運(yùn)動(dòng)：刀架 工作臺(tái)刀架 差動(dòng)機(jī)構(gòu) 合成 分度掛輪 工作臺(tái)轉(zhuǎn)速圖的擬定對整臺(tái)滾齒機(jī)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，如結(jié)構(gòu)、性能、尺寸、效率、維修等都有較大的影響。轉(zhuǎn)速圖如圖2-5： 圖2-5 滾齒機(jī)轉(zhuǎn)速圖2.3 主切削力的估算及電動(dòng)機(jī)的選擇滾齒切削的最大扭矩（用鑄鐵齒輪計(jì)算） （2-1） （2-2）式中：切削深度系數(shù)是切削深度a和齒高的比值，；Z所要加工齒輪的齒數(shù)；工件材料修正系數(shù)；齒輪螺距角修正系數(shù)；為硬度修正系數(shù)。其中，模數(shù)m=8mm，進(jìn)給量取，切削深度取270mm，所以，切削速度，查得，代入式(2-1)可得： 根據(jù)， ，取滾刀直徑，有 機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率取效率，選電動(dòng)機(jī)功率為滿足轉(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，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊V2.0（軟件版）選擇的電動(dòng)機(jī)的型號為：Y100L2-4。3 差動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由圖2-3可以知道，差動(dòng)機(jī)構(gòu)是由螺旋傘齒輪（3212382A）、其與軸上的螺旋傘齒輪（y38-11202）相嚙合，兩個(gè)直傘齒輪（y38-11014）與直傘齒輪（y38-11013）及直傘齒輪（y38-11015）相嚙合并通過十字軸連接。此外還有差動(dòng)蝸輪（y38-11016），他們共同安裝在軸上與安裝在軸上的圓柱直齒輪（y38-11204）一起通過若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)成了差動(dòng)機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)裝配圖見附件2。3.1 總傳動(dòng)比的計(jì)算展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)平衡式如下： （3-1）設(shè)被加工齒輪為圓柱直齒輪，齒數(shù)為Z=45 滾刀頭數(shù)為K=1 查分度掛輪調(diào)整表得：a=24,b=c,d=45,又因?yàn)楸患庸さ凝X輪是圓柱直齒輪，所以差動(dòng)機(jī)構(gòu)里的合成機(jī)構(gòu)其傳動(dòng)比為1，即，又因?yàn)楸患庸X輪的齒數(shù)為45，小于160，為了保證由分齒運(yùn)動(dòng)與差動(dòng)裝置的輔助回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的總和達(dá)到工作要求，即k頭滾刀回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，齒坯轉(zhuǎn)動(dòng)周，所以取，把上述已知參數(shù)代入公式可得：3.2 傳動(dòng)比的分配如圖2-3所示，展成運(yùn)動(dòng)鏈采用了三級變速。第一級變速為直齒圓柱齒輪對嚙合，取，（見主傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)）。第二、三級傳動(dòng)為同齒數(shù)錐齒輪等速傳動(dòng)，取第四級傳動(dòng)為變速錐齒輪傳動(dòng)，取，查18表7.3-14，取齒輪對，則。校核： 第五級為同齒數(shù)的直齒圓柱齒輪等速傳動(dòng)，取。第六級為蝸桿蝸輪傳動(dòng)，根據(jù)上述已知條件，可以得出：，查18表7.2得， 所以取其運(yùn)動(dòng)平衡式如下：3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1 螺旋傘齒輪的設(shè)計(jì)根據(jù)齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)： （3-2）式中： m齒輪模數(shù)； K載荷系數(shù)； T轉(zhuǎn)矩； 齒形系數(shù)； Y應(yīng)力修正系數(shù)； 齒寬系數(shù)； 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。確定公式中的各參數(shù)，取載荷系數(shù) K=1.42，=24，已知滾刀的最低轉(zhuǎn)數(shù)為47.5r/min。則： n=r/min 當(dāng)量齒數(shù)：齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)：查P表6.4取齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：查 P圖6.9取齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)，查 P圖6.7取查取定彎曲疲勞安全系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)，所以代入各個(gè)參數(shù)得： = =把各參數(shù)代入公式（3-2）可求得結(jié)果m,按照標(biāo)準(zhǔn)取m=4.5。則已知m=4.5，Z=24，與齒數(shù)為28的螺旋傘齒輪（y38-11202）相嚙合，下面我們來計(jì)算該螺旋傘齒輪的有關(guān)參數(shù)尺寸。取齒寬系數(shù)： 分度圓直徑： 錐 距： R=108=82.9齒寬中點(diǎn)直徑： =108（1-0.5）=90 齒寬中點(diǎn)模數(shù)： 齒頂圓直徑： 3.3.2 運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的y38-1型滾齒機(jī)的合成機(jī)構(gòu)是具有兩個(gè)自由度的圓錐齒輪行星機(jī)構(gòu)。利用運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)，在滾切斜齒圓柱齒輪時(shí)，將展運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈中工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈中工作臺(tái)的附加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)后傳送到工作臺(tái)；而在滾切直齒圓柱齒輪時(shí)，則斷開附加運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈，同時(shí)把運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)調(diào)整為一個(gè)如同“聯(lián)軸器”的機(jī)構(gòu)。y38-1型滾齒機(jī)所用的合成機(jī)構(gòu)是由模數(shù)m=4，齒數(shù)Z=21，螺旋角的兩個(gè)相同直傘齒輪和同模數(shù)同齒數(shù)兩個(gè)直傘齒輪組成。則我們來計(jì)算該合成機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)和尺寸：分度圓直徑：齒數(shù)比： 所以： 錐 距：R=取齒寬系數(shù)，齒寬b=59.39齒寬中點(diǎn)分度圓直徑： 齒頂高： 齒全高： 齒 厚：=6.2843.3.3差動(dòng)蝸輪設(shè)計(jì)蝸桿蝸輪傳動(dòng)是用來傳遞空間交錯(cuò)軸之間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，由蝸桿、蝸輪、機(jī)架組成。主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：a傳動(dòng)比大，機(jī)構(gòu)緊湊；b蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪聲低；c當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即有自鎖性。經(jīng)過差動(dòng)掛輪，傳遞軸和軸之間的動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)附加運(yùn)動(dòng)鏈的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)加工斜齒圓柱齒輪的目的。下面我們來對其相關(guān)尺寸和參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：由差動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比分配計(jì)算可得，分配到差動(dòng)蝸輪副的傳動(dòng)比i=15，查20表7.2，選擇取Z=2，Z=Zi=30，那么下面我們來設(shè)計(jì)蝸輪、蝸桿的有關(guān)參數(shù)和尺寸。已知，。按蝸輪蝸桿的接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （3-3）式中： m齒輪模數(shù)； d蝸輪的分度圓直徑； K載荷系數(shù)； T轉(zhuǎn)矩； 材料系數(shù)； 許用接觸應(yīng)力。A確定公式中各參數(shù)的值：a選Z、Z查表取Z=2，Z=Zi=30b蝸輪轉(zhuǎn)矩初估傳動(dòng)效率，則 =c載荷系數(shù)，取=1。d查 P表7.2取材料系數(shù)：e許用接觸應(yīng)力：查 P表7.9取 =147.9af計(jì)算 =1820.9初選m、d查表7.1取m=4、d=120 g導(dǎo)程角 h滑動(dòng)速度 =(m/s) =15.7(m/s)i嚙合效率由=15.7m/s查表7.5得 =j傳動(dòng)效率取軸承效率攪油效率 k檢驗(yàn)的值 =147658.28 = = =1903.3B確定傳動(dòng)主要尺寸已知,a中心距a a=(蝸桿尺寸)b分度圓直徑 =120c齒頂圓直徑 =+2d齒根圓直徑 =-2=110.4e導(dǎo)程角 =f軸向齒距 =g輪齒部分長度 取=55。(蝸輪尺寸)h分度圓直徑 =i齒頂高 =j齒根高 =（）m=k齒頂圓直徑 =+2=120+2=128l齒根圓直徑 = =110.4m蝸輪齒寬，取n蝸輪齒寬角，o蝸輪咽喉母圓半徑 =3.3.4圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式。齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾種：a瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；b適用的功率和速度范圍廣，功率從接近于零的微小值到數(shù)萬千瓦，圓周速度從很低到300m/s；c傳動(dòng)效率高，=0.920.98，在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)的效率高；工作可靠，使用壽命長；d外廓尺寸小，機(jī)構(gòu)緊湊。軸與軸之間為一對圓柱齒輪傳動(dòng)，且為等速傳動(dòng)，即i=1，已知n=166.3r/min。初選?？紤]到該對齒輪的工作環(huán)境及載荷情況。故兩齒輪都用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為220HBS、220HBS。屬軟齒面閉式傳動(dòng)，載荷平穩(wěn)，初選7級精度，齒輪齒數(shù)為，按軟齒面齒輪非對稱安裝，查20表6.5，取齒寬系數(shù)。按齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： （3-4）式中： d齒輪分度圓直徑 載荷系數(shù) 轉(zhuǎn)矩 材料系數(shù) u傳動(dòng)比 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限A確定公式中各參數(shù)：a載荷系數(shù)，試選=1.5b齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： =9.55 =1.7c材料系數(shù)：查 P表6.3取=189.8d齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，查 P圖6.8取e應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N Nf接觸疲勞壽命系數(shù)，查 P圖6.6取g確定許用接觸應(yīng)力，取安全系數(shù) =B設(shè)計(jì)計(jì)算a試算齒輪分度圓直徑 =93.23b計(jì)算圓周速度 =(m/s)c計(jì)算載荷系數(shù)K，取使用系數(shù)，根據(jù)=0.811m/s，7級精度可查得動(dòng)載系數(shù)，得。則K=d校正分度圓直徑 C計(jì)算齒輪傳動(dòng)幾何尺寸a計(jì)算模數(shù)m 按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)m=3下面來計(jì)算齒輪y38-11210的有關(guān)參數(shù)和尺寸：b分度圓直徑d d=mZ=342=126c齒頂高 =13=3d齒根高 =（+）m=（1+0.25）3=3.75e齒全高h(yuǎn) f齒頂圓直徑 =d+2=126+23=132g齒根圓直徑 =d-2=126-23.75=118.5h基圓直徑 =dcos=126cos=118.40i齒距p P=m=9.42j齒厚S S=4.71k齒槽寬e e=4.71l頂隙c c=3.75D下面是兩齒輪之間的參數(shù)關(guān)系：a兩輪分度圓直徑： b中心距a a=c齒寬b b=取d齒高h(yuǎn) h=2.25m=2.25校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （3-5）式中： 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； K載荷系數(shù)； T轉(zhuǎn)矩； Y應(yīng)力修正系數(shù)； Y齒形系數(shù)； m齒輪模數(shù)。A確定公式中的各參數(shù)值a齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，查 P圖6.9取b彎曲疲勞壽命系數(shù)，查 P圖6.7取c許用彎曲應(yīng)力，取定彎曲疲勞安全系數(shù)得： d齒形系數(shù)：取，計(jì)算齒輪的代入公式計(jì)算B校核計(jì)算： 所以彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。4 分度軸及走刀掛輪架的設(shè)計(jì)4.1 軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。合理的結(jié)構(gòu)和足夠的強(qiáng)度是軸在設(shè)計(jì)過程中必須滿足的基本要求。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的工作能力計(jì)算包括軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。4.2 確定分度軸的材料及熱處理方法軸的常用材料是碳素鋼、合金鋼及球墨鑄鐵。碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，熱處理及化學(xué)處理可得到較高的綜合力學(xué)性能（尤其在耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度兩個(gè)方面），應(yīng)用最多。滾齒機(jī)上的分度軸要有好的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以，選用碳鋼，分度軸的材料采用45優(yōu)質(zhì)碳素鋼。先進(jìn)行調(diào)質(zhì)HB220250，再部分采用高頻淬火。使抗拉強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞強(qiáng)度，剪切疲勞強(qiáng)度，許用彎曲應(yīng)力。4.3 分度軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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：（1）軸和軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；（2）軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；（3）軸應(yīng)具有良好的制造工藝性；（4）軸的受力合理，有利于提高強(qiáng)度和剛度；（5）節(jié)省材料，減輕重量；（6）形狀及尺寸有利于減小應(yīng)力集中。a.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，工件心軸底座通過六角螺釘和內(nèi)螺紋孔錐銷與工作臺(tái)圓盤固定在一起，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檢查工件安裝的情況。b.軸的最小直徑的估算 由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：式中, 軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力； T軸傳遞的功率； P軸傳遞的功率； n軸的轉(zhuǎn)速； 軸的抗扭截面系數(shù)； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。由此推得實(shí)心圓柱的最小直徑 式中 C計(jì)算常數(shù)，取決于軸的材料和受載情況。查表11.3得 C=126103；把各參數(shù)帶入公式可求得結(jié)果。c.各階梯軸軸段直徑和長度的確定階梯軸各軸段直徑的變化：要求配合性質(zhì)不同的表面，直徑應(yīng)有所不同；加工精度、粗糙度不同的表面，一般直徑應(yīng)有所不同；還應(yīng)便于軸上零件的裝拆。通常從軸端最小直徑開始考慮軸上配合零部件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和定位、固定、裝拆、受力情況對軸結(jié)構(gòu)的要求，依次確定各軸段的直徑。d.軸上零件的軸向定位與固定為了保證軸和軸上零件具有準(zhǔn)確而可靠的工作位置，防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動(dòng)，軸上零件和軸本身都必須做到定位準(zhǔn)確，固定可靠。在軸的最左端用圓螺母固定，因?yàn)樗潭煽?，可承受較大軸向力，能實(shí)現(xiàn)軸上零件的間隙調(diào)整。為減小對軸的強(qiáng)度的削弱及提高鎖緊效果，采用細(xì)牙螺紋；為了防松，加了鎖緊螺母。此外，軸的直徑變化盡可能少，應(yīng)盡量限制軸的最大直徑及各軸段的間的直徑差，這樣不僅能簡化結(jié)構(gòu)，節(jié)省材料，又能減少切削量。各軸段的軸端應(yīng)制成45的倒角。在這里心軸要緊定工件，裝有六角螺母，所以需要切削螺紋，軸段就應(yīng)留有退刀槽。根據(jù)以上規(guī)則設(shè)計(jì)出其結(jié)構(gòu)，示意圖如下：圖4-1 分度軸示意圖其詳細(xì)結(jié)構(gòu)見附件5里的分度軸。4.4 分度軸強(qiáng)度的校核對分度軸進(jìn)行受力分析，由于分度軸除了受到本身重力的作用，在x,y,z三個(gè)方向上沒受到其他力的作用，因而不承載彎矩，只受扭矩的作用?？蓪⑵淞W(xué)模型簡化如下：圖4-2 分度軸簡化的力學(xué)模型圖此力學(xué)模型為圓軸扭轉(zhuǎn)，橫截面上每個(gè)點(diǎn)都處于純剪切狀態(tài)，切應(yīng)力沿徑向線性分布，橫截面上最大切應(yīng)力位于圓軸表面。查12表11.2軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，得。軸的最大許用彎矩: (4-2)根據(jù)材料力學(xué)可知：實(shí)心圓截面的抗扭截面模量為 (4-3) 空心圓截面的抗扭截面模量為 (4-4)式中為軸的外徑，（為截面的內(nèi)徑）。對應(yīng)其結(jié)構(gòu)可知，危險(xiǎn)截面可能在兩個(gè)位置，即在裝齒輪和蝸桿的兩處，他們的外徑分別為，。將數(shù)據(jù)代入式5-1，得1截面處，2截面處。分度軸在工作時(shí)傳遞的最大轉(zhuǎn)矩: =軸在工作時(shí)傳遞的最大轉(zhuǎn)矩小于截面1和2處的許用彎矩。若1截面處看作空心截面，且，則得，可知當(dāng)1截面為空心截面的時(shí)候也滿足強(qiáng)度要求。分度軸滿足強(qiáng)度的要求。4.5 走刀掛輪架的設(shè)計(jì)走刀掛輪架的材料采用HT200，正火處理。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖4-3 走刀掛輪結(jié)構(gòu)示意圖分度軸與走刀掛輪架為一個(gè)部件，走刀掛輪與分度軸的裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系見附件3分度軸及走刀掛輪架裝配圖。5 結(jié)束語本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是Y38系列普通型滾齒機(jī)，主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪與蝸輪的銑削加工。我的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為機(jī)床的總體設(shè)計(jì)、機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、差動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及分度軸及走刀掛輪架設(shè)計(jì)。在總體設(shè)計(jì)及床身零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，根據(jù)機(jī)床的工藝要求，剛度及精度要求，對機(jī)床的總體布局、床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了機(jī)床的性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在強(qiáng)度、剛度、壽命等方面能滿足要求。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參考了很多設(shè)計(jì)手冊及設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，從機(jī)床的性能結(jié)構(gòu)、工作需要出發(fā)，對照傳動(dòng)方案和總體布局，確定了較優(yōu)的傳動(dòng)系統(tǒng)。為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，回顧整個(gè)過程，我覺得收獲很大。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)，是對學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力的一次考驗(yàn)。通過理論與實(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)過的許多知識(shí)與解決實(shí)際生產(chǎn)問題還有很大的差距，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)，使我對機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)有了更深一層的了解。參考文獻(xiàn)1 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