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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
題 目： Y3150E型滾齒機(jī)工作臺(tái)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)： 2010962908
姓 名： 郭洪波
指導(dǎo)教師： 張高峰教授
、
完成日期： 2014.5.20
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
論文（設(shè)計(jì)）題目： Y3150E滾齒機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)： 2010962908 姓名： 郭洪波 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： 劉柏希
1、 主要內(nèi)容及基本要求
本課題完成對(duì)Y3150E滾齒機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)，主要完成轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)確定，蝸桿軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算。需編寫相應(yīng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書，并用二維軟件繪制總裝配圖以及非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖。
二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題
Y3150E滾齒機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和蝸桿軸的強(qiáng)度校核、軸承的壽命分析計(jì)算。
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
完成時(shí)間
1
查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料
2014年3月中旬
2
通過(guò)閱讀文獻(xiàn)資料完成開題報(bào)告
2014年4月上旬
3
研究轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的基本工作原理，完成方案設(shè)計(jì)、論證
2014年4月中旬
4
完成總體設(shè)計(jì)，及其設(shè)計(jì)圖的繪制
2014年4月下旬
5
撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，準(zhǔn)備論文答辯
2014年5月上中旬
6
答辯
2014年5月下旬
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
[1] 齒輪手冊(cè)編委會(huì). 齒輪手冊(cè)（第二版）[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000(8).
[2] 楊春林,. 美國(guó)芝加哥國(guó)際制造技術(shù)展覽會(huì)(IMTS2006)[M]. 世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng), 2006(5): 45-46.
[3] 沈福金. 日本機(jī)床技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向[J]. 世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng), 2007(1): 60-68.
[4] 王紅利. 從CIMT2007看齒輪加工機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng), 2007(3): 40-44.
[5] 李先廣, 廖紹華. 從EMO2007看齒輪加工機(jī)床的發(fā)展[J]. 世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng), 2008(1): 62-66.
[6] 李先廣. 當(dāng)代先進(jìn)制齒及制齒機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床, 2003(2): 66-68.
[7] 李先廣. 當(dāng)今制齒技術(shù)及制齒機(jī)床[J]. 現(xiàn)代制造工程, 2002(11): 66-68.
[8] 莊磊, 王珉, 左敦穩(wěn). 齒輪加工機(jī)床的發(fā)展特點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)[J]. 江蘇機(jī)械制造與自動(dòng)化, 2000(5): 9-11.
[9] 濮良貴, 紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006(5).
[10] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)師（上冊(cè)）[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002(1).
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué)號(hào) 2010962908 姓名 郭洪波 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)的轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容
選題
1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、份量適中；
3.與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。
能力
1.有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；
2.有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；
3.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.具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；
5.工科有經(jīng)濟(jì)分析能力。
論文
（設(shè)計(jì)）質(zhì)量
1.立論正確，論述充分，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔、正確，引文規(guī)范；
2.文字通順，有觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力好；
3.有理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有創(chuàng)新之處。
綜
合
評(píng)
價(jià)
本設(shè)計(jì)選題綜合性較強(qiáng)，符合機(jī)械專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和要求；題目難度適中，與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密。該生具有較強(qiáng)的查閱文獻(xiàn)和綜合歸納資料的能力，綜合應(yīng)用本科所學(xué)知識(shí)能力較強(qiáng)；計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力較好，英文水平及應(yīng)用不錯(cuò)。
論文立論正確，論述比較充分，整體結(jié)構(gòu)尚可；設(shè)計(jì)與計(jì)算科學(xué)，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，圖紙完備，引文規(guī)范。論文文字通順，該設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同意參加答辨。
評(píng)閱人：
年 月 日
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 齒輪加工機(jī)床的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 1
1.3 論文的主要構(gòu)成 3
第2章 滾齒機(jī)的總體設(shè)計(jì) 4
2.1 滾齒原理 4
2.2 Y3150E型滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu) 4
2.3 Y3150E型滾齒機(jī)技術(shù)規(guī)格 5
2.4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的方案設(shè)計(jì) 6
2.5 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 6
2.6 本章小結(jié) 8
第3章 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 9
3.2 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 9
3.2.1 選擇蝸桿傳動(dòng)的類型 9
3.2.2 選擇材料 9
3.2.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 9
3.2.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸 11
3.2.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 12
3.2.6 驗(yàn)算效率η 13
3.3 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑 13
3.3.1 潤(rùn)滑方法的選擇 13
3.3.2 潤(rùn)滑油的選擇 14
3.4 本章小結(jié) 14
第4章 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
4.1 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4.1.1 蝸桿軸的最小直徑計(jì)算 15
4.1.2 蝸桿軸的強(qiáng)度校核 16
4.2 軸承壽命分析 17
4.3 本章小結(jié) 20
總結(jié) 21
致謝 22
參考文獻(xiàn) 23
Y3150E型滾齒機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)
摘要
我國(guó)作為一個(gè)制造業(yè)的大國(guó)，齒輪加工技術(shù)水平一直比較落后，要加工高精
度的齒輪具有很大的難度。滾齒機(jī)是使用最廣泛的齒輪加工機(jī)床，作為加工齒輪的一種重要手段，隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，對(duì)其加工精度的要求也越來(lái)越高?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)作為滾齒機(jī)的一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)大件，它的特性直接關(guān)系到機(jī)床的加工精度和表面粗糙度。因此，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)是滾齒機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。
本文首先介紹了滾齒原理及Y3150E型滾齒機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)Y3150E型滾齒機(jī)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，其中重點(diǎn)對(duì)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，校核了蝸桿軸的強(qiáng)度，還對(duì)安裝在蝸桿軸上的軸承進(jìn)行了軸承壽命分析。
關(guān)鍵詞：滾齒機(jī)；滾齒原理；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；蝸桿傳動(dòng)。
Abstract
China as a great manufacturing eountry the gear manufaeturing teehnology of which is lower than the world’s level. The gear hobbing machine, as one of the most important way to machinegears, is widely used. As the development of seience and teehnology, the maehining preeision beeome higher and higher. In hobbing machine, its rotary table is an important part influencing its machining preeision and stiffess of greatly. Hence, by means of optimizing analysis, strengthening the stiffness of hobbing machine is one effective way to improve its machining precision.
This paper introduced the principle of gear hobbing and the overall structure of Y3150E type hobbing machine, and the Y3150E type hobbing machine rotary table was designed. The worm drive makiing ratory table working is designed. Besides, the worm shaft strength was checked and the bearing installate on this worm shaft was analyed.
Key words: hobbing machine; principle of gear hobbing; rotary table; worm drive
第1章 緒論
1.1 引言
齒輪傳動(dòng)是傳遞機(jī)器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種主要機(jī)械元件，它以其恒功率輸出、承載能力大、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備及儀器儀表中，齒輪的質(zhì)量及壽命將直接影響整機(jī)的工作性能。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)水平的不斷提高，對(duì)齒輪的制造質(zhì)量要求也越來(lái)越高，齒輪的需求量也日益增加。這就要求機(jī)床制造業(yè)生產(chǎn)處高精度、高效率和高自動(dòng)化程度的齒輪加工設(shè)備，以促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的需要。
對(duì)于齒輪產(chǎn)品，其形狀特點(diǎn)造成了齒輪加工的成型運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、制造難度較大，所以，齒輪制造水平能夠在一定程度上反映一個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)的技術(shù)水平。制造齒輪的方法有很多，如鑄造、熱軋或沖壓，但精密齒輪的加工仍然主要依靠切削法。按照形成齒形的原理不同，可以分為成形法和展成法兩大類。成形法是用與被切齒輪齒槽形狀完全相符的成型銑刀切出齒輪的方法；而展成法加工齒輪是利用齒輪嚙合的原理，其切齒過(guò)程模擬成某種齒輪副（齒條、圓柱齒輪、蝸桿、蝸輪、錐齒輪等）的嚙合過(guò)程。
目前，滾齒是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的切齒方法，一些國(guó)家滾齒機(jī)的擁有量約占所有齒輪機(jī)床總量的45%～50%，其加工原理是展成法，即把齒輪嚙合副的齒條制作成刀具。另一個(gè)則作為工件，靠?jī)?nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈強(qiáng)制刀具和工件作嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)而展成切出齒廓。滾齒精度一般可以達(dá)到7～8級(jí)，當(dāng)采用高精度滾刀和高精度滾齒機(jī)時(shí)，能夠滾切5級(jí)的齒輪。
1.2 齒輪加工機(jī)床的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況
德國(guó)首先創(chuàng)造了滾齒機(jī)，美國(guó)出現(xiàn)了插齒機(jī)，尤其是美國(guó)格利森公司研制的刨齒機(jī)和銑齒機(jī)，使直齒錐齒輪和弧齒錐齒輪的加工機(jī)床得到了較大的發(fā)展;瑞士奧利康銑齒機(jī)的出現(xiàn)，使等高齒系列的擺線齒錐齒輪得到應(yīng)用。隨著各行業(yè)對(duì)齒輪傳動(dòng)提出高性能的需求，以磨齒為代表的硬齒面加工技術(shù)開始出現(xiàn)。上世紀(jì)20年代，瑞士馬格公司創(chuàng)造了磨齒機(jī)之后，各類型的磨齒機(jī)和磨齒方法相繼出現(xiàn)。40年代，美國(guó)創(chuàng)造了剃齒機(jī)，為軟齒面的高效精加工作出了貢獻(xiàn)。50年代初，美國(guó)首先發(fā)展了晰齒機(jī)，作為淬硬齒輪的高效光整加工設(shè)備，為齒輪生產(chǎn)行業(yè)廣泛使用。60年代中期，在歐美等國(guó)硬齒面制造技術(shù)的發(fā)展居主導(dǎo)地位，相應(yīng)地，硬齒面加工設(shè)備的發(fā)展令人目不暇接。齒輪加工機(jī)床的數(shù)控，由于技術(shù)難度大和其他原因，起步較晚。但計(jì)算機(jī)數(shù)控給齒輪加工機(jī)床帶來(lái)了革命性的變化，自80年代初進(jìn)入實(shí)用期以來(lái)，進(jìn)展十分迅速，德國(guó)的普法特公司已停止普通滾齒機(jī)生產(chǎn)，日本的三菱和瑞士的萊士豪爾公司生產(chǎn)的齒輪機(jī)床大部也是CNC型。90年代后隨著電子齒輪箱傳動(dòng)、誤差補(bǔ)償、參數(shù)化編程等技術(shù)在齒輪加工機(jī)床上的廣泛應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展更加迅猛。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，由于采用先進(jìn)的加工軟件及數(shù)控系統(tǒng)，歐美等國(guó)的齒輪加工機(jī)床正向著高效、高精度、柔性化、綜合化等方面發(fā)展[l]。2006年9月美國(guó)國(guó)際制造技術(shù)展覽會(huì)于芝加哥展覽中心舉辦，2006年11月第23屆日本國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)于日本東京舉辦，2007年4月第10屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)在北京成功舉辦，2007年9月歐洲國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)于漢諾威國(guó)際展覽中心舉辦，通過(guò)近幾年的國(guó)際四大機(jī)床展可以看出國(guó)外先進(jìn)的齒輪加工技術(shù)和制齒機(jī)床已經(jīng)呈現(xiàn)出全數(shù)控化、高速、高效化、高加工精度化、功能復(fù)合化及綠色化等特點(diǎn)[2-5]。
我國(guó)的齒輪機(jī)床制造業(yè)，始建于50年代初，開始時(shí)全面引進(jìn)前蘇聯(lián)的技術(shù)，發(fā)展了我國(guó)第一代齒輪加工機(jī)床。從60年代起，通過(guò)引進(jìn)、吸收德、英、美等國(guó)的先進(jìn)技術(shù)并結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行創(chuàng)新，開發(fā)了一系列的齒輪機(jī)床新產(chǎn)品，至80年代初，己達(dá)到全面更新?lián)Q代。在滾、插、剃、晰、磨、錐齒輪加工、倒棱、倒角等主要齒輪加工機(jī)床方面.形成較完整的系列，貫徹了較先進(jìn)的制造標(biāo)準(zhǔn)，能基本上滿足我國(guó)齒輪制造業(yè)的需要，并有少量出口[6]。目前，以齒輪機(jī)床制造為主業(yè)的廠家約10家，已成為我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)的一個(gè)重要分支。
上世紀(jì)70年代以后，由于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的功率、速度、噪聲與結(jié)構(gòu)尺寸等工作參數(shù)的提高，以及對(duì)工作可靠性的進(jìn)一步要求，目前齒輪裝置的制造精度和內(nèi)在質(zhì)量都提高了。在很多場(chǎng)合使用的齒輪裝置中，越來(lái)越普遍的采用材質(zhì)較好的硬齒面齒輪，尤其在汽車、農(nóng)機(jī)等行業(yè)，齒輪性能不斷提高、批量在擴(kuò)大、規(guī)格品種在增加，對(duì)齒輪加工技術(shù)在高精度、高效率、自動(dòng)化與柔性化等方面提出更高的要求。齒輪機(jī)床制造廠家，為適應(yīng)這一新的要求，進(jìn)行了一系列的基礎(chǔ)研究，同時(shí)吸收現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相關(guān)成果，開發(fā)了新一代的齒輪機(jī)床產(chǎn)品[7]。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的應(yīng)用，使齒輪機(jī)床面目為之一新。齒輪加工機(jī)床的數(shù)控，由于技術(shù)難度大和其他原因，起步較晚[4]。我國(guó)自80年代中期開始研制，通過(guò)10多年的努力，己能生產(chǎn)各類CNC型齒輪加工機(jī)床。進(jìn)入2000年以來(lái)，我國(guó)數(shù)控齒輪加工機(jī)床的發(fā)展己由成長(zhǎng)期進(jìn)入成熟期，并正向著高速、高效、高精度、綜合化等方面發(fā)展，但在其網(wǎng)絡(luò)化方面與國(guó)外仍然有很大差距。從1989年起，中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)每隔兩年舉辦一次，迄今為止成功舉辦了十屆，CIMT的展會(huì)規(guī)模一直居中國(guó)各類國(guó)際專業(yè)工業(yè)展覽會(huì)之首，己成為國(guó)際先進(jìn)制造技術(shù)交流與貿(mào)易的重要場(chǎng)所。2007年4月9日第10屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)(CIMT20O7)在北京成功舉行，國(guó)內(nèi)齒輪加工機(jī)床參展商主要有陜西秦川機(jī)床工具集團(tuán)有限公司、天津第一機(jī)床總廠、重慶機(jī)床有限責(zé)任公司、天津市精誠(chéng)機(jī)床制造有限公司等，他們展出的產(chǎn)品充分展現(xiàn)了國(guó)內(nèi)齒輪加工機(jī)床的“精密、高效、復(fù)合、專用、大型”的特點(diǎn)，與國(guó)外技術(shù)水平先進(jìn)的機(jī)床相比，國(guó)產(chǎn)機(jī)床制造商在提高機(jī)床的可靠性、穩(wěn)定性、加工效率、加工精度上下功夫，加快新產(chǎn)品研發(fā)力度，縮小與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距，替代進(jìn)口并擴(kuò)大出口，以改變先進(jìn)的加工技術(shù)和加工設(shè)備為西方發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷的現(xiàn)實(shí)[8]。
滾齒機(jī)是使用最廣泛的齒輪加工機(jī)床，其數(shù)量約占整個(gè)齒輪加工機(jī)床的45%左右。多數(shù)情況下，滾齒機(jī)用來(lái)加工漸開線齒形的直齒、斜齒和人字齒輪，只要工件的模數(shù)、壓力角與滾刀一致，通過(guò)機(jī)床的調(diào)整便可以加工不同齒數(shù)和不同螺旋角的齒輪。實(shí)際上，只要滾刀與工件齒形共轆，就可以加工其他齒形的工件，如圓弧齒輪、擺線齒輪、鏈輪等。大型滾齒機(jī)除按展成法工作外，尚設(shè)分度銑齒裝置，用盤銑刀或指狀銑刀作仿形銑齒;或附設(shè)內(nèi)齒滾刀架，用特定的螺旋滾刀，按展成法滾切內(nèi)齒輪。
滾齒機(jī)既適用于高效率的齒形粗加工，又適用于高精度齒形精加工。由于適應(yīng)范圍大、調(diào)整簡(jiǎn)易、操作方便，因此這種機(jī)床不論對(duì)于大量生產(chǎn)和成批生產(chǎn)的工廠，或者是小量生產(chǎn)和單件生產(chǎn)的工廠，都是一種比較經(jīng)濟(jì)的齒形加工設(shè)備。滾齒尺寸規(guī)格范圍寬，直徑從不足1毫米、模數(shù)不足0.1毫米(儀表齒輪)至直徑12米、模數(shù)40毫米的工件都可滾齒。滾齒機(jī)適用于加工目前已實(shí)際應(yīng)用的各種齒輪材料。由于滾齒機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，已生產(chǎn)出多種型號(hào)的滾齒機(jī)，可以使用硬質(zhì)合金滾刀半精滾或精滾淬過(guò)火的硬齒面齒輪，可以減少磨齒余量甚至代替部分磨齒[1]。
由于數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，更加拓展了滾齒機(jī)的工藝性能，但仍有其局限性，例如:不能加工窄空刀槽的齒輪塊、中小尺寸的內(nèi)齒輪和齒條，不能加工節(jié)曲線不封閉或凹形節(jié)曲線的非圓齒輪等。
我國(guó)作為一個(gè)制造業(yè)的大國(guó)，各行各業(yè)對(duì)齒輪的需求量一直都比較大，但齒輪加工技術(shù)水平卻一直比較落后，要加工高精度的齒輪具有很大的難度。
1.3 論文的主要構(gòu)成
本文是以Y3150E滾齒機(jī)為設(shè)計(jì)對(duì)象，主要解決Y3150E滾齒機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算部分。設(shè)計(jì)計(jì)算部分包括蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、蝸桿軸的強(qiáng)度校核及軸承的壽命分析。
31
第2章 滾齒機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1 滾齒原理
滾齒機(jī)主要用于滾切直齒、斜齒圓柱齒輪和蝸輪，還可以用來(lái)加工花鍵軸的鍵。滾齒加工是根據(jù)展成法原理來(lái)加工齒輪輪齒的。用齒輪滾刀加工齒輪的過(guò)程，相當(dāng)于一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪副嚙合滾動(dòng)的過(guò)程，如圖2.1（a）所示。將其中的一個(gè)齒數(shù)減少到一個(gè)或幾個(gè)，輪齒的螺旋傾角很大，就成了蝸桿，如圖2.1（b）所示。再將蝸桿開槽并鏟背，就成了齒輪滾刀，如圖2.1（c）所示。因此，滾刀是指就是一個(gè)斜齒圓柱齒輪，當(dāng)機(jī)床使?jié)L刀和工件嚴(yán)格地按一對(duì)斜齒圓柱齒輪的速比關(guān)系作選擇運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾刀就可以在工件上連續(xù)不段地切出齒來(lái)。
（a） 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) （b） 蝸桿傳動(dòng) （c） 滾齒加工
圖2.1 滾齒原理圖
2.2 Y3150E型滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)
Y3150E型滾齒機(jī)能夠用于滾切直齒和斜齒圓柱齒輪。此外，還可采用手動(dòng)徑向進(jìn)給法滾切蝸輪，也可以加工花鍵軸和鏈輪。
圖2.2是Y3150E型滾齒機(jī)床的外形圖。如圖所示，機(jī)床由床身1、立柱2、刀架溜板3、刀架5、后立柱8和工作臺(tái)9等組成。刀架溜板3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4裝在刀架5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)9的工件心軸7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6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)。
圖2.2 Y3150E滾齒機(jī)外形圖
1—床身；2—立柱；3—刀架溜板；4—刀桿；5—滾刀架；
6—支架；7—工件心軸；8—后立柱；9—工作臺(tái)
轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)采用了蝸桿傳動(dòng)，與其他傳動(dòng)形式比較，在傳動(dòng)比相同的條件下，蝸桿傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)更為緊湊；由于蝸桿齒輪是連續(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)在工作過(guò)程中，蝸桿傳動(dòng)所參與的嚙合齒對(duì)數(shù)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲也低。因此，本文回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案采用蝸桿傳動(dòng)形式。
2.3 Y3150E型滾齒機(jī)技術(shù)規(guī)格
Y3150E型滾齒機(jī)的主要計(jì)算規(guī)格如下所示：
（1）加工規(guī)范：
①工件最大直徑 500mm
②工件最大模數(shù) 8mm
③最大加工寬度 250mm
④工件最少齒輪
（2）刀架
①刀具最大直徑 160mm
②刀具最大長(zhǎng)度 160mm
③刀架最大回轉(zhuǎn)角度 240
④刀具最大軸向移動(dòng)量 55mm
⑤刀架垂直快速移動(dòng)速度 0.5325公尺/分
⑥刀架垂直手移動(dòng)每轉(zhuǎn)移動(dòng)量 0.75mm
（3）工作臺(tái)
①工作軸心到刀具軸心間的距離最大 330mm
工作軸心到刀具軸心間的距離最小 30mm
②工作臺(tái)面到刀具軸心間的距離最大 535mm
工作臺(tái)面到刀具軸心間的距離最小 235mm
③工作臺(tái)直徑 510mm
④工作臺(tái)液壓快速移動(dòng)距離 50mm
⑤工作臺(tái)水平手移動(dòng)每轉(zhuǎn)移動(dòng)量 2mm
⑥工作臺(tái)工件用心軸直徑 30mm
2.4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的方案設(shè)計(jì)
此轉(zhuǎn)臺(tái)關(guān)鍵需滿足以下幾點(diǎn)要求：
（1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。
（2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等。
（3）工作性能的要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。
（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求：如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。
根據(jù)以上要求，滾齒機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)采用蝸桿傳動(dòng)，既可實(shí)現(xiàn)自鎖，結(jié)構(gòu)又比較緊湊。與其他傳動(dòng)形式比較，在傳動(dòng)比相同的條件下，蝸桿傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)更為緊湊；由于蝸桿齒輪是連續(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)在工作過(guò)程中，蝸桿傳動(dòng)所參與的嚙合齒對(duì)數(shù)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲也低。因此，本文回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案采用蝸桿傳動(dòng)形式是十分合理的。
2.5 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
圖2.3為Y3150E型滾齒機(jī)的工作臺(tái)結(jié)構(gòu)。工作臺(tái)采用雙圓環(huán)導(dǎo)軌支承和長(zhǎng)錐形滑動(dòng)軸承定心的結(jié)構(gòu)型式，它的軸向載荷由工作臺(tái)底座1是上的圓環(huán)導(dǎo)軌M和N承受，徑向載荷由長(zhǎng)錐形滑動(dòng)軸承17承受。機(jī)床長(zhǎng)期使用后，滑動(dòng)軸承17磨損，間隙增大，影響加工的精度，對(duì)此必須調(diào)整。調(diào)整方法為：先拆下墊片20（該墊片為兩個(gè)半圓），然后根據(jù)軸承間隙的大小，將墊片20磨到一定的厚度再安裝上。這樣便可使得軸承17略為向上移，有利于其內(nèi)孔與工作臺(tái)下部的圓錐面配合，從而使間隙得以調(diào)整。
圖2.3 Y3150E滾齒機(jī)的工作臺(tái)結(jié)構(gòu)圖
1—溜板；2—工作臺(tái)；3—分度蝸輪；4—圓錐滾子軸承；5—雙螺母；6—隔套；7—蝸桿；8—角接觸球軸承；9—套筒；10—T形槽；12—底座；13、16—壓緊螺母；14—鎖緊套；15—工件心軸；17—錐體滾動(dòng)軸承；18—支架；19、20—墊片；M、N—環(huán)形平面導(dǎo)軌；P1—工作臺(tái)中心孔上的面；P2—底座上的圓柱表面；
由蝸桿7帶動(dòng)分度蝸輪3，從而帶動(dòng)工作臺(tái)2旋轉(zhuǎn)。蝸輪和工作臺(tái)之間由圓錐銷定位，用螺釘緊固。蝸桿7由兩個(gè)P5級(jí)精度的圓錐滾地軸承32210/P5和兩個(gè)P5級(jí)精度的單列深溝球軸承6210/P5支承在支架18上，支架用螺釘裝在工作臺(tái)底座的側(cè)面，陪磨墊片19保證蝸桿與蝸輪間合適的嚙合間隙。蝸輪副采用壓力噴油潤(rùn)滑。工件心軸底座12的內(nèi)孔為莫氏錐度，與工件心軸的錐柄配合。
Y3150E型滾齒機(jī)的工作臺(tái)裝有快速移動(dòng)液壓缸。當(dāng)成批加工同一規(guī)格的齒輪時(shí)，為了縮短機(jī)床調(diào)整的時(shí)間，可以使用液壓工快速移動(dòng)工作臺(tái)。加工第一個(gè)齒輪時(shí)，精度調(diào)整滾刀和工件的中心距離，加工好第一個(gè)齒輪后，轉(zhuǎn)動(dòng)“工作臺(tái)快速移動(dòng)”旋鈕至“退后”位置，則工作臺(tái)在快速液壓缸的活塞帶動(dòng)下快速退出。當(dāng)裝好第二個(gè)齒柸后，將“工作臺(tái)快速移動(dòng)”旋鈕轉(zhuǎn)到“向前”位置，工作臺(tái)又快速返回原來(lái)的位置，這時(shí)就可進(jìn)行第二個(gè)齒輪的加工。在調(diào)整工作臺(tái)時(shí)，應(yīng)先使工作臺(tái)快速移動(dòng)后，再手動(dòng)調(diào)整滾刀和工作臺(tái)之間的中心距，夠則可能發(fā)生操作事故。
2.6 本章小結(jié)
本章主要介紹了滾齒機(jī)的工作原理和Y3150E型滾齒機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)所要求的技術(shù)規(guī)格對(duì)Y3150E型滾齒機(jī)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。
第3章 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
滾齒機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要是由蝸輪、蝸桿、工作臺(tái)、主軸、標(biāo)準(zhǔn)件等零件組成。其工作原理簡(jiǎn)述如下：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿系統(tǒng)，使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)接到數(shù)控系統(tǒng)的指令后，啟動(dòng)交流伺服電機(jī)，按數(shù)控指令確定工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)方向、回轉(zhuǎn)速度及回轉(zhuǎn)角度大小等參數(shù)。
根據(jù)相關(guān)資料，帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的蝸輪傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比為72，選擇的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)型號(hào)為IFK7083-5AF71-ISHO，其額定扭矩為16Nm，轉(zhuǎn)速為3000r/min。
3.2 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.2.1 選擇蝸桿傳動(dòng)的類型
根據(jù)方案設(shè)計(jì)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用了蝸桿傳動(dòng)的形式。由GB/T10085—1988的推薦，選擇漸開線蝸桿（ZI）。
3.2.2 選擇材料
由于蝸桿傳動(dòng)功率并不大，速度中等，故蝸桿選用45剛；為提高耐磨性及傳動(dòng)的效率，蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。
3.2.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由文獻(xiàn)[9]可知，傳動(dòng)中心距為
（3-1）
（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2
按z1=1，根據(jù)電機(jī)的輸出扭矩為16Nm，估取傳動(dòng)效率為0.75，則
（3-2）
式中，n1=3000；T1=16Nm；i=72。將參數(shù)代入上式，有T2=864Nm。
（2）確定載荷系數(shù)K
由于工作載荷較為穩(wěn)定，載荷分布不均系數(shù)可以取為Kβ=1；參考文獻(xiàn)[9]表11-5選取使用系數(shù);工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速不高，其沖擊較小，動(dòng)載系數(shù)Kv取為1；則
（3-3）
（3）確定彈性影響系數(shù)ZE
由于蝸輪、蝸桿的材料分別為鑄錫磷青銅和剛，故。
（4）確定接觸系數(shù)ZP
設(shè)蝸桿分度圓直徑為d1和傳動(dòng)中心距a的比值為0.35，由文獻(xiàn)[9]中圖11-18可得ZP=2.9。
（5）確定許用接觸應(yīng)力[σH]
根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可從文獻(xiàn)[9]表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力。
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為
（3-4）
式中，j取1；n2為蝸輪轉(zhuǎn)速，；Lh為蝸桿傳動(dòng)的壽命，設(shè)為20000h。故
壽命系數(shù)
（3-5）
則
（3-6）
（6）計(jì)算中心距
取中心距為a=280mm，因?yàn)閭鲃?dòng)比i=72，根據(jù)文獻(xiàn)[10]表16-8與表16-9取模數(shù)m=6.3mm，蝸桿分度圓直徑d1=112mm。此時(shí)，，從圖11-18可查得接觸系數(shù)，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。
3.2.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸
（1）蝸桿
蝸桿頭數(shù)z1=1；分度圓導(dǎo)程角γ=3°13′10″；
軸向齒距
（3-7）
直徑系數(shù)
（3-8）
齒頂圓直徑
（3-9）
齒根圓直徑
（3-10）
蝸桿軸向齒厚
（3-11）
（2）蝸輪
根據(jù)文獻(xiàn)[10]表16-9得，蝸輪齒數(shù)z2=71；變位系數(shù)x2=0.0556；
驗(yàn)算傳動(dòng)比，此時(shí)傳動(dòng)比誤差為
該傳動(dòng)比誤差在允許的范圍內(nèi)。
蝸輪分度圓直徑
（3-12）
蝸輪齒頂圓直徑
（3-13）
蝸輪齒根圓直徑
（3-14）
蝸輪咽喉母圓半徑
（3-15）
3.2.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（3-16）
當(dāng)量齒數(shù)
（3-17）
根據(jù)x2=0.0556，zv2=71.34，根據(jù)文獻(xiàn)[9]中圖11-19可查得齒形系數(shù)YFa2=2.55。
螺旋角系數(shù)
（3-18）
許用彎曲應(yīng)力
蝸輪的材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，其基本許用彎曲應(yīng)力。
壽命系數(shù)
（3-19）
許用應(yīng)力
（3-20）
根據(jù)式（3-16）得
因此，彎曲強(qiáng)度滿足要求。
3.2.6 驗(yàn)算效率η
（3-21）
已知，γ=3°13′10″；φv=arctanfv。
其中，fv與相對(duì)滑動(dòng)速度vs有關(guān)，計(jì)算公式如下
（3-22）
根據(jù)d1=112mm，n1=3000，得
由文獻(xiàn)[9]中表11-18查得，fv=0.014、φv=0°48′。
將fv、φv代入式（3-22）得，η=0.77，計(jì)算所得的效率略大于估算值0.75，因此不需要重新計(jì)算。
3.3 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑
一般說(shuō)來(lái)，由于蝸桿傳動(dòng)在工作過(guò)程中共軛齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，導(dǎo)致?lián)p耗功率增大，油溫也升高，傳動(dòng)效率低等，限制了蝸桿傳動(dòng)的承載能力。因此，偉解決上述問(wèn)題，必須借助于潤(rùn)滑方法及潤(rùn)滑油的合理選擇，改善共軛齒面間的潤(rùn)滑條件。
3.3.1 潤(rùn)滑方法的選擇
當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)速度vs≤10m/s時(shí)多采用油池潤(rùn)滑方式，當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)速度vs>10m/s時(shí)多采用壓力方式噴油潤(rùn)滑。由上一節(jié)可知，相對(duì)滑動(dòng)速度vs=17.6>10m/s，故采用油池潤(rùn)滑方式。
根據(jù)文獻(xiàn)[10]知，當(dāng)中心距a<100mm時(shí)采用全浸的方式；中心距a≥100mm時(shí)，油面的高度必須與蝸桿的軸線保持一致。由a=280mm>100mm，因此選擇全浸的方式。
3.3.2 潤(rùn)滑油的選擇
潤(rùn)滑油的種類很多，國(guó)內(nèi)外常用的潤(rùn)滑油大致分為，由聚乙二醇或聚醚有機(jī)化合物組成的特殊潤(rùn)滑油；由礦物質(zhì)油為基礎(chǔ)油，加入3%~10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（通常加5%）的動(dòng)物脂符合而成的復(fù)合油；礦物油和極性礦物油。
潤(rùn)滑油的選擇必須滿足以下要求：
（1）蝸桿傳動(dòng)主要的實(shí)效形式，是發(fā)熱量過(guò)大油升過(guò)高引起的齒面膠合或磨粒磨損。故要求潤(rùn)滑油具有良好的油性、極壓性、在高溫下的抗氧化性；
（2）為了改善動(dòng)壓油膜的形成條件，要求潤(rùn)滑油有較高的粘度，良好的油安定性；
（3）對(duì)于油中的添加劑，要求對(duì)蝸桿傳動(dòng)的嚙合質(zhì)量有良好的影響，為此應(yīng)選擇油脂性添加劑，其次選用磷型極壓添加劑，再其次選用鉛型添加劑，不選用硫氯型添加劑。
根據(jù)上述要求，選擇中極性蝸輪蝸桿油，潤(rùn)滑油粘度和牌號(hào)如下表3.1所示。
表3.1 潤(rùn)滑油的選擇
速度vs/m·s-1
≤2.2
>2.2~5
>5~12
>12
油粘度/cSt/400C
612~748
414~506
288~352
198~242
油的牌號(hào)
680
460
320
220
3.4 本章小結(jié)
本章對(duì)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了蝸桿傳動(dòng)的類型、主要參數(shù)、蝸輪蝸桿的尺寸及潤(rùn)滑方式。
第4章 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1.1 蝸桿軸的最小直徑計(jì)算
根據(jù)實(shí)心圓軸公式[9]，其切應(yīng)力
（4-1）
寫成設(shè)計(jì)公式，軸的最小直徑
（4-2）
上兩式中：
——軸的抗扭截面系數(shù)，mm3；
——軸傳遞的功率，kW；
——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
——許用切應(yīng)力，MPa；
A0——與軸材料有關(guān)的系數(shù)，可由表15-3查得[9]。
對(duì)于受彎矩較大的軸宜取較小的值。當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑：?jiǎn)捂I增大3%，雙鍵增大6%。
表4.1 軸常用幾種材料的[τT]及A0值
軸的材料
Q235,20
Q255,Q275,35
45
40Cr,38SiMnMo
τ/MPa
12
15
20
25
30
35
40
45
52
C
160
148
135
125
118
112
106
102
98
根據(jù)3.2.3小節(jié)，可知P=5.03kw，n=3000r/min。軸的材料選擇45剛，有A0=112。
則，軸的最小直徑為
4.1.2 蝸桿軸的強(qiáng)度校核
結(jié)合回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的實(shí)際情況，將主軸與蝸桿做成一體，其結(jié)構(gòu)形式如圖4.1所示。圖中蝸桿軸的結(jié)構(gòu)有退刀槽，螺旋部分可以車制，也可以銑制。
圖4.1 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)形式圖
圖4.2 蝸桿軸的受力簡(jiǎn)圖
蝸桿軸上裝有角接觸球軸承與圓錐滾子軸承。圖4.2中符號(hào)1、2表示角接觸球軸承，符號(hào)3、4表示圓錐滾子軸承。
通過(guò)給定的條件進(jìn)行受力分析，算出個(gè)支撐點(diǎn)的受力情況，求出蝸桿軸在水平方向與豎直方向的彎矩，然后根據(jù)下式計(jì)算總的彎矩：
（4-3）
式中: 為水平方向承受的彎矩，為豎直方向承受的彎矩。
通過(guò)計(jì)算得
按彎扭合成強(qiáng)度條件：
（4-4）
式中：
——軸計(jì)算截面上的工作應(yīng)力（Mpa）
d ——軸計(jì)算截面上的直徑（mm）
M ——軸計(jì)算截面上的彎矩（N.mm）
T ——軸計(jì)算截面上的轉(zhuǎn)矩（N.mm）
——考慮轉(zhuǎn)矩和彎矩的作用性質(zhì)差異的系數(shù)，=1
K ——軸類別系數(shù)，實(shí)心軸K=1
根據(jù)條件T=7277.2Nm，按蝸桿軸的一般截面d=90mm，以及查得蝸桿軸材料的=60Mpa，M=26.51KNm（由受力分析以及（4-3）式計(jì)算得出），計(jì)算得到：
=46.38Mpa<
故，蝸桿軸的彎扭校核合格。
4.2 軸承壽命分析
根據(jù)上一小節(jié)，蝸桿軸上所選擇的滾動(dòng)軸承類型有角接觸球軸承與圓錐滾子軸承，其結(jié)構(gòu)形式分別如圖4.3、圖4.4所示。
圖4.3 角接觸球軸承70000C（AC）型的結(jié)構(gòu)形式
圖4.4 圓錐滾子軸承3000型的結(jié)構(gòu)形式
查文獻(xiàn)[10]可得出其結(jié)構(gòu)形式的基本參數(shù)，基本參數(shù)如表4.4所示。
表4.2 角接觸球軸承的基本尺寸
名稱
軸承型號(hào)
D
D2
d
d2
B
角接觸軸承
60000
125
112.8
80
95.2
22
表4.3 圓錐滾子軸承的基本尺寸
名稱
軸承型號(hào)
D
d
T
C
B
圓錐滾子軸承
32918
125
90
23
19
22
軸承壽命計(jì)算公式如下：
（4-3）
式中：
——軸承壽命，（小時(shí)）；
——基本額定動(dòng)載荷（N）；
——當(dāng)量動(dòng)載荷（N）；
對(duì)接觸角時(shí)
（4-4）
對(duì)接觸角時(shí)
（4-5）
X、Y值可查文獻(xiàn)[1]表39.3-3；
——壽命指數(shù)，球軸承=3，滾子軸承=10/3；
——軸承轉(zhuǎn)速（r/min）.
對(duì)于滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷的計(jì)算公式：
式中：
mm——滾動(dòng)體有效長(zhǎng)度
mm——滾動(dòng)體長(zhǎng)度,公稱尺寸
mm——來(lái)自尺寸表的滾動(dòng)體軸向倒角最小尺寸
——額定載荷系數(shù)
對(duì)于蝸桿端的角接觸軸承，雖然能夠承受小的軸向載荷，但在本節(jié)計(jì)算中忽略軸向載荷，故：
（4-6）
對(duì)于行星輪處的軸承，將行星輪軸作為軸承內(nèi)圈，行星輪孔作為軸承外圈，滾動(dòng)體為滾針，由于只承受徑向載荷，故：
（4-7）
式中：為蝸桿軸的輸入轉(zhuǎn)矩，為蝸桿的分度圓直徑，為齒輪壓力角，由于單根滾針無(wú)當(dāng)量動(dòng)載荷值，此處參考同內(nèi)徑滾針大小相當(dāng)?shù)臐L針軸承進(jìn)行壽命計(jì)算。
對(duì)于蝸桿軸端的圓錐滾子軸承，承受一定的軸向載荷，故
（4-8）
式中：以及可根據(jù)受力情況計(jì)算得出。
根據(jù)上述方法，計(jì)算結(jié)果如下表4.4所示。
表4.4 軸承壽命分析結(jié)果
名稱
軸承型號(hào)
徑向載荷（N）
軸向載荷（N）
X
Y
當(dāng)量動(dòng)載荷（N）
基本額定動(dòng)載荷（N）
壽命(年)
圓錐滾子軸承
32918
90
10
0.56
0.2
15.2
20000
>15
角接觸軸承
60000
73
0
0.58
0.32
14.6
15620
>15
4.3 本章小結(jié)
本章主要對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主軸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核，選擇了主軸的軸承類型，并對(duì)其進(jìn)行了壽命分析。
總結(jié)
本文闡述了滾齒機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r和滾齒原理，對(duì)Y3150E型滾齒機(jī)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部，通過(guò)該設(shè)計(jì)思路首先展開設(shè)計(jì)計(jì)算，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并盡可能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)變得更為緊湊。
Y3150E型滾齒機(jī)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是采用了蝸桿傳動(dòng)的形式，滾齒機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要是由蝸輪、蝸桿、工作臺(tái)、主軸、標(biāo)準(zhǔn)件等零件組成。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿系統(tǒng)，使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。
在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，查閱大量資料，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果繪制二維裝配草圖，通過(guò)裝配草圖可以很直觀地對(duì)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能地使機(jī)構(gòu)變得緊湊，調(diào)整好結(jié)構(gòu)再進(jìn)行計(jì)算并校核計(jì)算結(jié)果，如此反復(fù)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，最后完成最終的設(shè)計(jì)。在這樣的過(guò)程中，學(xué)習(xí)到了很多與機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的重要知識(shí)，從而提高了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，為將來(lái)從事機(jī)械行業(yè)提供了很大的幫助。
致謝
論文的完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師，老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，他充滿熱情的工作態(tài)度是學(xué)生們學(xué)習(xí)的好榜樣。在論文的撰寫過(guò)程中，老師給我提供過(guò)許多有益的幫助和建議，幫我開拓思路，深入研究，在此向老師表示最真誠(chéng)的感謝！
感謝與我同專業(yè)的許多同學(xué)，與他們的交流和探討使我獲得了很多啟發(fā)，在生活上也得到了他們的熱心幫助，感謝他們一直以來(lái)對(duì)我的支持。
最后特別感謝我的父母和家人。在四年大學(xué)生活中，是他們默默地支持和鼓勵(lì)著我，給了我克服在學(xué)習(xí)和生活中遇到困難的動(dòng)力和勇氣，他們是我前進(jìn)道路上永遠(yuǎn)的精神支柱。
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1：外文文獻(xiàn)翻譯原文及其譯文
Introduction to Modern Control Theory
Several factors provided the stimulus for the development of modern control theory:
a. The necessary of dealing with more realistic models of system.
b. The shift in emphasis towards optimal control and optimal system design.
c. The continuing developments in digital computer technology.
d. The shortcoming of previous approaches.
e. Recognition of the applicability of well-known methods in other fields of knowledge.
The transition from simple approximate models, which are easy to work with, to more realistic models, produces two effects. First, a large number of variables must be included in the models. Second, a more realistic model is more likely to contain nonlinearities and time-varying parameters. Previously ignored aspects of the system, such as interactions with feedback through the environment, are more likely to be included.
With an advancing technological society, there is a trend towards more ambitious goals. This also means dealing with complex system with a large number of interacting components. The need for greater accuracy and efficiency has changer the emphasis on control system performance. The classical specifications in terms of percent overshoot, setting time, bandwidth, etc. have in many cases given way to optimal criteria such as mini mum energy, minimum cost, and minimum time? operation. Optimization of these criteria makes it even more difficult to avoid dealing with unpleasant nonlinearities. Optimal control theory often dictates that nonlinear time-varying control laws are used, even if the basic system is linear and time-invariant.
The continuing advances in computer technology have had three principal effects on the controls field. One of these relates to the gigantic supercomputers. The size and the class of the problems that can now be modeled, analyzed, and controlled are considerably large than they were when the first edition of this book was written.
The second impact of the computer technology has to so with the proliferation and wide availability of the microcomputers in homes and I the work place, classical control theory was dominated by graphical methods because at the time that was the only way to solve certain problems, Now every control designer has easy access to powerful computer packages for systems analysis and design. The old gra