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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目：Y3150E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)： 2010963037
姓 名： 曾建主
指導(dǎo)教師： 張高峰
完成日期： 2014 年5月
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
論文（設(shè)計(jì)）題目： Y3150E型滾齒機(jī)的刀架設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)： 2010963037 姓名： 曾建主 專業(yè)： 興湘機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： 張高峰 系主任： 周友行
一、主要內(nèi)容及基本要求
研究內(nèi)容：以8mm最大加工模數(shù)為基本參數(shù)，對滾齒機(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)說明書?！ ?
基本要求：
1．技術(shù)指標(biāo)要求符合設(shè)計(jì)要求 。
2．繪制測試臺(tái)總裝配圖和主要零件圖。要求圖紙不少于2.5張A0圖紙。
3．翻譯一篇不少于3000字的外文文獻(xiàn)。
4．撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，要求不少于1萬字。
二、重點(diǎn)研究的問題
Y3150E型滾齒機(jī)刀架的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
完成時(shí)間
1
查閱文獻(xiàn)，收集資料
第1周
2
確定總體方案
第2~3周
3
開題報(bào)告
第4周
4
主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
第5~8周
5
中期檢查
第9周
6
完成所有零部件的設(shè)計(jì)
第10~12周
7
撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
第13~14周
8
準(zhǔn)備答辯
第15周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
[1] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊.北京：高等教育出版社，2006.
[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[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.
[5] 吳良. 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊.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(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[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[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[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.
[11] 手冊編委會(huì). 機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊[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[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[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999.
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué)號(hào) 2010963037 姓名 曾建主 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)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，有無觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；
3.有無理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無創(chuàng)新之處。
綜
合
評(píng)
價(jià)
作者的畢業(yè)設(shè)計(jì)為Y3150E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)，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)方案可行，工作量適當(dāng)，設(shè)計(jì)思路較清晰，研究內(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
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見
學(xué)號(hào)： 2010963037 姓名： 曾建主 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)說明書） 30 頁 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：
研究內(nèi)容：以8mm最大加工模數(shù)為基本參數(shù)，對滾齒機(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。
指導(dǎo)教師評(píng)語
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Y3150E型滾齒機(jī)的刀架設(shè)計(jì)，在認(rèn)真閱讀國內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，基本了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對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。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)曾建主同學(xué)對機(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?yōu)椤? ”。
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡要情況及評(píng)語
根據(jù)答辯情況,答辯小組同意其成績評(píng)定為 。
答辯小組組長：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見
經(jīng)答辯委員會(huì)討論,同意該畢業(yè)設(shè)計(jì)成績評(píng)定為 。
答辯委員會(huì)主任：
年 月 日
目錄
摘 要 1
第一章 緒論 3
1.1選題的依據(jù)及課題意義 3
1.2國內(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)計(jì) 6
2.1滾齒機(jī)的工作原理 6
2.2 滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.3 滾齒機(jī)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 7
2.4主傳動(dòng)方案的評(píng)定與選擇 10
2.5電動(dòng)機(jī)的選擇 12
2.6滾齒機(jī)的技術(shù)規(guī)格 13
第三章 刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.1滾刀刀架的結(jié)構(gòu)介紹 14
3.2 刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
3.2.1 直齒輪的設(shè)計(jì) 15
3.2.2 滾刀心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
第四章 滾刀箱及其余部件設(shè)計(jì) 21
4.1滾刀箱的設(shè)計(jì) 21
4.2 滾刀牙箱設(shè)計(jì) 23
4.3 刀架立柱設(shè)計(jì) 23
總 結(jié) 24
參考文獻(xiàn) 25
致 謝 26
附錄一 27
附錄二 33
Y3150E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、齒輪
Y3150E Gear Hobbing Machine Cutter Frame Design
Abstract
The gear hobbing machine is special purpose machine tools cutting gear with gear hob and it is widely used.It can be used for machining spur cylindrical gears,helical cylindrical gears.With special hobbing cutter,it could machine worm 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 the main axle. In order to guarantee the spindle and the suitable front bearing gap, the front bearing has the outer cone and the aperture. Adjusting on the bearing two nuts, it causes bearing movement along the front axle when motion and causes contraction of the front bearing hole then to be possible to eliminate the gap between the main axle and the bearing.
The topic main content of topic is hob-cutter frame design as well as the spindle assembly design:8mm maximum machining modulus of the basic parameters,hobbing tool holder to design,develop the overall program,structural 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 generate drawings.
Key words :gear hobbing machine,cutter frame, gear
1
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)國民經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要標(biāo)志之一，是國家重要的支柱產(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，而且對國民經(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。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)國家的工業(yè)水平。而滾齒是應(yīng)用最廣的切齒方法，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、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題。制成齒輪形插齒刀后，美國費(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)和珩齒機(jī)。經(jīng)過半個(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%以上的份額，可見滾齒在齒輪加工領(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)，滾刀裝在滾刀主軸上，由主電動(dòng)機(jī)通過齒輪副和蝸輪副驅(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1～3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PFAUTER公司，100多年來，PFAUTER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——美國格里森公司成功收購德國PFAUTER公司。通過技術(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)GENESIStm 130H，這也是當(dāng)今世界上唯一的第四代數(shù)控滾齒機(jī)。GENESIStm 130H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，可見粗加工對于后續(xù)工序的進(jìn)行影響很大。同時(shí)，GENESIStm 130H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)。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。
我國滾齒機(jī)及其自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家要相對落后,國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(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,市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過去的“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)正式問世。這臺(tái)滾齒機(jī)經(jīng)過嚴(yán)格測試，各項(xiàng)精度指標(biāo)和性能完全滿足格里森美國和德國標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著中國齒輪機(jī)床的制造技術(shù)從此跨入了一個(gè)嶄新的高度。
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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程，就相當(dāng)于一對螺旋齒輪嚙合的過程。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。
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Y3150E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)給加工蝸輪。
圖2.2所示是Y3150E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 滾齒機(jī)床外形圖
2.3 滾齒機(jī)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
Y3150E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)(Iv)—3—4—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—4—5—置換結(jié)構(gòu)(Ix)—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—7—8—置換結(jié)構(gòu)(If)—9—10—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。
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—12—13—置換結(jié)構(gòu)(Iy)—14—15—I合成—6—7—置換結(jié)構(gòu)（Ix）—8—9—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
方案簡圖
方案說明
方 案 一 定 軸 輪 系
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)簡單、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率較高，制造和操作都比較方便，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)較小的場合，當(dāng)變速級(jí)數(shù)較大時(shí)，會(huì)使其結(jié)構(gòu)龐大。
方 案 二 周 轉(zhuǎn) 輪 系
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，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 三 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)為降速傳動(dòng)，需要六組不同傳動(dòng)比的掛輪。
該變速系統(tǒng)原理簡單，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。
方案四帶傳動(dòng)塔輪變速
該變速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可用于兩軸間距較大的場合，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，都以同一帶長為基準(zhǔn)。通過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)原理簡單，制造和維護(hù)比較方便?？山o據(jù)不同的傳動(dòng)比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
（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，；
——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)。
當(dāng)切削鑄鐵時(shí)，模數(shù)m=8mm，進(jìn)給量取f=3，A=0.5，切削速度，Z=100，查得，，，代入式(2-1)可得：
根據(jù)滾刀直徑d=160mm，有
機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率，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，，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，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：
加工圓柱形直齒輪最大直徑 有外支架 450mm
無外支架 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×長度 160×160mm；
滾刀的最大垂直行程長度 300mm；
滾刀轉(zhuǎn)數(shù)范圍 40~250r/min；
軸向進(jìn)給量范圍 0.4~4mm/r
主電動(dòng)機(jī)功率 3kW
主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1430r/min
第3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)。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(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0.004～0.01mm內(nèi)。該軸承在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)有油孔和油槽，通過潤滑系統(tǒng)供給清潔、充足的潤滑油。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來承受。主軸由后(右)端的花鍵軸通過銅套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，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)選大齒輪齒數(shù)=80，傳動(dòng)比為。
1.根據(jù)齒根彎曲疲勞疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)：
(1)確定公式中的各計(jì)算數(shù)值
1）試取載荷系數(shù)
2）計(jì)算大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
3） 由表10-7選取齒寬系數(shù)。
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
5） 由圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
6） 由式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
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300個(gè)工作日，每個(gè)工作日安8個(gè)小時(shí)計(jì)算得
式中 ：齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為；
：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)同一齒面的嚙合的次數(shù)；
：齒輪的工作壽命，單位為。
再由傳動(dòng)比得：
7） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)：
8） 計(jì)算彎曲疲勞許用彎曲應(yīng)力。
取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式得
9） 查取齒形系數(shù)
由表10-5查得
10） 查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5查得
11） 計(jì)算大小齒輪的并加以比較
因?yàn)? ，故取進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算
1) 試計(jì)算齒輪模數(shù)
2) 設(shè)計(jì)圓周速度
3) 計(jì)算載荷系數(shù)
由表10-2查得使用系數(shù)=1.0。
根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)。
直齒輪取;
由得。則載荷系數(shù)
式中：為使用系數(shù)；為動(dòng)載系數(shù)；為齒間載荷分配系數(shù)；為齒向載荷分布系數(shù)。
mm
則取
2.幾何尺寸計(jì)算
計(jì)算分度圓直徑
計(jì)算齒輪寬度
3.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。
查圖10-19，得接觸疲勞壽命系數(shù)＝1.15 ， ＝0.95。
計(jì)算許用接觸應(yīng)力
取安全系數(shù) 則
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
材料系數(shù)
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。
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。所以對于滾刀的徑向定位采用平鍵定位即可。對于滾刀的軸向定位，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，右端則采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，其長度為40~105mm，所以初步擬定從心軸左端到右端的長度和直徑如圖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
彎曲應(yīng)力
式中，為彎矩，為抗彎截面系數(shù)。
其中，。
圖3.3 心軸受彎曲應(yīng)力作用時(shí)簡圖
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加工齒輪。它加工范圍廣，模數(shù)從到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)中求出的切削力和所取的最小直徑，再由下列近似關(guān)系：
查[10]，取 ，
得出 ，
根據(jù)公式
其中：為切削力；為背向力；為進(jìn)給力。
求出合力。
根據(jù)心軸的固定位置，取心軸的中點(diǎn)作為受力點(diǎn)，則
由公式， 得
。
。
則
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。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)與垂直運(yùn)動(dòng)來切削工件。而滾刀箱通過螺栓固定在刀架立柱上，并由刀架立柱的錐齒輪通過主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈傳遞過來的力來驅(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)角度來看，過厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長生產(chǎn)過程的冷卻時(shí)間，增加生產(chǎn)成本；從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來看，過大的壁厚將增加產(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可避免的。在此情形，有大的轉(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，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。
總 結(jié)
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，奠定了自己走上工作崗位的基礎(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)算說明書。
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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)過程，我覺得收獲很大。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。感謝大家長久以來的幫助，謝謝了！
通過這次滾齒機(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)，來解決實(shí)際工程的問題，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊的能力。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，悵然的是很難再見到敬愛的老師們和親愛的同學(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 Karimian
Received: 25 November 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，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)控銑床，運(yùn)用帶有索引工作界面的通用銑床的傳統(tǒng)連續(xù)多重切削方法來加工制造出這個(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)通過三軸數(shù)控銑床的實(shí)驗(yàn)切削來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)控加工相比成本更低，而且相比傳統(tǒng)切削，加工齒輪的時(shí)間也較短。因此，在螺旋傘齒輪加工領(lǐng)域，這是一個(gè)很經(jīng)濟(jì)的方案。
關(guān)鍵詞：齒輪加工，螺旋傘齒輪，CAD/CAM/CAE，數(shù)控技術(shù)，PLC，交流電動(dòng)機(jī)，逆變，接近傳感器，光電傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器
1 引言
齒輪是工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中重要的精密機(jī)構(gòu)，在平行軸、橫向交叉或非交叉軸之間用于傳遞機(jī)械功率和機(jī)械運(yùn)動(dòng)。雖然有時(shí)會(huì)看不見，但齒輪仍是我們工業(yè)文明中最重要的機(jī)械元件之一。在各式各樣的條件下，齒