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1、-畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化題目Y38滾齒機(jī)設(shè)計專題Y38滾齒機(jī)滾刀箱設(shè)計主要容及要求1進(jìn)展Y38滾齒機(jī)滾刀箱設(shè)計,包括主要參數(shù)計算和圖紙繪制;2原理:成法切削齒輪;3適應(yīng)工況:適用于銑削圓柱形直齒輪、斜齒輪、蝸輪及鏈輪等;4技術(shù)經(jīng)濟(jì)性要求:滿足功能的根底上,生產(chǎn)本錢和使用本錢相對較低,具有較高的市場競爭力;5人機(jī)工程及平安性要求:機(jī)床造型要美觀大方具有現(xiàn)代感,色澤應(yīng)協(xié)調(diào),使操作者感到舒適;操作標(biāo)志要醒目明確不易誤操作;操作應(yīng)省力、方便、準(zhǔn)確;防止?jié)B漏油等可能對環(huán)境造成污染的現(xiàn)象;6進(jìn)展較完整和系統(tǒng)的滾齒機(jī)零部件設(shè)計。主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 1 切削齒輪的最大模數(shù):鋼料:6
2、mm,鑄鐵:8mm。 2 切削圓柱直齒輪的最大直徑:有外支架時:450mm,無外支架時:800mm。 3 切削圓柱斜齒輪的最大直徑:當(dāng)螺旋角為30°時:500mm,當(dāng)螺旋角為60°時:190mm。 4 滾刀心軸與齒輪胚軸間距離:最大500mm,最?。?0mm. 5 滾刀的最大垂直行程長度:275mm。 6 由臺面到滾刀主軸軸線的最小距離:195mm。 7 滾刀的最大直徑:120mm。 8 裝滾刀的可換心軸直徑:22、27、32mm。 9 滾刀軸向移動長度:30mm。10 后立柱活動支臂行程長度:200mm。11 滾刀主軸的變速級:6級。12 工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)滾刀的垂直進(jìn)給量:0
3、.253mm。進(jìn)度及完成日期3 月5日 3 月15日:現(xiàn)場調(diào)研明確任務(wù)要求、了解滾齒機(jī)構(gòu)造,收集查閱資料等,完成實習(xí)報告。3月15 4 月5日:方案設(shè)計階段:完成功能分析、功能原理方案的比較選擇;功能分解、功能元求解并作功能原理方案解的方案評價決策,草畫總體示意圖和傳動示意圖。計算滾刀的速度和功率,計算原動機(jī)功率并選擇電機(jī)。運(yùn)動方案綜合、評價,確定系統(tǒng)最正確運(yùn)動方案。4月6 4月22日:技術(shù)設(shè)計階段:完成構(gòu)型、選材料、各項計算、確定零部件尺寸、評價,最后確定最正確構(gòu)造方案。4月23 4月29日:總體設(shè)計階段:完成總體布置、人機(jī)工程分析及設(shè)計、工業(yè)美學(xué)造型設(shè)計、價值優(yōu)化分析等。4月30 6 月3
4、日:施工設(shè)計階段:完成零件圖、裝配圖等生產(chǎn)圖紙的繪制等工作。6月4 6 月10日:完成設(shè)計說明書的整理及辯論準(zhǔn)備等工作。教學(xué)院長簽字日期教研室主任簽字日 期指導(dǎo)教師簽字日 期. z-指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師: 年 月 日. z-指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人: 年 月 日. z-答 辯 委 員 會 評 語評定成績指導(dǎo)教師給定成績30%評閱人給定成績30%辯論成績40%總 評辯論委員會主席簽字. z-摘要Y38滾齒機(jī)是齒輪加工機(jī)床中應(yīng)用廣泛的一種機(jī)床,在其上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪,還可加工蝸輪、鏈輪等。其工作臺由工作臺殼體、蝸輪、蝸桿、儲油匣等組成。按照加工原理,齒面加工可
5、以分為成形法和展成法兩大類。Y38滾齒機(jī)選擇成法加工齒輪,其優(yōu)點是,只要模數(shù)和壓力角一樣,一把刀具可以加工任意齒數(shù)的齒輪,生產(chǎn)率和加工精度都比較高。齒輪是工業(yè)生產(chǎn)中的重要根底零件,其加工技術(shù)和加工能力反映一個國家的工業(yè)水平。作為機(jī)械制造業(yè)的根底裝備的金屬切削機(jī)床,在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位,而齒輪作為機(jī)械傳動中最常見,最重要的傳動零件,被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的傳動系統(tǒng)中。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)展的,因此滾齒機(jī)在金屬切削機(jī)床之中占有舉足輕重的作用。本次方案設(shè)計采用了功能分析法,其實質(zhì)是用科學(xué)來解決問題的方法,通過黑箱法,找到輸入輸出間的關(guān)系,分析確定要設(shè)計的功能,來
6、達(dá)成我們要實現(xiàn)的目的。我主要設(shè)計的局部是:Y38滾齒機(jī)的主傳動系統(tǒng),變速掛輪主要是通過不同的掛輪來實現(xiàn)滾刀轉(zhuǎn)速的變化。該設(shè)計中主要的圖紙為立柱的裝配圖,包括控制滾刀上下移動的絲杠和起導(dǎo)向作用的花鍵軸,具體外形尺寸,見工作裝配。方案設(shè)計中,主要的的方案有定軸輪系、變速掛輪和帶傳動塔輪變速。最終確定的方案為采用變速掛輪進(jìn)展變速。在傳動件及傳動參數(shù)的設(shè)計計算中,主要進(jìn)展了電機(jī)的選擇、V帶輪的設(shè)計計算、錐齒輪的設(shè)計及其校核和絲杠的設(shè)計校核。特別是,本次設(shè)計中在查閱相關(guān)書籍和文獻(xiàn)后,對軸進(jìn)展了設(shè)計校核,這是以往機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計所沒接觸過的,本次設(shè)計后對軸的設(shè)計有了一定的了解。關(guān)鍵詞:滾齒機(jī);成法;掛輪;
7、進(jìn)給傳動;齒輪;錐齒輪;V帶輪;絲杠. z-AbstractY38 is a gear hobbing machine tools in a wide range of machine tools, which can cut straight-tooth gear, helical gears, and worm gear as well as sprocket can also be processed, The table of Y38 is posed of its shell of the table, worm, and reservoir tray. According to t
8、he principles of tooth surface forming process, processing can be divided into major categories and e*hibition into law.Y38 gear hobbing process selected generating method , and its advantage is that as long as the modulus and the same pressure angle , a tool can be processed in any number of teeth
9、, have higher productivity and machining accuracy .Industrial production gear is an important foundation for Parts,and its processing technology and capacity reflect the level of a country's industry. As the basis for machinery and equipment manufacturing, the metal cutting machine tools occupie
10、s an important position in the national economy, however, as the most mon mechanical transmission and important mechanical parts, gear is most widely used in cutting method of hobbing process. Hobbing process are often carried out in the fobbing machine, therefore, gear hobbing machine plays an impo
11、rtant role in possession of metal-cutting machine tools.The design of the most central and most innovative feature is the application of the analysis method , and its essence is to use science to solve problems through the black bo* method to find the relationship between input and output analysis t
12、o determine the functions to be designed to reach us to achieve the purpose . I mainly design part is Y38 main drive gear hobbing , and gear hanging round mainly through different hanging round to achieve hob speed changes . The drawings for the design of the main pillars of the assembly drawings ,
13、including control hob move up and down and from the guide screw spline shaft The specific dimensions can see the work of assembly .The program has given the main shaft gear train , gear hanging belt drive pulley wheel and gear shift . Transmission parts and transmission parameters in the design . z-
14、calculations, mainly for the motor selection , V pulley design calculations, ( bevel ) gear check and screw design and design verification . In particular, this design in access to relevant books and literature after the screw has been designed on the check, which is the conventional mechanical desi
15、gn course did not e into contact with this design design of the screw after a certain understanding.Keywords:Hobbing machine; Generating method;Hanging round; Feed drive; Black bo* method; Gear ; Bevel gear ; V pulleys ; Screw. z-目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1滾齒機(jī)的開展現(xiàn)狀及趨勢.11.2 滾齒機(jī)的國外研究現(xiàn)狀分析.11.3滾齒機(jī)的開展趨勢.3第
16、2章 Y-38滾齒機(jī)總體方案設(shè)計.52.1滾齒機(jī)工作原理.52.2滾齒機(jī)各局部功能分析.52.3加工直齒輪時機(jī)床的運(yùn)動及傳動原理.62.4加工斜齒輪時機(jī)床的運(yùn)動及傳動原理.72.5各功能傳動方案的評定與選擇.82.6擬定最正確傳動方案并繪制傳動原理圖及計算過程.172.7滾刀的安裝與角度調(diào)整.202.8主切削力的估算及電動機(jī)的選擇.21第3章 Y-38滾齒機(jī)滾刀箱詳細(xì)設(shè)計與計算.233.1滾刀箱介紹.233.2滾刀主軸功率的設(shè)計計算. .243.3斜齒輪設(shè)計.273.4傘齒輪的設(shè)計.363.5軸的設(shè)計計算.383.5.1滾刀心軸的設(shè)計及計算.393.5.2滾刀主軸的設(shè)計及計算.413.5.3輸
17、入軸的設(shè)計計算.443.6鍵的校核.50附錄1.51中文翻譯.51附錄2.65英文原文.65參考文獻(xiàn).71致.72. z- 第1章 緒論1.1綠色制造的國外研究現(xiàn)狀分析 綠色制造(GreenManufacturing),又稱環(huán)境意識制 造(Environmentaly ConsciousManufacturing)、面 向環(huán) 境的制造 (MFE)等。近年來 的研究非?;顫?,如: 1996年,美國制造工程師學(xué)會(SME)發(fā)表了關(guān)于綠色 制造的藍(lán)皮書?GreenManufacturing) j,提出綠色制 造的概念,并對其涵和作用等問題進(jìn)展了較系統(tǒng)的 介紹 ,1998年 SME又在國際互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表
18、了“綠色制 造的開展趨勢的網(wǎng)上主題報告 。國際電子電器工 程師協(xié)會(IEEE)和 日本生態(tài)設(shè)計(EcoDesign)協(xié)會聯(lián) 合發(fā)起,在松下、Sony、IBM、豐田等多家跨國公司贊助 下,國際環(huán)境意識設(shè)計和逆向制造研討會迄今已成功 舉辦了3屆。美國的一些國家重點實驗室和國家標(biāo)準(zhǔn) 技術(shù)研究院,以及麻省理工學(xué)院、Berkeley加州大學(xué)等著名高等學(xué)校,均紛紛開展了這方面的研究。歐洲、日本、美國等興旺國家的許多跨國公司都制定了綠色制造實施目標(biāo)和措施,開展節(jié)能、降耗、產(chǎn)品生命周期評 估(LCA)、環(huán)境審核、綠色產(chǎn)品開發(fā)等具體工作。如 日本本田公司2001年曾提出“到2003年將全面實施綠色制造的口號。特
19、別是,近年來隨著 ISOI4000環(huán)境管理體系系列標(biāo)準(zhǔn)、OHSASI8000職業(yè)安康與平安衛(wèi) 生標(biāo)準(zhǔn)系列 、綠色產(chǎn)品標(biāo)志認(rèn)證等的公布,企業(yè)環(huán)境管理和綠色制造的研究更加活潑。截至 2002年底,已有 118個國家 49462家企業(yè)獲得 ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證。2002年度 ,由于中國政府和企業(yè) 的積極參 與,有 1718家企業(yè)獲得認(rèn)證,列全球第 2位,僅次于 日本。 綠色制造自提出以來受到了國各單位的高度重 視 ,并展開了大量的研究。目前包括大學(xué) 、清華大學(xué)、中國工程院、交通大學(xué)、工業(yè)大學(xué) 、理 工大學(xué)、大學(xué)等在的許多單位都進(jìn)展了這方面的研究 。國家 863和國家 自然科學(xué)基金也支持
20、了大量綠色制造方面的課題 ,有力地推動了該領(lǐng)域的研究工作。在近年來的研究工作中,已形成了一批專門從事綠色制造研究的科研隊伍,發(fā)表了大量的研究 論文,出版了多本綠色制造方面的專著 ,有關(guān)技術(shù)手冊 也收錄了綠色設(shè)計與制造方面的技術(shù)。國家 863現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) CIMSNET已將綠色制造列為技術(shù) 專題之一 ,跟蹤報道綠色制造的研究動態(tài)。 12 滾齒機(jī)的國外研究現(xiàn)狀分析 (1)滾齒機(jī)國研究現(xiàn)狀 近幾年,我國在滾齒機(jī)設(shè)計技術(shù)方面研究的主要容經(jīng)歷了從傳統(tǒng)機(jī)械式滾齒機(jī)通過數(shù)控改造開展為 23軸(直線運(yùn)動軸)實用型數(shù)控高效滾齒機(jī),到全新 的六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機(jī)的開發(fā)。滾齒機(jī)加工 (鋼件)全部采用濕式
21、滾齒方式。由于滾刀線速度在 大于70mmin后會產(chǎn)生大量油霧,目前油霧的處理是采用全密封護(hù)罩加油霧別離器的方式將油和霧分開,將不含油的霧排向車間,冷凝后的油回到機(jī)床循環(huán) 使用;夾著油污的鐵屑則通過磁力排屑器將鐵屑和大 局部油污別離。目前,國主要滾齒機(jī)制造商機(jī)床廠及二機(jī)床*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)罩加油霧別離器和磁力排屑器的方式局部地解決環(huán)保問題。世界上滾齒機(jī)產(chǎn)量最大 的制造商機(jī)床廠從 2001年開場研究面向綠 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)動數(shù)控高速滾齒 機(jī),2003 年 初 又 開 始 研 制 面 向 綠 色 制
22、造 的 YE3116C7高速干式切削滾齒機(jī),即將進(jìn)入商品化階段。 (2)滾齒機(jī)的國外研究現(xiàn)狀 在提高生產(chǎn)效率 、降低制造本錢的同時,做到環(huán)境保護(hù)、清潔加工是當(dāng)前國外先進(jìn)興旺國家對機(jī)床研究 的最前沿技術(shù)。在國外興旺國家,由于在工業(yè)開展過程量掠 奪性使用資源及只注重生產(chǎn)效率,使其工業(yè)已開展到 較高的水平,人們的物質(zhì)生活水平也得到了提高。此時他們已感到早期的掠奪性使用資源及生產(chǎn)過程中不 重視對環(huán)境的保護(hù),造成了對地球環(huán)境的極大破壞。 因此 ,目前興旺的工業(yè)國家如美國、德國及 日本等都極其重視對環(huán)境的保護(hù) ,在制造業(yè)領(lǐng)域綠色制造的要求提出得較早。 目前國際上生產(chǎn)滾齒機(jī)的強(qiáng)國美國、德國和日本 ,也是世界
23、經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國和汽車生產(chǎn)大國。美國的Gl easonPfauter公司,德國的Liebherr公司,日本的三菱 重工公司、堅藤、清和公司和意大利的 SU公司是國外 最具實力的滾齒機(jī)制造商。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)都在朝著高速方向開展,所有高效機(jī)床均采用了全密封護(hù)罩加油霧別離器及磁力排屑器的方式局部地解決環(huán)保問題。近年 來 ,為更好地滿足滾齒加工中的綠色制造,德國 Lieb herr公司早在十幾年前就開場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。目前,Liebher、GleasonPfaut
24、er、三菱重工 、SU、堅藤和清和均開發(fā)了適用于高速干式切削的滾齒機(jī)產(chǎn)品。在特別重視環(huán)保 的世界著名齒輪制造商中,如德 國ZF公司、美國 Ford汽車公司等使用高速干式滾齒 已成為主流。在我國汽車齒輪公司及發(fā)士特 公司也已開場采購三菱重工公司生產(chǎn)的干式切削滾齒.1為目前國外最先進(jìn)干式切削滾齒機(jī)的制造商 及代表性產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)表。其中 Gleason Pfauter的GP130系列可以到達(dá)不用切削液、液壓油 和潤滑油 。高速干式切削滾齒機(jī)是滾齒機(jī)朝著全數(shù)控化、數(shù)控高速化后更進(jìn)一步開展的結(jié)果。它的實現(xiàn)還得益于滾刀制造技術(shù)的提高和數(shù)控技術(shù)、電主軸及力矩電動 機(jī)等技術(shù)的開展。2 .面向綠色制造
25、的滾齒機(jī)的開展趨勢從環(huán)保生態(tài)學(xué)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),廢除切削油 ,采用干式切削是大勢所趨。干式滾齒分為高速干式滾齒和低溫冷風(fēng)干式滾齒兩種方式。濕式切削法需要配置油箱及油路系統(tǒng),還需采取 措施防止油變質(zhì),以及進(jìn)展廢油處理、工件清洗和切削 油排除處理等。而切削油中含有對人體有害的硫化 物、氯化物等。濕式切削只能通過全密封護(hù)罩加油霧別離器的方式局部地到達(dá)綠色制造的要求。目前這種環(huán)保型濕式切削滾齒機(jī)在開展中國家還會有大量需 求。低溫冷風(fēng)切削是在現(xiàn)有高效滾齒機(jī)的根底上增加 低溫冷風(fēng)裝置并采用極少量的切削潤滑油,滾刀線速 度在 70150mmin均可。這種方式的干式切削在現(xiàn) 有高效滾齒機(jī)的綠色化改造中會大有
26、前途。近年來,隨著刀具材料、涂層技術(shù)等的開展,現(xiàn)在 的滾刀線速度已可到達(dá) 600mmin,這就為高速干式 切削滾齒機(jī)的應(yīng)用提供了保障。干式切削與濕式切削 相比,高速干式切削滾齒機(jī)由于完全不需要切削油及 不需要增加低溫冷風(fēng)裝置,不但極提高了機(jī)床的 生產(chǎn)效率、降低了工件的加工本錢 ,而且有利于保護(hù)環(huán) 境、節(jié)約自然資源。隨著環(huán)境保護(hù)意識的 日益提高和 人們越來越重視各種各樣的節(jié)能技術(shù),高速干式切削滾齒機(jī)將成為齒輪制造商新購加工設(shè)備的目標(biāo)。近幾年國際上各大滾齒機(jī)制造商都在集中精力開發(fā)高速干式切削滾齒機(jī)。所以面向綠色制造的高速干式切削滾 齒機(jī)將是綠色滾齒機(jī)開展的趨勢。結(jié)語 :向綠色制造的滾齒機(jī)有利于減少
27、齒輪加工的油 。1.3滾齒機(jī)的開展趨勢 制造業(yè)已成為創(chuàng)造人類財富的支柱產(chǎn)業(yè),是人類社會物質(zhì)文明和精神文明的根底;但是,另一方面,制造業(yè)在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的制造過程中以及在產(chǎn)品的使用和處理過程 中消耗掉了大量人類社會有限資源.1.可取56mm,板材為 Q235時厚度可取 1012mm。這是為了改變砂輪炸裂碎塊和碎粒的四散方向,使之折回進(jìn)入圓環(huán)形軌道,并與其它的碎塊和碎粒碰撞 ,消耗局部向外沖擊的能量。適當(dāng)增厚層壁鋼板的厚度,減薄外層壁鋼板的厚度。外層壁與層壁之間有多連接,以提高層壁的有效防護(hù)能力,使外層壁對層壁起到輔助防護(hù)和支撐層壁的作用。多點硬連接采應(yīng)焊接方式連接(也可在硬連接柱兩端打螺孔
28、 ,用螺釘連接. 2. 綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式,其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝 、 運(yùn)輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中,對環(huán)境 的負(fù)面影響極小,資源利用率極高,并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。3.機(jī)床設(shè)備是制造業(yè)進(jìn)展生產(chǎn)加工的主體。目前綠色機(jī)床加工系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為綠色制造領(lǐng)域的一個新的熱點,主要表達(dá)為四個技術(shù)途徑:1)研制新型的 加工工藝及工藝設(shè)備替代傳統(tǒng)的加工機(jī)床,如凈成型工藝、生長型工藝、粉末冶金等;2)設(shè)計和開發(fā)出具有綠色環(huán)保特性的新型機(jī)床設(shè)備,如高速干式切削機(jī)床、低溫冷風(fēng)切削機(jī)床等;3)對現(xiàn)有大量的生產(chǎn)機(jī)床進(jìn)展適當(dāng)?shù)木G色性改造 ,如通過數(shù)
29、控化簡化機(jī)床構(gòu)造,增加全密封護(hù)罩和油霧別離器減少油霧對車間環(huán)境的污 染 ;4)通過對機(jī)床加工中的加工 要素(刀具、切削液等)、加工參數(shù)進(jìn)展優(yōu)化,減少加工過程中的能耗和廢液排放,提高機(jī)床加工過程的綠色性。輪加工機(jī)床是一種技術(shù)含量高且構(gòu)造復(fù)雜的機(jī) 系統(tǒng),由于齒輪使用的量大面廣,齒加工機(jī)床已成 為汽車、摩托車、工程機(jī)械 、船舶等行業(yè) 的關(guān)鍵設(shè)備。特別是,隨著汽車工業(yè)的高速開展,對齒輪的需求量 日 益增加,對齒輪加工的效率、質(zhì)量及加工本錢的要求愈 來愈高,使齒輪加工機(jī)床在汽車、摩托車等行業(yè)中占有 越來越重要的作用。滾齒機(jī)是齒輪加工機(jī)床 中的一 種,其占齒輪加工機(jī)床擁有量的4050。它主要用來加工圓柱齒
30、輪和蝸輪等。傳統(tǒng)滾齒機(jī)在加工過程中有以下特點:(1)滾削鋼齒輪時,應(yīng)用切削液可提高 刀具壽命 ,改善加工外表質(zhì)量和利于排出切削熱而不致引起機(jī)床的熱變形。但是,在高速切削過程中切削液的飛濺和形成的油霧對生態(tài)環(huán)境和人類特別有害。變質(zhì)切削液的排放也會嚴(yán)重污染環(huán)境;(2)機(jī)床漏、混油嚴(yán)重 ;(3)加工本錢高。機(jī)床的材料用量、能耗油 耗及附加費(fèi)大,濕式齒輪加工中消耗的切削液及切削 液附加裝置的費(fèi)用占加工本錢的20左右;(4)生產(chǎn)效率低下,加工質(zhì)量差,難以滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的要求。在這種背景下,機(jī)床廠在2000年提出了開發(fā)系列新型綠色環(huán)保滾齒機(jī)的戰(zhàn)略目標(biāo) ,具體產(chǎn)品包括YKS3120、YKS3132、YKA
31、3120A、YK*3132M等數(shù)控滾 齒機(jī)。由于產(chǎn)品的研制成功,工廠取得了巨大的經(jīng)濟(jì) 效益和社會效益。在2001年,由于技術(shù)的不斷成熟和 市場需求,工廠又進(jìn)一步提 出了研究 “面向綠色制造的高速干式切削滾齒機(jī)YKs3112及 YE3116C7系列數(shù)控高速干式切削滾齒機(jī)。產(chǎn)品的開發(fā)成功將使機(jī)床廠制造的滾齒機(jī)擁有更大的市場份額 ,創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,同時在技術(shù)上到達(dá)當(dāng)代國際先進(jìn)水平。 第2章 y38滾齒機(jī)的總體方案設(shè)計2.1滾齒機(jī)工作原理滾齒機(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也能加工蝸輪、花鍵和鏈輪等各種特
32、殊齒形的工件. 滾齒機(jī)的齒形加工原理為展成法。展成法是將齒輪嚙合副中的一個齒輪轉(zhuǎn)化為刀具,另一個齒輪轉(zhuǎn)化為工件,齒輪刀具做切削主運(yùn)動的同時,以聯(lián)系傳動鏈強(qiáng)制刀具和工件做嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動,于是刀具切削刃就在工件上加工出所要求的齒形外表來。這種方法的加工精度和生產(chǎn)效率都很高。滾齒機(jī)是依據(jù)交織軸螺旋齒嚙合原路進(jìn)展的。用齒輪滾刀加工的過程,就相當(dāng)于一對螺旋齒嚙合的過程。將其中一個齒輪的齒數(shù)減少到一個或一個,螺旋角增大到很大,成螺桿狀,在開槽并鏟背,使其具有切削功能,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)系做相關(guān)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,就可在工件上滾切出具有漸開線齒廓的齒齒槽。滾齒時,切除的齒廓是滾刀
33、切削刃運(yùn)動軌跡的包籠線。所以,滾齒時齒郭的成型法是展成法,即成型運(yùn)動是滾刀螺旋運(yùn)動和工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動組成的復(fù)合運(yùn)動,這個復(fù)合運(yùn)動稱為展成運(yùn)動。再加上滾刀沿工件軸線的進(jìn)給運(yùn)動就可切出一個齒長。滾齒機(jī)工作時,滾刀裝在滾刀主軸上,由伺服電機(jī)驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,刀架可沿立柱導(dǎo)軌垂直移動,還可繞水平軸線調(diào)整一個角度。工件裝在工作臺上,由分度蝸輪副帶動旋轉(zhuǎn),與滾刀的運(yùn)動一起構(gòu)成展成運(yùn)動。立柱可沿床身導(dǎo)軌移動,以適應(yīng)不同工件直徑和作徑向進(jìn)給。2.2滾齒機(jī)各局部功能分析 表2-1滾齒機(jī)各局部功能分析總功能即滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,其切削速度由變速齒輪的傳動比決定。主運(yùn)動傳動鏈中的換置機(jī)構(gòu)用于調(diào)整漸開線齒廓的成形速度,以適應(yīng)滾
34、刀直徑、滾刀材料、工件材料、硬度以及加工質(zhì)量要求等的變化。進(jìn)給運(yùn)動為了切出整個齒寬,即形成輪齒外表的導(dǎo)線,滾刀在自身旋轉(zhuǎn)的同時,必需沿齒坯軸線方向作連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動,用于調(diào)整軸向進(jìn)給量的大小和進(jìn)給方向;以適應(yīng)不同加工外表粗糙度的要求.,滾刀沿工件軸線自上而下的垂直移動。這是保證切出整個齒寬所必須的運(yùn)動.由進(jìn)給掛輪的傳動比再通過與滾刀架相連接的絲桿螺母來實現(xiàn)。在滾齒時必須保持滾刀刀齒的運(yùn)動方向與被切齒輪的齒向一致。然而由于滾刀刀齒排列在一條螺旋線上,刀齒的方向與滾刀軸線并不垂直。所以,必須把刀架扳轉(zhuǎn)一個角度使之與齒輪的齒向協(xié)調(diào)。滾切直齒輪時,扳轉(zhuǎn)的角度就是滾刀的螺旋升角。滾切斜齒輪時,還要根據(jù) 斜
35、齒輪的螺旋方向,以及螺旋角的大小來決定扳轉(zhuǎn)角度的大小及扳轉(zhuǎn)方向 。差動滾切斜齒圓柱齒輪時,進(jìn)給是復(fù)合運(yùn)動,需要一條聯(lián)系傳動鏈來保證螺旋線的導(dǎo)程。分齒即工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動其運(yùn)動的速度必須和滾刀的旋轉(zhuǎn)速度保持齒輪與齒條的嚙合關(guān)系。其運(yùn)動關(guān)系由分齒掛輪的傳動比來實現(xiàn)。對于單線滾刀,當(dāng)滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時,齒坯需轉(zhuǎn)過一個齒的分度角度,即1/z轉(zhuǎn),z為被加工齒輪的齒數(shù)。動力為滾齒機(jī)提供動力,用于切削等.2.3加工直齒輪時機(jī)床的運(yùn)動及傳動原理展成運(yùn)動及傳動鏈 展成運(yùn)動是滾刀與工件之間的嚙合運(yùn)動,是一個復(fù)合的外表成形運(yùn)動,可被分解為兩個局部:滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 。 和 相互運(yùn)動的結(jié)果,形成了輪齒外表的母
36、線漸開線。復(fù)合運(yùn)動的兩個組成局部 和 之間需要有一個聯(lián)系傳動鏈,這個傳動鏈應(yīng)能保持 和 之間嚴(yán)格的傳動比關(guān)系。設(shè)滾刀頭數(shù)為 ,工件齒數(shù)為 ,則滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),工件應(yīng)轉(zhuǎn)過 轉(zhuǎn)。如圖2.1中聯(lián)系 和 之間的傳動鏈?zhǔn)牵簼L刀一45 67一工件,稱為展成運(yùn)動傳動鏈。傳動鏈中的換置機(jī)構(gòu) 用于適應(yīng)工件齒數(shù)和滾刀頭數(shù)的變化。主運(yùn)動及傳動鏈 每個外表成形運(yùn)動都應(yīng)有一個外聯(lián)系傳動鏈與動力源相聯(lián)系,以產(chǎn)生切削運(yùn)動。外聯(lián)系傳動鏈:電動機(jī)_l2 34滾刀,提供滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。稱主運(yùn)動傳動鏈。傳動鏈中的換置機(jī)構(gòu)用于調(diào)整漸開線齒廓的成形速度,以適應(yīng)滾刀直徑、滾刀材料、工件材料、硬度以及加工質(zhì)量要求等的變化。豎直進(jìn)給運(yùn)動及傳動
37、鏈 為了切出整個齒寬,即形成輪齒外表的導(dǎo)線,滾刀在自身旋轉(zhuǎn)的同時,必需沿齒坯軸線方向作連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動 。 是一個簡單運(yùn)動,可以使用獨(dú)立的動力源驅(qū)動。滾齒機(jī)的進(jìn)給以工件每轉(zhuǎn)時滾刀架的軸向移動量計,單位為mmr。計算時可以把工作臺作為間接動力源。在圖6-33中,這條傳動鏈為:工件一78 910一刀架升降絲杠。這是一條外聯(lián)系傳動鏈,稱為進(jìn)給傳動鏈。傳動鏈中的換置機(jī)構(gòu) ,用于調(diào)整軸向進(jìn)給量的大小和進(jìn)給方向;以適應(yīng)不同加工外表粗糙度的要求。差動鏈如以下圖2-1絲杠一1011 12一7一工件。傳動鏈中換置機(jī)構(gòu) 用于適應(yīng)工件螺旋線導(dǎo)程 和螺旋角 的變化 圖2-1滾切直齒圓柱齒輪傳動原理圖2.4加工斜齒輪時機(jī)
38、床的運(yùn)動及傳動原理斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪相比,端面齒廓都是漸開線,但齒長方向不是直線,而是螺旋線。因此,加工斜齒圓柱齒輪也需要兩個運(yùn)動:一個是產(chǎn)生漸開線母線的展成運(yùn)動;另一個是產(chǎn)生螺旋線導(dǎo)線的運(yùn)動。前者與加工直齒齒輪時一樣,后者則有所不同。加工直齒圓柱齒輪時,進(jìn)給運(yùn)動是直線運(yùn)動,是一個簡單運(yùn)動。加工斜齒圓柱齒輪時,進(jìn)給運(yùn)動是螺旋運(yùn)動,是一個復(fù)合運(yùn)動,這個運(yùn)動可分解為兩局部,滾刀架的直線運(yùn)動 和工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。工作臺要同時完成 和兩種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。稱為 附加轉(zhuǎn)動。這兩個運(yùn)動之間必須保持確定的關(guān)系,即滾刀移動一個工件的螺旋線導(dǎo)程 時,工件應(yīng)準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn).滾齒機(jī)是根據(jù)滾切斜齒圓柱齒輪的原理設(shè)
39、計的,當(dāng)滾切直齒圓柱齒輪時,就將差動傳動鏈斷開,并把合成機(jī)構(gòu)通過構(gòu)造固定成為一個如同聯(lián)軸器的整體。工件的附加轉(zhuǎn)動:滾切斜齒圓柱齒輪時,為了獲得螺旋線齒線,要求工件附加轉(zhuǎn)動 與滾刀軸向進(jìn)給運(yùn)動 之間必須保持確定的關(guān)系,即滾刀移動一個工件螺旋線導(dǎo)程 時,工件應(yīng)準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過1轉(zhuǎn),對此,設(shè)工件螺旋線為右旋當(dāng)?shù)都軒е鴿L刀沿工件軸向進(jìn)給 ,滾刀由 點到 點時,為了能切出螺旋線齒線,應(yīng)使工件的 點轉(zhuǎn)到 點,即在工件原來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 的根底上,再附加轉(zhuǎn)動 。當(dāng)滾刀進(jìn)給至 點時,工件應(yīng)附加轉(zhuǎn)動 。依此類推,當(dāng)滾刀進(jìn)給一個工件螺旋線導(dǎo)程T時,工件應(yīng)附加轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。附加運(yùn)動 的方向,與工件在展成運(yùn)動中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 方向或
40、者一樣,或者相反,這取決于工件螺旋線方向、滾刀螺旋方向及滾刀進(jìn)給方向。當(dāng)滾刀向下送給時,如果工件與滾刀螺旋線方向一樣時即二者都是右旋,或都是左旋,和 同向,計算時附加運(yùn)動取十l轉(zhuǎn)。反之,假設(shè)工件與滾刀螺旋線方向相反時,和方向相反,則取一1轉(zhuǎn)。圖2-2滾切斜齒圓柱齒輪所需的運(yùn)動 圖2-3滾切斜齒圓柱齒輪的傳動鏈2.5各功能傳動方案的評定與選擇對于同一個系統(tǒng),可以有不一樣的傳動方案.也可以利用不一樣的傳動部件,選擇傳動系統(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)于各局部系統(tǒng)的傳動選擇與評定,并且列出最優(yōu)方案。1主傳動方案 表2-2主傳動傳動方案表方案簡圖方案說明方 案
41、一 定 軸 輪 系 定軸輪系方案:由設(shè)計題目的主要技術(shù)參數(shù)知,滾刀主軸的變速級為6級,又依據(jù)經(jīng)歷,該傳動為降速傳動。越接近電動機(jī)的轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)速越高,在電動機(jī)功率一定的情況下,傳動件和傳動軸的幾何尺寸就越小。定軸輪系構(gòu)造簡單、傳動構(gòu)造緊湊、傳動效率較高,制造和操作都比較方便,價格低廉。在此處假設(shè)用定軸輪系,會是進(jìn)給系統(tǒng)的變數(shù)技術(shù)較小。本系統(tǒng)只 適用于變速級數(shù)較小的場合,當(dāng)變速級數(shù)較大時,會使其構(gòu)造龐大。 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比圍以及對該輪系效率的估算傳動比較大,在以傳遞運(yùn)動為主時,可選擇轉(zhuǎn)化輪系為正號機(jī)構(gòu)的行星輪系。傳動比較大,且以傳
42、遞動力為主時,應(yīng)該選用轉(zhuǎn)化輪系為負(fù)號機(jī)構(gòu)的行星輪系。但因為負(fù)號機(jī)構(gòu)傳動比不能很大,可以將多個根本型行星輪系串聯(lián)起來,或與定軸輪系組成混合輪系,以獲得較大的傳動比和較高的效率。方 案 三 掛 輪由設(shè)計題目的主要技術(shù)參數(shù)知,滾刀主軸的變速級為6級,又依據(jù)經(jīng)歷,該傳動為降速傳動,需要六組不同傳動比的掛輪。該變速系統(tǒng)原理簡單,構(gòu)造緊湊,制造和維護(hù)比較方便,但操作比較復(fù)雜。用于不同轉(zhuǎn)速時需要不同的掛輪。在變速級數(shù)較多,變化頻率較高時,所需掛輪數(shù)目就較多,一臺機(jī)床就得配帶同樣數(shù)目的掛輪,很麻煩。但可給據(jù)不同的傳動比要求更換不同的齒輪。方案四帶傳動塔輪變速該變速機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單,可用于兩軸間距較大的場合,如機(jī)床
43、。主軸I上的塔輪與從動軸II上的塔輪其裝置方向恰相反,各級帶輪直徑之選取,都以同一帶長為基準(zhǔn)。通過改變帶與不同直徑帶輪接觸,即可使從動軸獲得不同轉(zhuǎn)速。2進(jìn)給傳動方案表2-3進(jìn)給傳動方案表方案簡圖方案說明方案一定軸輪系定軸輪系的原理簡單易懂,傳動機(jī)構(gòu)簡單。輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時,各齒輪的軸線相對于機(jī)架的位置都是固定不變的。定軸輪系的制造和操作都比較簡單,價格低廉,傳動精度較高,但是只適用于變速級數(shù)減少的場合。當(dāng)傳動比較大時,齒輪數(shù)目變大,所占空間變大,影響整個設(shè)備的體積和利用率方案二周轉(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比圍以及對該輪系效率的估算傳動比較大,在以傳遞運(yùn)動為主時,可
44、選擇轉(zhuǎn)化輪系為正號機(jī)構(gòu)的行星輪系。傳動比較大,且以傳遞動力為主時,應(yīng)該選用轉(zhuǎn)化輪系為負(fù)號機(jī)構(gòu)的行星輪系。但因為負(fù)號機(jī)構(gòu)傳動比不能很大,可以將多個根本型行星輪系串聯(lián)起來,或與定軸輪系組成混合輪系,以獲得較大的傳動比和較高的效率。方案三掛輪該系統(tǒng)原理簡單,構(gòu)造緊湊,制造和維護(hù)比較方便,但操作比較復(fù)雜。用于不同轉(zhuǎn)速時需要不同的掛輪。在變速級數(shù)較多,變化頻率較高時,所需掛輪數(shù)目就較多,一臺機(jī)床就得配帶同樣數(shù)目的掛輪,很麻煩。但可給據(jù)不同的傳動比要求更換不同的齒輪。3分齒傳動方案 表2-4分齒傳動方案表方案簡圖方案說明方案一定軸輪系定軸輪系的原理簡單易懂,傳動機(jī)構(gòu)簡單。輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時,各齒輪的軸線相對于機(jī)架
45、的位置都是固定不變的。定軸輪系的制造和操作都比較簡單,價格低廉,傳動精度較高,但是只適用于變速級數(shù)減少的場合。當(dāng)傳動比較大時,齒輪數(shù)目變大,所占空間變大,影響整個設(shè)備的體積和利用率方案二周轉(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比圍。傳動比較大,在以傳遞運(yùn)動為主時,可選擇轉(zhuǎn)化輪系為正號機(jī)構(gòu)的行星輪系。傳動比較大,且以傳遞動力為主時,應(yīng)該選用轉(zhuǎn)化輪系為負(fù)號機(jī)構(gòu)的行星輪系。但因為負(fù)號機(jī)構(gòu)傳動比不能很大,可以將多個根本型行星輪系串聯(lián)起來以獲得較大的傳動比和較高的效率。方案三掛輪該系統(tǒng)原理簡單,構(gòu)造緊湊,制造和維護(hù)比較方便,但操作比較復(fù)雜。用于不同轉(zhuǎn)速時需要不同的掛輪。在變速級
46、數(shù)較多,變化頻率較高時,所需掛輪數(shù)目就較多,一臺機(jī)床就得配帶同樣數(shù)目的掛輪,很麻煩。但可給據(jù)不同的傳動比要求更換不同的齒輪。方案四無級變速器弧錐環(huán)盤式無級變速器的主動弧錐盤1的運(yùn)動經(jīng)中間環(huán)盤2,依靠摩擦力傳遞給從動弧錐盤3.中間環(huán)盤2繞點轉(zhuǎn)動即可改變主、從動弧錐盤的運(yùn)動半徑,實現(xiàn)無極變速。該機(jī)構(gòu)傳動平穩(wěn),相對滑動小,效率高,但制造困難。常用于機(jī)床、拉絲機(jī)械中。4差動傳動方案 表2-5差動傳動系統(tǒng)方案表方案簡圖方案說明方案一定軸輪系定軸輪系的原理簡單易懂,傳動機(jī)構(gòu)簡單。輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時,各齒輪的軸線相對于機(jī)架的位置都是固定不變的。定軸輪系的制造和操作都比較簡單,價格低廉,傳動精度較高,但是只適用于變速級數(shù)減少的場合。當(dāng)傳動比較大時,齒輪數(shù)目變大,所占空間變大,影響整個設(shè)備的體積和利用率方案二掛輪該系統(tǒng)原理簡單,構(gòu)造緊湊,制造和維護(hù)比較方便,但操作比較復(fù)雜。用于不同轉(zhuǎn)速時需要不同的掛輪。在變速級數(shù)較多,變化頻率較高時,所需掛輪數(shù)目就較多,一臺機(jī)床就得配帶同樣數(shù)目的掛輪,很麻煩。但可給據(jù)不同的傳動比要求更換不同的齒輪。方案三無級變速器鋼球錐輪式無級變速器構(gòu)造較簡單,傳動平穩(wěn),相對滑動小,體積小,但鋼球精度要求高。常用于機(jī)床,電影機(jī)械中。將鋼球3緊壓在主、從動錐輪1、2上,通過摩擦力傳動運(yùn)動。鋼球3可在軸III上自由轉(zhuǎn)動,改變軸III的傾斜角,即可改變錐輪
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