Y38滾齒機分齒系統(tǒng)設計本科設計說明書

1、 . / 36摘要摘要Y38 滾齒機是齒輪加工機床中應用廣泛的一種機床，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，齒面加工可以分為成形法和展成法兩大類。Y38 滾齒機選擇成法加工齒輪的優(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。所以在齒輪加工中，成法應用最為廣泛。齒輪是工業(yè)生產(chǎn)中的重要基礎零件，其加工技術和加工能力反映一個國家的工業(yè)水平。作為機械制造業(yè)的基礎裝備的金屬切削機床，在國民經(jīng)濟中占有重要地位，而齒輪作為機械傳動中最常見，最重要的傳動零件，被廣泛地應用于機械設備的傳動系

2、統(tǒng)中。滾齒是應用最廣的切齒方法，滾齒加工大多都是在滾齒機上進行的，因此滾齒機在金屬切削機床之中占有舉足輕重的作用。本次方案設計中最核心和最創(chuàng)新的是應用了功能分析法，其實質(zhì)是用科學來解決問題的方法，通過黑箱法，找到輸入輸出間的關系，分析確定要設計的功能，來達成我們要實現(xiàn)的目的。我主要設計的部分是：分齒掛輪系統(tǒng)和機床工作臺的，分齒掛輪主要是通過不同的掛輪來實現(xiàn)兩末端件的復雜的關系。工作臺為箱型結(jié)構(gòu)，裝在床身的矩形軌道上，工作臺殼體以其環(huán)形表面支撐工作臺圓盤，并以其錐孔來定工作臺中心，分度蝸輪與工作臺殼體連在一起，分度蝸桿與工作臺座連接在一起，殼體油室是供給裝置潤滑油的。具體外形尺寸，見工作裝配 (

3、圖 Y38-4-6)。關鍵詞關鍵詞：滾齒機；Y38；分齒掛輪 . I / 36AbstractAbstractY38 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 composed of its shell of the table, worm, and re

4、servoir tray. According to the principles of tooth surface forming process, processing can be divided into major categories and exhibition into law. As long as the modulus and the pressure angle of the same, the advantage of choosing Y38 hobbing method to process gear is processing any number of tee

5、th of the gear, as well as higher productivity and machining accuracy. Therefore, processing gear is most widely used in gear processing method.Industrial production gear is an important foundation for Parts，and its processing technology and capacity reflect the level of a countrys industry. As the

6、basis for machinery and equipment manufacturing, the metal cutting machine tools occupies an important position in the national economy, however, as the most common mechanical transmission and important mechanical parts, gear is most widely used in cutting method of hobbing process. Hobbing process

7、are often carried out in the fobbing machine, therefore, gear hobbing machine plays an important role in possession of metal-cutting machine tools.The design of the core and the most innovative feature is the application of the analysis, which is the essence of scientific method to solve the problem

8、, using the black box to find the relationship between input and output, analyzing and deciding the content of design, and achieving what we aim to. The part of the main design of mine is sub-system and the gear teeth of the machine tool table. Sub-tooth gear achieves the two main pieces of the end

9、of the transmission chain. The box structure of table is mounted on a rectangular bed track, with its circular table and . II / 36surface of the shell plate supporting the table, and its cone center hole sets the table, and table indexing worm shell is together with the table indexing. Block worm co

10、nnected to the shell inside the chamber is the device of storing oil lubricants. Specific dimensions see the work of the assembly (Figure Y38-4-6).KeyKey words:words:gear hobbing machine; y38; sub-tooth gear . III / 36目錄目錄摘要摘要 I IABSTRACTABSTRACTIIII目錄目錄 IVIV第第 1 1 章緒論章緒論 1 11.1 滾齒機研究的意義與發(fā)展現(xiàn)狀 11.2 滾

11、齒技術的未來發(fā)展方向 31.3 論文主要研究容 4第第 2 2 章章 Y38Y38 滾齒機方案設計滾齒機方案設計 5 52.1 用功能分析法（黑箱法）明確總功能：52.2 功能原理選擇 62.3 針對機械傳動的滾齒機作功能元分解 82.3.1 功能分解圖 82.3.2 功能元求解 82.3.3 功能元求解方案分析 92.4 最佳方案分析與確定 152.4.1 加權系數(shù)分析 162.4.2 最佳方案選擇 162.5 計算滾刀速度和功率并選擇電動機 192.5.1 計算滾刀（單頭）速度：192.5.2 滾刀的切削功率計算：202.5.3 選擇電動機 21第第 3 3 章章 Y38Y38 滾齒機分齒

12、設計與其計算滾齒機分齒設計與其計算 23233.1 分齒功能原理分析 233. 2 分齒掛輪的計算 253. 3 分齒掛輪搭配表 26第第 4 4 章蝸輪、蝸桿設計計算與校核章蝸輪、蝸桿設計計算與校核 3636 . IV / 364.1 蝸輪、蝸桿的選擇 364.1.1 蝸桿的輸入轉(zhuǎn)矩與輸入功率：364.1.2 蝸桿的選取 364.1.3 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 384.1.4 校核齒根彎曲疲勞強度 404.1.5 傳動的熱平衡計算 40結(jié)論結(jié)論 4242參考文獻參考文獻 4343致致 4444附件附件 1 14545附件附件 2 25050 . V / 36 . 0 / 36第第 1

13、 1 章章 緒論緒論1.11.1 滾齒機研究的意義與發(fā)展現(xiàn)狀滾齒機研究的意義與發(fā)展現(xiàn)狀滾齒機是齒輪加工機床中應用最廣泛的一種機床，在滾齒機上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪，還可加工蝸輪、鏈輪等 滾齒機按布局分為立式和臥式兩類。分別有數(shù)控滾齒機,小型滾齒機,少齒數(shù)滾齒機等等。一般滾齒機有以下特點：1、適用于成批，小批與單件生產(chǎn)圓柱斜齒輪和蝸輪，尚可滾切一定參數(shù)圍的花健軸.2、調(diào)整方便，具有自動停車機構(gòu)3、具有可靠的安全裝置以與自動潤滑系統(tǒng)17 世紀末，人們才開始研究，能正確傳遞運動的輪齒形狀。18 世紀，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動的應用日益廣泛；先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開線齒輪，一直到20 世紀初，

14、漸開線齒輪已在應用中占了優(yōu)勢。齒輪在各種機械、儀器、儀表中應用廣泛，它是傳遞運動和動力的重要零件，齒輪的質(zhì)量直接影響到機電產(chǎn)品的工作性能、承截能力、使用壽命和工作精度等。常用的齒輪副有圓柱齒輪、圓錐齒輪與蝸桿蝸輪等，其加工技術和加工能力反映一個國家的工業(yè)水平。齒輪被廣泛地應用于機械設備的傳動系統(tǒng)中，滾齒是應用最廣的切齒方法，滾齒加工大多都是在滾齒機上進行的，因此滾齒機在機械加工中占有舉足輕重的作用。在當前的齒輪制造業(yè)中，齒輪加工工藝大致一樣。在現(xiàn)代機電產(chǎn)品中，雖然數(shù)控技術和液壓電氣傳動技術有很大的發(fā)展，但由于齒輪傳動的傳動效率高、傳動比準確，在高速重載條件下工作，齒輪傳動體積小，所以應用仍很廣

15、泛。隨著科學技術的發(fā)展和機電產(chǎn)品精度的不斷提高，對齒輪的傳動精度和圓周速度等方面的要求越來越高。因此，齒輪齒形加工在機械制造業(yè)中仍占重要地位。所以說研究滾齒機具有非常重要的意義。當今，我們正處于制造技術快速發(fā)展的時期，齒輪加工已進入了高效率、高精度的發(fā)展新階段。 . 1 / 36早在公元前 400 年，中國已開始使用手工修銼成形的齒輪。1540 年，意大利的 J.托里亞諾在制造鐘表時制成一臺使用旋轉(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的專利。1858 年，C.席勒取得圓柱齒輪滾齒機的專利。以后幾經(jīng)改進，直至 1897 年德國人 H.Pfauter 制成帶差動機構(gòu)

16、的滾齒機，才圓滿解決了加工斜齒輪的問題。20 世紀初，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、刨齒機、銑齒機、磨齒機、剃齒機和珩齒機。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，形成了滾、插、剃、珩、磨的齒輪加工基礎。在當前的齒輪制造業(yè)中，各家公司的齒輪加工工藝大致一樣。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域的作用不可替代。隨著時代發(fā)展，各公司對滾齒機的效率和質(zhì)量要求越來越高，有些用戶要求CPK1.67 以與 f、

17、f、Fp 達 DIN 6 級標準。另外，高可靠性和高數(shù)字化程度也是各公司的重點考慮圍。目前，滾齒機一般有粗、精加工兩種，粗加工精度低于 8 級，一般精加工為 76 級，高精度精加工則高于 6 級。滾齒機制造技術的發(fā)展可劃分為機械式滾齒機和數(shù)控滾齒機兩個階段。傳統(tǒng)的機械傳動式滾齒機，其特征為各主軸采用機械式的傳動形式，包括差動、分齒、工件軸、滾刀軸和進給等。由于傳動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，滾刀裝在滾刀主軸上，由主電動機通過齒輪副和蝸輪副驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運動；刀架可沿立柱導軋垂直移動，還可繞水平軸線調(diào)整一個角度。工件裝在工件軸上，由分度蝸輪副帶動旋轉(zhuǎn)，與滾刀的運動一起

18、構(gòu)成展成運動。滾切斜齒時，差動機構(gòu)使工件作相應的附加轉(zhuǎn)動。工作臺(或立柱)可沿床身導軌移動，以適應不同工件直徑和作徑向進給。Y38 滾齒機的工作原理是利用成法來加工齒輪的，其主要工作工程有：1.切削運動（主運動）：即滾刀的旋轉(zhuǎn)運動，其切削速度由變速齒輪的傳動比決定。 2分齒運動：即工件的旋轉(zhuǎn)運動，其運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系。其運動關系由分齒掛輪的傳動比來實現(xiàn)。對于單線滾刀，當滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，齒坯需轉(zhuǎn)過一個齒的分度角度，即 1/z 轉(zhuǎn)。 . 2 / 363垂直進給運動：即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動，由進給掛輪的傳動比再通過與滾

19、刀架相連接的絲桿螺母來實現(xiàn)。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，出現(xiàn)了 13 個軸數(shù)控化的滾齒機，其中的一部分軸采用伺服電機數(shù)字化控制。直到 20 世紀 80 年代，世界上才出現(xiàn)真正意義上的六軸數(shù)控滾齒機。在過去的 20 年中，數(shù)控滾齒機的發(fā)展可以劃分為 4 代。 第一代數(shù)控滾齒機的工件軸和滾刀軸等采用傳統(tǒng)的蝸桿蝸輪副傳動，速度依然較低，但精度有所提高。隨著刀具技術的發(fā)展，切削線速度有了很大的提高，原來的滾齒機已不能滿足刀具的高速切削要求，于是更快的第二代數(shù)控滾齒機誕生。其工件軸和滾刀軸采用齒輪副傳動，速度有很大的提高。第三代數(shù)控滾齒機于 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。差動機構(gòu)

20、滾齒機發(fā)明人 H.Pfaute 創(chuàng)辦了PFAUTER 公司，100 多年來，PFAUTER 公司不斷探索，使?jié)L齒機制造技術始終處于世界領先地位。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。通過技術的強強聯(lián)手，第三代數(shù)控滾齒機 GP 系列誕生。其以全直驅(qū)技術的利用為特征，工件軸和滾刀軸的直接驅(qū)動實現(xiàn)了真正意義的全閉環(huán)控制。直驅(qū)技術的使用，保證了高速度；電子齒輪箱和機械間隙的數(shù)控補償，保證了高精度。這時，數(shù)控滾齒機似乎進入頂峰。 近 10 年間，基于多年的齒輪機床制造經(jīng)驗以與不斷的創(chuàng)新意識，格里森公司又開發(fā)出第四代滾齒機 GENESIStm 130H，這也是當

21、今世界上唯一的第四代數(shù)控滾齒機。數(shù)控滾齒機朝著超高速、超精度、超可靠性、超數(shù)字化方向發(fā)展。 2007 年 4 月，中國本土生產(chǎn)的第一臺帶有人造石床身、高速主軸直驅(qū)的滾齒機正式問世。這臺滾齒機經(jīng)過嚴格測試，各項精度指標和性能完全滿足格里森美國和德國標準，標志著中國齒輪機床的制造技術從此跨入了一個嶄新的高度。1.21.2 滾齒技術的未來發(fā)展方向滾齒技術的未來發(fā)展方向效率是效益的最根本因素，質(zhì)量是產(chǎn)品的生命之源，更快、更精是滾齒機永恒的發(fā)展方向。在科學技術的進步和市場需求的引導下，未來，機床還會朝以下幾個方向繼續(xù)發(fā)展。首先，新型刀具材料的出現(xiàn)，如瓷、金屬瓷、氮化硅瓷、PCBN、PCD 等刀具材料，為

22、高速切削提供了廣闊的空間，為提高切削效率也提供了基礎，朝著更高的速度發(fā)展。 . 3 / 36其次，用于高精密機床的材料和技術在滾齒機上的應用，滾齒技術將朝著更精密的方向發(fā)展。再次，數(shù)控進一步智能化，容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如：加工過程的自適應控制、工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能與使用連接方便的智能化，如：前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載、自動選定模型等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如：智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有，智能診斷、智能監(jiān)控方面的容、方便系統(tǒng)的診斷與維修等。滾齒機正朝著復合功能的方向邁進，隨著數(shù)控技術、軟件技術

23、、信息技術、可靠性技術的發(fā)展，實現(xiàn)構(gòu)件簡約化、結(jié)構(gòu)緊湊化、配置模塊化。復合功能滾齒機既會根據(jù)用戶的加工要求向多樣化發(fā)展，也會為適合于多品種、單件和小批量生產(chǎn)條件向全功能性發(fā)展。而在其他方面，隨著全球?qū)Νh(huán)境和安全要求的不斷提高，安全無污染的設備也是市場的未來目標。1.31.3 論文主要研究容論文主要研究容本次論文主要是 Y38 滾齒機的設計，其方案設計應用了功能分析法。我主要設計的部分是：分齒掛輪系統(tǒng)和機床工作臺的，掛輪的選擇搭配；工作臺的結(jié)構(gòu)和零件的校核計算。 . 4 / 36第第 2 2 章章 Y38Y38 滾齒機方案設計滾齒機方案設計2.12.1 用功能分析法（黑箱法）明確總功能：用功能分

24、析法（黑箱法）明確總功能：黑箱法是將實現(xiàn)給定功能的機械系統(tǒng)看作為一個未知部功能結(jié)構(gòu)和功能載體的“黑箱” ，通過對它的輸入量和輸出量的全面分析，逐步掌握輸入和輸出的基本特征和轉(zhuǎn)換關系，尋求能實現(xiàn)這種基本特性和轉(zhuǎn)換關系的工作原理和功能載體的可行方案。這種從未知到已知，使黑色逐步白化的過程就是功能載體的求解過程。黑箱法要求設計者不要首先從機械產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)出發(fā)考慮設計方案，而應從系統(tǒng)的功能出發(fā)構(gòu)思機械產(chǎn)品的可行性方案。這種設計思想方法的轉(zhuǎn)變時黑箱法有利于抓住為題的本質(zhì)、擴大思路、擺脫傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的舊框框，從而獲得創(chuàng)造性和高水平設計方案。黑箱法的優(yōu)點是可以不打開黑箱，不干擾其正常工作，而對其部結(jié)構(gòu)和功能進行

25、研究。首先把待求的齒輪系統(tǒng)看做“黑箱” ，分析比較系統(tǒng)輸入輸出的能量、物料和信號，輸入輸出的轉(zhuǎn)換關系即反映系統(tǒng)的總功能。如圖 2.1 所示齒輪、切屑冷卻液殘液齒輪毛坯冷卻液 待設計齒輪待設計齒輪 加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)進行物質(zhì)流、能量流、進行物質(zhì)流、能量流、 信息流的轉(zhuǎn)換信息流的轉(zhuǎn)換圖 2.1 黑箱法分析齒輪加工系統(tǒng)功能分析圖電能、風能、水能摩擦熱、切削熱等控制信息機械動作 . 5 / 36能量流是在機械系統(tǒng)中存在于能量變換和傳遞的整個過程之中。它是機械系統(tǒng)完成特定工作過程所需的能量形態(tài)變化和實現(xiàn)工作過程所需的動力。能量的形式是多種多樣的。物質(zhì)流在機械系統(tǒng)中存在的主要形式是物料流，他是機械系統(tǒng)完成特

26、定工作過程中的工作的對象和載體。物料流是物料的運動形態(tài)的變化、物料的構(gòu)型變化以與兩種以上物料包容和混合等的物料變化過程。信息流是反映信號、數(shù)據(jù)的檢測、傳輸、變換和顯示的過程。信息流的作用是實現(xiàn)機械系統(tǒng)工作過程的操縱、控制以與對某些信號實現(xiàn)傳輸、變換和顯示。信息流的種類是多種多樣的。針對圖 2.1 的功能我們可以設計出各種齒輪加工設備，如滾齒機，插齒機等，再經(jīng)過設計和各方面的計算，當系統(tǒng)設計方案得到完全確定時， “黑箱”即變?yōu)椤安Ａ洹痹O計方案問題就得到解決。2.22.2 功能原理選擇功能原理選擇常見的齒輪有直齒、斜齒和人字齒的圓柱齒輪，直齒和弧齒圓錐齒輪，蝸輪以與應用很少的非圓形齒輪。齒輪輪齒

27、的加工，按照加工方法大體分為兩種:仿形法（也稱成形法）和成法（也稱展成法、創(chuàng)成法、瞬心包絡法） 。1）成形法成形法是在通用銑床上用盤狀或指狀成形銑刀加工，但每銑一個齒槽后應分度一次，對于同一模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪，齒廓形狀就不同，需采用不同規(guī)格的成形銑刀，這顯然是不經(jīng)濟的。在實際生產(chǎn)中，為減少成形銑刀的數(shù)量，通常每一種只配八把或十五把成形銑刀，每把成形銑刀只加工一定齒數(shù)圍的一組齒輪。每把成形銑刀的齒形曲線是按其加工圍的最小齒數(shù)制造的，當用于加工其它齒數(shù)的齒輪時，均存在不同程度的齒形誤差。同時由于分度裝置的影響，齒輪的加工精度和生產(chǎn)率都不高。該方法用于齒輪精度要求不高的單件小批量生產(chǎn)。 . 6 /

28、36圖2.2 成形法加工原理2）成法成法加工齒輪是利用齒輪的嚙合原理進行的，即把齒輪嚙合副中的一個轉(zhuǎn)化成刀具，另一個轉(zhuǎn)化成工件，并強制刀具和工件作嚴格的嚙合運動，在工件上切出齒廓。由于齒輪嚙合副正常嚙合的條件是模數(shù)、螺旋角相等，故成法加工齒輪所用刀具漸開線廓形僅與刀具本身的齒數(shù)有關，而與被切齒輪的齒數(shù)無關。因此，每一種模數(shù)，只需用一把刀具就可以加工各種不同齒數(shù)的齒輪。此外，還可以用改變刀具與工件的中心距來加工變位齒輪。這種方法的加工精度和生產(chǎn)率一般比較高，因此在齒輪加工機床中應用最為廣泛。圖 2.3 成法加工原理出于對加工精度的要求，經(jīng)濟成本的考慮，數(shù)控滾齒機由于人員操作培養(yǎng)難度大，在大批量的

29、齒輪加工中精度難以控制，而且機床價格普遍高于傳統(tǒng)滾齒機。我們選擇 . 7 / 36傳統(tǒng)滾齒機作為齒輪加工機床，傳統(tǒng)滾齒機既可以加工直齒圓柱齒輪，又可以加工斜齒圓柱齒輪，現(xiàn)以加工斜齒圓柱齒輪的要求設計滾齒機。2.32.3 針對機械傳動的滾齒機作功能元分解針對機械傳動的滾齒機作功能元分解2.3.12.3.1 功能分解圖功能分解圖總功能范成法切齒主傳動進給傳動分齒傳動差動傳動動力定傳動比定軸輪系變速傳動掛輪帶傳動周轉(zhuǎn)輪系定傳動比定傳動比傳動系統(tǒng)變速傳動變速傳動差速系統(tǒng)定軸輪系掛輪液壓進給周轉(zhuǎn)輪系復合輪系數(shù)控進給定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系掛輪無級變速器掛輪定軸輪系無級變速器圓柱齒輪差速圓錐齒輪差速其他電動機風能

30、太陽能水能 . 8 / 36圖 2.4 Y38 滾齒機總功能分解圖2.3.22.3.2 功能元求解功能元求解通過前面進行的各個工作步驟，已經(jīng)弄清機械系統(tǒng)的總功能、分功能、功能元之間的關系?，F(xiàn)在的任務是，尋找實現(xiàn)各個分功能的物理作用，就是求得功能元的原理解。表表 2.12.1 功能元列表功能元列表方案 1方案 2方案 3方案 4備注主傳動定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系掛輪掛輪帶傳動塔輪帶傳動塔輪變速變速進給傳動定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系掛輪掛輪數(shù)控進給數(shù)控進給分齒傳動定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系掛輪掛輪無級變速器無級變速器差動傳動定軸輪系定軸輪系無級變速器無級變速器掛輪掛輪齒輪差速齒

31、輪差速動力系統(tǒng)電動機風能動力太陽能動力水能動力2.3.32.3.3 功能元求解方案分析功能元求解方案分析1）主傳動方案表表 2.22.2 主傳動傳動方案表主傳動傳動方案表方案簡圖方案說明 . 9 / 36方 案 一 定 軸 輪 系 定軸輪系方案：由設計題目的主要技術參數(shù)知，滾刀主軸的變速級為 6 級，又依據(jù)經(jīng)驗，該傳動為降速傳動。越接近電動機的轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)速越高，在電動機功率一定的情況下，傳動件和傳動軸的幾何尺寸就越小。定軸輪系結(jié)構(gòu)簡單、傳動結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率較高，制造和操作都比較方便，價格低廉。在此處若用定軸輪系，會是進給系統(tǒng)的變數(shù)技術較小。本系統(tǒng)只 適用于變速級數(shù)較小的場合，當變速級數(shù)較大時，

32、會使其結(jié)構(gòu)龐大。表表 2.62.6 差動變速系統(tǒng)方案差動變速系統(tǒng)方案方案一圓柱齒輪差速系圓柱齒輪差動：太陽輪 1、4 分別與軸 A、B 固結(jié)，行星輪 2、3 為一二聯(lián)齒輪，分別與太陽輪 1、4 嚙合，并可繞軸 C自傳，同時隨 H 繞 A、B 軸線公轉(zhuǎn)，系桿 H做成箱體形。當 A、B 軸以一樣轉(zhuǎn)速一樣方向轉(zhuǎn)動時，太陽輪 1、4 將使系桿 H 以一樣轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，若 A、B 軸轉(zhuǎn)速不等，則系桿 H轉(zhuǎn)度為：42314244231211zzzzzznzzzzzznnH . 10 / 36統(tǒng)其中是齒輪 1、2、3、4、的齒數(shù)，4321zzzz是太陽輪 1、4 和系桿 H 的轉(zhuǎn)速Hnnn41方案二圓錐齒輪差速

33、系統(tǒng)圓錐齒輪差動：太陽輪 4、5 尺寸一樣，與行星輪 3 和系桿 H 組成差動輪系，系桿 H與齒輪 2 固結(jié)，其運動由主運動錐齒輪 1 輸入。當錐齒輪 1 轉(zhuǎn)速已知時太陽輪 4、5 的轉(zhuǎn)度與主運動輪 1 轉(zhuǎn)速的關系為：121542nzznn其中齒輪 1、2 的齒數(shù)太陽21zz541nnn輪 1、4 和系桿 H 的轉(zhuǎn)速2.42.4 最佳方案分析與確定最佳方案分析與確定設計具有約束性，多解性，相對性這樣三個特性，尤其是它的多解性，即解答方案不是唯一的，這就要求先對某問題提4342333.226 . 11 / 36出盡可能多的解決方案，然后從眾多滿足要求的方案中，優(yōu)選出擬采用的方案。為了選出擬采用的

34、方案，首先要對各候選方案進行評價。即對方案定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系4333333.193掛輪5444434.116弧錐環(huán)盤式無級變速器3243332.937因此分齒傳動方案的最優(yōu)選擇為：掛輪。1）差動傳動方案分析與比較：1. 傳動系統(tǒng)： 表表 2.122.12 差動傳動系統(tǒng)評分表差動傳動系統(tǒng)評分表評價目標功能滿足度0.223經(jīng)濟性0.217使用可靠性0.183可操作性0.150維修性0.150外觀與環(huán)保0.067總體得分 . 12 / 36niiigPN1定軸輪系4342333.226掛輪5444434.116鋼球錐輪式無級變速器3243332.937因此差動傳動的差速系統(tǒng)最優(yōu)選擇為：掛輪。2. 差速

35、系統(tǒng)：表表 2.132.13 差動差速系統(tǒng)評分表差動差速系統(tǒng)評分表評價目標功能滿足度0.223經(jīng)濟性0.217使用可靠性0.183可操作性0.150維修性0.150外觀與環(huán)保0.067總體得分niiigPN1圓柱齒輪差動系統(tǒng)4454454.333圓錐齒輪差速系統(tǒng)4455454.400因此差動傳動的差速系統(tǒng)最優(yōu)選擇為：圓錐齒輪差速系統(tǒng)。2）動力系統(tǒng)方案分析與比較：表表 2.142.14 動力系統(tǒng)方案評分表動力系統(tǒng)方案評分表評價目標功能滿足度0.223經(jīng)濟性0.217使用可靠性0.183可操作性0.150維修性0.150外觀與環(huán)保0.067總體得分niiigPN1電動機5455544.666風能3

36、253253.103太陽能3253253.103水能3253253.103 . 13 / 36因此動力系統(tǒng)方案的最優(yōu)選擇為：電動機。由以上評分得出各系統(tǒng)最佳方案：表表 2.152.15 最佳方案組合表最佳方案組合表系統(tǒng)主傳動進給傳動分齒傳動差動傳動動力方案掛輪掛輪掛輪掛輪與圓錐齒輪差速系統(tǒng)電動機此方案采用掛輪系統(tǒng)來實現(xiàn)變速，充分體現(xiàn)了掛輪系統(tǒng)的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，操作簡單，變速圍廣，價格低廉，易于維修。2.52.5 計算滾刀速度和功率并選擇電動機計算滾刀速度和功率并選擇電動機2.5.12.5.1 計算滾刀（單頭）速度：計算滾刀（單頭）速度：（1）當加工齒輪模數(shù)為：m6mm，齒輪材料為鋼料

37、時由參考文獻2中公式： （2-1）5.032.067.060281fTkvv并由文獻2查得：切削速度修正系數(shù)，耐用度。0 . 1vk21600T已知設計要求進給量，將帶入公式（2-1）計算得：rmmf325. 0fTkv、smv4837. 14282. 0)325. 0(21600600 . 12815 . 032. 067. 0由設計要求可知滾刀最大直徑， =1.4837mmd120vsm此時滾刀的最高轉(zhuǎn)速為：min2580.236100060rdvn（2）加工齒輪模數(shù)，齒輪材料為鑄鐵時由參考文獻2中公式 mmm8 （2-2）16. 03 . 02 . 08 . 060178mfTkvv并由

38、文獻2查得：切削速度修正系數(shù)，耐用度。0 . 1vk57600T由設計要求已知進給量，直徑，將帶入公式rmmf325. 0mm120d fTkv、 . 14 / 36（2-2）得:smv8164. 03874. 08)325. 0(57600600 . 117816. 03 . 02 . 08 . 0此時滾刀的最低轉(zhuǎn)速為：min69.61100060rdvn為了使?jié)L刀既能滿足加工模數(shù)的鋼料齒輪的速度，又能滿足加工模數(shù)6mmmm8mm 的鑄鐵齒輪的速度，得到滾刀的轉(zhuǎn)速圍為：min23662rn 2.5.22.5.2 滾刀的切削功率計算：滾刀的切削功率計算：此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。

39、如需要完整說明書和設計圖紙等.請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設計下載！該論文已經(jīng)通過答辯2.5.32.5.3 選擇電動機選擇電動機（1）計算電動機功率：根據(jù)功率傳動原理： （2-5）amwPP分別是帶傳動、齒輪傳動（包括軸承損失）的效率和3213721,、a其它傳動進給系統(tǒng)的功率。查取各傳動副的傳遞效率如下：傳動類型V 帶傳動齒輪傳遞（包括軸承）各傳動副的傳遞效率0.90.975取 ，8 . 0975. 09 . 0321， . 15 / 36則 ，603. 08 . 0975. 09 . 07a代入公式（2-5）得：kwkwPPamw0585. 4603. 04473.

40、 2（2）計算電動機轉(zhuǎn)速：已知滾刀的轉(zhuǎn)速圍為：，由參考文獻2Y38-1 速度傳動路線與min23662rn 公式：602017172323282436365527192105BAnn電機刀037.13ABnn刀電機為了使速度主傳動中的變速掛輪傳動平穩(wěn)，掛輪的尺寸不至過大，取B/A=0.41.8。得：12311455電機nminr根據(jù)所求得的電機的功率和轉(zhuǎn)速圍，由參考文獻4選型號為 Y112M-4 的電機，該電機的具體參數(shù)如下表：表表 2.162.16 Y112M-4Y112M-4 電機參數(shù)表電機參數(shù)表型號額定功率kw轉(zhuǎn) 速1min/r電流A效率（%）功率因數(shù)cos堵轉(zhuǎn)電流額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)

41、矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩重量/kgY112M-4414408.7784.50.827.02.22.347第第 3 3 章章 Y38Y38 滾齒機分齒設計與其計算滾齒機分齒設計與其計算3.13.1 分齒功能原理分析分齒功能原理分析為了使?jié)L齒機床能夠方便的加工不同齒數(shù)的齒輪，機床配備了分齒掛輪系統(tǒng)。通過安裝不同的掛輪，可以實現(xiàn)機床精確的分度運動，以此加工出不同齒數(shù)的齒輪。我們可以以下邊的方法來分析換置傳動鏈的方法歸納為：“抓兩端，定關系，連中間，算結(jié)果。 ” “抓兩端”就是在尋找傳動鏈之前，首先應該找出傳動鏈兩端的末端 . 16 / 36件；然后，定出兩末端件之間的計算位移量（即相對運動關系） ；之后，

42、將兩末端件之間的傳動件連接起來，就可以了解這條傳動鏈的傳動路線，并由此列出兩末端件之間的運動平衡式；根據(jù)運動平衡式，就可以算出傳動鏈換置機構(gòu)的換置計算公式。1）找末端元件：滾刀被加工工件2）定計算位移：（轉(zhuǎn)）=（轉(zhuǎn)）KZ工滾刀工件這里是滾刀頭數(shù)，是被加工工件齒數(shù)。也就是說滾刀每旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，工件就轉(zhuǎn)K工ZK1轉(zhuǎn)，故可整理出所列相對關系。工Z13）列出運動平衡式根據(jù)計算位移要求與傳動鏈的傳動路線（圖 3-1） ，就可以列出這個運動平衡式。 滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)=（轉(zhuǎn)） 84142422428232317172060fedcba工ZK . 17 / 36圖 3-1 分齒掛輪傳動鏈傳動路線圖3）計算置換公式：整理上

43、面的平衡式得出換置機構(gòu)傳動比的計算公式（換置公式）：xu=xu工ZKfedcba24式中掛輪是一對“結(jié)構(gòu)性掛輪” ，根據(jù)被加工齒輪齒數(shù)選?。篺e、當時，取；16120KZ工36,36fe當時，取。161KZ工48,24fe從換置公式可以看出，當分齒掛輪傳動比的分子和分母相差倍數(shù)過大時，對選取掛xu輪齒數(shù)與安裝掛輪都不太方便，這時會出現(xiàn)一個小齒輪帶動一個很大的齒輪（很大，工Z就很小） ；或是一個很大的齒輪帶動一個小齒輪（很小，就很大）的情況，以xu工Zxu致使掛輪架的結(jié)構(gòu)很龐大。所以“結(jié)構(gòu)性掛輪”是用來調(diào)整掛輪傳動比數(shù)值的，使fe . 18 / 36掛輪傳動比的分子，分母相差倍數(shù)不致過大。3.3

44、. 2 2 分齒掛輪的計算分齒掛輪的計算在滾齒機、銑床、車床、鏟齒車床、磨齒機等各種齒輪、螺紋加工，離不開掛輪的計算。目前，一般都是采用因式分解法，如單純加減法、分數(shù)歸一法和輾轉(zhuǎn)相除法進行手工計算。還有就是采用查表法，但是表中的數(shù)據(jù)都有一定的數(shù)據(jù)間隔。因此，這樣計算出來的掛輪齒數(shù)，誤差多數(shù)都較大。如果采用直接加合法、校正乘合法或比重加合法計算，雖然誤差較小，但是計算較為麻煩，費時費力。所以可以利用簡單的VB 小工具來直接計算，如:掛輪計算器 3.01 版現(xiàn)利用校正乘合法進行掛輪的選配：我們將齒選為 36、24、48（模數(shù)取 3）fe、交換齒輪選擇如下一組數(shù)：可以是（模數(shù)為 2）20，23，24

45、，25，30，33，34，35，37，40，41，43，45，47，48，50，53，55，57，58，59，60，61，62，65，67，70，71，73，75，79，80，83，85，89，90，92，95，97，98，100我們設計的滾齒機計劃可以加工的齒數(shù)為 20400，因此齒輪需要掛輪的配合使用。交換齒輪的齒數(shù)由以下方式計算出：在這幾個齒輪中，齒輪的直徑,根據(jù)公式可以求出，通過進一步計fe、zmd算得出中心距為 108，所以這里我們就根據(jù)改變齒輪的中心距來實現(xiàn)傳dcba、動比的變化，從而實現(xiàn)分齒的目的。 通過上面的分析與計算得到如下化簡后的關系式： （20 齒161 齒） （3-1）

46、UdcbaZK24 （162 齒400 齒） （3-2）UdcbaZK48滾刀的頭數(shù)；K齒輪的齒數(shù)；Z令 ，；McaNdb . 19 / 36將、看成兩大齒輪的嚙合，那么 U 就是這兩個大齒輪的傳動比 MNNMU 掛輪計算的方法表述如下：我們在知道了所需要加工的齒輪的齒數(shù)和使用刀具的頭數(shù)時，我們就可以由公式（3-1）或公式（3-2） ，得出傳動比，于是UUNM 將列出的交換齒輪兩兩相乘，得到如下表所列出的一組數(shù)（部分未列出）：表表 3-13-1 交換掛齒齒數(shù)表交換掛齒齒數(shù)表交換掛輪齒數(shù)2023242530100204004604805006002346052955257569024480552

47、576600720255005756006257503060069072075090010010000、可以是上述一組數(shù)中的任意一個數(shù)值，在這里我們先假設，那么在如MNNM上的一組數(shù)中，選擇最大的數(shù)作為的值，因為已經(jīng)得知，所以的值就可以算出，NUM再通過如上的一組數(shù)值查詢有無和一樣或者較為相近的數(shù)值。M如果沒有一樣或者相近的數(shù)值，那么我們就通過變換的值，來滿足要求，即取N列表中第二大的數(shù)值，然后繼續(xù)按照之前的計算步驟進行演算，如果還是沒有，就繼續(xù)取第三大的數(shù)值，以此類推，直到選擇到與一樣或基本相近的數(shù)值。在計算過程M中，如果是一對交換齒輪的配合就可以達到要求，那么盡量使用這種便于安裝的配合方法

48、。如果計算出來的值在列表中能查詢到，那么、所對應的就是所需MMNdcba、要的掛輪的齒數(shù)。如果只有與相近的數(shù)值，那么根據(jù)列表中最近的的數(shù)值確定出傳動比能否滿MM足齒輪加工要求的公差，如能滿足就可以取、來確定。NMdcba、3.3. 3 3 分齒掛輪搭配表分齒掛輪搭配表1）當被加工齒輪齒數(shù)小于 161 時，跨齒的齒數(shù)均為 36，fe、 . 20 / 36調(diào)整公式：dbcaZK24分齒掛輪架調(diào)整圖：圖 3-2 分齒掛輪架調(diào)整圖圖 3-3 分齒掛輪調(diào)整圖分齒掛輪搭配表： . 21 / 36292247340803162479408034024854080293-317-341-交換齒輪交換齒輪交換齒

49、輪在軸桿上在軸桿上在軸桿上齒數(shù)Z在跨輪軸桿上后前在分齒輪上齒數(shù)Z在跨輪軸桿上后前在分齒輪上齒數(shù)Z在跨輪軸桿上后前在分齒輪上abcdabcdabcd342206040953662461309039024653090343-367-391-34424100254336830924010039224603098345-369-393-346-370-394-347-371-39524793485348309024583722462309039630902055349-373-397-35024703485374-398-3512065409037524754090399-35230552510037

50、6241002541400306024100353-377-354245930903782070409035524713485379-35630602489380245730100357-381-358-382-359-383-36024603090384306025100 . 22 / 36361-385-362-386-363-387-364-3883060249736524733485389-當選擇分齒掛輪的交換齒輪時，可以利用單頭滾刀為基礎的分齒掛輪齒數(shù)搭配表來選定齒輪齒數(shù)。同時在此表還表示出交換齒輪所應安裝的位置。使用雙頭滾刀時，在表中所查齒數(shù) Z 的值應等于被滾齒數(shù)的一半，即若加工

51、齒數(shù)為 120 齒，滾刀為雙頭，在搭配分齒輪時應按 60 齒列表中去選取掛輪的齒數(shù)。 . 23 / 36第第 4 4 章章 蝸輪、蝸桿設計計算與校核蝸輪、蝸桿設計計算與校核4.14.1 蝸輪、蝸桿的選擇蝸輪、蝸桿的選擇設定工作狀況：使用 30000 小時。 （計劃使用十年，每年 300 個工作日，每個工作日平均工作 8 小時）4.1.14.1.1 蝸桿的輸入轉(zhuǎn)矩與輸入功率：蝸桿的輸入轉(zhuǎn)矩與輸入功率：1440fedcbaBAnn42422428 282436365527192105電機蝸桿19210555273636BA282424284242badcfe其中：（變速掛輪）=0.5562.500

52、；BA（分度掛輪）=；badc165. 2585. 010923662109刀n=0.51；fe所以令1)463. 1204. 1 (42422428 2824363655271921051440max蝸桿n = 565.58566 min/rmin/r為了避免過早的損壞分度蝸輪副，切削速度要受到蝸桿滑動速度的限制，工作臺轉(zhuǎn)速不得大于 8 r/min，取經(jīng)上式驗算:80i工作臺轉(zhuǎn)速 n =7.07 r/min 45 HRC，可從表 11-7（參考文獻5）中查得蝸輪的基本許用接觸應力。268HMPa應力循環(huán)次數(shù) （4-2）725666060 1240001.02 1080hNjn L 壽命系數(shù)

53、（4-3）7788710100.9981.02 10HNKN則 0.998 268267HHNHKMPaMPa（6）計算中心距： （4-5）22332160 3.1()1.21 2347072.8214.00267EPHZ ZaKTmmmm取中心距，因，故從表 11-2（參考文獻5）中取模數(shù)225amm80i ，蝸桿分度圓直徑。這時，從圖 11-18（參考文獻5）6.3mmm163dmm10.28da中可查得接觸系數(shù)，因為，因此以上計算結(jié)果可用。2.92ZZZ4.1.34.1.3 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸圖 4.2 普通圓柱蝸桿傳動的基本幾何尺寸 . 26

54、/ 361）蝸桿：蝸輪蝸桿傳動比：，模數(shù)：；80i3 . 6m蝸桿分度圓直徑：；mmd631蝸桿導程角：；5 4238蝸桿軸向齒距：=；apmmm782.19蝸桿軸向齒厚：=；as21mmm891. 9蝸桿齒頂高：=；1ahmmmha3 . 6*蝸桿齒根高：=(；1fhmmmcha56. 7)*蝸桿齒高：；mmhhhfa86.13111蝸桿齒頂圓直徑：；mmmhdhddaaa6 .75221111蝸桿齒根圓直徑 ：；mmcmhdhddarr4 .49)2(21111頂隙：；mmmcc6 .12*其中( =1；=0.2)ahc2）蝸輪：蝸輪齒數(shù)：，變位系數(shù)：；8012iZZ5 . 02x蝸輪分度

55、圓直徑：；mmmZd50422蝸輪齒頂高:；mmxhmddhaaa15. 3)()(212*222蝸輪齒根高：；mmcxhmddhaff71.10)()(21*2*222蝸輪喉圓直徑：；mmmmhddaa5103 .5102222蝸輪齒根高直徑：；mmhddff58.4822222蝸輪咽喉母圓直徑：；mmdaraa342122mmmmmxdda28985.28823 . 65 . 025048022221 . 27 / 36其中( =1；=0.2)ahc4.1.44.1.4 校核齒根彎曲疲勞強度校核齒根彎曲疲勞強度校核蝸輪輪齒的彎曲強度不只是為了判別其彎曲斷裂的可能性，對那些承受重載的動力蝸桿

56、副，蝸輪輪齒的彎曲變形量還要直接影響到蝸桿副的運動平穩(wěn)性精度。由于蝸輪輪齒的齒形比較復雜，要精確計算齒根的彎曲應力是比較困難的，所以常用的齒根彎曲疲勞強度計算方法就帶有很大的條件性。我們此次采用公式（參考文獻5）： = （4-6）FBFaYYmddKT253. 1212F當量齒數(shù)： （4-7）20.81cos322ZZv根據(jù)，。從圖 11-19（參考文獻5）中可查的齒形系數(shù)5 . 02x20.812vZ2.43，螺旋角系數(shù)；2FaY9592. 01401Y許用應力： （4-8）FNFFK從表 11-8（參考文獻5）查得 2CuSn10P1，制造的蝸輪的基本許用彎曲應力；MPaF56壽命系數(shù)：

57、（4-9）6699710100.9951.02 10HNKN則 n the market. The philosophical approach to a particular design depends somewhat on the kind of industry or the kind of machine. A chemical plant, which is a large and complicated machine, may be a one-shot proposition. One plant only is designed and built. If the des

58、ign is not right, the mistakes are corrected on the job, an expensive but necessary procedure, until the plant operates as planned. The designer who works where only one product is made from the design develops attitudes or philosophies quite different, for instance, from an airplane or automotive d

59、esigner. In the airplane industry, light weight and reliability ate if utmost . 28 / 36importance. The philosophy of the airplane designer leads him to relatively high-precision (and high-cost) designs, because the results are worth the money. Often the designed product is manufactured and operated

60、under actual or simulated actual conditions, perhaps repeatedly, before the design is considered acceptable. In the automotive industry, the designer wants to be sure that his designer wants to be sure that his design is suitable for mass production. A subassembly design, such as the transmission, w