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徐州工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
徐州工程學(xué)院 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)
設(shè)計(jì)（論文）題目 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)銑削動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)
Annual Gear Gear Cutter Gear AugerComputer-Aided Design
學(xué) 生 姓 名 張文斌
班 級 04機(jī)本（2）
起 止 日 期 08.2.25——08.6.2
指 導(dǎo) 教 師 韓翔
教研室主任 張?jiān)?
發(fā)任務(wù)書日期 2008年 2月 25日
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的背景：
我國現(xiàn)正處于傳統(tǒng)機(jī)床向數(shù)控機(jī)床過渡時(shí)期，經(jīng)濟(jì)性數(shù)控化改造有非常廣闊的市
場。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)利用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)使數(shù)控機(jī)床向高開放性、高可靠性和高
速度、高精度的方向發(fā)展，因此，本課題研究的目的將是在保持經(jīng)濟(jì)性的前提下開發(fā)
新型的銑削動(dòng)力頭，促進(jìn)我國的機(jī)床改造。
2.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的內(nèi)容和要求：
本課題運(yùn)用CAD技術(shù)對內(nèi)齒輪銑齒機(jī)動(dòng)力銑削頭進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周
期、減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度、降低設(shè)計(jì)成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭能力。
一 廣泛查閱資料，了解國內(nèi)外CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；深入分析研究銑齒機(jī)的結(jié)構(gòu)。
二 對內(nèi)齒輪銑齒機(jī)銑削頭進(jìn)行方案的論證。
三對電動(dòng)機(jī)的選擇和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
四 完成銑削頭的總體的裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)。
五 完成內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的論文編寫工作。
3.主要參考文獻(xiàn)：
濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社,2001
章富元.對我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的思考.中國機(jī)械工程,1999
吳宗澤 主編.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊.冶金工業(yè)出版社,1999
賈云福，張世昌.機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社,2004
孫恒 陳作模 .機(jī)械原理（第六版）.高等教育出版社,2001
4.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃(以周為單位)：
起 止 日 期
工 作 內(nèi) 容
備 注
第1，2周
根據(jù)老師要求，查閱相關(guān)資料。
第3，4周
制定內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的總體方案。
第5，6周
選定銑齒機(jī)的電動(dòng)機(jī)和軸承，軸承蓋，進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。
第7，8周
進(jìn)行內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的上蓋和底座的設(shè)計(jì)。
第9，10周
用CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)總體裝配圖和零件圖。
第11，12周
完成說明書。
第13，14周
對畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的完善。
第15，16周
深入了解設(shè)計(jì)的思想，對畢業(yè)答辯進(jìn)行準(zhǔn)備。
教研室審查意見：
室主任
年 月 日
學(xué)院審查意見：
教學(xué)院長
年 月 日
文檔包括:
說明書一份,45頁,28000字左右.
圖紙共6張:
A0-動(dòng)力頭裝配圖.dwg
A0-上蓋.dwg
A0-箱體.dwg
A1-銑刀安裝調(diào)整結(jié)構(gòu)圖.dwg
A3-齒輪軸.dwg
A3-從動(dòng)主軸.dwg
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
課 題 名 稱： 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)銑削動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名：
指 導(dǎo) 教 師：
所 在 學(xué) 院： 徐州工程學(xué)院
專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
說 明
1．根據(jù)《徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告》，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，學(xué)院教學(xué)院長批準(zhǔn)后實(shí)施。
2．開題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報(bào)告不合格者不得參加答辯。
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。
4．本報(bào)告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個(gè)人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報(bào)告按不合格論。
5. 課題類型填：工程設(shè)計(jì)類；理論研究類；應(yīng)用（實(shí)驗(yàn)）研究類；軟件設(shè)計(jì)類；其它。
6、課題來源填：教師科研；社會生產(chǎn)實(shí)踐；教學(xué)；其它
課題
名稱
內(nèi)齒輪銑齒機(jī)銑削動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)
課題來源
社會生產(chǎn)實(shí)踐
課題類型
工程設(shè)計(jì)
選題的背景及意義
我國現(xiàn)正處于傳統(tǒng)機(jī)床向數(shù)控機(jī)床過渡時(shí)期，經(jīng)濟(jì)性數(shù)控化改造有非常廣闊的市場?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)利用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)使數(shù)控機(jī)床向高開放性、高可靠性和高速度、高精度的方向發(fā)展，因此，本課題研究的目的將是在保持經(jīng)濟(jì)性的前提下開發(fā)新型的銑削動(dòng)力頭，促進(jìn)我國的機(jī)床改造。
研究內(nèi)容擬解決的主要問題
本課題運(yùn)用CAD技術(shù)對內(nèi)齒輪銑齒機(jī)動(dòng)力銑削頭進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度、降低設(shè)計(jì)成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭能力。
完成內(nèi)容：
對內(nèi)齒輪銑齒機(jī)銑削頭方案選定。對電動(dòng)機(jī)的選擇和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。軸承，軸承蓋，和軸的校核。銑削頭的總體的裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)。內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的論文編寫工作。
研究方法技術(shù)路線
一 廣泛查閱資料，了解國內(nèi)外CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；深入分析研究銑齒機(jī)的結(jié)構(gòu)。
二 對內(nèi)齒輪銑齒機(jī)銑削頭進(jìn)行方案的論證。
三對電動(dòng)機(jī)的選擇和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
四 完成銑削頭的總體的裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)。
五 完成內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的論文編寫工作。
研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃
第1，2周，根據(jù)老師要求，查閱相關(guān)資料。
第3，4周，制定內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的總體方案。
第5，6周，選定銑齒機(jī)的電動(dòng)機(jī)和軸承，軸承蓋，進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。
第7，8周，進(jìn)行內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的上蓋和底座的設(shè)計(jì)。
第9，10周，用CAD進(jìn)行設(shè)計(jì)總體裝配圖和零件圖。
第11，12周，完成說明書。
第13，14周，對畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的完善。
第15，16周，深入了解設(shè)計(jì)的思想，對畢業(yè)答辯進(jìn)行準(zhǔn)備。
主要參考
文獻(xiàn)
濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社,2001
章富元.對我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的思考.中國機(jī)械工程,1999
吳宗澤 主編.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊.冶金工業(yè)出版社,1999
賈云福，張世昌.機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社,2004
孫恒 陳作模 .機(jī)械原理（第六版）.高等教育出版社,2001
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見
學(xué)院意見
教研室主任簽名：
年 月 日
教學(xué)院長簽名：
年 月 日
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
圖書分類號：
密 級：
摘 要
內(nèi)齒輪銑齒機(jī)銑削動(dòng)力頭通過安裝在改進(jìn)的數(shù)控磨削銑齒機(jī)上，用來加工一定系列的直齒內(nèi)齒輪。動(dòng)力頭采用雙頭盤形銑刀來加工不同齒廓的齒面，通過數(shù)控回轉(zhuǎn)臺以及數(shù)控上下滑臺實(shí)現(xiàn)全齒的銑削，當(dāng)回轉(zhuǎn)一周即完成一內(nèi)齒輪的銑削工作。
主要研究內(nèi)容如下：
銑削動(dòng)力頭的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型。
傳動(dòng)使用的螺旋錐齒輪選擇，設(shè)計(jì)和計(jì)算。
銑刀安裝與調(diào)整方式等的選擇。
運(yùn)用AutoCAD繪制銑削動(dòng)力頭的整體裝配圖、整體零件圖、齒輪裝配結(jié)構(gòu)圖、銑刀安裝和調(diào)整結(jié)構(gòu)圖等。
關(guān)鍵詞：銑削動(dòng)力頭；螺旋錐齒輪；內(nèi)齒輪；銑齒機(jī)
ABSTRACT
Inner gear cutter milling power head through installs on the improvement numerical control milling machine bed, using for certain series the straight tooth annular gear. The power head uses the double headed disc cutter to process the different tooth profile the tooth face, the sliding table realizes the entire tooth milling through about the numerical control rotary abutment as well as the numerical control, when rotates a week namely to complete an milling annular gear.
Main research content as follows:
Choosing for Milling power head actuation electrical machinery
The transmission use spiral bevel gear chooses, design and computation.
The milling cutter installs the way and so on the choice.
Using AutoCAD plan milling power head overall assembly drawing, overall detail drawing, gear assembly structure drawing, milling cutter installment and adjustment structure drawing and so on
This topic development inner gear cutter milling power head through installs on the improvement numerical control milling machine bed, uses for certain series the straight tooth annular gear. The power head uses the double headed disc cutter to process the different tooth profile the tooth face, the sliding table realizes the entire tooth milling through about the numerical control rotary abutment as well as the numerical control, when rotates a week namely to complete an milling annular gear.
KEY WORDS：Milling power head spiral bevel gear annular gear numerical control milling machine bed
目錄
1 緒論 1
1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述 1
1.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2
1.3銑齒機(jī)簡介 4
1.3.1 轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪切削方法 4
1.3.2 轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪加工用刀盤 5
1.3.3 調(diào)整計(jì)算 5
1.3.4 試制 5
1.3.5 轉(zhuǎn)盤錐齒輪副接觸區(qū)的修正 6
1.3.6 刀具的刃磨 6
1.3.7 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 6
1.3.8 檢驗(yàn)項(xiàng)目 7
1.3.9 主要生產(chǎn)廠及輸往國家和地區(qū) 7
1.3.10 包裝及儲運(yùn) 7
1.3.11 齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 8
1.4 本課題完成的主要工作 10
2 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的選定 11
2.1 我國銑齒機(jī)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和存在的問題 11
2.2 銑齒機(jī)總體布局的基本要求 12
2.3 傳動(dòng)的方案分析和設(shè)計(jì) 12
2.4 電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 14
2.4.1 電動(dòng)機(jī)的概述 14
2.4.2 結(jié)構(gòu)及各部分的作用 14
2.4.3 原理 15
2.4.4 分類 15
2.4.5 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 15
2.4.6 檢驗(yàn) 16
2.4.7 包裝及儲運(yùn) 16
2.4.8選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式 17
2.5 銑齒機(jī)基礎(chǔ)的選擇 21
2.6 銑齒機(jī)在基礎(chǔ)上的固定和調(diào)整 22
2.6.1 固定方式的選擇 22
3 動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計(jì) 24
3.1 動(dòng)力頭的總體結(jié)構(gòu) 24
3.1.1箱體 24
3.1.2螺旋錐齒輪 24
3.2.聯(lián)軸器 26
3.3軸承 29
3.4 軸承蓋 30
3.5 齒輪軸 30
3.6軸的計(jì)算 32
3.7花鍵聯(lián)接的選用 36
4 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)箱體的設(shè)計(jì) 39
4.1銑齒機(jī)箱體概述 39
4.2箱體的材料和時(shí)效處理 39
4.2.1 箱體的材料選擇 39
4.2.2 箱體的時(shí)效處理 40
4.3 箱體的截面形狀及肋板布置 40
4.3.1截面形狀 40
4.3.2 肋板布置 40
4.5 方案的選定 42
5 總結(jié) 43
參 考 文 獻(xiàn) 44
致 謝 45
附錄 46
9
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1 緒論
1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(computer aided design,CAD)是一種用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)，包括設(shè)計(jì)，繪圖、工程分析與文檔制作等設(shè)計(jì)活動(dòng)，它是一種新的設(shè)計(jì)方法，也是一門多學(xué)科綜合應(yīng)用的新技術(shù)。
從技術(shù)角度看，CAD技術(shù)把產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)化為存儲在計(jì)算機(jī)中的數(shù)字化模型，從而為后續(xù)的工藝，制造，管理等環(huán)節(jié)提供了共享的信息源。
現(xiàn)在CAD技術(shù)已不僅僅用于自動(dòng)繪圖或三維建模，而已成為一種廣義的、綜合性的關(guān)于設(shè)計(jì)的新技術(shù)，它涉及以下基礎(chǔ)技術(shù)∶
(1)圖形處理技術(shù)。如二維交互圖形技術(shù)、三維幾何造型技術(shù)及其他圖形輸入輸出技術(shù)
(2)工程分析技術(shù)。如有有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、物理特性計(jì)算（如面積、體積、慣性矩等計(jì)算）、模擬仿真以各行各業(yè)中的工程分析等。
(3)數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交換技術(shù)。如產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)、數(shù)據(jù)庫、異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和接口等。
(4) 文檔處理技術(shù)。如文檔制作、編輯及文字處理等。
(5) 界面開發(fā)技術(shù)。如圖形用戶界面、網(wǎng)絡(luò)用戶界面、多通道多媒體智能用戶界面等。
(6) 基于Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和開發(fā)技術(shù)。
任何設(shè)計(jì)都表現(xiàn)為一種過程，每個(gè)過程都由一系列設(shè)計(jì)活動(dòng)組成。活動(dòng)間既有串行的設(shè)計(jì)活動(dòng)，也有并行的設(shè)計(jì)活動(dòng)，目前設(shè)計(jì)中的大多數(shù)活動(dòng)都可以用CAD技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，但也有一些活動(dòng)目前尚很難用CAD技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，如設(shè)計(jì)的需求分析、設(shè)計(jì)的可行性研究等。將設(shè)計(jì)的過程中能用CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)的活動(dòng)集合在一起就構(gòu)成了CAD過程，圖（1）說明了設(shè)計(jì)過程與CAD過程的關(guān)系。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)過程中越來越多的活動(dòng)都能用CAD工具加以實(shí)現(xiàn)，因此，CAD技術(shù)的覆蓋面將越來越寬，以至整個(gè)設(shè)計(jì)過程就是CAD過程。
圖1 設(shè)計(jì)過程與CAD過程的關(guān)系
在過去50多年中，CAD技術(shù)經(jīng)歷了五個(gè)主要發(fā)展時(shí)期∶
(1)世紀(jì)50年代。美國麻省理工學(xué)院（MIT）于1950年在它研制的名為“旋風(fēng)”的計(jì)算機(jī)上采用了陰極射線管（CRT）做成的圖形終端，并能被動(dòng)地顯示圖形。
(2) 20世紀(jì)60年代。這是交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展的最重要時(shí)期。1962年美國學(xué)者Ivan Sutherland研究出了名為Sketchpad的系統(tǒng)，這是一個(gè)交互式圖形系統(tǒng)，能在屏幕上進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)與修改，開始出現(xiàn)CAD術(shù)語。
(3) 20世紀(jì)70年代。計(jì)算機(jī)交互圖形技術(shù)和三維幾何造型技術(shù)(線框、曲面和實(shí)體模型)為CAD技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?？偟恼f，70年代是CAD單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段，個(gè)功能模塊漸趨完善，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，應(yīng)用主要集中在計(jì)算機(jī)繪圖和有限元分析方面，集成性差。
(4) 20世紀(jì)80年代。隨著超級微型機(jī)和32位字長的工程工作站迅速占領(lǐng)市場，各CAD廠商將原來在大型機(jī)和小型機(jī)上的CAD/CAM系統(tǒng)紛紛向新的硬件平臺移植或重新開發(fā)。這一階段的應(yīng)用特點(diǎn)是∶從二維繪圖發(fā)展為三維建模，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM的集成，應(yīng)用取得了顯著效益
(5) 20世紀(jì)90年代。隨著世界市場的多變與激烈競爭，隨著各種先進(jìn)設(shè)計(jì)理論和先進(jìn)制造模式的發(fā)展，隨著高檔微機(jī)、操作系統(tǒng)和編程軟件的發(fā)展，隨著因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，CAD技術(shù)正在經(jīng)歷著前所未有的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，正向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。
1.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
CAD技術(shù)推動(dòng)了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命，對加速工程建設(shè)和縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭能力與創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。CAD技術(shù)已成為衡量國家科技與工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，成為企業(yè)信息化的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
分析CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)在四個(gè)方面∶
1．集成化
在一個(gè)由多種軟件組成的復(fù)雜系統(tǒng)中，例如計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）、并行工程（CE）等，集成的含義有多種，一般有功能集成、信息集成 過程集成及動(dòng)態(tài)聯(lián)盟中企業(yè)的集成此處所說的集成是指信息集成。由于設(shè)計(jì)是產(chǎn)品開發(fā)的首要環(huán)節(jié)，因此，CAD信息處于產(chǎn)品生命周期中信息鏈的源頭。為了提高系統(tǒng)的集成水平，CAD技術(shù)必須在以下幾個(gè)方面提高水平∶
(1) 數(shù)字化產(chǎn)品建模。必須提供針對產(chǎn)品全生命周期的統(tǒng)一的產(chǎn)品模型，該模型應(yīng)該符合某種標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范，其內(nèi)容應(yīng)該包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀、設(shè)計(jì)過程以及設(shè)計(jì)所用的知識；在建模技術(shù)上，應(yīng)該能提供性能優(yōu)良的特征建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)、變量化設(shè)計(jì)等方法。
(2) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換。除了提供按目前已有的交換規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā) 中性交換文件及其接口（如DXF,IGES,STEP文件）外，還需要發(fā)展新的交換思想和規(guī)范（如VRML,XML文件等）。
(3) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)與提高PDM軟件性能，有效管理與產(chǎn)品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)以及與產(chǎn)品相關(guān)的所有過程。
(4) 繼續(xù)改進(jìn)與開發(fā)各種CAx(CAD,CAE,CAPP…)以及DFx(DFA,DFM,DFT…)并使它們有機(jī)地集成起來。
2．網(wǎng)絡(luò)化
因特網(wǎng)及Web技術(shù)的發(fā)展，迅速將設(shè)計(jì)工作推向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的模式，因此，CAD技術(shù)必須在以下幾個(gè)方面提高水平∶
能夠提供基于因特網(wǎng)的完善的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境。
提供網(wǎng)上多種CAD應(yīng)用服務(wù)，例如設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)劃，設(shè)計(jì)沖突檢測與消
解、網(wǎng)上虛擬裝配等工具。
3．智能化
現(xiàn)有的CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中只能處理數(shù)值型的工作，包括計(jì)算，分析與繪圖。然而在設(shè)計(jì)活動(dòng)中存在另一類符號推理型工作，包括方案構(gòu)思與擬定、最佳方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、評價(jià)、決策以及參數(shù)選擇等。這些工作賴于一定的知識模型，采用符號推理方法才能獲得圓滿解決。因此將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)技術(shù)，與傳統(tǒng)CAD技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化CAD系統(tǒng)是機(jī)械CAD發(fā)展的必然趨勢。以下幾個(gè)問題應(yīng)該給予更多的注意∶
(1) 發(fā)展新的設(shè)計(jì)理論與方法。例如并行設(shè)計(jì)的理論，概念設(shè)計(jì)的理論，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論等。
(2)繼續(xù)深入研究機(jī)械設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的一些基本理論與技術(shù)問題。例如設(shè)計(jì)知識模型的表示與建模、知識獲取、工具系統(tǒng)的技術(shù)等。
4．標(biāo)準(zhǔn)化
隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化問題越來越顯出它的重要性。迄今已制定了不少標(biāo)準(zhǔn)，隨著技術(shù)進(jìn)步，新標(biāo)準(zhǔn)還會出現(xiàn)，基于這些標(biāo)準(zhǔn)推出的有關(guān)軟件是一批寶貴的資源，用戶的應(yīng)用開發(fā)常常離不開它。
1.3銑齒機(jī)簡介
銑齒機(jī)可使用于重型機(jī)器制造、造船、礦業(yè)、石油和冶金工業(yè)中, 用來少量或成批加工大模數(shù)的螺旋錐齒輪。其主要參數(shù)如下:
加工錐齒輪最大直徑<1 600 mm
加工錐齒輪的平均法向模數(shù)8～ 22
加工錐齒輪最大外齒高(大端) 60 mm
加工錐齒輪最大齒面寬250 mm
加工錐齒輪的齒數(shù)范圍10～ 50
加工錐齒輪的節(jié)錐角5～ 80°
切齒最大傳動(dòng)比10∶1
最大雙曲線位移±260 mm
1.3.1 轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪切削方法
轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪切削方法的選擇取決于齒型參數(shù)、生產(chǎn)特點(diǎn)、對接觸區(qū)的質(zhì)量要求等因素。
a) 粗切 通過三面或雙面刀盤在一個(gè)切削行程內(nèi)完成, 采用雙面刀盤同時(shí)切出大小齒槽的兩側(cè)齒面。
b) 精切 按照精切大小齒輪同時(shí)加工的數(shù)目和銑齒機(jī)重新調(diào)整的次數(shù)分為普通雙面法、旋轉(zhuǎn)單面法、普通單面法、雙重雙面法。綜合各種具體因素, 選擇普通雙面法進(jìn)行加工。所謂普通雙面法就是在加工大齒輪時(shí)一次調(diào)整同時(shí)加工齒的凸面和凹面, 而加工小齒輪時(shí)對齒的凸面和凹面采用不同的調(diào)整狀態(tài)單獨(dú)完成切削過程。由于切削大齒輪同時(shí)加工齒的凹凸面, 顯著提高了勞動(dòng)效率, 適用于批量生產(chǎn), 但所用刀盤刀具錯(cuò)刀量必須保證獲得應(yīng)有齒厚。
1.3.2 轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪加工用刀盤
a) 粗切刀盤 用于粗切的刀盤通常有雙面刀盤和三面刀盤。雙面刀盤具有外刀和內(nèi)刀。三面刀盤有外刀、內(nèi)刀和中刀。雙面刀盤主要用于滾切法粗切節(jié)錐角50°以內(nèi)的齒輪; 三面刀盤則是用切入法粗切節(jié)錐角大于50°的齒輪。采用切入法粗切大齒輪, 應(yīng)該使用3 面刀盤, 帶外、中、內(nèi)3 種刀具, 由于不具備條件, 只好改為雙面刀盤, 其結(jié)果可導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。
b) 精切刀盤 精切刀盤通常有雙面和單面刀盤。前者具有外刀、內(nèi)刀2 種刀具型式, 可同時(shí)加工齒的凹、凸面, 用于切制大輪。單面精切刀盤用于精切小輪, 它只有內(nèi)刀或外刀, 用于切齒的凸面或凹面。
1.3.3 調(diào)整計(jì)算
a) 計(jì)算過程建立在廠家提供的公式之上并根據(jù)計(jì)算原理對其進(jìn)行了校核。
b) 了解計(jì)算過程、方法, 對調(diào)整數(shù)據(jù)進(jìn)行手算。
c) 準(zhǔn)確編制5A 284 蘇聯(lián)銑齒機(jī)調(diào)整計(jì)算程序。
d) 利用計(jì)算程序, 對示范齒輪進(jìn)行計(jì)算, 結(jié)果完全符合資料所給出的結(jié)果(包括中間、最后結(jié)果)。計(jì)算程序編制準(zhǔn)確。
e) 計(jì)算時(shí)需確認(rèn)系數(shù)F e 和F h。F e為接觸區(qū)長度系數(shù), F h 為接觸區(qū)高度系數(shù), 選取如表1。鑒于F e, F h 的選取對計(jì)算結(jié)果影響較大, 程序?qū) e, F h每隔0. 01 取值, 同時(shí)監(jiān)測幾個(gè)主要的數(shù)據(jù), 如假想冠輪齒數(shù), 徑向調(diào)整數(shù)值, 刀具形成直徑, 工作臺橫向移動(dòng), 準(zhǔn)雙曲線移動(dòng)。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)在F e= 0. 58,F h= 0. 87 時(shí), 最為符合要求。
表1 F e 和F h 的選取
加工精度等級齒長系數(shù)Fe 齒高系數(shù)Fh
4～ 5 0. 65～ 0. 80 0. 75～ 0. 90
6～ 7 0. 60～ 0. 75 0. 75～ 0. 90
7～ 9 0. 50～ 0. 70 0. 70～ 0. 85
10～ 12 0. 45～ 0. 65 0. 60～ 0. 80
1.3.4 試制
a) 進(jìn)刀 先將根錐角加到尺寸, 安裝距留余量, 粗切后逐漸將安裝距加到尺寸。
b) 刀高 考慮銑齒機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性, 兼顧刀具的重磨, 從刀尖到銑齒機(jī)刀具心軸的距離h 發(fā)生變化。理論上要求h= 0, 但采用測高量具測量h= 19 mm ,對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)整, 保證根錐角及安裝距離增加到尺寸后所切齒深準(zhǔn)確。
c) 銑齒機(jī)前后 銑齒機(jī)排削出口處規(guī)定在銑齒機(jī)后面, 其對面為銑齒機(jī)前面。在工作物架底板裝有調(diào)整銑齒機(jī)是工作物架橫向移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。移向搖臺前, 工件與刀盤間距縮小, 所切齒深增大, 相反則減少。
d) 垂直輪位 粗切時(shí)垂直輪位應(yīng)處于零位,否則所切齒形有誤。
1.3.5 轉(zhuǎn)盤錐齒輪副接觸區(qū)的修正
錐齒輪副接觸區(qū)的大小、形狀、位置對轉(zhuǎn)盤的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)、使用壽命和噪聲有直接影響。齒面接觸區(qū)是衡量轉(zhuǎn)盤錐齒輪質(zhì)量的重要標(biāo)志之一。采用以大輪為基準(zhǔn), 小輪精銑各面后分別在錐齒輪檢查機(jī)上檢查齒面接觸區(qū), 然后, 再上銑齒機(jī)根據(jù)實(shí)際情況修正小輪。
1.3.6 刀具的刃磨
刀具有2 種刃磨方式, 濕磨時(shí), 將蘇制磨齒胎具稍加改進(jìn)后使之可在M 7130 型平面磨床上使用, 所磨刀具鋒利, 耐用。一次裝夾可磨6 把刀具, 效率高。干磨時(shí), 可重新設(shè)計(jì)干磨胎具, 一次可磨1 把, 效率低, 但符合已有工藝習(xí)慣, 所磨刀具質(zhì)量較好, 可滿足生產(chǎn)需要。
1.3.7 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
齒輪加工銑齒機(jī)主要采用國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別產(chǎn)品尚有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)均等效目前國際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)先進(jìn)國家標(biāo)準(zhǔn)，此外尚有50多個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。所有產(chǎn)品均有質(zhì)量分等標(biāo)準(zhǔn)，出口產(chǎn)品不得低于一等品。主機(jī)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有：GB4686-84《插齒機(jī)精度》，JB/T3193-92《插齒機(jī)技術(shù)條件》，JB/T54458-94《插齒機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等》，GB9059-88《精密插齒機(jī)精度》，ZBnJ56006-88《精密插齒機(jī)制造與驗(yàn)收技術(shù)條件》，JB5571-91《齒條插齒機(jī)精度》，JB/T6343-92《齒條插齒機(jī)技術(shù)條件》，JB/T6606-93《高速插齒機(jī)技術(shù)條件》，JB/T6342-92《數(shù)控插齒機(jī)技術(shù)條件》，GB8064-98《滾齒機(jī)精度》，JB/T6344-92《滾齒機(jī)技術(shù)條件》，JB/T54468-94《滾齒機(jī)產(chǎn)品分等規(guī)定》，JB5569-91《精密滾齒機(jī)精度》，JB/T54505-94《精密滾齒機(jī)質(zhì)量分等規(guī)定》，JB/T6345-92《重型滾齒機(jī)技術(shù)條件》，JB/T5570-91《臥式滾齒機(jī)精度》，JB/T6346-92《臥式滾齒機(jī)技術(shù)條件》，ZBJ56005.2-88、JB/T6597-93《小模數(shù)齒輪滾齒機(jī)精度》，ZBJ56005.3-88《小模數(shù)齒輪滾齒機(jī)制造驗(yàn)收技術(shù)要求》，JB/T4177-93《直齒錐齒輪刨齒機(jī)技術(shù)條件》，JB4176-86《直齒錐齒輪刨齒機(jī)精度》，JB/T54457-94《直齒錐齒輪刨齒機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量分等》，JB6095-92《直齒拉齒機(jī)精度》，JB/T54011-93《直齒錐齒輪拉齒機(jī)技術(shù)條件》，JB2267-86《弧齒錐齒輪銑齒機(jī)精度》，JB/T3192-93《弧齒錐齒輪銑齒機(jī)技術(shù)條件》，JB/T54450-94《弧齒錐齒輪銑齒機(jī)質(zhì)量分等》，JB/T3732-94《剃齒機(jī)精度》，JB/T3865-92《剃齒機(jī)技術(shù)條件》，JB/T5451-94《剃齒機(jī)質(zhì)量分等》，JB3953-85《弧齒錐齒輪磨齒機(jī)精度》，JB/T3954-96《弧齒錐齒輪磨齒機(jī)技術(shù)條件》，JB3988-85《蝶形砂輪磨齒機(jī)精度》，JB3991-85《錐形砂輪磨齒機(jī)精度》，JB3993-85《蝸桿砂輪磨齒機(jī)精度》，JB3990-85《成形砂輪磨齒機(jī)精度》，JB3992-85《大平面砂輪磨齒機(jī)精度》，JBn3989-85《漸開線圓柱齒輪磨齒機(jī)制造驗(yàn)收技術(shù)要求》，ZBJ56007-88《齒輪導(dǎo)角機(jī)精度》，JB/T6347-92《齒輪導(dǎo)角機(jī)技術(shù)條件》等。
1.3.8 檢驗(yàn)項(xiàng)目
檢驗(yàn)時(shí)除按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品技術(shù)條件要求檢查外，主要進(jìn)行精度和性能檢驗(yàn)，各類齒輪加工銑齒機(jī)的精度，檢驗(yàn)項(xiàng)目均在10項(xiàng)以上。
幾何精度：
包括安裝加工件的主軸(心軸)及工作臺等項(xiàng)的有關(guān)精度，安裝刀具的主軸(心軸)及刀架等項(xiàng)的有關(guān)精度，以及兩者間的相關(guān)和相互位置精度。
傳動(dòng)精度：
包括長周期誤差和短周期誤差。
工作精度：
是指對加工件進(jìn)行測量的檢驗(yàn)項(xiàng)目，包括周節(jié)偏差、周節(jié)累積誤差、齒向誤差和齒面粗糙度等。
精度檢驗(yàn)時(shí)還須參照J(rèn)B2670-82《金屬切削銑齒機(jī)精度檢驗(yàn)通則》進(jìn)行。
1.3.9 主要生產(chǎn)廠及輸往國家和地區(qū)
目前生產(chǎn)出口齒輪加工銑齒機(jī)的主要廠家有：天津第一銑齒機(jī)總廠、重慶銑齒機(jī)廠、秦川銑齒機(jī)廠、南京銑齒機(jī)廠、南京第二銑齒機(jī)廠、上海第一銑齒機(jī)廠等，其產(chǎn)品主要銷往美國、香港、東南亞、巴基斯坦、孟加拉、中東及歐洲等30余個(gè)國家和地區(qū)。
1.3.10 包裝及儲運(yùn)
齒輪加工銑齒機(jī)多采用木箱包裝，各木箱生產(chǎn)廠家在制造木箱時(shí)，依據(jù)GB7284-98《框架木箱》，GB/T13384-92《機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。上述標(biāo)準(zhǔn)對包裝箱的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、含水率等項(xiàng)目做了具體規(guī)定。包裝箱檢驗(yàn)抽樣判定時(shí)還須參照SN/T0275-93《出口商品運(yùn)輸包裝木箱檢驗(yàn)規(guī)程》。箱內(nèi)銑齒機(jī)應(yīng)進(jìn)行有效的固定和襯墊，其電器及加工未涂漆表面應(yīng)做防銹防潮處理，其防銹有效期為兩年。在存放及滯港期間銑齒機(jī)類產(chǎn)品應(yīng)庫內(nèi)保管，暫時(shí)露天存放時(shí)應(yīng)墊高并加苫蓋防止雨淋、水浸。箱面重心、防雨、勿倒置、輕放等標(biāo)識應(yīng)齊全，以保證運(yùn)輸時(shí)產(chǎn)品完好、安全運(yùn)抵目的地。
1.3.11 齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)齒輪加工銑齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，以滾齒機(jī)(或蝸桿砂輪磨齒機(jī))為例，在齒輪銑齒機(jī)中存在著展成分度鏈、差動(dòng)鏈、進(jìn)給傳動(dòng)鏈等。調(diào)整既復(fù)雜又費(fèi)時(shí)。快速趨近、工進(jìn)、快退的位置和距離都需要精心調(diào)試或試切才能完成，且需要的輔件多。?
??為了提高齒輪加工精度和加工效率，到了20世紀(jì)80年代以后，國內(nèi)外開始對齒輪加工銑齒機(jī)進(jìn)行數(shù)控化改造和生產(chǎn)數(shù)控齒輪加工銑齒機(jī)。特別是近年來，由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)的高精度、高速響應(yīng)交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，為齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。我們將齒輪加工系統(tǒng)分為全功能和非全功能兩大類。??
1）非全功能齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)?
??配這類數(shù)控系統(tǒng)的銑齒機(jī)進(jìn)給軸為數(shù)控軸，多采用伺服系統(tǒng)。由于80年代齒輪加工數(shù)控化剛開始起步，當(dāng)時(shí)數(shù)控技術(shù)無法滿足齒輪加銑齒機(jī)展成分度鏈的高同步性的要求,因此展成分度鏈和差動(dòng)鏈仍為傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)。這種數(shù)控加工方式，調(diào)整比機(jī)械式齒輪加工銑齒機(jī)要方便的多。它們可以通過幾個(gè)坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)齒向修形齒輪的加工，省去了傳統(tǒng)加工修形齒輪所需要的靠模等裝置，提高了生產(chǎn)率和加工精度。但是這類齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)屬經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，由于其展成分度鏈和差動(dòng)鏈仍為傳統(tǒng)的機(jī)械式，齒輪加工精度取決于機(jī)械傳動(dòng)鏈的精度。目前這種齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)多用于對現(xiàn)有機(jī)械式齒輪加工銑齒機(jī)的數(shù)控改造。?
2）全功能齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)?
??近年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和高精度、高速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，全功能數(shù)控齒輪加工銑齒機(jī)已成為國際市場上的主流產(chǎn)品。全功能數(shù)控指不僅齒輪銑齒機(jī)的各軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)控的，而且銑齒機(jī)的展成運(yùn)動(dòng)和差動(dòng)運(yùn)動(dòng)也是數(shù)控的。目前展成分度鏈和差動(dòng)鏈的數(shù)控處理方法不盡相同，有基于軟件插補(bǔ)以及基于硬件控制的兩種類型。???
3）基于軟件差補(bǔ)的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)?
? 這類數(shù)控系統(tǒng)的刀具主軸一般采用變頻裝置控制，工件主軸通過數(shù)控指令經(jīng)伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。目前國產(chǎn)數(shù)控齒輪加工銑齒機(jī)所配置的數(shù)控系統(tǒng)大多為國外知名品牌的通用數(shù)控系統(tǒng)，因而都是采用這種基于軟件插補(bǔ)的數(shù)控加工方式。?
??基于軟件插補(bǔ)方法的優(yōu)點(diǎn)是工件主軸的轉(zhuǎn)速完全由數(shù)控系統(tǒng)的軟件控制，因此，可以通過編制適當(dāng)?shù)能浖?，用通用的刀具來高精度快速地加工非圓齒輪、修形齒輪，且加工精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的機(jī)械靠模加工方法。目前，由于控制精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面的原因，基于軟件插補(bǔ)的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)還不能勝任高速高精度磨齒機(jī)的要求。隨著計(jì)算機(jī)速度的不斷提高、新控制方法的出現(xiàn)和控制精度的提高，這種方法的應(yīng)用面越來越廣?；谟布刂频凝X輪加工數(shù)控系統(tǒng)在傳統(tǒng)齒輪銑齒機(jī)的展成分度鏈中，刀具和工件是由同一個(gè)電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)的，傳動(dòng)鏈很長，并常需要采用精度不易提高的傳動(dòng)元件(如錐齒輪、萬向聯(lián)軸節(jié)等)，所以提高銑齒機(jī)精度受到限制制。
? 目前多采用光電盤脈沖分頻分度傳動(dòng)鏈。砂輪主軸以固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)發(fā)信元件(如光電盤)，光電盤信號經(jīng)數(shù)字分頻后，控制工件軸伺服電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)精確分度傳動(dòng)關(guān)系。同時(shí)把銑齒機(jī)的差動(dòng)鏈也納入控制系統(tǒng)。?
??基于硬件控制的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：采用硬件控制，特別是采用高同步精度的鎖相伺服控制時(shí)，精度高，響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)上比較復(fù)雜，比軟件插補(bǔ)的方式多一個(gè)硬件控制電路部分。硬件控制的電子齒輪比(差動(dòng)系數(shù)、主傳動(dòng)比)，目前還不能做到實(shí)時(shí)修改，即不能實(shí)時(shí)改變工件主軸的轉(zhuǎn)速，因而不能用于加工非圓齒輪等。?
??非全功能數(shù)控系統(tǒng)由于加工精度取決于機(jī)械傳動(dòng)鏈，仍存在交換掛輪，操作較繁，已較少使用。目前多用于現(xiàn)有機(jī)械式齒輪加工銑齒機(jī)的數(shù)控化改造；基于軟件插補(bǔ)的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)具有柔性大的優(yōu)點(diǎn)，可以很方便地通過程序控制，能加工非圓齒輪和各種修形齒輪，因而在加工精度不高的滾齒機(jī)和插齒機(jī)中有廣泛的應(yīng)用；基于硬件控制的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)，由于展成運(yùn)動(dòng)是直接采用硬件控制，特別是采用跟蹤精度極高的鎖相伺服技術(shù)時(shí)，能很好地保證齒輪銑齒機(jī)差動(dòng)和展成運(yùn)動(dòng)精度，響應(yīng)速度快，但柔性差，適于加工精度要求高的磨齒機(jī)。?
??全功能的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)在國際上已是主流產(chǎn)品，也必將在國內(nèi)成為主流產(chǎn)品?
1.4 本課題完成的主要工作
本課題運(yùn)用CAD技術(shù)對內(nèi)齒輪銑齒機(jī)動(dòng)力銑削頭進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度、降低設(shè)計(jì)成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭能力。
(1) 廣泛查閱資料，了解國內(nèi)外CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；深入分析研究銑齒機(jī)的結(jié)構(gòu)。
(2) 對內(nèi)齒輪銑齒機(jī)銑削頭進(jìn)行方案的論證。
(3) 對電動(dòng)機(jī)的選擇和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(4) 完成銑削頭的總體的裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)。
(5) 完成內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的論文編寫工作。
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
2 內(nèi)齒輪銑齒機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案的選定
2.1 我國銑齒機(jī)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和存在的問題
我國是世界上銑齒機(jī)產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場也面臨著嚴(yán)峻的形勢，一方面國內(nèi)市場對各類銑齒機(jī)產(chǎn)品特別是數(shù)控銑齒機(jī)有大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)銑齒機(jī)滯銷積壓，國外銑齒機(jī)產(chǎn)品充斥市場。90年國外數(shù)控銑齒機(jī)在我國市場的占有率僅達(dá)15%左右，而95年已達(dá)77%。嚴(yán)重影響我國數(shù)控銑齒機(jī)自主發(fā)展的勢頭。
這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外，一個(gè)主要的原因是我國生產(chǎn)的數(shù)控銑齒機(jī)品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品(包括基型、變型和專用銑齒機(jī))的開發(fā)周期長，從而不能及時(shí)針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。具體地說，這個(gè)問題反映在下列五個(gè)方面：
(1) 我國銑齒機(jī)廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15～18個(gè)月，其中設(shè)計(jì)時(shí)間約為5～8個(gè)月，占總周期的40%左右。而國外一些先進(jìn)銑齒機(jī)廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為6～9個(gè)月，其中設(shè)計(jì)約1.5～2個(gè)月，只占25%。因此無論是產(chǎn)品開發(fā)的總周期還是設(shè)計(jì)所占的時(shí)間比例均與國外先進(jìn)水平有很大的差距。
(2) 我國工廠由于缺乏設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具(如分析和評價(jià)軟件、整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及銑齒機(jī)性能測試裝置等)，自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)一次成功的把握性降低，往往需要反復(fù)試制才能定型，從而可能錯(cuò)過新產(chǎn)品推向市場的良機(jī)。
(3) 用戶根據(jù)使用需要，在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶臨時(shí)提出一些要求，這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國外，這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國銑齒機(jī)廠用手工操作就至少需1～2個(gè)月，且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門，常會出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。
(4) 現(xiàn)在我國工廠設(shè)計(jì)和工藝人員中青年占多數(shù)，他們的專業(yè)知識和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，又擔(dān)負(fù)著開發(fā)的重任。
(5)由于長期以來形成的設(shè)計(jì)、工藝和制造部門分立，缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式，不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見，容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改，延長了開發(fā)的周期。
為解決這些問題，必須對產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù)，提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使設(shè)計(jì)、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境，使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.2 銑齒機(jī)總體布局的基本要求
(1) 銑齒機(jī)布局首先必須滿足用戶提出的各種要求。如銑齒機(jī)的加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率、和經(jīng)濟(jì)性等等。
(2) 確保實(shí)現(xiàn)即定工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置與相對運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，以簡化機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率。
(3) 確保銑齒機(jī)具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗震性、熱變形及噪聲水平。
(4) 通用銑齒機(jī)必須滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和系列型譜中關(guān)于銑齒機(jī)布局方面的規(guī)定。同時(shí)，還應(yīng)最大限度地考慮銑齒機(jī)的系列化和部件的通用話程度。
(5) 對于生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度較高的銑齒機(jī)或?qū)Ｓ勉婟X機(jī)，應(yīng)力求便于自動(dòng)上下料及納入自動(dòng)線。
(6) 應(yīng)便于觀察加工過程；便于操作、調(diào)整和維修銑齒機(jī)，便于輸送、裝卸工件和排除切屑；注意銑齒機(jī)防護(hù)，確保安全生產(chǎn)。
(7) 銑齒機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，合理可靠，便于加工和裝配，并注意采用新技術(shù)。
(8) 體積小，重量輕，節(jié)省原材料，降低制造成本，縮小銑齒機(jī)占地面積，外形美觀大方。
2.3 傳動(dòng)的方案分析和設(shè)計(jì)
一般工作機(jī)器通常由原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置和工作裝置三個(gè)基本職能部分及其操作控制裝置組成。傳動(dòng)裝置傳送原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，變換及其運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工作裝置預(yù)定的工作要求，它是機(jī)器的主要組成部分。實(shí)踐證明，傳動(dòng)裝置的重量成本通常在整臺機(jī)器中占有很大的比重；機(jī)器的工作性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用在很大程度上也取決于傳動(dòng)裝置的性能，質(zhì)量及設(shè)計(jì)布局的合理性。由此可見，在內(nèi)齒輪銑齒機(jī)中合理擬定傳動(dòng)方案具有重要意義。
分析和選擇傳動(dòng)裝置的類型及其組合是擬定傳動(dòng)方案的重要一環(huán)，這時(shí)應(yīng)綜合考慮工作裝置的載荷，運(yùn)動(dòng)及其機(jī)器的其他要求，再結(jié)合各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和適用范圍，加以分析比較，合理選擇。為便于選擇，將常用減速器的型式進(jìn)行篩選。
傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有合理的順序和布局。除必須考慮各級傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所適應(yīng)的速度范圍外，下列幾點(diǎn)可供參考。
傳動(dòng)承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸較嚙合傳動(dòng)大；但帶傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸震，應(yīng)盡量置于傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級。
一般滾子鏈傳動(dòng)不均勻，有沖擊，宜布置在低速級。
蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時(shí)，由于有較高的齒面相對滑動(dòng)速度，易于形成液體動(dòng)壓潤滑油膜，也有利于提高承載能力和效率。
錐齒輪的加工比較困難，一般宜置于高速級，以減少其直徑和模數(shù)。但需注意，當(dāng)錐齒輪的速度過高時(shí)，其精度也需相應(yīng)提高，此時(shí)還應(yīng)考慮能否達(dá)到所需制造精度及其成本問題。
斜齒輪傳動(dòng)較直齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，相對應(yīng)用于高速級。
開齒輪傳動(dòng)一般工作環(huán)境較差，潤滑條件不良外廓緊湊性可低于閉式傳動(dòng)，應(yīng)布置于在低速處。
制動(dòng)器通常設(shè)在高速軸。傳動(dòng)系統(tǒng)中位于自動(dòng)裝置后面不應(yīng)出現(xiàn)帶傳動(dòng)。摩擦傳動(dòng)和摩擦離合器等重載時(shí)可能出現(xiàn)摩擦打滑的裝置。
為簡化傳動(dòng)裝置，一般總是將改變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的末端或低速處。對于許多傳動(dòng)裝置也是如此，以免造成大的累積誤差和降低傳動(dòng)精度。
傳動(dòng)裝置的布局應(yīng)該緊湊，均勻，強(qiáng)度和剛度好，并且應(yīng)該適用與工廠工人操作和便于裝拆和維修。
在傳動(dòng)裝置的布局中，必須注意防止因過載或疏忽兒造成機(jī)器損壞和人員傷亡，可視具體情況裝安全保險(xiǎn)裝置。
在一臺機(jī)器中可能有幾個(gè)彼此之間必須嚴(yán)格協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的工作構(gòu)件。
由于本設(shè)計(jì)中的銑齒機(jī)對傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速要求不高，但是必須保證其傳動(dòng)的穩(wěn)定性，很耐用性，以及的一定高的轉(zhuǎn)速。
因此在這個(gè)方案中采用了錐齒輪傳動(dòng)。使整個(gè)設(shè)計(jì)方案變得緊湊，均勻，剛度和強(qiáng)度也比較強(qiáng)。如圖2-1：
圖2-1內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)圖
2.4 電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
2.4.1 電動(dòng)機(jī)的概述
原動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來源，其種類很多，有電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)，蒸汽機(jī)，水輪機(jī)，汽輪機(jī)，液動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡單，工作可靠，控制簡便，維護(hù)方便，一般生產(chǎn)機(jī)器上都采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)已經(jīng)系列化，通常有專門工廠按標(biāo)準(zhǔn)系列成批或大量生產(chǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)該根據(jù)載荷（大小，特性及其變化情況），工作要求（轉(zhuǎn)速高低，允許差值，調(diào)速要求，起動(dòng)和反轉(zhuǎn)頻繁程度），工作環(huán)境（塵土，金屬屑，油，水，高溫及爆炸氣體等），安裝要求及其尺寸，重量有無特殊限制等條件，從產(chǎn)品目錄中選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式，容量和轉(zhuǎn)速，確定具體型號。
2.4.2 結(jié)構(gòu)及各部分的作用
一般電動(dòng)機(jī)主要由兩部分組成：固定部分稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子。另外還有端蓋、風(fēng)扇、罩殼、機(jī)座、接線盒等。
定子的作用是用來產(chǎn)生磁場和作電動(dòng)機(jī)的機(jī)械支撐。電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子繞組鑲嵌在定子鐵心中，通過電流時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，實(shí)現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換。機(jī)座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，因內(nèi)部損耗而發(fā)生的熱量通過鐵心傳給機(jī)座，再由機(jī)座表面散發(fā)到周圍空氣中。為了增加散熱面積，一般電動(dòng)機(jī)在機(jī)座外表面設(shè)計(jì)為散熱片狀。
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢，通過電流而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子的重量，傳遞轉(zhuǎn)矩，輸出機(jī)械功率的主要部件。
2.4.3 原理
電動(dòng)機(jī)的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。三相交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的原理圖(圖中只示出兩根導(dǎo)條)，當(dāng)磁極沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動(dòng)勢。電動(dòng)勢的方向由右手定則來確定。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是相對的，假如磁極不動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，則導(dǎo)條中同樣也能感應(yīng)出電動(dòng)勢來。在電動(dòng)勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就產(chǎn)生電流。該電流與旋轉(zhuǎn)磁極的磁場相互作用，而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力F，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來。
2.4.4 分類
按其功能可分為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和控制電動(dòng)機(jī)；按電能種類分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)；從電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)電源頻率之間的關(guān)系來分類可分為同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)；按電源相數(shù)來分類可分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)；按防護(hù)型式可分為開啟式、防護(hù)式、封閉式、隔爆式、防水式、潛水式；按安裝結(jié)構(gòu)型式可分為臥式、立式、帶底腳、帶凸緣等；按絕緣等級可分為E級、B級、F級、H級等。
2.4.5 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
電動(dòng)機(jī)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)在國際上廣泛采用的是國際電工委員會(IEC)的現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)。我國電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要是國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。常用的標(biāo)準(zhǔn)有：GB755《旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本技術(shù)要求》；GB10068《旋轉(zhuǎn)電機(jī)振動(dòng)測定方法及限值》；GB10069《旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測定方法及限值》；GB1032《三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》；GB1029《三相同步電機(jī)試驗(yàn)方法》；GB5171《小功率電動(dòng)機(jī)通用技術(shù)要求》；JB1136《微型單相交流串激電動(dòng)機(jī)和試驗(yàn)方法》；ZBK22007-88《Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》等。
2.4.6 檢驗(yàn)
電動(dòng)機(jī)的性能檢驗(yàn)分為檢查試驗(yàn)和型式試驗(yàn)兩大類。
(1)檢查試驗(yàn)項(xiàng)目包括：
A.繞組對接地端及繞組相互之間的絕緣電阻的測定；
B.耐電壓試驗(yàn)；
C.繞組在實(shí)際冷態(tài)下直流電阻的測定；
D.電動(dòng)機(jī)的空載試驗(yàn)；
E.電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)；
F.空載特性及運(yùn)行平滑程度檢查(軸承應(yīng)平穩(wěn)輕快，無停滯現(xiàn)象，聲音均勻和諧而無有害雜音)；
G.相序檢查；
H.直流，單相串激，交流整流子電機(jī)的火花試驗(yàn)；
I.直流電動(dòng)機(jī)固有轉(zhuǎn)速調(diào)整率的測定；
J.銘牌和接地標(biāo)志檢查；
K.外觀及外部裝配質(zhì)量檢查(油漆、吊環(huán)、螺栓、接線盒等)；
L.包裝檢查(內(nèi)外包裝強(qiáng)度，防潮措施，包裝內(nèi)的定位措施，隨機(jī)文件及附件，中性包裝因素的考核)；
M.各類電機(jī)產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的其他檢查試驗(yàn)項(xiàng)目。
N.各類電機(jī)產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的其他檢查試驗(yàn)項(xiàng)目。
(2)遇到下述情況之一者,必須進(jìn)行型式試驗(yàn)：
①制造廠家首次試制或小批量生產(chǎn)時(shí)；
②電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)或工藝發(fā)生重大變動(dòng)時(shí)；
③當(dāng)出廠試驗(yàn)結(jié)果與從前進(jìn)行的型式試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生不可容許的偏差時(shí)；
④成批的電動(dòng)機(jī)定期抽試,至少每年一次。
(3)產(chǎn)品型式試驗(yàn)內(nèi)容：
①溫升負(fù)載試驗(yàn)；
②噪聲、振動(dòng)的測定；
③防護(hù)等級報(bào)告檢查；
④產(chǎn)品技術(shù)條件要求的其他型式試驗(yàn)項(xiàng)目。
2.4.7 包裝及儲運(yùn)
出口電動(dòng)機(jī)為適合長途運(yùn)輸,應(yīng)采用堅(jiān)固的包裝,目前出口電動(dòng)機(jī)使用的包裝有紙箱、木箱、木籠箱等,均應(yīng)符合相關(guān)的出口包裝要求。電動(dòng)機(jī)應(yīng)存放在通風(fēng)良好、場地干燥的倉庫內(nèi),避免潮濕、雨淋和曝曬。搬運(yùn)時(shí)應(yīng)注意文明裝卸,避免摔砸。
工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應(yīng)選三相交流異步電動(dòng)機(jī)。最常用的電動(dòng)機(jī)是Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。其效率高、工作可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低，適用于不易燃、不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。由于起動(dòng)性能較好，也適用于某些要求較高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的機(jī)械。
另外一種選擇就是帶有減速裝置的齒輪電機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)矩較大，但轉(zhuǎn)速較低。如安吉富齒輪電機(jī)有限公司生產(chǎn)的U系列，MNGW系列減速電機(jī)。
在選型時(shí)應(yīng)考慮其工作狀況，比如需要經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的機(jī)械，要求電動(dòng)機(jī)有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較強(qiáng)的過載能力，應(yīng)選用起重及冶金用的YZ（籠型）系列或YZR（繞線型）系列異步電動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，按安裝位置不同，有臥式和立式兩類；按防護(hù)方式不同有開啟式、防護(hù)式（防滴式）、封閉式及防爆式等?？筛鶕?jù)安裝需要和防護(hù)要求選擇電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式。常用結(jié)構(gòu)型式為臥式封閉型電動(dòng)機(jī)。
2.4.8選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式
生產(chǎn)單位一般用三相交流電源，如無特殊要求通常都采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。我國已經(jīng)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的Y系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械，如金屬切削銑齒機(jī)，風(fēng)機(jī)，輸送機(jī)，攪拌機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。由于Y系列電動(dòng)機(jī)還具有較好的啟動(dòng)性能，因此也適用于某些啟動(dòng)要求高的機(jī)械。在經(jīng)常啟動(dòng)，制動(dòng)，反轉(zhuǎn)的場合，要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過載能力大，此時(shí)宜選用起重及冶金用的YZ型或YZR型三相異步電動(dòng)機(jī)。
因此要設(shè)計(jì)內(nèi)齒輪銑齒機(jī)的電動(dòng)機(jī)我們必須假定一些參數(shù)。
現(xiàn)在假設(shè)：電動(dòng)機(jī)的有效拉力F=2500N，齒輪的線速度V=1.6m/s。齒輪直徑D=450mm，在室內(nèi)常溫下長期連續(xù)工作，載荷平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，環(huán)境有灰塵，無其他特殊要求。
（1）在這種情況下我們選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠三相異步電動(dòng)機(jī)。
（2）確定電動(dòng)機(jī)功率
工作裝置所需功率P按式（為傳動(dòng)力，為轉(zhuǎn)速）
………………………...………..式(2-2)
式中，，工作裝置的效率本例考慮錐齒輪及其軸承的效率取。代入上式得：
=4.17kw
電動(dòng)機(jī)的輸出效率按式（2-1）計(jì)算：
……………………………………….式(2-1)
式中為電動(dòng)機(jī)軸至錐齒輪的傳動(dòng)裝置總效率。為工作裝置的功率。
有式
………………………….……式(2-4)
由表2-4.取圓錐齒輪傳動(dòng)效率=0.98，滾動(dòng)軸承效率=0.995，8級精度齒輪傳動(dòng)效率=0.97。彈性聯(lián)軸器效率=0.99，則
=0.93
故
==4.48 kw
因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可。查表得Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為5.5kw。
（3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
電動(dòng)機(jī)的齒輪，其轉(zhuǎn)速為：
運(yùn)用公式（D為直徑，為轉(zhuǎn)速）
………………………………….式(2-3)
得
查表推薦的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比范圍：單級圓錐齒輪傳動(dòng)的范圍i=2-3，單級圓柱齒輪傳動(dòng)的范圍為i=3-5，可見電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍
n=i*n=(6-15)*67.91=407.46-1018.65 r/min
符合這個(gè)范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min和1000r.min兩種，為減少電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格，差標(biāo)得常用的Y系列電動(dòng)機(jī)Y132M2-6，其滿載轉(zhuǎn)速=960r/min。電動(dòng)機(jī)的中心高，外形尺寸，軸伸尺寸等均可由表查得。
計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級傳動(dòng)比
…………………………….…………..式(2-6)
分配傳動(dòng)裝置各級傳動(dòng)比
由式
………………………………式(2-5)
取傳動(dòng)比=3，則齒輪傳動(dòng)比
計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
（1）各軸的轉(zhuǎn)速由式
……………………式(2-7)
1軸
=960r/min
2軸
工作軸
各軸輸入功率由式
………………式(2-8)
得
1軸
2軸
工作軸
各軸輸入轉(zhuǎn)矩由式
………………………………………………………………………………….式(2-9)
得
1軸
2軸
工作軸
電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩
表2-1將以上算得的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表如下：
軸名
參數(shù)
電動(dòng)機(jī)軸
1軸
2軸
工作軸
轉(zhuǎn)速（r/min）
960
960
67.91
67.91
功率P（kw）
4.48
4.43
4.32
4.20
轉(zhuǎn)矩T（N.m）
44.57
44.07
607.51
590.63
傳動(dòng)比i
1
1
14.14
1
效率
0.995
0.974
0.986
0.985
2.5 銑齒機(jī)基礎(chǔ)的選擇
銑齒機(jī)的全部載荷都由其下面的地層承受。受銑齒機(jī)影響的那部分地層稱為地基，銑齒機(jī)向地基傳遞載荷的混凝土結(jié)構(gòu)就是基礎(chǔ)。銑齒機(jī)基礎(chǔ)必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，并能滿足控制振動(dòng)的要求，以保證銑齒機(jī)良好運(yùn)轉(zhuǎn)。
銑齒機(jī)在切削加工時(shí)，通過銑齒機(jī)各部件將切削力、傳動(dòng)力和慣性力等傳給床身和箱體緊固在基礎(chǔ)上，則基礎(chǔ)可起下述作用∶
承受負(fù)荷并吸收振動(dòng)，保持銑齒機(jī)的精度和壽命。
提高銑齒機(jī)床身和立柱等大件的剛度。
增加銑齒機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)剛度，消減和隔離外界振源的影響。
保證各分離部件間相對位置精度，如落地式、坑式等重型銑齒機(jī)。
常用的銑齒機(jī)基礎(chǔ)可分為以下幾種類型∶
(1) 地面 銑齒機(jī)直接安裝在車間混凝土地面上。有普通混凝土地面和加厚的混凝土地面；
(2) 單獨(dú)基礎(chǔ) 一臺銑齒機(jī)配置一個(gè)基礎(chǔ)；
(3) 聯(lián)合基礎(chǔ) 幾臺銑齒機(jī)共用一個(gè)單獨(dú)基礎(chǔ)；
(4) 隔振基礎(chǔ) 采取隔振措施的基礎(chǔ)；隔振基礎(chǔ)一般做成單獨(dú)基礎(chǔ)，也可做成聯(lián)合基礎(chǔ)。
內(nèi)齒輪銑齒機(jī)為立式銑床，它的外型尺寸較大，按其大小和重量可劃分為中型銑齒機(jī)，且其加工的齒輪精度要求較高，所以銑齒機(jī)基礎(chǔ)可選為具有隔振措施的單獨(dú)基礎(chǔ)。
2.6 銑齒機(jī)在基礎(chǔ)上的固定和調(diào)整
2.6.1 固定方式的選擇
銑齒機(jī)在基礎(chǔ)上的固定可分為用地腳螺栓固定和不用地腳螺栓固定兩大類。不用地腳螺栓固定，系指將銑齒機(jī)直接安放在基礎(chǔ)或混凝土地面上。適用范圍∶
銑齒機(jī)剛性好、穩(wěn)定性好、切削力也較小的銑齒機(jī)。
銑齒機(jī)工作狀態(tài)平穩(wěn)、切削時(shí)振動(dòng)小的銑齒機(jī)。
樓面上安裝的銑齒機(jī)。
用地腳螺栓固定，是將銑齒機(jī)床身箱體緊固在基礎(chǔ)或混凝土地面上。銑齒機(jī)固定到基礎(chǔ)上可用死螺栓、可卸式螺栓及錨固式螺栓。適用范圍∶
(1) 銑齒機(jī)的剛性、穩(wěn)定性較差，且振動(dòng)也較大。用地腳螺栓將銑齒機(jī)和基礎(chǔ)緊固成一體，不僅有助于提高銑齒機(jī)剛性，而且會降低銑齒機(jī)和基礎(chǔ)的總重心高度，減少振動(dòng)。
(2) 銑齒機(jī)外形狹長，部件重量偏于一側(cè)，或銑齒機(jī)加工部位對底面偏心較大時(shí)。
(3) 銑齒機(jī)加工時(shí)，有較大的往復(fù)載荷，或產(chǎn)生垂直或水平方向的沖擊；或銑齒機(jī)具有高速旋轉(zhuǎn)的不平衡部件，離心力較大時(shí)。
參考以上所述，本銑齒機(jī)與基礎(chǔ)的固定方式采用地腳螺栓緊固。
2.6.2 銑齒機(jī)在基礎(chǔ)上的調(diào)整
銑齒機(jī)安裝在基礎(chǔ)上，不論是否用地腳螺栓緊固，均需調(diào)整水平，即需在床身箱體與基礎(chǔ)間放置幾個(gè)可調(diào)整導(dǎo)軌水平的支承。一般常用的調(diào)整支承是墊鐵。
銑齒機(jī)在基礎(chǔ)上的調(diào)整，應(yīng)先粗平后精平。即在灌注地腳螺栓孔前粗略找平一次，在擰緊地腳螺栓的螺母時(shí)作最后的精平工作。
找平銑齒機(jī)時(shí)，一般應(yīng)在銑齒機(jī)處于自由狀態(tài)下進(jìn)行。不應(yīng)用擰緊地腳螺栓或局部加壓等方法使其強(qiáng)制變形以達(dá)到精度要求。
常用的墊鐵有下列幾種∶
(1) 楔鐵。楔鐵調(diào)整時(shí)不夠方便，且與銑齒機(jī)箱體是線接觸，剛度不高，故只用于尺寸小、要求不高、安裝后不需要再調(diào)整的銑齒機(jī)。
(2) 鉤頭斜墊鐵。用于振動(dòng)較大或重量10～15t的普通中小銑齒機(jī)。
(3) 螺桿調(diào)整墊鐵。采用螺桿調(diào)整，方便而準(zhǔn)確。但墊鐵滑座與銑齒機(jī)床身之間有相對滑移。用于精密銑齒機(jī)。
(4) HJX81型銑齒機(jī)墊鐵。調(diào)整時(shí)上墊鐵與銑齒機(jī)床身之間沒有相對滑移。
(5) 千斤頂式墊鐵。用于不用地腳螺栓固定的銑齒機(jī)，特別適用于高精度銑齒機(jī)。
(6) 帶有螺套的安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整方便，準(zhǔn)確度高，且調(diào)整范圍大；缺點(diǎn)是床身箱體要加工螺孔。
本銑齒機(jī)用鉤頭斜墊鐵來進(jìn)行銑齒機(jī)與基礎(chǔ)的調(diào)整。
3 動(dòng)力頭的結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計(jì)
3.1 動(dòng)力頭的總體結(jié)構(gòu)
動(dòng)力頭其基本結(jié)構(gòu)均由傳動(dòng)件、軸系部件、箱體及附近等所組成。
3.1.1箱體
箱體按其結(jié)構(gòu)形狀不同分為剖分式和整體式；按制造方式不同有鑄造箱體和焊接箱體。本課題將采用剖分式結(jié)構(gòu)的鑄造箱體。
剖分式箱體由箱座與箱蓋兩部分組成，用螺栓聯(lián)接起來構(gòu)成一個(gè)整體。剖分面與動(dòng)力頭內(nèi)傳動(dòng)件軸心線平面重合，有利于軸系部件的安裝和拆卸。本課題的動(dòng)力頭采用了兩個(gè)剖分面。剖分接合面必須有一定的寬度，并且要求仔細(xì)加工。為了保證箱體的剛度，適當(dāng)?shù)募佑屑訌?qiáng)肋。箱體箱體要有一定的寬度和厚度，以保證安裝穩(wěn)定性與剛度。
整體式箱體重量輕、零件少、機(jī)體加工量也少，但軸系裝配比較復(fù)雜。
箱體一般多用HT150、HT200制造。鑄造具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。當(dāng)承受重載時(shí)可采用鑄鋼箱體。鑄造箱體多用于批量生產(chǎn)。對于小批量或單件生產(chǎn)的尺寸較大的減速器可采用焊接式箱體。一般焊接箱體比鑄造箱體輕1/4~1/2，生產(chǎn)周期短。但用鋼板焊接時(shí)容易產(chǎn)生熱變形，故要求較高的焊接技術(shù)，焊成型后還許進(jìn)行退火處理。
3.1.2螺旋錐齒輪
主傳動(dòng)零件采用一對準(zhǔn)雙曲線錐齒輪，為北齒生產(chǎn)，使用格利森成形刀法加工而成。
準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)是錐齒輪傳動(dòng)中的普遍形式，螺旋錐齒輪是它的一種特殊情況.當(dāng)準(zhǔn)雙曲面齒輪的偏置距E12=0時(shí)，就成為螺旋錐齒輪傳動(dòng).在外形和加工方法上，準(zhǔn)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪無本質(zhì)區(qū)別，切齒計(jì)算方法差別也不大［1，2］.在實(shí)際設(shè)計(jì)中，它們的幾何計(jì)算方法卻不相同.當(dāng)偏置距E12趨近于零時(shí)，現(xiàn)行的準(zhǔn)雙曲面齒輪的幾何計(jì)算公式誤差增大，甚至失效.因此螺旋錐齒輪設(shè)計(jì)的幾何計(jì)算不能采用準(zhǔn)雙曲面齒輪幾何計(jì)算公式和計(jì)算方法.在CAD軟件開發(fā)中必須對這兩種錐齒輪分別進(jìn)行處理.