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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè) 設(shè)計說明書 題 目： 滾齒機的刀架 設(shè)計 專 業(yè)： 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 論文（設(shè)計）題目： 滾齒機的刀架設(shè)計 學號： 姓名： 專業(yè)： 指導教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 研究內(nèi)容：以 8大加工模數(shù)為基本參數(shù)，對滾齒機刀架進行設(shè)計，擬定總體 方案，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對主要的零件進行設(shè)計計算和強度校核。使設(shè)計的刀架可用于齒 輪加工，最后用 件生成圖紙。具體內(nèi)容如下： 閱相關(guān)資料，翻譯相關(guān)外文資料，寫出開題報告。 寫設(shè)計說明書。 基本要求： 1．技術(shù)指標要求符合設(shè)計要求 。 2．繪制測試臺總裝配圖和主要零件圖。要求圖紙不少于 3．翻譯一篇不少于 3000 字的外文文獻。 4．撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，要求不少于 1 萬字。 二、重點研究的問題 滾齒機 刀架的系統(tǒng)設(shè)計。 三、進度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 查閱文獻，收集資料 第 1 周 2 確定總體方案 第 2~3 周 3 開題報告 第 4 周 4 主要零部件的設(shè)計與計算 第 5~8 周 5 中期檢查 第 9 周 6 完成所有零部件的設(shè)計 第 10~12 周 7 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 第 13~14 周 8 準備答辯 第 15 周 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 吳宗澤 . 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 等教育出版社， 2006. [2] 晏初宏 . 金屬切削機床 械工業(yè)出版社， 2007. [3] 李洪 . 實用機床設(shè)計手冊 [M]. 北京：遼寧科學技術(shù)出版社， 1999. [4] 濮良貴 . 機械設(shè)計 等教育出版社， 2005. [5] 吳良 . 機床設(shè)計圖冊 ?？茖W技術(shù)出版社， 1979. 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[13] 胡家秀 . 機械零件設(shè)計實 用手冊 [M] 機械工業(yè)出版社 , 1999. 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表 學號 姓名 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 滾齒機的刀架 設(shè)計 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 量是否適當； 研、社會等實際相結(jié)合。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運用能力； 論文 （設(shè)計）質(zhì)量 述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學；技術(shù)用語 是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 無觀點提煉，綜合概括能力如何； 無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 作者的畢業(yè)設(shè)計為 滾齒機的刀架 設(shè)計，論文選題符合培養(yǎng)目標要求，能體現(xiàn)學科專業(yè)特點，達到了綜合訓練的目的。該生具有較強的文獻查閱、資料綜合歸納整理的能力，能在設(shè)計工作中較熟練運用所學知識，畢業(yè)設(shè)計技術(shù)方案可行，工作量適當，設(shè)計思路較清晰，研究內(nèi)容具有一定的實際應用價值，論文質(zhì)量較好，同意參加答辯 評 閱人： 年 月 日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見 學號： 姓名： 專業(yè)： 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 頁 圖 表 張 論文（設(shè)計）題目： 滾齒機的刀架 設(shè)計 內(nèi)容提要： 研究內(nèi)容：以 8大加工模數(shù)為基本參數(shù)，對滾齒機刀架進行設(shè)計，擬定總體 方案，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對主要的零件進行設(shè)計計算和強度校核。使設(shè)計的刀架可用于齒 輪加工，最后用 件生成圖紙。 具體內(nèi)容如下： 閱相關(guān)資料，翻譯相關(guān)外文資料，寫出開題報告 。 寫設(shè)計計算說明書。 主要特色：該滾齒機主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪的加工，設(shè)計出的刀架系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊， 主傳動箱中的零件絕大多數(shù)采用標準件，使制造成本大大降低。能夠， 滿足強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求，滿足加工要求，保證加工精度 并使機床運行平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整。 指導教師評語 曾建主 同學在畢業(yè)設(shè)計期間態(tài)度比較認真，其畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容為 滾齒機的刀架 設(shè)計，在認真閱讀國內(nèi)外相關(guān)參考文獻基礎(chǔ)上，基本了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在畢業(yè)設(shè)計期間，對 滾齒機的 的 刀架 部分進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)的設(shè)計計算。通過畢業(yè)設(shè)計 曾建主 同學對機械設(shè)計的相 關(guān)技巧、以及機械設(shè)制造相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識的掌握有了較大的進步，初步掌握了相關(guān)制圖軟件在機械設(shè)計中的應用。論文達到畢業(yè)設(shè)計要求，同意參加答辯，推薦畢業(yè)設(shè)計成績?yōu)椤? ”。 指導教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 根據(jù)答辯情況 ,答辯小組同意其成績評定為 。 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 經(jīng)答辯委員會討論 ,同意該畢業(yè)設(shè)計成績評定為 。 答辯 委員會主任： 年 月 日 目錄 摘 要 第一章 緒論 第二章 滾齒機總體設(shè)計 齒機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒機的傳動方案設(shè)計 1 2 第三章 刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 3 架結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 4 齒輪的設(shè)計 4 刀心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 第四章 滾刀箱及其余部件設(shè)計 1 1 刀牙箱設(shè)計 2 架立柱設(shè)計 2 總 結(jié) 3 參考文獻 4 致 謝 5 附錄一 6 附錄二 1 1 滾齒機刀架設(shè)計 摘 要 滾齒機是齒輪滾刀加工齒輪的專用機床，在齒輪加工中應用最廣泛。在滾齒機上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪。這種機床使用特制的滾刀時也能加工渦輪、花鍵和鏈輪等各種特殊齒形的工件。 本滾齒機由床身、立柱、刀架及滑板、工作臺組成。 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間隙，前軸承是做成外錐并開口。調(diào)整軸承上的兩個螺母，可以使前軸承做軸向移動，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)容是滾齒機刀架系統(tǒng)設(shè)計 ：以 8對滾齒機刀架進行設(shè)計，擬定總體方案，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對主要的零件進行設(shè)計計算和強度校核。使設(shè)計的刀架可用于齒輪加工，最后用 關(guān)鍵詞 ：滾齒機、刀架、 齒輪 2 he is it is be it is of is on of is on In to on it of to be to of is as as mm of to of of be AD to 3 第一章 緒論 題的依據(jù)及課題意義 機械制造業(yè)為整個國民經(jīng)濟提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要標志之一，是國家重要的支柱產(chǎn)業(yè)。滾齒機基于齒輪廣泛應用于汽車、拖拉機、機床、工程機械、礦山機械、冶金機械、石油、儀表、飛機航天器等各種機械制造業(yè)。它的發(fā)展不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技 術(shù)進步有很大的直接影響。 17世紀末，出現(xiàn)能正確傳動的輪齒。 18 世紀，歐洲的工業(yè)革命進一步推廣了齒輪傳動的應用。 20 世紀隨著汽車和航空工業(yè)的發(fā)展，漸開線齒輪已在應用中占于優(yōu)勢。齒輪在機械制造中的作用尤為重要，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國家的工業(yè)水平。而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。 隨著機械制造業(yè)的的飛速發(fā)展，機械自動化的 技術(shù)改造和技術(shù)進步步伐的加快，機械加工水平直接影響著國家經(jīng)濟的發(fā)展，從而齒輪加工的要求更加嚴密精確。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，要求齒輪加工機床具有高速、精確、自動化等特點。 在現(xiàn)代機電產(chǎn)品中，雖然數(shù)控技術(shù)和液壓電氣傳動技術(shù)占有主導的發(fā)展地位。但是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，所以應用仍然很廣泛。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和機電產(chǎn)品精度的不斷提高，相應要求滾齒機的設(shè)計也應符合 高效率、高精度、低能耗 ，適應可持續(xù)發(fā)展道路，充分解放勞動力的要求。 內(nèi)外滾齒機的研究發(fā)展狀況 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 1835 年，英國的 1858 年， 后幾經(jīng)改進，直至 1897 年德國人 圓滿解決了加工斜齒輪的問題。 制成齒輪形插齒刀后，美國費洛斯于 1858 年制成了插齒機。 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 4 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(chǔ)。 在當前的齒輪制造業(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。 滾齒機制造技術(shù)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。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了 1～ 3 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(shù)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。格里森鳳凰牌 125三代數(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)滾齒機發(fā)明 人 辦了司， 100 多年來， 司不斷探索，使?jié)L齒機制造技術(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 司。通過技術(shù)的強強聯(lián)手，第三代數(shù)控滾齒機 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)動實現(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；電子齒輪箱和機械間隙的數(shù)控補償，保證了高精度 。 作為齒輪技術(shù)和裝備的領(lǐng)導者，近 10年間，基于多年的齒輪機床制造經(jīng)驗以及不斷的創(chuàng)新意識，格里森公司 又開發(fā)出第四代滾齒機 30H，這也是當今世界上唯一的第四代數(shù)控滾齒機。 30H 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用于粗加工機床，可見粗加工對于后續(xù)工序的進行影響很大。同時， 30H 還應用了快速上下料機構(gòu)、 5 干切技術(shù)、快換夾具、人性化的人機界面、安全集成模塊等最新技術(shù)。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。 我國滾齒機及其自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家要相對落后 ,國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自 動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大 ,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)涞淖詣踊b備。 2007 年 4 月，中國本土生產(chǎn)的第一臺帶有人造大理石床身、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(shù)從此跨入了一個嶄新的高度 。 6 第二章 滾齒機總體設(shè)計 齒機的工作原理 滾齒 加工是依照交錯軸螺旋齒輪嚙合原理進行的。用齒輪滾刀加工的過程，就相當于一對螺旋齒輪嚙合的過程。 如圖 2.1(a)所示。 將其中的一個齒輪的齒數(shù)減少到一個或幾個，螺旋角增大到很大，呈螺桿狀， 就成了蝸桿傳動。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)運動和工件旋轉(zhuǎn)運動組成的復合運動就是展成運動，再加上滾刀沿工件軸線垂直方向的進給運動，就可切出整個齒長。 圖 齒原理圖 齒機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 本次所設(shè)計的 滾齒機，它主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪，也可用于手動徑向進給加工蝸輪 。 圖 示是 滾齒機床的外形圖。 機床由床身、立柱、刀架溜板、刀架、后立柱和工作臺等組成。刀架溜板帶動滾刀刀架可沿立柱導軌作垂直進給運動和快速移動；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軌在 240°范圍內(nèi)調(diào)整安裝角度。工件安裝在工作臺的工件心軸上或直接安裝在工作臺上，隨同工作臺一起作旋轉(zhuǎn)運動。工作臺安和后立柱裝在同一溜板上，并沿床身的水平導軌作水 平調(diào)整移動，以調(diào)整工件的徑向位置或作手動徑向進給運動。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)。 7 圖 齒 機床外形 圖 齒機的傳動方案設(shè)計 滾齒機傳動系統(tǒng)中共有 6 條傳動鏈，它們分別是主運動鏈、展成運動鏈、軸向進給運動鏈、附加運動鏈、工作臺的水平送進運動鏈和快速移動刀架的運動鏈。 其主要四條傳動鏈的表達式如下： 1) 主運動傳動鏈：電動機 (M)— 1— 2— 置換結(jié)構(gòu) ( 3— 4— 滾刀，是一 條將電動機與滾刀相聯(lián)系的外聯(lián)系傳動鏈。 其中 置換機構(gòu)用以變換滾刀的轉(zhuǎn)速。 2) 展成運動傳動鏈：滾刀 — 4— 5— 置換結(jié)構(gòu) ( 6— 7— 工作臺，是內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，實現(xiàn)漸開線齒廓的復合成形運動。其中 置換 機構(gòu)用于適應工件齒數(shù)和滾刀頭數(shù)的變化，其傳動比的要求很精確。 3) 軸向進給運動傳動鏈：工件 — 7— 8— 置換結(jié)構(gòu) ( 9— 10— 刀架升降絲杠，是一條外 聯(lián)系 傳動鏈，實現(xiàn)齒寬方向直線形齒形的運動。其中， 置換 機構(gòu)用于調(diào)整軸向進給量的大小和方向，以適應不同加工表面粗糙度的要求 。加工直齒圓柱齒輪時，它需具有以上三條傳動鏈。 圖 示為 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理 圖 。 8 圖 切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖 4)附加運動傳動鏈：刀架升降 絲杠 — 12— 13— 置換結(jié)構(gòu) ( 14— 15— I 合成— 6— 7— 置換結(jié)構(gòu)（ — 8— 9— 工件 ， 加工斜齒輪時的進給運動是一個螺旋運動，是一個復合運動。實現(xiàn)滾切斜齒輪所需成形運動的傳動原理圖如圖 示。其中，主運動、展成運動以及軸向運動傳動鏈與加工直齒輪時相同，只是在刀架與工作臺之間增加了 此附加運動鏈。 圖 切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖 9 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 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)濟性等等。所以就下面關(guān)于各部分系統(tǒng)的傳動選擇與評定，并且列出最優(yōu)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)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(shù)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，會使其結(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 傳動比范圍以及對該輪系效率的估算 傳動比較大，在以傳遞運動為主時，可選擇轉(zhuǎn)化輪系為正號機構(gòu)的行星輪系。 傳動比較大，且以傳遞動力為主時，應該選用轉(zhuǎn)化輪系為負號機構(gòu)的行星輪系。但因為負號機構(gòu)傳動比不能很大，可以將多個基本型行星輪系串聯(lián)起來，或與定軸輪系組成混合輪系，以獲得較大的傳動比和較高的效率。 10 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)驗，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，結(jié)構(gòu)緊湊，制造和維護比較方便，但操作比較復雜。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 該變速機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可用于兩軸間距較大的場合，如機床。主軸 I 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。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。 依據(jù)表 示，最佳傳動方案為方案三，置換結(jié)構(gòu)為掛輪時，變速系統(tǒng)原理簡單，制造和維護比較方便?？山o據(jù)不同的傳動比要求更換不 同的齒輪。 11 動機的選擇 滾齒切削的最大扭矩 1 . 7 5 0 . 6 5 0 . 8 1 0 . 2 6 0 . 2 7m a x 1 2 30 . 9 1 ( k g f m )M m f A V Z k k k???（ 2 ? ?1 . 7 5 0 . 6 5 0 . 8 1 0 . 2 6 0 . 2 71 2 30 . 4 1 k g f mM m f A V Z k k k?平 均（ 2 式中： A —— 切削深度系數(shù)是切削深度 a 和齒高的比值， ； Z —— 所要加工齒輪的齒數(shù)； 1k —— 工件材料修正系數(shù)； 2k —— 齒輪螺距角修正系數(shù)； 3k —— 為硬度修正系數(shù)。 當切削鑄鐵時，模數(shù) m=8給量取 f=3， A=削速度 60 m / m ，Z=100，查得 k ， k ， k，代入式 (2得： ? ?1 . 7 5 0 . 6 5 0 . 8 1 0 . 2 6 0 . 2 7m a x 0 . 9 1 8 0 . 2 5 1 5 6 0 3 0 0 . 4 8 1 . 1 1 1 . 2 3 k g f ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 9 k g f m?? 根據(jù)滾刀直徑 d=160 ? ??? 機床電動機的功率 主軸箱工作臺等傳動系統(tǒng)的傳動效率為 取效率 ?， 7 ??? 總?，選電動機功率 3為滿足轉(zhuǎn)速和滾齒機結(jié)構(gòu)的要求選擇電動機的轉(zhuǎn)速為 1 4 3 0 r/ m ，查機械設(shè)計手冊，選擇的電動機的型號為： 12 齒機的技術(shù)規(guī)格 其設(shè)計依據(jù)如下： 加工 圓柱形 直齒輪最大直徑 有外支架 450無外支架 800工圓柱形斜齒輪最大直徑 螺 旋角為 30°時 500旋角為 60°時 190大加工 模數(shù) 鋼材 6鐵 8 最大工件直 徑 500 最大 安裝刀具 直徑 × 長度 160× 160 滾刀的 最大垂直行程長度 300 滾刀 轉(zhuǎn)數(shù)范圍 40~250r/ 軸向進給量范圍 mm/r 主電動機功率 3電動機轉(zhuǎn)速 1430r/13 第三章 刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計 刀刀架 的結(jié)構(gòu) 介紹 圖 3150E 滾齒機滾刀刀架 滾齒機刀架結(jié)構(gòu)如圖 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，并帶動安裝在主軸上的滾刀作垂直運動。滾刀主軸由兩個推力球軸承和內(nèi)錐外圓滑動軸承，支撐在前軸承座內(nèi)。軸承磨損后可以修磨墊片，經(jīng)調(diào)整后就可恢復主軸的回轉(zhuǎn)精度。 刀架體 1 通過六個螺栓 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一定的角度，以調(diào)整滾刀安 裝角。安裝滾刀的刀桿 18(見圖 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 的滑動軸承 17 內(nèi)。主軸與刀桿的徑向圓跳動允差為 度允差為 配合部位的接觸面積 14 應大于 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。由于對主 軸部件的回轉(zhuǎn)精度要求很高，除要求前滑動軸承內(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軸承的配合間隙保持在 。該軸承在結(jié)構(gòu)上設(shè)計有油孔和油槽，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 支承在兩個圓錐滾子軸承 6 上，由齒輪 5 帶動旋轉(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 )，可通過串刀機構(gòu) 進行調(diào)整。調(diào)整時，應先松開壓板螺栓 2，用手柄轉(zhuǎn)動方頭軸 3，經(jīng)小齒輪及軸承座 15上的齒條，帶動軸承座 15、滾刀主軸一起軸向移動。調(diào)整合適后，應將壓板螺栓擰緊。 架結(jié)構(gòu) 的設(shè)計計算 齒輪的設(shè)計 已知滾刀的最低轉(zhuǎn)數(shù)為 傳動效率為 ?，選用直齒圓柱齒輪傳動選大齒輪齒數(shù) 1Z =80，傳動比為418020 ???。 ? ?3 2112 F ????? ?13? (1)確定公式中的各 計算數(shù) 值 1） 試 取載荷系數(shù) 56.1?計算 大齒輪 傳遞 的轉(zhuǎn)矩 總????? 1 ?23? 51 ????? ＝T 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 22 ??? ＝3） 由表 10取齒寬系數(shù) 1＝d?。 15 4） 由表 10齒面硬度查得 大小齒輪的 接觸疲勞強度極限 M P 02? ? 5） 由圖 10得大小齒輪的 彎曲疲勞強度極限 M P ? ? 6） 由式 ? ?33? 計算 應 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) 計取齒輪壽命為十年，每年 300個工作日，每個工作日安 8 個小時計算得 1 60?? ?33? 式中 n ：齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為 j ：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合的次數(shù)； 輪的工作壽命，單位為 h 。 71 ???????N 再由傳動比41??得： 812 ?? ?由圖 10 彎曲疲勞壽命系數(shù)： ? 計算 彎曲疲勞 許用彎曲應力 。 取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由式 ? ?43? 得 ? ? 11 ?? ? ? ?43? ? ? ? ? M P ??? P??9） 查取齒形系數(shù) 由表 10得 查取 應力校正系數(shù) 由表 10得 6 11） 計算大小齒輪的? ?加以比較 ? ? 0 1 6 0 4 1 ???F Y ?? ? 0 1 7 7 4 2 ???F Y ?因為? ?2 22 ?? ?1 11故取 2Z 進行齒根彎曲疲勞強度計算。 （ 2） 設(shè)計計算 1) 試計算齒輪模數(shù)5 017 ????? 2) 設(shè)計圓周速度 v s/ 0 060 o 0 060 22 ??? ?????? ???? ??? ?53? 3) 計算載荷系數(shù) 由 表 10得使用系數(shù) 根據(jù) ， 7 級精度， 由圖 10得動載系數(shù) K。 直 齒輪取 1??K; 由 得 K。則載荷系數(shù) ??????? A? ?63? 式中： 使用系數(shù)； ???? ? ?73? 則取 7 算 計算 分度圓直徑 080311 ???? n? ?83? ??? n? ?93? 計算齒輪寬度 ??b ? ?? ???? 12211? ?103? 查圖 10接觸疲勞壽命系數(shù)1 2 計算許用接觸應力 取安全系數(shù) 1?則 ? ? 31 1 7 l i ??? ??? ?113? ? ? 25 5 l i ??? ??? ?123? ? ? ? ? ? ?? ? M P 32/21 ??? ?? 節(jié)點區(qū)域系數(shù) Z 材料系數(shù) Z 校核計算得接觸疲勞強度滿足要求。 刀心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 刀心軸裝配圖 18 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于軸在機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)一般滿足以下幾個方面的 要求： 零件應便于裝拆和調(diào)整； 利于提高強度和剛度； 輕重量； 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行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提。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圓盤固定在一起，蝸桿和蝸輪的旋轉(zhuǎn)帶動了工作臺圓盤的轉(zhuǎn)動，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墊圈進行固定。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，應當使工件與工作臺中心同心，在夾緊力的作用下不會產(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。 失效形式主要有： a． 因疲勞強度不足而產(chǎn)生疲勞斷裂； b． 因靜強度不足而產(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． 高速時發(fā)生共振破壞等。 擬定軸上零件的裝配方案如圖 3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。 心軸尺寸參數(shù)的擬定： 如下如 圖 示 ，可用的滾刀及心軸直徑有 22、 27、 32，其長度為 40~10519 所以初步擬定從心軸左端到右端的長度和直徑如圖 3示 選擇軸的材料為 45號調(diào)質(zhì)鋼。 材料的安全彎曲應力為 ? ? ?? 彎曲應力 ?? ?133? 式中， M 為彎矩， W 為抗彎截面系數(shù) 。 其中， 31.0 。 圖 軸受彎曲應力作用時簡圖 圖 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 齒輪均可使用滾齒加工。 滾刀一般常用的是齒輪滾刀，其外形相當與一個蝸桿。為了能使這個蝸桿能起到切削作用，需要在其圓周上開出幾個容屑槽，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)計中求出的切削力和所取的最小直徑 再由下列近似關(guān)系： ? ?F ?? ?143? ? ?F ?153? 查 [10]，取F F 出 ? ?公式 222??? ?163? 20 其中： 求出合力 。 根據(jù)心軸的固定位置，取心軸的中點作為受力點，則 由公式 ? ， 得 1 2 5 62 5 0 0 ?????? M P 9 12 5 0 3 ???? 。 則 ? ?1?? ??強度足夠。 ?? 1 第四章 滾刀箱及其余部件設(shè)計 刀箱的設(shè)計 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。滾刀箱首先應該滿足運動方面的要求，如滾刀箱的旋轉(zhuǎn)、步進等。此外，還要求具有較高的傳動效率，保證傳動件具有足夠的強度或剛度，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 刀箱 圖 示 為滾刀箱的結(jié)構(gòu)示意圖。 滾刀箱內(nèi)裝有傳動軸和齒輪，滾刀箱的絕大多數(shù)傳動軸上都裝有滾動軸承。傳動軸的軸承以圓錐滾子軸承為主。因為圓錐滾子軸承價格較低，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。滾刀箱作為滾齒機的重要組成部分，要求傳動精確，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)滾刀箱的運動。滾刀心軸上裝有齒輪滾刀，由滾刀的旋轉(zhuǎn)與垂直運動來切削工件。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動傳動鏈傳遞過來的力來驅(qū)動滾刀心軸的運動。 22 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。滾 刀箱的箱體主要是定位軸以及固定零件之用。從經(jīng)濟角度來看，過厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長生產(chǎn)過程的冷卻時間，增加生產(chǎn)成本；從產(chǎn)品設(shè)計角度來看，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)品的剛性及強度。 最理想的壁厚分布是在任何一個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)角的地方應盡可能平滑。因為太突然的壁厚轉(zhuǎn)變會導致應力集中和產(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)角的地方應盡量運用倒角和圓角。因為在大轉(zhuǎn)角處通常會 導致部件有缺陷及應力集中，應力集中的地方會在受負載或撞擊的時候破裂。較大的圓角提供了這種缺點的解決方法，減低了應力集中的程度。建議的最小圓角半徑是壁厚的 25%，適當?shù)卦龃髨A角半徑 能明顯地減少應力集中現(xiàn)象的發(fā)生。 刀牙箱設(shè)計 滾刀牙箱固定在刀架滑板上，滾刀主軸孔為莫氏 5 號錐度，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間隙，將前軸承做成外錐并開口。調(diào)整軸承上的兩個螺母，可以使前軸承座軸向移動，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 40毫米，以便在滾刀工作部分磨鈍時，把鋒利的部分移到切削部分來工作。移動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)整緊鎖螺栓進行的，因為牙箱上套裝后軸承的孔是開口的。調(diào)整時應首先將拉緊開口的鎖緊螺栓松開，調(diào)整好后并把它擰緊。