零前角阿基米德齒輪滾刀的齒形誤差檢測(cè)

1、目錄摘要IABSTRACTII第1章 緒論11.1 課題分析1第2章 齒輪滾刀概述32.1 齒輪刀具的主要類型、工作原理和選用32.2 齒輪滾刀基本蝸桿42.3 齒輪滾刀的原理誤差52.4 齒輪滾刀的重磨誤差8第3章 課題分析與檢測(cè)裝置總體方案設(shè)計(jì)113.1 檢測(cè)裝置總體方案設(shè)計(jì)11系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定11伺服系統(tǒng)的選擇11設(shè)計(jì)方案的可行性分析13第四章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)144.1 步進(jìn)電機(jī)的選用144.1.1 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算14步進(jìn)電機(jī)的選用144.2 滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與尺寸確定154.2.1 滾珠導(dǎo)軌的選擇164.2.2.滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊184.2.3.額定壽命的計(jì)算184.2.4.載荷計(jì)算194.

2、2.5.滾動(dòng)體確定204.2.6 許用負(fù)荷驗(yàn)算204.2.7.滾動(dòng)導(dǎo)軌的材料和熱處理214.3 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)與尺寸確定21滾珠絲杠螺母副的選用22滾珠絲杠螺母副的計(jì)算234.3.3 滾珠絲杠螺母副的驗(yàn)算264.4變速機(jī)構(gòu)中齒輪的設(shè)計(jì)284.4.1 齒輪參數(shù)計(jì)算29結(jié)論34致謝35參考文獻(xiàn)36附錄138附錄243摘要在工業(yè)化發(fā)展的今天，各種機(jī)械產(chǎn)品層出不窮，精度要求不斷提高。齒輪傳動(dòng)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要組成部分，其精度高低直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，提高齒輪傳動(dòng)精度成為了提高產(chǎn)品質(zhì)量的一種方法。齒輪傳動(dòng)精度的高低主要受裝配精度、齒輪制造精度兩方面的影響齒輪制造精度是由加工刀具來保證。而齒輪滾刀

3、是加工齒輪的重要刀具，尤其是阿基米德齒輪滾刀在加工各種齒輪的過程中得到了廣泛的應(yīng)用。所以，對(duì)阿基米德齒輪滾刀精度的分析檢測(cè)是非常有必要的。本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是對(duì)零前角阿基米德齒輪滾刀的齒形誤差進(jìn)行檢測(cè)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：檢測(cè)裝置總裝配圖，縱向進(jìn)給裝配圖，箱體零件圖，橫向進(jìn)給工作臺(tái)零件圖，立柱導(dǎo)軌零件圖。關(guān)鍵詞 齒輪滾刀 齒形誤差 檢查儀 齒輪AbstractIn industrialized development today, endless variety of mechanical products, the accuracy improved. Gear drive as a major

4、component of its accuracy will directly affect the quality of products. Therefore, improving the precision gear drive into improving the quality of products of a rational design. Precision Gear mainly by the level of two aspects : the assembly of precision, the gear manufacturing precision. Gear man

5、ufacturing precision machining tool is to be guaranteed. And Hob processing gear is an important tool, Archimedes is particularly Hob in the processing of various gear the process to be widely used. Therefore, Archimedes Hob accuracy of detection is very necessary. The design is in this particular p

6、eriod of birth, Its main task is to zero angle before the Archimedes Hob profile error was detected. Keywords Hob profile error Tester Gear 第1章 緒論隨著國內(nèi)工業(yè)化的飛速發(fā)展，如汽車制造業(yè)，航空航天工業(yè)、造船業(yè)、機(jī)械裝備制造業(yè)以及IT行業(yè)等的飛速發(fā)展，對(duì)各種工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求，特別是各行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。而衡量這些生產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量的好壞最重要的一點(diǎn)就是其性能。性能的好壞主要又是由構(gòu)成設(shè)備的零部件精度決定的。所以，對(duì)零部件精度的掌握在一定程度上就體現(xiàn)出

7、了公司對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量把握，決定了公司的效益。齒輪作為機(jī)械產(chǎn)品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性能有很重要的影響。所以，各大齒輪制造商在擴(kuò)大齒輪產(chǎn)量、增加齒輪品種的同時(shí)，更加注重提高齒輪質(zhì)量。影響齒輪質(zhì)量的因數(shù)很多，最直接的因數(shù)就是齒輪的加工刀具。齒輪滾刀是加工齒輪的重要刀具，尤其是阿基米德齒輪滾刀在加工各種齒輪的過程中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，研究阿基米德齒輪滾刀的測(cè)量技術(shù)和研制相應(yīng)的檢測(cè)儀器是非常必要的。在早期的生產(chǎn)中，檢測(cè)齒輪加工刀具是否達(dá)到自己所希望的精度，通常用的是手動(dòng)測(cè)量裝置。不僅檢測(cè)精度很難保證，而且工作效率低，越來越難滿足人們生產(chǎn)需要。隨著機(jī)械工業(yè)和電子信息技術(shù)的發(fā)展與融合，我們把

8、傳感器、脈沖電機(jī)等電子設(shè)備與機(jī)械機(jī)構(gòu)相結(jié)合得到了檢測(cè)更精確，工作效率更高的齒輪加工刀具誤差測(cè)量儀。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)零前角阿基米德齒輪滾刀的齒形誤差進(jìn)行檢測(cè)。由于在設(shè)計(jì)中采用了先進(jìn)的機(jī)械電子技術(shù)，提高了設(shè)備檢測(cè)精度與生產(chǎn)效率。所以，我們相信本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品一定會(huì)比早期的產(chǎn)品更適合工業(yè)化生產(chǎn)。1.1 課題分析1.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)研制、改進(jìn)一臺(tái)齒輪滾刀檢測(cè)裝置。設(shè)計(jì)參數(shù)：模數(shù)m6、齒形角a20°、前角0°、加工齒輪精度8級(jí)1.1.2擬解決的關(guān)鍵問題1、拆裝方便、靈活；2、精度高，從簡化結(jié)構(gòu)方面提高精度。1.1.3研究內(nèi)容1、檢測(cè)裝置的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)；2、檢測(cè)裝置精度如何保證；3、被

9、測(cè)滾刀定位夾緊裝置的確定。第2章 齒輪滾刀概述2.1 齒輪刀具的主要類型、工作原理和選用齒輪刀具是用于加工齒輪齒形的刀具。由于齒輪的種類很多，其生產(chǎn)批量和質(zhì)量的要求以及加工方法有各不相同，所以齒輪刀具的種類也很多，通常按下列的方法來分類：2.1.1按被加工的齒輪類型分，有三類刀具：1、圓柱齒輪刀具（1）漸開線圓柱齒輪滾刀如盤形齒輪銑刀、指形齒輪銑刀、齒輪拉刀、插齒刀盤、齒輪滾刀、插齒刀、梳齒刀和剃齒刀等（2）非漸開線圓柱齒輪刀具如圓弧齒輪滾刀、擺線齒輪滾刀和花鍵滾刀等。2、蝸輪刀具如蝸輪滾刀、蝸輪飛刀、蝸輪剃齒刀等3、錐齒輪刀具（1）直齒錐齒輪刀具如成對(duì)刨刀、成對(duì)盤銑刀、拉銑刀盤等（2）曲線齒

10、錐齒輪刀具如弧齒錐齒輪銑刀盤、擺線齒錐齒輪銑刀盤等2.1.2按刀具的工作原理分，有兩類刀具1、成形齒輪刀具這類刀具的切削刃廓形與被加工的直齒齒輪端剖面內(nèi)的槽形相同。這類刀具中有盤形齒輪銑刀、指形齒輪銑刀、齒輪拉刀、插齒刀盤等。用盤形或指形齒輪銑刀加工斜齒齒輪時(shí)，工件齒槽任何剖面中的形狀都不和刀具的廓形相同，工件的齒形是由刀具的切削刃在相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)過程中包絡(luò)而成的，這種加工方法稱為無瞬心包絡(luò)法。但由于這些刀具的結(jié)構(gòu)和成形齒輪刀具相同，所以也將它們歸納在成形齒輪刀具一類之中。2、展成齒輪刀具這類刀具加工齒輪時(shí)，刀具本身好像也是一個(gè)齒輪，它和被加工的齒輪各自按嚙合關(guān)系要求的速比傳動(dòng)，而由刀具齒形包

11、絡(luò)出齒輪的齒形。這類刀具中有齒輪滾刀、插齒刀、梳齒刀、剔齒刀、加工非漸開線齒形的各種滾刀、蝸輪刀具和錐齒輪刀具等，展成齒輪刀具的一個(gè)基本特點(diǎn)是通用性比成形齒輪刀具好，也就是說：用同一把展成齒輪刀具，可以加工模數(shù)和齒形角相同而齒數(shù)不同的齒輪，也可用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工不同變位系數(shù)的變位齒輪。根據(jù)不同的生產(chǎn)要求和條件，選用結(jié)合市的齒輪刀具是很重要的。在以上所說的各類齒輪刀具中，要數(shù)加工漸開線圓柱齒輪的刀具應(yīng)用最廣泛；而在這類刀具中，又以齒輪滾刀最為常用；因?yàn)樗募庸ば瘦^高，也能保證一般齒輪的精度要求，而且他既能加工外嚙合的直齒齒輪，也能加工外嚙合的斜齒齒輪。2.2 齒輪滾刀基本蝸桿齒輪滾刀一般是指加工漸

12、開線齒輪所用的滾刀。它是按螺旋齒輪嚙合原理加工齒輪的。由于被加工的齒輪是漸開線齒輪，所以它本身應(yīng)具有漸開線齒輪的幾何特征。齒輪滾刀從其外貌看來并不像齒輪，實(shí)際上它是僅有一個(gè)齒（或兩、三個(gè)齒）、但齒痕長而螺旋角很大（一般為80°以上，接近90°）的斜齒圓柱齒輪。因?yàn)樗凝X很長而螺旋角又很大，可以繞滾刀軸線轉(zhuǎn)好幾圈，因此從外貌上看，它很像一個(gè)螺桿，如圖2-1中所示。為了使這個(gè)蝸桿能起切削作用，需沿其長度方向開出好多容屑槽（直槽或螺旋槽），因此把蝸桿上的螺紋割成許多較短的刀齒，并產(chǎn)生了前刀面2和切削刃3。每個(gè)刀齒有一個(gè)頂刃和兩個(gè)側(cè)刃。為了使刀齒有后角，還要用鏟齒方法鏟出后刀面4和

13、頂后刀面1。但是各個(gè)刀齒的切削刃必須位于這個(gè)相當(dāng)于斜齒圓柱齒輪的蝸桿的螺紋表面上，因此這個(gè)螺桿就稱為滾刀的基本蝸桿?；疚仐U的螺紋通常做成右螺旋的，有時(shí)也做成左螺旋的?；疚仐U的螺紋表面若是漸開螺旋面，則稱為漸開線基本蝸桿，而這樣的滾刀稱為漸開線滾刀。用這種滾刀可以切出理論上完全理想的漸開線齒輪。但這種滾刀制造困難，生產(chǎn)中很少采用，而是采用易于制造的近似齒形滾刀，如阿基米德滾刀和法向直廓螺旋面。這兩種螺紋表面在端剖面中的截形不是漸開線，而是阿基米德螺線和延長漸開線。當(dāng)滾刀的分圓柱導(dǎo)程角較小時(shí)，這種蝸桿與漸開線蝸桿非常近似，所以用近似齒形滾刀切出的齒輪齒形雖然理論上不是漸開線，但誤差是很小的。1

14、-頂后面 2-前刀面3-切削刃 4-側(cè)后刀面圖2-1 齒輪滾刀的基本蝸桿2.3 齒輪滾刀的原理誤差生產(chǎn)中普遍使用的齒輪滾刀是阿基米德滾刀。但是它與漸開線滾刀相比，其齒形是有誤差的。這個(gè)誤差就是由于其基本蝸桿是阿基米德蝸桿，而不是漸開線蝸桿。當(dāng)這兩種蝸桿的模數(shù)、螺紋頭數(shù)、分圓柱直徑、法向齒形角、導(dǎo)程、齒厚和齒高等都分別相同時(shí)，那么唯一不同的就是齒形。以軸向齒形來說，漸開線蝸桿的軸向齒形是曲線（圖2-2中的虛線），而阿基米德蝸桿的軸向齒形是直線（圖2-2中實(shí)線）。這兩種齒形相切于分圓柱面上。由此可知，若以漸開線滾刀為基準(zhǔn)，則阿基米德滾刀的齒形在分圓柱面上的誤差為零，但越到齒頂盒齒根誤差越大。圖中的

15、和分別為齒頂和齒根處的最大軸向齒形誤差。圖2-2 兩種軸向齒形的比較用滾刀加工齒輪時(shí)，滾刀和工件相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪嚙合，滾刀的齒形誤差試驗(yàn)奇跡圓柱且平面內(nèi)的嚙合線方向傳遞到工件上去的。這個(gè)切平面與漸開線基本螺桿螺紋表面的交線是一條直線A（圖2-3），它與蝸桿端面的夾角等于基圓柱導(dǎo)程角；而這個(gè)切平面與阿基米德基本蝸桿螺紋表面的交線是一條曲線B，它與直線A在分圓柱面上相切。圖中的和分別為阿基米德滾刀在齒頂盒齒根處的最大法向齒形誤差。由圖2-2可知，大于，所以通常就把稱為阿基米德滾刀的齒形誤差。阿基米德滾刀基本蝸桿的分圓柱導(dǎo)程角越小，則其齒形誤差越小，如圖2-4的曲線所示，所以精加工用的阿基米德齒輪

16、滾刀通常做成較大的分圓柱直徑，目的就是使其導(dǎo)程角較小，從而減少滾刀的齒形誤差。有圖2-2和圖2-3可以看出，阿基米德蝸桿的螺紋在齒頂和齒根處都比漸開線蝸桿的螺紋寬一些，所以用阿基米德滾刀切出的齒輪齒形與正確的漸開線齒輪齒形相比，在齒頂和齒根處就窄一些，這就使得齒輪的齒頂部分以及齒根部分得到輕微的修形，因而對(duì)于高速重載齒輪能嚙合時(shí)的干涉和噪音。圖2-3 阿基米德滾刀齒形誤差圖2-4 齒形誤差與導(dǎo)程角的關(guān)系2.4 齒輪滾刀的重磨誤差1.滾刀重磨齒輪滾刀使用久了就會(huì)磨損。使用磨損了的齒輪滾刀加工齒輪時(shí)，會(huì)降低被加工齒輪的齒形精度和惡化表面質(zhì)量，還會(huì)加劇機(jī)床的震動(dòng)。滾刀的磨損量在粗切時(shí)超過0.81mm

17、或精切時(shí)超過0.20.5mm，就需要重磨前刀面。滾刀的重磨精度對(duì)于滾刀的齒形精度有很大影響，必須十分重視。直槽滾刀的前刀面是平面，可以用直母線的錐形砂輪來重磨。圖2-5是重磨滾刀時(shí)砂輪的位置，需要樣板來對(duì)準(zhǔn)，使砂輪的錐面母線方向通過滾刀軸線。圖2-5 零前角滾刀刃磨時(shí)砂輪的相對(duì)位置2.重磨誤差重磨或刃磨滾刀時(shí)可能產(chǎn)生的誤差主要有三項(xiàng)：（1）前刀面徑向誤差 這是因?yàn)樯拜喓蜐L刀的相對(duì)位置調(diào)整不準(zhǔn)確而引起的。由于前刀面不通過滾刀軸線，使刀齒的齒形發(fā)生了畸變，而加工出來的齒輪齒形也產(chǎn)生了誤差。（2）前刀面與滾刀軸線的平行性誤差 這是因?yàn)闈L刀在磨刀機(jī)床上的安裝誤差引起的。這種誤差會(huì)使?jié)L刀各刀面的側(cè)刃依次

18、而逐漸地離開正確的基本蝸桿表面，而頂刃的外徑也形成錐度。這樣的滾刀切出的齒輪齒形會(huì)向一側(cè)歪斜，使牙齒的兩側(cè)齒形不對(duì)稱。（3）圓周齒距誤差 這是因?yàn)槟サ稒C(jī)床的分度機(jī)構(gòu)不準(zhǔn)確而引起的。滾刀的側(cè)后刀面是經(jīng)過鏟磨的，當(dāng)圓周齒距不相等時(shí)，各刀齒的齒厚就大小不均勻，因而各側(cè)刃就在同一個(gè)基本蝸桿的螺紋表面上，這樣就造成工件上不規(guī)則的齒形誤差。第3章 檢測(cè)裝置總體方案設(shè)計(jì)3.1 檢測(cè)裝置總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定。 伺服系統(tǒng)的選擇。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)得結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定。3.1.1系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位控制系統(tǒng)是指被控制

19、件由一點(diǎn)到另一點(diǎn)快速準(zhǔn)確定位，卻不能在兩點(diǎn)之間工作的系統(tǒng)；點(diǎn)位直線系統(tǒng)是指被控制件沿平面內(nèi)平行于導(dǎo)軌作直線工作的系統(tǒng)；連續(xù)控制系統(tǒng)是指被控制件沿平面內(nèi)任何曲線都能工作的系統(tǒng)。點(diǎn)位控制系統(tǒng)造價(jià)低廉，適用于兩點(diǎn)之間快速點(diǎn)位的系統(tǒng)；連續(xù)控制系統(tǒng)造價(jià)高，適用于連續(xù)工作的系統(tǒng)；點(diǎn)位直線系統(tǒng)造價(jià)介于前兩者之間，適用于簡單直線運(yùn)動(dòng)。由于齒輪滾刀齒形是直線，檢測(cè)齒形誤差只需沿直線運(yùn)動(dòng)，所以選擇點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)。3.1.2伺服系統(tǒng)的選擇開環(huán)伺服系統(tǒng)在負(fù)荷不大時(shí)多采用功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī)，開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測(cè)反饋部件，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差，但開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整維修容易、在速度和精度要求不太高的場(chǎng)

20、合得到廣泛應(yīng)用。閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有在設(shè)備移動(dòng)部件上得檢測(cè)反饋元件來檢測(cè)實(shí)際位移量，能補(bǔ)償系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差。因而伺服控制精度高，閉環(huán)系統(tǒng)造價(jià)高、結(jié)構(gòu)和調(diào)試較復(fù)雜，多用于精度要求高的場(chǎng)合。此儀器屬于測(cè)量儀器，其分辨率為0.005mm，所測(cè)齒輪滾刀加工的齒輪精度：8級(jí)，所以采用閉環(huán)伺服系統(tǒng)3.1.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定為保證數(shù)控系統(tǒng)得傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性。在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝配時(shí)，通常采用低摩擦、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜的阻尼比要求的傳動(dòng)方式?？紤]以上幾點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用以下措施：1、盡量采用低摩擦的傳動(dòng)和導(dǎo)向元件。如采用滾珠絲杠螺母副，滾動(dòng)導(dǎo)軌等。2、提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度，如應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾

21、珠絲杠傳動(dòng)副。絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定，并加預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等提高傳動(dòng)剛度。3.1.4系統(tǒng)的工作原理阿基米德齒輪滾刀軸截面的齒形是直線。要形成直線軌跡只須兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，如圖3-1。所以只要兩個(gè)方向的速度成一定比例關(guān)系。如圖3-1。兩個(gè)方向速度的比例關(guān)系由程序控制。圖3-1 X軸與Y軸速度關(guān)系具體結(jié)構(gòu)如圖3-2。左右方向進(jìn)給都采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，配合滾珠導(dǎo)軌形成平面運(yùn)動(dòng)。由于垂直方向精度要求不高，所以垂直方向采用齒輪齒條配合手動(dòng)進(jìn)給。圖3-2 齒輪滾刀檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)3.1.5設(shè)計(jì)方案的可行性分析在本設(shè)計(jì)裝置中，關(guān)鍵問題有：1、橫向、縱向進(jìn)給精度的保證；2、20°斜線軌跡的形成；3、

22、被測(cè)齒輪滾刀在裝置中分度精度的保證。通過對(duì)以上問題的分析采用以下相應(yīng)的措施：1、采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠，帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)；2、采用橫向、縱向速度匹配，形成平面內(nèi)各種運(yùn)動(dòng)；3、采用脈沖步進(jìn)電機(jī)保證分度精度。通過對(duì)機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)分析得出裝置原理可行；通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的確學(xué)習(xí)分析得出裝置結(jié)構(gòu)可行；通過對(duì)機(jī)械工程學(xué)的確學(xué)習(xí)分析得出裝置工藝可行。第四章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)4.1 步進(jìn)電機(jī)的選用4.1.1 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算1.步進(jìn)電機(jī)的步距角 b取系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 p=0.005mm/step，初選步進(jìn)電機(jī)步距角 b度。2.步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算設(shè)步進(jìn)電機(jī)等效負(fù)載力矩為T，負(fù)載力為P，根據(jù)能量守衡原理，電機(jī)所做的功

23、與負(fù)載力所做的功有如下關(guān)系。 式中電機(jī)轉(zhuǎn)角S移動(dòng)部件的相對(duì)位移機(jī)械傳動(dòng)效率若取= b，則S= p，且 ，所以 （4-1）式中 p移動(dòng)部件負(fù)載（N）；G移動(dòng)部件重量；P與重力方向一致作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力；導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；b步進(jìn)電機(jī)步距角（rad）；T電機(jī)軸負(fù)載力矩(Ncm)本設(shè)計(jì)中，取0.003（淬火鋼珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)），0.96，P 200N，P z為0。所以：4.1.2步進(jìn)電機(jī)的選用通過以上計(jì)算選擇電機(jī)45BF3-3A，步距角 b=0.9°，額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=98N.mm外形L×D=63×45mm。4.2 滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與尺寸確定在相配的兩導(dǎo)軌面間放置滾動(dòng)體或滾

24、動(dòng)支承，使導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)成為滾動(dòng)摩擦，此為滾動(dòng)導(dǎo)軌，它的最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)差小，因此，運(yùn)動(dòng)輕便靈活，運(yùn)動(dòng)所需的功率小，摩擦發(fā)熱少、磨損小，精度保持性好，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，移動(dòng)精度和定位精度高。滾動(dòng)導(dǎo)軌還具有潤滑簡單（有時(shí)可以油脂潤滑），高速運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)像滑動(dòng)導(dǎo)軌那樣因動(dòng)壓效應(yīng)而使導(dǎo)軌浮起等優(yōu)點(diǎn)。但滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、制造比較困難、成本比較高、抗震性比較差。對(duì)灰塵比較敏感，因此必須有良好的防護(hù)。4.2.1 滾珠導(dǎo)軌的特點(diǎn)滾動(dòng)導(dǎo)軌廣泛的應(yīng)用于各種類型機(jī)床和機(jī)械。每一種機(jī)床和機(jī)械都利用了它的某些特點(diǎn)。例如：數(shù)控機(jī)床、坐標(biāo)鏜床、仿形機(jī)床和外圓磨床砂輪架導(dǎo)軌等，采用滾動(dòng)導(dǎo)軌是為了實(shí)

25、現(xiàn)低速平穩(wěn)無爬行和精確位移，工具磨床的工作臺(tái)采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，為了防止高速時(shí)因動(dòng)壓效應(yīng)使工作臺(tái)浮起來，以便提高加工精度，立式車床工作臺(tái)采用滾動(dòng)導(dǎo)軌是為了提高速度，等等。滾動(dòng)導(dǎo)軌的類型很多，按運(yùn)動(dòng)軌跡分有直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和圓運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；按滾動(dòng)體的形式分有滾珠、滾珠和滾針導(dǎo)軌；按滾動(dòng)體是否循環(huán)可分為滾動(dòng)體循環(huán)和滾動(dòng)體不循環(huán)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌類型、特點(diǎn)及應(yīng)用見表4-2。表4-2滾動(dòng)導(dǎo)軌類型、特點(diǎn)及應(yīng)用類型特點(diǎn)及應(yīng)用滾動(dòng)體不循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌滾珠導(dǎo)軌行程不能太長，摩擦阻力小、剛度低、承載能力差，不能承受大的顛覆力矩和水平力；這種導(dǎo)軌適用于載荷不超過1000N的機(jī)床，如工具磨床滾柱導(dǎo)軌載荷能力及剛度比滾珠導(dǎo)軌高，交叉滾珠

26、導(dǎo)軌副四個(gè)方向均能承載滾針導(dǎo)軌滾針導(dǎo)軌承載能力最高;滾柱、滾針對(duì)導(dǎo)軌面的平行度誤差要求比較敏感，且容易側(cè)向偏移和滑動(dòng)；主要用于承載能力較大的機(jī)床上。如立式車床，磨床等滾動(dòng)體循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副有專業(yè)化生產(chǎn)廠生產(chǎn)品種規(guī)格比較齊全、技術(shù)質(zhì)量保證。設(shè)計(jì)制造機(jī)器采用這類導(dǎo)軌副，可縮短設(shè)計(jì)制造周期、提高質(zhì)量、降低成本。滾柱交叉導(dǎo)軌副滾柱導(dǎo)軌塊滾動(dòng)直線導(dǎo)軌套副滾動(dòng)花鍵副滾動(dòng)軸承滾動(dòng)導(dǎo)軌任何能承受徑向力的滾動(dòng)軸承(或軸承組)都可以作為這種導(dǎo)軌的滾動(dòng)元件軸承的規(guī)格多，可以設(shè)計(jì)成任意尺寸和承受能力的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌行程可以很長很適合大載荷、高剛度、行程長的導(dǎo)軌，如大型磨頭移動(dòng)式平面磨床、繪圖機(jī)等導(dǎo)軌 4.2.

27、1 滾珠導(dǎo)軌的選擇此設(shè)計(jì)為齒輪誤差檢測(cè)裝置，屬于高精度的檢測(cè)儀器，所以采用滾珠導(dǎo)軌而不是滑動(dòng)導(dǎo)軌，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要和各種不同導(dǎo)軌的優(yōu)缺點(diǎn)，決定采用滾珠導(dǎo)軌其結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1 滾珠導(dǎo)軌原理圖在原理圖中可以看到在V型槽（V型槽一般為90º）中安裝了滾珠，為了防止?jié)L珠滑落，安裝了保持架，并且保持架可以保證各個(gè)滾珠之間的相對(duì)位置。之所以選擇V形滾珠導(dǎo)軌是因?yàn)樗墓に囆院茫菀走_(dá)到較高的加工精度。但滾珠導(dǎo)軌在工作時(shí)滾珠和導(dǎo)軌間是點(diǎn)接觸，應(yīng)力比較大，容易壓出溝槽，所壓溝槽的深度若不均勻，將會(huì)降低導(dǎo)軌的剛度及精度。為了改善這種情況，可采用以下的工藝：1、在V形槽與滾珠接觸處預(yù)先研磨出一窄

28、條圓弧面的淺槽，從而增加了滾珠與滾到的接觸面積，提高了承載能力和耐磨性，但這種工藝的缺點(diǎn)是導(dǎo)軌中的摩擦力略有增加。2、采用雙圓弧滾珠導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌是把導(dǎo)軌的滾道改為為圓弧形滾道，以增大滾動(dòng)體與滾道接觸點(diǎn)的曲率半徑，從而提高了導(dǎo)軌的承載能力，以及剛度、使用壽命。但雙圓弧導(dǎo)軌由于形狀的特殊性也有它本身的不足：形狀復(fù)雜，工藝較差，摩擦力較大。因此當(dāng)精度要求很高時(shí)不易滿足使用要求。在工程設(shè)計(jì)中為使雙圓弧滾珠導(dǎo)軌能發(fā)揮接觸面積較大，變形較小的優(yōu)點(diǎn)，又不至于過分增大摩擦力，一般都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)把其參數(shù)控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，在此設(shè)計(jì)中，由于滾珠導(dǎo)軌在工作時(shí)承受的力為130N，相對(duì)于滾珠到過的極限力來說是很小的，

29、所以在此設(shè)計(jì)中不需那樣的計(jì)算。4.2.2.滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊使?jié)L動(dòng)體與滾道表面產(chǎn)生初始接觸彈性變形的方法稱之為預(yù)緊。預(yù)緊導(dǎo)軌剛度比沒有預(yù)緊的剛度大，在合理的預(yù)緊條件下，導(dǎo)軌磨損比較小，預(yù)緊的主要方式有：1、采用過盈裝配形成預(yù)加負(fù)載：裝配導(dǎo)軌時(shí)，根據(jù)滾動(dòng)體的實(shí)際尺寸，刮研壓板與滑板的結(jié)合面或在其間加上一定厚度的墊片，從而形成包容尺寸；過盈有一個(gè)合理的數(shù)值，達(dá)到此數(shù)值時(shí)，導(dǎo)軌剛度較好，而驅(qū)動(dòng)力又不至于過大。2、用移動(dòng)導(dǎo)軌板的方法實(shí)現(xiàn)預(yù)緊：預(yù)緊時(shí)先松開導(dǎo)軌體的連接螺釘，然后擰動(dòng)側(cè)面螺釘，即可調(diào)整導(dǎo)軌兩邊的距離而預(yù)緊。此外，也可用斜鑲條來調(diào)整，這樣導(dǎo)軌的預(yù)緊量沿全長分布比較均勻，故也常采用。由圖4-1可以

30、看到在本設(shè)計(jì)中采用的是第二種預(yù)緊方法。4.2.3.額定壽命的計(jì)算滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副額定壽命的計(jì)算與滾動(dòng)軸承基本相同。 （4-2）式中L額定壽命（km）；額定動(dòng)載荷（KN）；P當(dāng)量動(dòng)載荷（KN）；受力最大的滑塊所受的載荷(KN）； Z導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)；指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為滾珠時(shí)3；當(dāng)為滾柱時(shí)，103；額定壽命單位（km），滾珠時(shí)，K50km；滾柱時(shí)，K100km；硬度系數(shù)1；確，故選用5級(jí)精度，小齒輪材料用40Cr（調(diào)質(zhì)）,硬度為280HBS,大齒輪材料用45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240HBS，兩者材料硬度差40HBS。小齒輪齒數(shù)Z1=25，大齒輪齒數(shù)Z2=Z1=2×25=50。 2.按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)

31、計(jì)算，由設(shè)計(jì)公式 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1)選載荷系數(shù)K =1.3 (2)計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩T1=95.5×105 ×5.5/960Nmm=5.47×104 Nmm(3)查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù) =0.4(4)查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) ZE=189.8MPa1/2(5)查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪按照接觸疲勞強(qiáng)度極限 (6)由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60×960×1×（2×8×300×15）=4.147&

32、#215;109N2= N1/=4.147×109/2=2.074×109(7)查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19查的接觸疲勞壽命系數(shù) =0.90；(8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由式 2）計(jì)算（1）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 （2）計(jì)算圓周速度v（3）計(jì)算齒寬（4）計(jì)算齒寬與齒高之比b/h，模數(shù)齒高 （5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=3.82m/s，5級(jí)精度，查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)齒輪，假設(shè) ，由表10-3查得：查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)；查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4查得5級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，將數(shù)據(jù)代入后得 由b

33、/h=11.11， 查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13的；故載荷系數(shù) （4-7） （6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（7）計(jì)算模數(shù)m 取整m=3。3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-5）得彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為： 1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值。(1)由文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；(2)由文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，；(3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-12）得 (4)計(jì)算載荷系數(shù)K(5)查得齒形系數(shù)由文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得；。(6)由文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得；

34、(7)計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。2)設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù),得大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.016，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm。按接觸疲勞算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 取整4.幾何尺寸計(jì)算1) z1 =30，z2=60計(jì)算分度圓直徑為， 。2)計(jì)算中心距a=(d2+d1)/2=（75+150）/2mm= 112.5mm3)計(jì)算齒輪寬度取B2=30mm,B1=32mm5.驗(yàn)算合適。結(jié)論本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)

35、是對(duì)零前角阿基米德齒輪滾刀的齒形誤差進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)計(jì)的開始要對(duì)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行分析，由分析得出多種設(shè)計(jì)方案。然后對(duì)各設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較選擇，確定設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案分析設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與難點(diǎn)問題。最后對(duì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與難點(diǎn)問題實(shí)施有計(jì)劃的完成。本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)問題是：（1）檢測(cè)裝置的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)；（2）檢測(cè)裝置精度如何保證；（3）被測(cè)滾刀定位夾緊裝置的確定。解決問題所采取的措施：檢測(cè)裝置的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)采用相同型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，滾珠絲杠通過絲杠螺母把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)工作臺(tái)工作。本設(shè)計(jì)要求精度很高，導(dǎo)軌選用滾動(dòng)導(dǎo)軌。選用一定錐度的心軸對(duì)滾刀同時(shí)進(jìn)行定位夾緊。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)橫縱向進(jìn)給裝置中電機(jī)進(jìn)行選擇，對(duì)滾珠絲杠，滾動(dòng)導(dǎo)軌，變速齒輪等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。致謝本文主要闡述了阿基米德齒輪滾刀檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)。通過這次設(shè)計(jì)使我對(duì)齒輪加工過程產(chǎn)生了濃厚的興趣，同時(shí)，受我主修專業(yè)的影響，我已經(jīng)習(xí)