滾齒機進給系統(tǒng)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 機械066 姓名 李曉陽 下發(fā)日期2010-3-8題目Y38滾齒機設(shè)計專題Y38滾齒機進給系統(tǒng)設(shè)計主要內(nèi)容及要求1）功能：范成法切削齒輪。2）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。3）技術(shù)經(jīng)濟性要求：滿足功能的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)成本和使用成本相對較低，具有較高的市場競爭力。4）人機工程及安全性要求：機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、準確；工作噪音要低于7585分貝，避免滲漏油等可能對環(huán)境造成污染的現(xiàn)象。5）機床加工精度達國家標(biāo)準7級。主要技術(shù)參數(shù)1）

2、切削齒輪的最大模數(shù)：鋼料：6mm，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

3、級：6級。12） 工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)滾刀的垂直進給量：0.253mm。進度及完成日期3月8 3 月21日：現(xiàn)場調(diào)研明確任務(wù)要求、了解滾齒機結(jié)構(gòu)，收集查閱資料等，完成實習(xí)報告。3月22 4 月11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，計算原動機功率并選擇電機。運動方案綜合、評價，確定系統(tǒng)最佳運動方案。4月12 4月25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，最后確定最佳結(jié)構(gòu)方案。4月26 5月2日：總體設(shè)計階段：完成總體布置、人機工程分析及設(shè)計、工業(yè)美學(xué)

4、造型設(shè)計、價值優(yōu)化分析等。5月3 6 月06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07 6 月13日：完成設(shè)計說明書的整理及答辯準備等工作。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 期指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師: 年 月 日指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人: 年 月 日答 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%)答辯成績（40%）總 評答辯委員會主席簽字 齒輪的地位被各個國家所認同是因為輪是工業(yè)生產(chǎn)中的重要基礎(chǔ)零件，其加工技師和加工能力反映一個國家的工業(yè)水平。并且齒輪作為機械傳動中最常見，最重要的傳動

5、零件，被廣泛地應(yīng)用于機械設(shè)備的傳動系統(tǒng)中，因此也決定了在一個國家的工業(yè)中齒輪的加工的重要地位。實現(xiàn)齒輪加工數(shù)控自動化、加工和檢測的一體化是目前齒輪加工的發(fā)展趨勢。所以大多數(shù)國家都在努力向研究數(shù)控機床的方向發(fā)展。由于數(shù)控滾齒機的制造難度相當(dāng)?shù)拇螅虼四壳安]有被廣泛的采用。目前各個國家普遍采用的傳統(tǒng)的滾齒機型。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滾齒機選擇范成法加工齒輪的優(yōu)點是，只要模數(shù)和壓力角相同，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，范成法應(yīng)用最為廣泛。本文采用有限價值法或技術(shù)經(jīng)濟評價法對參數(shù)作評價決策，AbstractGear a

6、re in industrial production base of the important parts of the process of technicians and processing ability to reflect a state of the industrial level. as a mechanical equipment manufacturing base metal cutting tools, and in the national economy occupies an important place, and the gear as a mechan

7、ical drive the most important parts of the transmission, is widely used in machinery equipment transmission. Implement the lean process and automation, processing and detection of integration is currently one of the development trend. gear hobbing machine of the difficulty made considerable size, so

8、 there is not been widely adopted. at present, all countries of the widespread use of conventional models gear hobbing machine.Gear hobbing machine is widely used tools in the process of a kind of machine tools, on which may be cutting spur gear, helical-spur gear, and processing turbine, sprockets,

9、 etc. according to the process of principle, and spherical machining to the shaping and generating can be divided into two categories. Y38 gear hobbing maching of the options shaping processing gear advantage is that provided by number and the pressure of the same, one of the tool can work any of th

10、e gear . productivity and processing are comparatively high precision. in the processing, generation method is used most widely. In the black box analysis of function design of the functional analysis, the function of the principle of choice, as a function is broken. the function of $solution for an

11、alysis, the arrangement. the system uses limited value of the law or technical and economic assessment of evaluation parameters for policy-making, best solution for analysis. Manual emphasis is on the Y38 gear hobbing machine into the line and relevant terms and relevant components s select and chec

12、k. The seleck of motor, the calculate of worm gear , and its check. The calculate of the hydraulic,and its check. The seleck of the screw rod. Thers are also some graphs show the transmission part ,for column and so on. Gear hobbing machine Black box Feed目錄摘要.IAbstract.目錄.III第1章 緒論.11.1 齒輪的重要地位.11.2

13、 滾齒機的發(fā)展.51.3論文主要研究的內(nèi)容.5第2章 Y38滾齒機的設(shè)計方案.62.1 總功能分析.62.2功能原理的選擇.82.3功能元求解.112.4方案初步篩選.142.5方案的比較.152.6最佳方案的分析和確定.202.7算滾刀的速度切削功率并選擇電動機.25第3章 303.1 蝸輪蝸桿的設(shè)計計算313.2 絲杠的設(shè)計計算423.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算47結(jié)論51參考文獻52致謝53附件154附件261各個國家之所以都非常的重視齒輪的加工是因為齒輪是工業(yè)生產(chǎn)中的重要基礎(chǔ)零件，其加工技術(shù)和加工能力能夠反映一個國家的工業(yè)水平。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(yīng)用于機械

14、設(shè)備的傳動系統(tǒng)中。作為機械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備的金屬切削機床，也因此在國民經(jīng)濟中占有重要地位。滾齒機是用滾刀按展成法加工直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪以及蝸輪的齒輪加工機床。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。在齒輪加工中應(yīng)用最廣泛.這種機床使用特制的滾刀時也能加工花鍵和鏈輪等各種特殊齒形的工件。滾齒機按布局分為立式和臥式兩類。大中型滾齒機多為立式，小型滾齒機和專用于加工長的軸齒輪的滾齒機皆為臥式。立式滾齒機又分為工作臺移動和立柱移動兩種。立式滾齒機工作時，滾刀裝在滾刀主軸上，由

15、主電動機驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運動，刀架可沿立柱導(dǎo)軋垂直移動，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(yīng)的附加轉(zhuǎn)動。工作臺(或立柱)可沿床身導(dǎo)軋移動,以適應(yīng)不同工件直徑和作徑向進給。有的滾齒機的刀架還可沿滾刀軸線方向移動，以便用切向進給法加工蝸輪。大型滾齒機還設(shè)有單齒分度機構(gòu)、指形銑刀刀架和加工人字齒輪的差動換向機構(gòu)等。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。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(guān)系。其運動關(guān)系由分齒掛輪的傳動比來實現(xiàn)。對于單線

16、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)。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刀架相連接的絲桿螺母來實現(xiàn)。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)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(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PFAUTER公司。通過技術(shù)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(shù)的利用為特征，工件軸和滾刀軸的直接

17、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。這時，數(shù)控滾齒機似乎進入頂峰。作為齒輪技術(shù)和裝備的領(lǐng)導(dǎo)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GENESIStm 130H，這也是當(dāng)今世界上唯一的第四代數(shù)控滾齒機。GENESIStm 130H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(yīng)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，GENESIStm 130H還應(yīng)用了快速上下料機構(gòu)、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

18、機朝著超高速、超精度、超可靠性、超數(shù)字化方向發(fā)展格里森 GENESIStm 130H 立式滾齒機具備突破性的新設(shè)計，可以優(yōu)化干切程序，顯著減少占地面積，大大改善節(jié)拍時間。床身采用先進的人造大理石的整體性框形結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的床身和機床立柱、尾架立柱鑄造為一體，兩立柱上部用橫桿共同組成整體框架。采用人造大理石的優(yōu)點在于，它不會因為時間的推移、溫度的變化而降低精度。另外，它比常規(guī)鑄鐵床身的制成速度更快、更精確，具有更高的剛度。這既保證了優(yōu)越的減振效果和熱穩(wěn)定性，也保證了更小、更緊湊的機床占地面積，只有7m2，使用戶只需叉車就可以安裝和搬遷機床。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

19、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(biāo)和性能完全滿足格里森美國和德國標(biāo)準，標(biāo)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。格里森公司首先在中國投產(chǎn)的就是當(dāng)今世界最先進的數(shù)控滾齒機GENESIStm 130H。機床采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，具有7個數(shù)控軸（X軸是徑向軸，Y軸是切向軸，Z軸是軸向軸，A是刀架旋轉(zhuǎn)軸，B是滾刀主軸，C是工件軸，Z2是尾架軸），其中，4個為聯(lián)動軸（X、Z、B和C）；采用干切技術(shù)，高速鋼滾刀切削；轉(zhuǎn)速達955r/min，線速度達180m/min，完成單件全部（包括上下料）過程僅需19s；精度高于DIN Class 7；用于精密加工時可達到

20、DIN Class 5甚至更高，真正達到高精度、高速度。本次論文主要是Y38滾齒機的設(shè)計123Y38滾齒機方案設(shè)計2.1.總功能分析采用黑箱法進行總功能分析： 噪音 工作溫度 振動齒輪損耗的冷卻劑冷卻的潤滑劑機床運作毛坯劑冷卻潤滑劑機械能電力能齒輪加工機床控制信號工作臺，刀具，及齒輪等部件的運動物質(zhì)流 能量流 信息流 圖2.1黑箱法通過對其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(guān)系，尋求能實現(xiàn)這種基本特性和轉(zhuǎn)換關(guān)系的工作原理和功能載。這種設(shè)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(shè)計方案。 物質(zhì)流是用來制造齒輪的

21、毛坯以及在加工齒輪過程中起潤滑、減少摩擦、帶走切屑等作用的潤滑油及冷卻劑等。能量流是機械系統(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。例如，機械能、熱能、電能、核能、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。實現(xiàn)機械系統(tǒng)工作過程的操縱、控制以及對某些信號實現(xiàn)傳輸、變換和顯示。例如，某些物理量訊號，機械運動狀態(tài)參數(shù)，圖形顯示、數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?。齒輪加工機床通過對輸入、輸出的轉(zhuǎn)換，來獲得我們所需要的零件，可以知道：齒輪加工機床的總功能是在一定動力驅(qū)動下，通過控制和輔助操作，將齒輪毛坯加工成齒輪。2.2功能原理的選擇1、 成形法圖2.2用盤狀銑刀和指狀銑刀銑齒輪成形法是利用

22、與被加工齒輪的齒槽斷面形狀一致的刀具，在齒坯上加工出齒面的方法。被加工的齒輪齒槽形狀相同的成型刀具切削齒輪，盤形銑刀加工直齒齒輪，輪齒的表面是漸開線柱面。形成母線（漸開線）的方法是成型法，不需要表面成形運動。形成導(dǎo)線（直線）的方法是相切法，需要兩個成形運動。一個是盤形齒輪銑刀的旋轉(zhuǎn)，一個是銑刀沿齒坯的軸向移動。兩個都是簡單運動。銑完一個齒槽后，退回原處。齒坯做分度運動轉(zhuǎn)過360°/ Z（Z是被加工齒輪的齒數(shù)），然后再銑下一個齒，直到全部齒被銑削完畢。加工模數(shù)較大的齒輪時，常用指狀齒輪銑刀，所需運動與用盤形銑刀相同。成形銑削一般在普通銑床。銑削時工件安裝在分度頭上，銑刀旋轉(zhuǎn)對工件進行切

23、削加工，工作臺作直線進給運動，加工完一個齒槽，分度頭將工件轉(zhuǎn)過一定角度，再加工另一個齒槽，依次加工出所有齒槽。當(dāng)加工模數(shù)大于8mm的齒輪時，采用指狀銑刀進行加工。銑削斜齒圓柱齒輪必須在萬能銑床上進行。銑削時工作臺偏轉(zhuǎn)一個角度，使其等于齒輪的螺旋角工件在隨工作臺進給的同時，由分度頭帶動作附加旋轉(zhuǎn)運動而形成螺旋齒槽。此外，也可用成形刨刀在刨齒機上刨齒、在插床上插齒，再像用拉床拉齒和用沖床沖齒都屬于成形法加工。齒輪的齒廓形狀，決定于基圓直徑，從公式 db =mzcos可以看出，即使齒輪的模數(shù)和壓力角相同，對于不同的齒數(shù)，齒形還是不一樣的。實際上，不可能每種齒數(shù)都有一把刀具，而是采用8把一套或15把一

24、套的齒輪銑刀。每把可以切幾個齒數(shù)的齒輪，而刀具齒形是按刀號能切的最小齒數(shù)制造的，若用來切其它齒數(shù)的齒輪，就會產(chǎn)生誤差。這種加工方式的精度不高，生產(chǎn)效率也低，但可以用通用機床（如普通銑床）加工，主要用于對齒輪精度要求不高、單件或大件齒輪加工以及修復(fù)齒輪加工等。2、范成法圖2.3范成法加工齒輪示意圖范成法加工齒輪運用齒輪嚙合原理。在加工直齒和斜齒圓柱齒輪輪齒表面的原理相當(dāng)于一對互相嚙合的、軸線交叉的螺旋齒輪傳動。其中一個螺旋齒齒輪做成刀具，即齒輪滾刀。因此，滾刀實質(zhì)就是一個斜齒圓柱齒輪。不過這個斜齒圓柱齒輪的特點是：螺旋角很大或者說是螺旋升角很小，齒數(shù)很少（常用齒數(shù)=1，亦即是單頭滾刀的齒數(shù)）；牙

25、齒很長，繞了好多圈。所以，它的外貌就不像通常見到的斜齒圓柱齒輪的樣子了。這種變了樣子的斜齒圓柱齒輪就是蝸桿，將蝸桿開槽并鏟背形成刀刃。滾刀的刀刃就處在這個蝸桿的旋轉(zhuǎn)表面上。用范成法加工齒輪的優(yōu)點是，只要模數(shù)和壓力角相同，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。在齒輪加工中，范成法應(yīng)用最為廣泛。因此，為適應(yīng)經(jīng)濟和實用的需要，。而且插齒的切削是不連續(xù)的，生產(chǎn)率不高，我們采用范成法原理，并且采用滾齒加工。范成切齒進給差動主傳動動力分齒1、動力：動力電機內(nèi)燃機風(fēng) 能水 能太 陽 能交流電動機直流電動機其 他同步電機異步電機同步電機異步電機生 物 能 圖2.6動力功能元求解圖2、主傳動

26、：主傳動定傳動比傳動變傳動比傳動定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系齒輪傳動蝸桿傳動鏈傳動塔齒輪變速無極變速滾子平盤式掛輪變速三軸滑移齒輪變速多盤式帶傳動塔輪變速錐輪端面盤式復(fù)合輪系皮帶傳動行星輪系有級變速圖2.7主傳動功能元求解圖3、差動：差動合成差動輪系連桿差動機構(gòu)螺旋差動機構(gòu)曲柄滑塊合成機 構(gòu)數(shù)控合成圓柱齒輪差動輪 系錐齒輪差動輪系吸盤復(fù)合運動機 構(gòu)差動傳動定軸傳動液壓傳動掛輪傳動步進傳動差動齒輪傳動蝸桿傳動鏈傳動同步帶有級變速圖2.8差動功能元求解圖4、進給：進給定比傳動進給變傳動比進給機械進給數(shù)控進給液壓進給掛輪進給圖2.9進給功能元求解圖5、分齒：分齒機械傳動電軸機械傳動數(shù)控分齒氣液壓控制分齒掛輪定軸

27、輪系周轉(zhuǎn)輪系行程開關(guān)機液機構(gòu)組合定傳動比變傳動比圖2.10分齒功能元求解圖表定傳動方案定傳動方案方案1方案2方案3備注主傳動定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合輪系分齒定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系電軸機械傳動進給定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系差動傳動定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系表變傳動方案變傳動方案方案1方案2方案3方案4方案5備注主傳動掛輪變速塔齒輪變速三軸滑移齒輪變速鋼球錐輪式無級變速帶傳動塔輪分齒掛輪變速光電液綜合傳動滾子平盤式無級變速器三軸滑移齒輪變速數(shù)控分齒進給掛輪變速數(shù)控進給液壓進給差動傳動掛輪變速無級變速器數(shù)控變速 表2.4.3差動、動力方案2.5方案比較2.5.1定傳動比輪系方案定傳動比傳動方案簡圖方案說明定軸輪系該結(jié)構(gòu)傳遞載荷和

28、速度范圍大、工作可靠、效率高、壽命長、運轉(zhuǎn)時各齒輪的幾何軸線位置不會改變周轉(zhuǎn)輪系該機構(gòu)有一個固定的太陽輪，自由度等于1，其傳動比計算方法與差動輪系同。傳動比計算公式可以轉(zhuǎn)化成:復(fù)合輪系由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或由幾個周轉(zhuǎn)輪系組成，如圖所示，該輪系用于較大的傳動比，它由行星輪系和差動輪系組成。適當(dāng)?shù)倪x配各輪的齒數(shù)，可以獲得結(jié)構(gòu)緊湊的大傳動比機構(gòu)。例如復(fù)合輪系多用于 減速器和變速器。2.5.2變傳動比傳動表變傳動比主傳動變速方案變傳動比主傳動方案方案簡圖方案說明掛輪變速此機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，空間占地少，傳動平穩(wěn)，操作簡單，易實現(xiàn)較大范圍、較多級別的變速。易加工，易安裝，所以成本低廉。塔齒輪變速該結(jié)構(gòu)主軸1固

29、有齒數(shù)由少到多7齒輪寶塔形結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，能在運轉(zhuǎn)過程中實現(xiàn)變速，變速級數(shù)多而且齒輪數(shù)目較少。三軸滑移齒輪變速該機構(gòu)多用于機床切制米制或制螺紋的基本傳動時，不需改變傳動路線，可省去移換機構(gòu)和簡化操作。也可用于按等差或等比級數(shù)跑排列的變速箱中，但設(shè)計計算較復(fù)雜。鋼球錐輪式無級變速該機構(gòu)結(jié)構(gòu)較簡單，傳動平穩(wěn)，相對滑動小，體積小，但鋼球精度要求高。常用于機床等機械中。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1、2的傳動半徑r1、r2，實現(xiàn)無級變速。常用于電影機械。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

30、合，如機床。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。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。表變傳動比分齒傳動變速方案變傳動比分齒表傳動方案方案簡圖方案說明滾子平盤式無級變速器主、從動軸周線垂直相交，滾子1與平盤2經(jīng)彈簧3壓緊，依靠摩擦力傳動，移動滾子1即可實現(xiàn)無級變速。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但幾何滑動大，磨損過快，多用于儀表機構(gòu)和某些輕機械中。弧錐環(huán)盤式無級變速器主動弧錐盤1的運動經(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、從動弧錐盤的運動半徑，實現(xiàn)無極變速。該機構(gòu)傳動平穩(wěn)，相對滑動小，效率高，但制造

31、困難。常用于機床、拉絲機械中。表差動合成方案方案簡圖方案說明圓柱齒輪差動輪系該機構(gòu)常用于汽車差速器。機構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)。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，同時隨系桿H繞A、B軸線公轉(zhuǎn)，系桿H做成箱體形。圓錐齒輪差動輪系該機構(gòu)常用于汽車差速器。機構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)。太陽輪4、5尺寸相同，與行星輪3和系桿H組成差動輪系，系桿H與齒輪2固接，其運動由主動錐齒輪1輸入。連桿差動合成此機構(gòu)多用于剎車系統(tǒng)。將操縱桿1向右拉，通過差動連桿機構(gòu)使桿4、6上的制動塊均衡的施加作用力，這樣，就可使車輪軸上不會受到附加的剎車力。2.6 最佳方案的分析和確

32、定為了能夠考慮到各評價目標(biāo)的重要程度，我們采用有效值法的總分記分方法。首先是確定了六項評價目標(biāo)，按重要程度依次為功能滿足度、經(jīng)濟性、使用可靠性、可操作性和維修性、外觀及環(huán)保。然后按判別表法確定各評價目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)。表6.1方案比較評價表比較目標(biāo)評價目標(biāo)功能滿足度經(jīng)濟性使用可靠性可操作性維修性外觀及環(huán)保功能滿足度22334140.233經(jīng)濟性22333130.217使用可靠性22223110.183可操作性1122390.150維修性1122390.150外觀及環(huán)保0111140.06760 1最終確定各評價目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)為：表6.2加權(quán)系數(shù)表評價目標(biāo)功能滿足度經(jīng)濟性使用可靠性可操作性維修性外觀

33、及環(huán)保加權(quán)系數(shù)0.2330.2170.1830.1500.1500.067最佳方案的選擇：1、 定傳動比傳動表6.3比較項目得分功能滿足度×0.233經(jīng)濟性×0.217使用可靠性×0.183可操作性×0.150維修性×0.150外觀及環(huán)保×0.067定軸輪系3444433.700周轉(zhuǎn)輪系3444333.550復(fù)合輪系4344333.521電軸機械傳動2343342.972定傳動比傳動采用定軸輪系。2、 變傳動比傳動：主傳動表6.4比較項目得分功能滿足度×0.233經(jīng)濟性×0.217使用可靠性×0.183可

34、操作性×0.150維修性×0.150外觀及環(huán)保×0.067掛輪變速5555534.866塔齒輪變速4344433.996三軸滑移齒輪變速4455534.416滾子平盤式3344433.763帶傳動塔輪3444433.620分齒表6.5比較項目得分功能滿足度×0.233經(jīng)濟性×0.217使用可靠性×0.183外觀及環(huán)保×0.067可操作性×0.150維修性×0.150掛輪變速4544454.367光電液綜合傳動5255423.749無級變速器4324333.117三軸滑移齒輪變速4444444.000數(shù)控分

35、齒5255523.899 進給 表6.6比較項目得分功能滿足度×0.233經(jīng)濟性×0.217使用可靠性×0.183外觀及環(huán)保×0.067可操作性×0.150維修性×0.150掛輪變速5554454.783數(shù)控進給5245533.866液壓進給433×4443.600差動傳動表6.7比較項目得分功能滿足度×0.233經(jīng)濟性×0.217使用可靠性×0.183外觀及環(huán)保×0.067可操作性×0.150維修性×0.150掛輪變速5554454.783無級變速器4434343

36、.667數(shù)控變速5245533.866 差動合成與動力1、 差動合成表6.8比較項目得分功能滿足度×0.233經(jīng)濟性×0.217使用可靠性×0.183外觀及環(huán)保×0.067可操作性×0.150維修性×0.150圓柱齒輪差動輪系4454454.333圓錐齒輪差動輪系4455454.400連桿差動合成3523333.251數(shù)控差動合成5245523.7162、 動力表6.9比較項目得分功能滿足度×0.233經(jīng)濟性×0.217使用可靠性×0.183外觀及環(huán)保×0.067可操作性×0.150維

37、修性×0.150電動機5454554.716內(nèi)燃機4343343.566太陽能3525223.085由以上分析比較得出變傳動比部分：主傳動采用：變速掛輪 分齒采用：變速掛輪、進給：變速掛輪差動合成：圓錐齒輪差動合成動力：鑒于動力方式的普及性，選擇電動機最佳方案：方案組合方案說明方案定軸輪系+變速掛輪+圓錐齒輪差速器+電機此系統(tǒng)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，變速范圍廣，價格低廉，易于維修。 圖7.1 傳動過程簡圖2.7 .1計算滾刀的速度表7.1加工材料模數(shù)加工性質(zhì)切削速度鋼451.56粗加工灰鑄鐵1.58粗加工其中：工件每轉(zhuǎn)一圈滾刀的

38、垂直進給量：0.253mm/r切削速度修正系數(shù) ，耐用度 =21600，=57600=1235.91478.4 r/min2.7.2計算滾刀的切削功率功率的計算根據(jù)材料的不同而選擇不同的公式，選擇如下表7-2mm/r時=滾刀最大輸出功率為1.500Kw 。 2.7.3選擇電動機 查取各傳動副的傳遞效率如下：根據(jù)主傳動路線圖和傳動鏈運動平衡式得出總的傳動效率為：=0.9×=0.754在按主傳動計算效率時，對于進給等旁路的效率需要考慮一個系數(shù)，在這里我們將這個系數(shù)取為0.8，則總的傳遞效率為總=×0.8=0.603得出計算功率= 1.500÷0.603=2.488（K

39、）圖2.7.1傳動系統(tǒng)簡圖從電動機到滾刀的傳遞路線為：電機滾刀轉(zhuǎn)速的傳遞路線：n=n×××××××××其中（變速掛輪）=0.556-2.500；（分度掛輪）=；=0.51；所以令 =n1=1430×××××××（1.2071.468）×1 =563.574 r/min 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，經(jīng)上式驗算:工作臺轉(zhuǎn)速n =6.78 r/min8 r/min

40、蝸桿輸出功率： P =3×82.5%×0.9×（0.975）8 = 1.819 Kw故可知其安全 蝸桿傳動由于效率低，所以工作是發(fā)熱量大。在閉式傳動中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量1等于同時間內(nèi)的散熱量2的條件進行熱平衡計算，以保證油溫穩(wěn)定在規(guī)定的范圍之內(nèi)。由摩擦損耗的功率Pf=P(1-),則產(chǎn)生的熱流量（單位為1W=1J/S）為： 1=1000P(1-) 式中：P為蝸桿傳遞的功率，（單位KW）以自然冷卻方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中去的熱流量2（單位為W）為： 2=

41、dS(t0-ta)式中：d箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取d=（8.1517.45）W/(·),當(dāng)周圍空氣流通良好時，取偏大值； S內(nèi)表面能被潤滑油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積，；t0油的工作溫度，一般限制在60-70，最高不應(yīng)超過80；ta周圍空氣的溫度，常溫情況可取為20； 按熱平衡條件1=2，可以求得既定工作條件下的能夠保持正常工作溫度所需要的散熱面積S(單位為)為： 粗略估算內(nèi)表面被潤滑油所飛濺到，而外表面又可以為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積:SGS=2×(550×205+550×270+270×205)2=633200

42、2=0.6>S=0.585,因此，在不必采取散熱措施的情況下可以滿足散熱要求。3.2.1計算絲桿所受的力由前面蝸輪蝸桿的計算可知：蝸輪上所受的軸向力就是絲杠上的切削力，其大小為： N絲杠的設(shè)計計算：1.耐磨性的計算：.由參考文獻5可知：蝸桿中徑： 其中 為螺紋型式系數(shù)，梯形螺紋的=0.8 F為軸向力 為螺母長度與螺桿中徑之比，對于整體式的螺母來說取=1.3 由機械設(shè)計手冊查的許用壓強=15 MP所以計算得： 40.6 mm 查參考文獻14 按螺紋的標(biāo)準基本尺寸系列選取公稱直徑d=46mm ；螺距 p=12 mm中徑選取 d=40 mm; 大徑 D=47 mm; 小徑 d=33 mm;螺紋

43、導(dǎo)程s=ZP 所以螺紋的線數(shù) Z=螺母的旋合長度 L=d=1.3×40=52 mm旋合圈數(shù) m=4.33 1012螺紋的工作高度 H=0.5P=6 mm工作壓力=1.5=15 MP 2.驗算自鎖性 螺紋升角 =arctan()=arctan=4.289 當(dāng)量摩擦角 =arctan因為=0.1240.155所以 當(dāng)量摩擦角7.41° 驗算反行程自鎖： 所以反行程具有自鎖性3.螺桿強度螺旋傳動的轉(zhuǎn)矩 T=0.5F=0.5×5027.4×40×tan()N·M =20820 N·MM相當(dāng)應(yīng)力 = =7.72MP （d為螺桿的小徑）

44、驗算強度條件 =68120 MP 所以設(shè)計的螺桿滿足強度的要求4螺紋牙的強度 螺紋牙底寬度 b=0.65P=0.65×12=7.8 mm 剪切應(yīng)力 根據(jù)參考文獻14 對于螺桿： = =47.4 MP 對于螺母： = =1.18 MP剪切應(yīng)力強度 =3040 MP 所以不管是螺桿還是螺母都有 故設(shè)計的螺桿和螺母都滿足剪切強度的要求 彎曲應(yīng)力 對于螺桿： =3.3MP 對于螺母： =2.7 MP彎曲應(yīng)力強度 =4060 MP 所以不管是螺桿還是螺母都有 故設(shè)計的螺桿和螺母都滿足彎曲應(yīng)力強度的要求 5螺桿的穩(wěn)定性校核 柔度 其中 µ為長度系數(shù) 查機械設(shè)計手冊可知 µ=0

45、.7 螺桿的最大工作長度 由技術(shù)要求可知 L=30 mm螺桿危險截面的慣性半徑 i=8.25 故2.5540 故臨界載荷不需要驗算，并且液壓缸的放置也確保了絲杠的穩(wěn)定所以螺桿的穩(wěn)定性不需要驗算了。6螺桿的剛度 軸向載荷F使每個螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形量 = =2.48×10 mm 其中E為螺桿材料的彈性模量 對于45鋼的 E=2.07×10 MP轉(zhuǎn)矩T使每個螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形量 = =3×10 mm其中 G為螺桿材料的切變模量 45鋼的G=8.3×10 MP每個螺紋導(dǎo)程的總變形量 =2.48×10 3×10 (當(dāng)軸向載荷F與運動方向相反時取

46、+號) 單位長度變形量 =2.48×10 對于滾齒機的絲桿 由于進給的進度要求不是很高 取=（34）×10 由于 故螺桿的剛度合格 螺桿的橫向振動 臨界轉(zhuǎn)速 n=39191 其中 L為螺桿兩支承間的距離 L=400 mm 為支承系數(shù) 由機械設(shè)計手冊可知 =3.927 為密度 對于45鋼來說密度=7.8×10 由于絲桿實際的轉(zhuǎn)速為3.52 故實際轉(zhuǎn)速遠小于臨界轉(zhuǎn)速故絲桿很安全7動力計算 驅(qū)動功率P= =88.12 KW其中 T為螺旋傳動中主動件上的轉(zhuǎn)矩 T=87855 N·Mn為螺旋傳動中主動件的轉(zhuǎn)速 n=3.52 F 為螺旋傳動中移動件的軸向力（N） F

47、=25783.8NV為螺旋傳動中移動構(gòu)件的線速度 v=0.369 為從動力源到螺旋機構(gòu)主動件間的機械效率 =108=0.3712713 為螺旋傳動的正行程效率 由機械設(shè)計手冊可知 =1.3763.3液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 3.3.1液壓缸的受力計算1滾刀的切削力計算滾刀的切削功率P=（KW）又有公式 P=FV 所以滾刀的切削力 F= 滾刀的切削力就是作用在液壓缸上的力由參考文獻1 得： 行程 S=2.0 加工的模數(shù) m=4滾刀的最大加工直徑 D=120加工的齒數(shù) Z=20 q=0 將以上數(shù)據(jù)代入計算得 F=89962.095 N 為盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載保證液壓缸的負載能力取F=90

48、000 由參考文獻2得液壓缸的進油壓力 P=4 M3.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定 根據(jù)液壓平衡 故無桿腔一側(cè)的面積 =0.0225 無桿腔一側(cè)的直徑 D= =169 mm有桿腔一側(cè)的直徑 d=()D 取 d=D=34 mm由參考文獻1可知 直徑 D與d均有標(biāo)準的數(shù)值 經(jīng)過圓整可知 實際面積： 無桿腔一側(cè)的面積 由桿腔一側(cè)的面積 =2.95×m桿筒的長度是根據(jù)滾刀架的最大行程確定的，由于 mm故取桿筒的長度 L=300 mm根據(jù)實際的觀察 選取液壓桿缸筒的壁厚 mm3.3.3強度校核：1.缸筒的壁厚 由于>10根據(jù)在高壓系統(tǒng)中，當(dāng)>10時為薄壁 按公式 進行校核，所以可以按上面的公式進行校核 在上面的公式中 D為缸筒的直徑 為試驗壓力，根據(jù)參考文獻 2可得：當(dāng)缸的額定壓力 MP使 為缸筒的許用應(yīng)力，= 為材料的抗壓64強度，n為安全系數(shù)，一般取n=5由于45鋼的抗壓強度=650 根據(jù)上面的分析可知 =4.6 由于壁厚取為7 故符合要求2活塞桿直徑d