Y38滾齒機進給系統(tǒng)設計資料

1、畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè)機械設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 滾齒機設計專題Y38 滾齒機進給系統(tǒng)設計主1）功能：范成法切削齒輪。要2）適應工況：適用于銑削圓柱形直齒輪、斜齒輪、蝸輪及鏈輪等。內(nèi)3）技術經(jīng)濟性要求：滿足功能的基礎上，生產(chǎn)成本和使用成本相對較低，具有較高的市場競爭力。容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，色澤應協(xié)調(diào)，使操作者感到舒適；操作及標志要醒目明確不易誤操作；操作應省力、方便、準確；工作噪音要低于75 85 分貝，避免滲漏油等要可能對環(huán)境造成污染的現(xiàn)象。求5）機床加工精度達國家標準7 級。1） 切削齒輪的最

2、大模數(shù)：鋼料： 6mm，鑄鐵： 8mm。主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：當螺旋角為30 時： 500mm，當螺旋角為60 時： 190mm。要4 ） 滾刀心軸與齒輪胚軸間距離：最大500mm，最?。?80mm.技5 ） 滾刀的最大垂直行程長度： 275mm。術6 ） 由臺面到滾刀主軸軸線的最小距離：195mm。參7 ） 滾刀的最大直徑： 120mm。8 ） 裝滾刀的可換心軸直徑：22、27、32mm。數(shù)9 ） 滾刀軸向移動長度： 30mm。10） 后立柱活動支臂行程長度：200mm。11） 滾刀主軸的變速級

3、：6 級。12） 工件每轉一轉滾刀的垂直進給量：0.25 3mm。3 月 8 3月 21 日：現(xiàn)場調(diào)研明確任務要求、了解滾齒機結構，收集查閱資料等，完成實習報告。進3 月 22 4月 11 日：方案設計階段：完成功能分析、功能原理方案的比較選擇；功能分解、功能元求度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，計算及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。完4 月 12 4 月 25 日：技術設計階段：完成構型、選材料、各項計算、確定零部件尺寸、評價，最后確定最佳結構方案。成4 月 26 5 月 2 日：總體設計階段：完成總體布置

4、、人機工程分析及設計、工業(yè)美學造型設計、價值日優(yōu)化分析等。期5 月 3 6 月 06 日：施工設計階段：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：完成設計說明書的整理及答辯準備等工作。教學院長簽字日 期教研室主任簽字日 期指導教師簽字日 期指導教師評語指導教師 :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指導教師給定評閱人給定答辯成績答辯委員會主席成績 (30%)成績 (30%)（ 40%）總 評定簽字成績青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書摘要齒輪的地位被各個國家所認同是因為輪是工業(yè)生產(chǎn)中的重要基礎零件，其加工技師和加工能力反映一個國家的工業(yè)

5、水平。并且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?shù)拇?，因此目前并沒有被廣泛的采用。目前各個國家普遍采用的傳統(tǒng)的滾齒機型。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。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

6、。生產(chǎn)率和加工精度都比較高。所以在齒輪加工中，范成法應用最為廣泛。本文采用功能分析設計法對機構的功能分析，這是本次設計的一次創(chuàng)新，用黑箱實現(xiàn)功能作用然后通過功能原理的選擇，作功能分解圖，對功能元進行求解分析，排列組合方案系統(tǒng)解，最后采用有限價值法或技術經(jīng)濟評價法對參數(shù)作評價決策，最佳方案解的分析確定。本說明書重點是介紹 Y38 滾齒機的進給的路線以及相關的計算及相關部件的選取和校核部分。其中有電機的選取，蝸輪蝸桿的計算校核，液壓的計算校核以及絲杠的計算選擇。對傳動部分如大立柱等部分給予了作圖說明。關鍵詞 ：齒輪滾齒機黑箱進給I青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書AbstractGear ar

7、e 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 mechani

8、cal drive the most important parts of the transmission, is widely used in machinery equipment transmission. Implement the lean process Computer number control and automation, processing and detection of integration is currently one of the development trend.Computer number control gear hobbing machin

9、e of the difficulty made considerable size, so 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

10、-spur gear, and processing turbine, sprockets, 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 o

11、f the same, one of the tool can work any of the 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 functio

12、n is broken. the function of $solution for analysis, 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 ter

13、ms and relevant components ,s select and check. 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.Key words:GearGear hobbing machine B

14、lack boxFeedII青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書目錄.IAbstract.III.52Y38.62.1. . .62.2. ..142.5. .152.6. . .03.1.313.2.415253154261III青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書第1章緒論1.1 齒輪加工的重要地位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)中的重要基礎零件，其加工技術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，被廣泛地應用于機械設備的傳動系統(tǒng)中

15、。作為機械制造業(yè)的基礎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。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，一直到世紀初，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、圓錐齒輪及蝸桿蝸輪等，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

16、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，齒輪加工工藝大致相同。齒輪加工的方法很多，但最基本的是切削加工方法，齒輪機床按加工原理分為兩類，仿形法和范成法 (或稱展成法 )。仿形法是用刀具的刀刃形狀來保證齒輪齒形的準確性，用單分齒來保證分齒的均勻。范成法是按照齒輪嚙合原理進行加工，假想刀具為齒輪的牙形，它在切削被加工齒輪時好似一對齒輪嚙合傳動，被加工齒輪就是在類似嚙合傳動的過程中被范成成形的范成法具有加工精度高，粗糙度值低，生產(chǎn)率高等特點，因而得到廣泛應用。齒輪加工機床的種類繁多，但一般可以劃分為圓柱齒輪加工機床和錐齒齒輪加工機床兩大類。圓柱齒輪加工機床主要有滾齒機、插齒機車齒機

17、等；錐齒齒輪加工機床除加工直齒錐齒輪的刨齒機、銑齒機、拉齒機和加工弧齒錐齒輪銑齒機外，還有加工齒長方向為擺線或漸開線外擺線和準漸開線的銑齒機。研齒機、剃齒機、磨齒機等齒輪加工機床，則屬于齒輪齒面精度加工用的機床。1青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書1.2 滾齒機的發(fā)展?jié)L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

18、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，由主電動機驅動作旋轉運動，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。工件裝在工作臺上，由分度蝸輪副帶動旋轉，與滾刀的運動一起構成展成運動。滾切斜齒時 ,差動機構使工件作相應的附加轉動。工作臺 (或立柱 )可沿床身導軋移動 ,以適應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。大型滾齒機還設有單齒分度機構、指形銑刀刀架和加工人字齒輪的差動換向機構等。隨著時代發(fā)

19、展，各公司對滾齒機的效率和質量要求越來越高，有些用戶要求 CPK 1.67 以及 f 、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范圍。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動作旋轉運動；刀架可沿立柱導軋垂直移

20、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，與滾刀的運動一起構成展成運動。滾切斜齒時，差動機構使工件作相應的附加轉動。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。本說明書重點介紹的 Y38 滾齒機的工作原理是利用范成法來加工齒輪的，其主要工作工程有：切削運動（主運動），即滾刀的旋轉運動，其切削速度由變速齒輪的傳動比決定。分齒運動，即工件的旋轉運動，其運動的速度必須和滾刀的旋轉速度保持2青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書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，當滾刀每轉一轉時，齒坯需轉過一個齒的分度角度

21、，即1/z 轉。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)。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

22、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。其以全直驅技術的利用為特征，工件軸和滾刀軸的直接驅動實現(xiàn)了真正意義的全閉環(huán)控制。直驅技術的使用，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。作為齒輪技

23、術和裝備的領導者，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GENESIStm 130H，這也是當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 還應用了快速上下料機構、干切技術、快換夾具、人性化的人機界面、安全集成模塊等最新技術。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)展格里森 GENESIStm 130H 立式滾齒機具備突破性的新設計，可以優(yōu)化干切程序，

24、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構，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3青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書保證了優(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、高速主軸直驅的滾齒機正式問世。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

25、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。格里森公司首先在中國投產(chǎn)的就是當今世界最先進的數(shù)控滾齒機GENESIStm130H。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，高速鋼滾刀切削；轉速達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DIN Class 5 甚至更高

26、，真正達到高精度、高速度。4青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書1.3 論文主要研究內(nèi)容本次論文主要是 Y38 滾齒機的設計，應用了采用黑箱功能分析設計法對機構的功能分析。對滾齒機的各個部分：差動，分齒，進給，主傳動進行了各種情況的討論，最后優(yōu)化組合確定出最佳的方案。我主要設計的部分是進給部分的設計。123圖 1.3.1如上圖所示，本部分主要的是1 液壓缸， 2 絲杠， 3 蝸輪蝸桿的設計，計算選擇及其校核。5青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書第 2 章Y38 滾齒機方案設計2.1. 總功能分析采用黑箱法進行總功能分析：噪音 工作溫度振動毛坯劑冷卻潤滑劑機械能電力能控制信號齒輪加工機床齒

27、輪損耗的冷卻劑冷卻的潤滑劑工作臺，刀具，及齒輪等部件的運動機床運作物質流能量流信息流圖 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換關系，尋求能實現(xiàn)這種基本特性和轉換關系的工作原理和功能載。這種設計思想方法的轉變時黑箱法有利于抓住為題的本質、擴大思路、擺脫傳統(tǒng)結構的舊框框，從而獲得創(chuàng)造性和高水平設計方案。物質流是用來制造齒輪的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

28、。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、輸出的轉換，來獲得我們所需要的零件，可以知道：6青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書齒輪加工機床的總功能是在一定動力驅動下，通過控制和輔助操作，將齒輪毛坯加工成齒輪。7青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書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

29、。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，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，銑刀旋轉對工件進行切削加工，工作臺作直線進給運動，加工完一個齒槽，分度頭將工件轉過一定角度，再加工另一個齒槽，依次加工出所有齒槽。當加工模數(shù)大于 8mm的齒輪時，采用指狀銑刀進

30、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8青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書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)

31、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

32、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表面上。切制加工過程：(1)范成運動：插刀和輪坯按恒定的傳動比i= 刀 / 坯回轉；9青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書切削運動：插刀沿輪坯軸線方向作往復切削運動；進給運動：插刀向輪坯中心作徑向運動，以便切出齒輪的高度；讓刀運動：防止刀具向上退刀時擦傷已加工好的面，損壞刀刃，輪坯作微小的徑向讓刀運動，刀刃再切削時，輪坯回位。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，范成法應用最為廣泛。因此，為適應經(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

33、，我們采用范成法原理，并且采用滾齒加工。10青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書2.3 功能元求解范成切齒動力分齒進給差動圖 2.4 功能分解圖1、動力：動力電機內(nèi)燃機其他交流直流電動電動機機同異同異風水太陽步步步步能能能電電電電機機機機圖 2.6 動力功能元求解圖2、主傳動：主傳動生物能11青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書主傳動定傳動比傳動變傳動比傳動定復周有無軸合轉級極輪輪輪變變系系系速速帶三傳塔軸滾錐齒蝸鏈皮行動齒滑掛子輪多輪桿傳帶星塔輪移輪平端盤傳傳動傳輪輪變齒變盤面式動動動系變速輪速式盤速變式速圖 2.7 主傳動功能元求解圖3、差動：差動差動合成差動傳動差螺 旋連 桿 差數(shù)定

34、液掛步動差 動動機構控軸壓輪進輪機構合傳傳傳傳系成動動動圓 柱錐 齒曲 柄吸 盤齒蝸鏈同齒 輪輪 差滑 塊復 合輪桿傳步差 動動 輪合 成運 動傳傳動帶輪 系系機 構機 構動動有圖 2.8 差動功能元求解圖12青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書4、進給：進給定比傳動進給變傳動比進給機數(shù)液掛械控壓輪進進進進給給給給圖 2.9 進給功能元求解圖5、分齒：分齒定傳動比變傳動比機電數(shù)氣分械軸控液齒傳機分壓掛動械齒控輪傳制動機定周行液軸轉程機輪輪開構系系關組合圖 2.10分齒功能元求解圖13青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書2.4 方案初步篩選表 2.4.1 定傳動方案定傳動方案方案 1方案 2

35、方案 3備注主傳動定軸輪系周轉輪系復合輪系分齒定軸輪系周轉輪系電軸機械傳動進給定軸輪系周轉輪系差動傳動定軸輪系周轉輪系表 2.4.2 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?nèi)S滑移鋼球錐輪式無帶傳動塔輪速齒輪變速級變速分齒掛輪變速光電液綜滾子平盤三軸滑移齒輪數(shù)控分齒合傳動式無級變變速速器進給掛輪變速數(shù)控進給液壓進給差動傳動掛輪變速無級變速數(shù)控變速器表 2.4.3 差動、動力方案差動、動力方方案 1方案 2方案 3方案 4備注案差動合成圓柱齒輪差動圓錐齒輪差動輪系連桿差動數(shù)控差動合輪系合成成動力電機內(nèi)燃機太陽能14青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說

36、明書2.5 方案比較2.5.1 定傳動比輪系方案定傳動比方案簡圖方案說明傳動該結構傳遞載荷和速度范圍大、工作可靠、效率高、壽命長、定軸輪系運轉時各齒輪的幾何軸線位置不會改變該機構有一個固定的太陽輪，自由度等于1，其傳動比計算方法周轉輪系與差動輪系同。傳動比計算公式可以轉化成 : i1h1i hi k由定軸輪系和周轉輪系或由幾個周轉輪系組成，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?shù)倪x配各輪的齒數(shù)，可以獲得結構緊復合輪系湊的大傳動比機構。例如Z1=Z5=32 Z 4=Z8 =50 Z 7=Z3=20Z6=80 Z 2=81i81=n /n=(1-Z/Z)/(1-8126

37、Z2Z8 )=1/426復合輪系多用于減速器和變速器。15青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書2.5.2 變傳動比傳動表 5.2.1 變傳動比主傳動變速方案變傳動比主傳方案簡圖方案說明動方案此機構結構緊湊，空間占地少，傳動平穩(wěn)，操掛輪變速作簡單，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。該結構主軸 1 固有齒數(shù)由少到多 7 齒輪寶塔形結構緊湊，剛性好，能塔齒輪變速在運轉過程中實現(xiàn)變速，變速級數(shù)多而且齒輪數(shù)目較少。該機構多用于機床切制米制或制螺紋的基本傳動時，不需改變傳動路三軸滑移齒輪線，可省去移換機構和變速簡化操作。也可用于按等差或等比級數(shù)跑排列的變速箱中，但設計計算較復

38、雜。16青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書該機構結構較簡單，傳動平穩(wěn)，相對滑動小，體積小，但鋼球精度要求高。常用于機床等機鋼球錐輪式無械中。將鋼球 3緊壓在級變速主、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。該變速機構結構簡單，可用于兩軸間距較大的場合，如機床。主軸I上的塔輪與從動軸II帶傳動塔輪變上的塔輪其裝置方向恰速相反，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速。17青島理工大學本科畢業(yè)設計（

39、論文）說明書表 5.2.2變傳動比分齒傳動變速方案變傳動比分方案簡圖方案說明齒表傳動方案主、從動軸周線垂直相交，滾子1與平盤 2經(jīng)彈簧 3壓緊，依靠滾子平盤式摩擦力傳動，移動滾子1 即可實無級變速器現(xiàn)無級變速。該機構結構簡單，但幾何滑動大，磨損過快，多用于儀表機構和某些輕機械中。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弧錐環(huán)盤式盤 3. 中間環(huán)盤 2 繞 O2 點轉動即無級變速器可改變主、從動弧錐盤的運動半徑，實現(xiàn)無極變速。該機構傳動平穩(wěn)，相對滑動小，效率高，但制造困難。常用于機床、拉絲機械中。18青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書表 5.2.3 差動合成方案方案簡圖方案

40、說明圓該機構常用于汽車差速器。機構緊湊、柱傳動平穩(wěn)。太陽輪1、 4 分別與軸A、B齒固結，行星輪2、 3 為一二聯(lián)齒輪，分輪別與太陽輪1、 4 嚙合，并可繞軸C 自差傳，同時隨系桿H 繞 A、 B 軸線公轉，動系桿 H 做成箱體形。輪系圓該機構常用于汽車差速器。機構緊湊、錐傳動平穩(wěn)。太陽輪4、5 尺寸相同，與齒行星輪 3 和系桿 H 組成差動輪系，系桿輪H 與齒輪2 固接，其運動由主動錐齒輪差1 輸入。動輪系連此機構多用于剎車系統(tǒng)。將操縱桿 1向桿右拉，通過差動連桿機構使桿4、 6上差的制動塊均衡的施加作用力，這樣，就動可使車輪軸上不會受到附加的剎車力。合成19青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）

41、說明書2.6最佳方案的分析和確定為了能夠考慮到各評價目標的重要程度，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，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的加權系數(shù)。表 6.1方案比較評價表比較功能經(jīng)濟使用可操維修外觀目標滿足性可靠作性性及環(huán)度性保評價目標功能滿足度22334經(jīng)濟性22333使用可靠性22223可操作性11223維修性11223外觀及環(huán)保01111ki60gi1最終確定各評價目標的加權系數(shù)為：表 6.2 加權系數(shù)表評價目標功能滿足度經(jīng)濟性使用可靠性可操作性ki141311994維修性kiginkii1

42、0.2330.2170.1830.1500.1500.067外觀及環(huán)保加權系數(shù)0.2330.2170.1830.1500.1500.06720青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書最佳方案的選擇：1、定傳動比傳動表 6.3比較功能滿經(jīng)濟使用可靠性可操作性維修外觀及項目足度性 0.1830.150性環(huán)保得分0.2330.2170.1500.067定軸輪系344443周轉輪系344433復合輪系434433電軸機械234334傳動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比較功能滿經(jīng)濟性使用可可操作維修性外觀及項目足度靠性性0.150環(huán)保得分0.2330.2170.1830.15

43、00.067掛輪變速555553塔齒輪變434443速三軸滑移445553齒輪變速滾子平盤334443式帶傳動塔344443輪NnPi gii13.7003.5503.5212.972NnPi g ii14.8663.9964.4163.7633.62021青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書分齒表 6.5比較功能滿經(jīng)濟性使用可外觀及可操作維修性N項目足度靠性環(huán)保性0.150nPi gi得分0.2330.2170.1830.0670.150i 1掛輪變速4544454.367光電液綜5255423.749合傳動無級變速4324333.117器三軸滑移4444444.000齒輪變速數(shù)控分齒52

44、55523.899進給表 6.6比較功能滿經(jīng)濟性使用可外觀及可操作維修性N項目足度0.217靠性環(huán)保性 0.150nPi g i得分0.2330.1830.0670.150i 1掛輪變速5554454.783數(shù)控進給5245533.866液壓進給4334443.600差動傳動表 6.7比較功能滿經(jīng)濟性使用可外觀及可操作維修性N項目足度靠性環(huán)保性0.150nPi gi得分0.2330.2170.1830.0670.150i 122青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書掛輪變速5554454.783無級變速4434343.667器數(shù)控變速5245533.866差動合成與動力1、差動合成表 6.8比

45、較功能滿經(jīng)濟性使用可外觀及可操作維修性N項目足度靠性環(huán)保性0.150nPi gi得分0.2330.2170.1830.0670.150i 1圓柱齒輪4454454.333差動輪系圓錐齒輪4455454.400差動輪系連桿差動3523333.251合成數(shù)控差動5245523.716合成2、動力23青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書表 6.9比較功能滿經(jīng)濟性使用可外觀及可操作維修性N項目足度靠性環(huán)保性0.150nPi gi得分0.2330.2170.1830.0670.150i 1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

46、：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定軸輪系 +變速掛輪 +圓此系統(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)案錐齒輪差速器 +電機的優(yōu)點：結構緊湊，傳動平穩(wěn)，操作簡單，變速范圍廣，價格低廉，易于維修。24青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書圖 7.1傳動過程簡圖2.7 計算滾刀的速度和功率并選擇電動機2.7 .1 計算滾刀的速度表 7.1加工材料模數(shù)加工性質切削速度鋼 451.5 6粗加工281kvV（2-1 ）0.67 T 0.32 f0.560灰鑄鐵1.5 8粗加工178kv

47、V（2-2 ）0.8 T 0.2 f 0.3 m0.166025青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書其中f ：工件每轉一圈滾刀的垂直進給量：0.25 3mm/r切削速度修正系數(shù)kv1.0 ，耐用度=21600，=57600將以上參數(shù)代入公式 (2-1)得：V鋼1281kv=281160 0.67 T 0.32 f 0.5600.67216000.320.250.5=281=1.484m/s（ f=0.25mm）24.3800.50015.537V鋼2281kv=2811600.67 T0.32 f0.521600 0.3230.3600.67=281=0.428m/s（ f=3 mm）24.

48、3801.73215.537因此滾刀的切削速度V 的范圍是 0.428 1.484 m/sn d601000V根據(jù) V，即 n601000d可以求出滾刀的轉速范圍601000n鋼(0.4281.484)r/min3.1412068.153 236.306V鑄鐵178kv=17811600.8 T 0.2f 0.3 m0. 15600.85760080.15=178=0.834m/s（ f=0.25mm）26.4568.9550.6601.366V鑄鐵 2178kv=1781600.8 T 0.2f 0.3 m0.152576000.230.380.15600.8178=0.

49、396m/s（ f=3 mm）26.4568.9551.3901.366修正系數(shù)取 1.0 ，因此滾刀的切削速度的范圍是 0.834 0.396 m/s26青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書n d601000V根據(jù) V，即 n601000d可以求出滾刀的轉速范圍60 1000 (0.3960.834)n鑄鐵12063.057 132.803 r/min3.14Y38-1 滾齒機主傳動鏈：電機的轉速 n刀n1052736A24231720nn刀B13.037電機1925536B28231760電機An電機 （ 63 237）（0.41.8） 13.037 = （94.8 113.4 ） 13

50、.037=1235.9 1478.4 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7-2鋼 45（HB207）60 124f 0.9m1.7VPmk pm310 d0（ 2-3）灰鑄鐵（ HB170210）60 62f 0.9 m1. 7V kPpmm103 d0（2-4）由公式可知：當 f 0.9V 的值越大， Pm 就越大。當 P m 的值大時可以滿足小功率要求，但當 Pm 的值小時，不能滿足大功率要求。所以應取 f10.9V1 與 f 20.9V 中較大者。將以上參數(shù)及計算結果代入（ 2-3 ）公式得：Pm鋼160 124 f 0.9m1.

51、7V k pm60 124 0.250.9 61.7 1.484 110 3d 0103 120124 0.287 21.031 1.484120 10327青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書=0.555 （K）（ f=0.25mm/r 時 V鋼1 =1.484m/s0.91.76012430 .961 .70 .428Pm鋼 260 124fm V3k pm103120110d 060 124 0.287 21.031 0.428120 103=1.500 （K）（ f=3mm/r 時 V鋼 2 =0.428m/s）60 62f 0.9 m1.7V6062 0.25 0.9 81.70.

52、833Pm鑄鐵 13dk p m103120110060 62 0.28734 .2970.833120 10 3=0.254 （ Kw）（f=0.25mm/r 時 V=0.833m/s ）鑄鐵 1P鑄鐵60 62 f 0 .9 m 1.7V k pm210 3 d 0m60623 0.981.70 .39610 3120162 2.688 34.297 0.396120 103=1.131 （K）（f=3mm/r 時 V 鑄鐵 2=0.396m/s ）滾刀最大輸出功率為1.500Kw 。2.7.3 選擇電動機1、計算電動機功率：查取各傳動副的傳遞效率如下：V 帶傳動的傳遞效率 =0.9齒輪傳

53、遞（包括軸承）的傳遞效率=0.975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 0.9757 =0.75428青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書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 P計算 = 1.5000.603=2.488 （K）2、選定電機型號表 7-3電機型號額定功率 /Kw轉速 / r min1效率/額定電流 /AY100L2-43143082.56.829青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書第三章進給部分的設計及其計算相關技術參數(shù)的計算圖 2.7

54、.1 傳動系統(tǒng)簡圖從電動機到滾刀的傳遞路線為：電機 105 27 36 A 24 28 42 e 滾刀1925536B282442f轉速的傳遞路線：n 滾刀=n 電 105 27 36 A24 28 42 A e1925536B 282442Bf其中 A （變速掛輪） =0.556-2.500；BA （分度掛輪） = n刀63 2370.587 2.174 ；B10910930青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書=0.5 1；f所以令 n蝸桿 max=n1=1430 105 27 36 24 28 42（ 1.207 1.468 ） 11925536282442=563.574564 r/m

55、in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，工作臺轉速不得大于 8 r/min ，經(jīng)上式驗算 :工作臺轉速 n = 564r / min =6.78 r/min8 r/min84蝸桿輸出功率：P蝸桿 =3 82.5%0.9 （ 0.975 ） 8 = 1.819 Kw3.1 蝸輪蝸桿的設計計算圖 .1 選擇蝸桿傳動類型根據(jù) GB/T100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI ）3.1.2 選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45 鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。渦輪用鑄錫磷青銅ZCuS

56、n10P1，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT200 制造。3.1.3 按齒面接觸強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。由參考文獻 7 中式（ 11-12），傳動中心距31a3 KT青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書2ZE ZH確定在蝸桿上的轉矩T2按 z12 ，故取效率0.8 ， i1230 215 ，則9.550 106 P n29.5501062.44790.8186100548 N .mm確定載荷系數(shù) K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)K1 ;由參考文獻 7 中表 11-5 選取使用系數(shù) K A1.1

57、5 ;由于轉速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù) KV1.05；則K KAK KV1.15 11.05 1.21確定彈性影響系數(shù)1因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE160MPa 2確定接觸系數(shù) Z先假設蝸桿分度圓直徑d1 和中心距 a 的比值 d10.35 ，從參考文獻 7 中圖11-18 中可a查得Z2.9。確定許用接觸應力H根據(jù)蝸輪材料是鑄錫磷青銅ZCuSN10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度 45HRC，可從表 11-7 中查的蝸輪的基本許用應力268MPa應力循環(huán)次數(shù)8N 6 0 j n L 6 0 1 1 8 6 1 2 0 0 0 1. 3 3 9 2 1 01 h壽命系數(shù)

58、K HN81070.7231.3392 108則H=KHNH 0 . 7 2 3 2M6P8 a1 9 3M.7P6a4計算中心距32青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書1602a 32.91.21 100548mm 88.6917mm193.764取中心距 a 100mm ，因 i15,故從參考文獻 7 中表 11-2 中取模數(shù) m5mm ，蝸桿分度圓直徑 d150mm。這時 d10.5 ，從參考文獻 7 中圖 11-18中可查得 Z 2.6 ，a因此 Z Z，因此以上計算結果可用。3.1.4 蝸輪和蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸1）蝸桿頂隙 cc m1mm，軸向齒距pam15.71mm ；直徑

59、系數(shù) qd110；齒頂圓直徑mda1d12ha1d12h a m60mm；齒根圓直徑 d f 1d12hf 1d12 h a mc 38mm ，蝸桿齒頂高 ha1ham5mm蝸桿齒根高 hf 1hac m6mm蝸桿齒根高 hha1hf 111mm分度圓導程角mz1；蝸桿軸向齒厚 sa17.85mm 。arctan111836md12蝸桿齒寬 b1110.06z2 m ，取 b170mm2）蝸輪蝸輪齒數(shù) z230 ，變位系數(shù) x20蝸輪分度圓齒厚 s20.52x2 tanx m0.5057.85mm蝸輪分度圓直徑 d2mz2 5 30 150mm蝸輪齒頂高 ha 2m hax25mm蝸輪齒根高

60、hf 2m hax2c6mm蝸輪齒高hha 2hf 211mm蝸輪喉圓直徑 da2d22ha215025 mm160mm33青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書蝸輪齒根圓直徑 d f 2d22hf 21502 6 mm138mm蝸輪咽喉母圓半徑rg2a1da21001160mm 20mm22蝸輪齒頂圓直徑 de2da 22m ，取 de2170mm蝸輪寬度 B0.75da1 ，取 B45mm3.1.5.校核齒根圓彎曲疲勞強度F1.53KT2 YFa 2YFd1d2 m當量齒數(shù)zv 2z2313 32.873coscos111836根據(jù) x20 ， zv232.87，從參考文獻 7 中圖 11