齿轮磨棱机结构设计毕业论文

摘要齿轮作为机械领域重要的机械零件，其加工制造一直受到人们的重视。随着科学技术的发展，齿轮的加工要求越来越高，齿轮加工后的去翻边毛刺已成为齿轮加工的必要工序。齿轮翻边毛刺的去除对其外观、传动精度、再加工和装配等都有很大的提高。并且能够降低机械传动产生的噪音，从而提高齿轮的可靠性、寿命和润滑效果。本文对齿轮磨棱技术进行了分析，并提出了齿轮磨棱机的可行性方案。对机床进行了整体工作原理的设计和分析。对机床在工作情况下进行受力分析，设计出传动方案，并对其传动件进行设计、计算。得出了较合理的设计方案，解决了大型齿轮磨棱效率低、工时长的问题，设计的磨棱机有较为广阔的使用前景。关键词齿轮加工；机床设计；传动系统；磨削ABSTRACTGEARASTHEMECHANICALFIELDIMPORTANTMECHANICALPARTS,THEPROCESSINGANDMANUFACTURINGHASBEENTHESUBJECTOFMUCHATTENTIONWITHTHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,GEARPROCESSINGREQUIREMENTSOFINCREASINGLYHIGH,GEARPROCESSINGTOTURNOVERBURRHASBECOMEANECESSARYSTEPINGEARMACHININGGEARBURRREMOVALFLANGINGONTHEAPPEARANCE,TRANSMISSIONACCURACY,PROCESSINGANDASSEMBLYAREIMPROVEDGREATLYANDCANREDUCETHEMECHANICALNOISE,THEREBYIMPROVINGTHEGEARRELIABILITY,SERVICELIFEANDLUBRICATINGEFFECTTHEGEARCHAMFERINGTECHNOLOGYAREANALYZED,ANDPUTSFORWARDTHEFEASIBLESCHEMEOFGEARCHAMFERINGMACHINETHEWORKINGPRINCIPLEOFTHEMACHINEDESIGNANDANALYSISTHEMACHINEINTHECONDITIONOFFORCEANALYSIS,DESIGNOFTRANSMISSIONSCHEME,ANDTHETRANSMISSIONPARTDESIGN,CALCULATIONTHEMOREREASONABLEDESIGNSCHEME,SOLVEDLARGEGEARCHAMFERINGLOWEFFICIENCY,LONGWORKINGHOURS,THEDESIGNOFEDGEGRINDINGMACHINEHASABROADAPPLICATIONPROSPECTKEYWORDSGEARPROCESSINGMACHINETOOLDESIGNDRIVINGSYSTEMGRINDING目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111课题背景112齿轮磨棱机研究目的和意义113齿轮磨棱机国内外发展状况214课题概述3141齿轮磨棱的实质和种类3142磨棱的作用4143齿轮磨棱机的分类及工作415本课题主要研究内容416拟解决的问题5第2章随动系统与齿轮磨棱分析621随动系统622磨头的选择623磨头的磨削力分析924磨头位置及角度分析10241磨头位置10242磨棱角度分析1125磨削过程中力平衡分析及调节1126本章小结12第3章机床设计1331机床总体结构分析及设计思路13311待磨削齿轮的规格13312预确定齿轮磨棱机床的技术参数13313机床总体机构分析及设计思路1332回转工作台的设计15321传动系统的设计16322检测台的设计及其它部件的介绍3133本章小结33结论34致谢35参考文献36CONTENTSABSTRACTICHAPTER1INTRODUCTION111BACKGROUND112THERESEARCHPURPOSEANDSIGNIFICANCE113GEARCHAMFERINGMACHINEDEVELOPMENTCONDITION214THETOPICOVERVIEW3141GEARCHAMFERINGESSENCEANDTYPES3142GRINDINGEDGEEFFECT4143GEARCHAMFERINGMACHINECLASSIFICATIONANDWORK415THEMAINRESEARCHTOPICS416PROBLEMSTOBERESOLVED5CHAPTER2SERVOSYSTEMANDGEARGRINDINGEDGEANALYSIS621SERVOSYSTEM622HEADCHOICE623GRINDINGHEADOFGRINDINGFORCEANALYSIS924HEADPOSITIONANDANGLEANALYSIS10241HEADPOSITION10242CHAMFERINGANGLEANALYSIS1125INTHEPROCESSOFGRINDINGFORCEBALANCEANALYSISANDADJUSTMENT1126CHAPTERSUMMARY12CHAPTER3MACHINETOOLDESIGN1331MACHINETOOLOVERALLSTRUCTUREANALYSISANDDESIGN13311FORGRINDINGGEARSPECIFICATION13312GEARCHAMFERINGMACHINETOOLFORCONFIRMINGTHETECHNICALPARAMETERS13313MACHINETOOLOVERALLMECHANISMANALYSISANDDESIGN1332THEDESIGNOFROTARYWORKINGTABLE15321TRANSMISSIONSYSTEMDESIGN16322TESTPLATFORMDESIGNANDOTHERCOMPONENTSPRESENTED3133CHAPTERSUMMARY33CONCLUSION34THANKS35REFERENCE36第1章绪论11课题背景在大型设备中的齿轮其模数和齿数往往都很大，其质量也自然很大，对这样的齿轮其装夹和加工通常都很困难，特别是像齿端磨棱这样的特殊工艺将更为困难。因此目前对于大型齿轮的齿端磨棱国内外还没有专门的设备进行，因此有必要针对大型齿轮的齿端磨棱的相关原理进行分析并对机床进行设计。目前由于没有专用的设备，该工艺都是通过工人的手工进行的。先用磨头手工粗倒棱，然后用油石抛光，这种做法工人的劳动强度大，工作环境恶劣，劳动效率低下，对工人的操作要求高，而且加工质量不高。过去，用户对倒棱的质量要求不高，齿轮倒棱不作为很重要的工艺，并且生产任务量少，手工倒棱可以满足质量和效率的要求，但是随着科学技术的发展和市场的不断扩大，用户对产品的质量要求越来越高，齿轮倒棱不再是可粗可精可有可无的工艺，已经成为很重要的生产工艺，甚至因为倒棱质量达不到要求导致产品不合格，并且生产任务量也越来越大，手工生产已满足不了生产的需要。因此有必要对齿端倒棱工艺的原理进行分析并设计出相应的机床。以适应现代对齿轮倒棱加工的生产需要。12齿轮磨棱机研究目的和意义齿轮作为重要的传动零件，由于毛刺的存在，影响其外观、传动精度、再加工和装配，并产生传动噪音，以至使齿轮的性能可靠性、寿命和润滑效果下降，更主要的是降低了齿轮的质量1。由于毛刺的存在会导致整个机械系统不能正常工作,使可靠性、稳定性降低。当存在毛刺的机器作机械运动或振动时,脱落的毛刺会造成机器滑动表面过早磨损、噪音增大。因此我们必须考虑去除齿轮的毛刺。而齿轮磨棱机恰是一种很好的用于给齿轮去除毛刺的设备，他在齿轮生产中是极为重要的3。齿轮磨棱机是一种用于给齿轮去翻边毛刺的自动化机械设备，它采用气动或电动的高速转动，带动砂轮片进行磨削工作，该机床为汽车、摩托车、工程机械、减速器、机器制造等行业提供了可靠的装备，极大的提高传动零件的啮合精度，有效地降低了传动噪音。13齿轮磨棱机国内外发展状况随着生产几十点发展和使用要求的提高，齿轮正朝着高精度、高强度、高承载、低噪声、轻量化及长寿命方向发展。对齿轮轮齿进行倒棱是控制齿轮噪声等的一个十分重要的工艺措施，已引起国内外齿轮加工制造杭寅普遍的关注和重视4。19世纪末，为了磨削插齿刀，在美国创制了大平面砂轮磨齿机。20世纪初，随着汽车工业的发展，德国研制出锥面砂轮磨齿机，美国采用成形砂轮磨削汽车齿轮。1914年，为了提高齿轮精度，瑞士制造出碟形砂轮磨齿机，采取了补偿砂轮磨损等措施。30年代后期，瑞士又研制出蜗杆砂轮磨齿机，提高了效率。对美国产齿轮的研究发现，美国无论是同应公司，还是博格华纳、GE、BUCYRUS、ALLISONTRANSMISSIONS、TEREX、CAT等公司，生产地无论是闭塞式与或是开放式的齿轮，均对其进行倒棱。虽然美国商务通移动齿轮倒棱国家标准，但个公司对齿轮倒棱有着相同的共识必修倒棱，并且按各公司的有关标准进行实施。国外对这一技术的应用十分重视，足以表明齿轮倒棱的重要性和必要性6。中国的齿轮磨床研究制造已有四十余年历史，从八十年代初至今近二十多年间发展较快，制造出七个系列60余种规格的齿轮磨床。其中1997年由秦川机床集团有限公司研制成功的YK7250蜗杆砂轮磨齿机（数控八轴五联动）在国际机床博览会上被有关专家誉为“具国际水平的机床”，标志着中国齿轮磨床制造技术水平跨入世界先进行列。随着科学技术和经济的发展，齿轮加工业对于齿轮加工机床的性能要求不断提高，反之，齿轮加工机床制造业对于齿轮加工又具有导向作用，形成有机的联动发展。为此，一批能适应社会科技和经济发展节拍的新产品应运而生6。温岭市美日机床有限公司、重庆机床有限公司、宝鸡虢西磨棱机厂、陕西秦川机床有限公司、天津第一机床总厂等众多厂家都对齿轮磨棱机研发和生产。其中宝鸡虢西磨棱机厂生产的“YM系列齿轮磨棱倒角机“是由科技人员经多年研发、精心设计而成，主要应用于各种齿形零件的磨棱倒角加工。该系列机床已有三项技术取得了国家专利，并获得陕西省优秀专利二等奖。图11重庆识金实验检测设备有限公司生产的SJ1C2气动双磨头齿轮磨棱倒角机14课题概述141齿轮磨棱的实质和种类倒棱实质上是小倒角，也就是在齿轮的齿形加工后对所有裸露的尖角再倒一个小倒角为了与齿轮两端的大倒角相区别，故称为倒棱。倒棱是沿轮齿断面的倒角，是防止由于小的磕碰造成齿面突起而产生噪声和损伤啮合齿面的一项重要措施。倒棱又分为齿顶倒棱和齿廓倒棱8。142磨棱的作用1降低齿轮啮合时的噪声；2提高齿轮啮合精度，减少啮合冲击；3减小扒齿，延长齿轮使用寿命；4减少热处理时的应力集中；5避免胶合打齿的危险；6在对硬齿面滚、刮、磨以及滚、刮工艺中有利于刮刀切入，有效地避免打刀和刀刃崩缺；7齿轮倒棱后不仅外形美观，而且比较安全，在齿轮的装配与调试中，手不易被划伤7。143齿轮磨棱机的分类及工作磨齿机的工作原理分成形法和展成法见齿轮加工两类。按展成法加工的磨齿机根据砂轮形状可分为4种碟形砂轮磨齿机锥面砂轮磨齿机蜗杆砂轮磨齿机大平面砂轮磨齿机4。齿轮磨棱机采用锥形砂轮磨齿,该磨齿是按齿轮齿条啮合原理进行加工的。砂轮相当于假想齿条上的一个齿,工件节圆沿假想齿条节线作纯滚动。工件通过展成运动链,作展成运动往复移动和绕自身轴线的反复转动。移动和转动必须保持一定的相对关系,即工件转1转,其移动长度应等于磨削节圆圆周的展开长度。这样就可磨出所需的渐开线齿形。砂轮倒角是将工件齿轮固定于旋转轴并与旋转轴一起旋转如图1,砂轮片由电动机带动旋转,砂轮片由于重力的原因作用于齿轮,齿轮匀速旋转,砂轮片沿着齿轮的边缘进行切削运动,将齿轮边缘的棱边磨成斜角。由于工件在电机带动下旋转,当磨完一个齿后,将自动磨下一个齿。这样只需工件转一转,即可完成加工10。15本课题主要研究内容1根据基本技术参数，给出齿轮磨棱机总体结构初步设计方案。2进行磨削力，功率，运动行程等方面的计算，确定各个零部件的具体外形尺寸并进行强度校核。完成总装图及部分零件图。3根据工件所要加工的形状及尺寸要求，进行总体设计。4机座、主轴、轴承的设计及校核。5生产能力、磨削力、传送功率的计算。16拟解决的问题1齿轮啮合的准确性；2刀具的选择及运动轨迹准确性。第2章随动系统与齿轮磨棱分析21随动系统随动系统是一种反馈控制系统。在这种系统中，输出量是机械位移、速度或者加速度。因此随动系统这一术语，与位置或速度，或加速度控制系统是同义语。在随动系统中，有一类，它的参考输入不是时间的解析函数，如何变化事先并不知道随着时间任意变化。控制系统的任务是在各种情况下保证输出以一定精度跟随着参考输入的变化而变化。微机位置伺服系统概述在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为随动系统，亦称伺服系统。在控制系统中若给定的输入信号是预先未知且随时间变化的并且系统的输出量随输入量的变化而变化这种系统就称为随动系统。快速跟踪和准确定位是随动系统的两个重要技术指标。22磨头的选择磨具的选择一般可按被加工工件的材料和所规定的加工粗糙度和磨削率来选择砂轮。砂轮的选择分为磨料的选择，粒度的选择，硬度的选择，结合剂的选择，组织的选择，形状的选择，外径、厚度、内径的选择。磨具是有许多细小的磨粒用结合剂骨节成一定尺寸形状的磨削工具，磨料的种类可分为以下几种刚玉类，主要成分是氧化铝（AL2O3）。硬度较碳化硅类低，但韧性好，主要用以磨削抗拉强度较大的材料（如钢料）。又分可分为棕刚玉（代号GZ）及白玉刚（代号GB），棕刚玉呈棕褐色，韧性好而硬度比白刚玉低，适用于磨削碳钢、合金钢等材料；白刚玉硬度比棕刚玉稍高，但韧性低，适用于精磨淬火钢、高速钢等零件。此外还有单晶刚玉（代号GD），每个颗粒基本上都是单晶体，呈球状多面体，这种单晶体是在生产过程中生成的，故没有一般刚玉因将粗大多晶体机械破碎而在砂粒内形成的伤痕与残留应力，所以硬度与任性比白刚玉与棕刚玉高，磨削性能较好。适用于磨削不锈钢，成型磨削与精密磨削。微晶刚玉（代号GW）是在制造时由于迅速冷却而形成很微细的结晶构造，每个砂粒都有很多微小的切削刃，同时这些微晶又牢固地连接在一起因而这种磨料的韧性高，强度大，又有良好的自锐性，当磨削力较大时，只掉下极小的碎块而形成刃口，因此砂轮的磨削能力高而砂轮的消耗小，适用于磨削深度大的成型磨削、不锈钢等特殊钢材的磨削以及光洁度的磨削。还有一种叫铬钢玉，是在冶炼白刚玉时添加13的氧化铬（CR2O3）来提高其磨削性能。铬钢玉（代号GG）呈玫瑰红或紫红色，硬度与白刚玉近似，韧性比白刚玉高，磨削时不易烧伤工件与产生裂纹，砂轮形状保持好，适用于成型磨，仪表零件精密零件的光洁度磨削。此外还有烧结刚玉、钛钢玉及锆刚玉等。碳化硅（SIC）类，比刚玉硬度高但脆性也大，崩碎后，晶面上会分裂出新的尖锐刃口，适用于磨硬而脆的材料，如铸铁。碳化硅又分为黑碳化硅（代号为TH）及绿碳化硅（代号为TL）黑碳化硅杂质较多，不如绿碳化硅纯，价格也比较便宜，适用于磨削铸铁等材料，绿色碳化硅杂质少，硬度比黑色碳化硅稍高，适用于磨削硬质合金等硬度更高比较难磨的脆性材料。金刚石类，硬度较高，但价格也最贵，分为天然金刚石（代号为JT）及人造金刚石（代号为JR），由于人口尖锐，硬度非常高，不易磨损，磨削时发热少，精度与表面光洁度较高，砂轮寿命非常长。用绿色碳化硅磨硬质合金常易在表面出现裂纹，而用金刚石磨料的砂轮就不会发生，故特别适合于磨削硬质合金等硬度很高的材料，用来磨钢铁时由于金刚石和钢铁之间的化学亲和力强，磨损较快。总的来说，磨料的选择主要是根据工件材料。根据设计要求，由于该齿轮磨棱机是对刚刚加工好的齿轮进行再加工，即未淬火的合金钢，所以选用刚玉类材料，又结合设计要求和经济性选用棕刚玉，代号A。磨料的粒度表示磨料颗粒的尺寸大小，适宜的磨粒形状和尺寸，能够保证磨粒具有足够的切削刃数和适度的切削刃参数，以保证足够相应的切削性能。磨料粒度的选择，主要与加工表面粗糙度和生产率有关。一般来说，中等粒度的磨具应用最为普遍。细粒度磨具通常指在精磨、研磨和抛光时使用。成批生产时，在满足工件粗糙度要求的前提下，应尽量选用粒度粗一些的磨具，以提高生产率。而小批量货单件生产时，一般着重考虑工件的加工质量，所以选用细一些粒度的磨具比较有利。该齿轮磨棱机虽然是对齿轮进行去翻边、毛刺，但因为齿轮属于较精密的重要工件，所以磨具粒度应选择F30F46之间的粒度号，根据查表GB/T24842006选择粒度号F40。磨具的硬度是指结合剂粘结磨粒的牢固程度，磨具表面上的磨粒在外力作用下从结合剂中脱落的难易程度，磨粒容易脱落的磨具，硬度就低，反之，磨具的硬度就高。磨具硬度与磨料自身的硬度是不同的概念。影响磨具硬度的重要因素是结合剂。磨具硬度对其使用性能又很大的影响。为了适应不同工件材料和磨削加工条件的要求，需要有不同硬度等级的迷局供选择使用。磨具硬度代号有软至硬的顺序为A，B，C，D，E，F，G，H，J，K，L，M，N，P，Q，R，S，T，Y结合设计要求查表GB/T24841994选用中硬度代号M。磨具结合剂是主要作用是叫许多细小的磨力黏在一起组成密集，使其具有一定形状和必要的强度。磨削时，磨粒在结合剂的支持下，可以对工件进行切削。的那个磨力磨钝时，又能使磨粒及时碎裂或脱落，是磨具保持良好的，磨削性能。磨具结合剂的选择主要与，磨削方法、磨削速度以及工件表面建工要求等有关。目前磨齿机上用的磨具的结合剂，基本上都是陶瓷结合剂。根据查表GB/T24841994陶瓷结合剂的代号为V。磨具的组织是指磨具中磨料、结合剂和气孔三者之间的体积关系。一般通过配方来控制。磨具组织的表示方法有两种一种是用磨具体积中磨粒所占的百分比，也就是通常所说的磨粒率表示一种是用磨具中气孔的数量和大小，也就是用气孔率表示。按，磨粒率表示的磨具组织共分15个组织号，器划分的远着是以62的磨粒率为0号组织，以后磨粒率每减少2，组织号增加1好，以此类推。磨具组织号按磨粒率从大到小的顺序为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14组织号小表示磨粒战友体积百分比数大，组织紧密，故磨具易被切削堵塞，磨削效率低，但可承受极大的磨削压力，磨具廓形易于保持不变，磨削表面的粗糙度较小。一般来说，紧密组织的磨具适用于磨削精度较高和磨具对工件压力大的，中等组织的磨具进行一般的磨削，松组织的磨具的砂轮则适用于接触面积较大及材料较软的工件，以及磨具对工件压力较小的情况。根据设计要求和查表GB/T24841994选用组织号为6的组织。磨具的正确几何形状和尺寸，是满足各种磨削加工形式和保证磨削加工正常进行的主要条件。根据齿轮磨棱机的工作要求并查表GB/T24842006选用圆头锥磨头代号为17B。外径D10，厚度T32，孔径H6。DTHL图22磨头尺寸视图23磨头的磨削力分析磨削力是的磨粒切削工件时，作用在磨粒上的力，可以分析成两个分力即法向力FV和切向力FR，并为结合剂桥上的结合力所平衡。在磨削某一材料齿轮，磨棱角度满足要求的前提下切削力的主要影响因素是磨头的线速度，其他的属于次要因素。通过图23分析可得，在磨削是磨棱角度满足要求的前提下，通过调节磨头的线速度和磨头的受力即可改变磨棱宽度从而达到要求加工的尺寸。图23磨头磨削力分析24磨头位置及角度分析241磨头位置磨头的空间布置以满足齿根和齿顶的磨棱的角度与标准的角的正负差45值大致相等为目标。加工齿根时坐标示意图如图24图24加工齿根时磨头切削点的位置磨头在磨削齿根时磨头切削点坐标X，Y满足下式G（21）2TAN1XYG加工渐开线时的坐标示意图如图25图25加工齿渐开线时磨头切削点的位置磨头磨削渐开线部分时切削点的作标（X，Y）满足下式JXXJ3YX（22）J32TAN242磨棱角度分析磨削角度满足下式（23）2901X式中磨削角度磨头轴线与齿轮端面的初始角度1磨头轴线与齿轮端面的变化角度X磨头的锥角通过上式我们可以看出磨头轴线与齿轮端面的角度影响磨棱角度。磨头轴线与齿轮端面的角度满足下式（24）XLX2TANTAN1推得（25）12TARCN1XLX由上式可以看出磨头到摆动点的的长度与磨头位置的比值决定磨头轴线与齿轮端面的角度，进而影响磨削的角度。25磨削过程中力平衡分析及调节磨头在进行磨削时磨头对其固定点主要受工件对磨头的切向力FT对磨头固定点的转矩，相应的调节力FT及其主轴的重力对其固定点的转矩两个转矩的作用。在这两个转矩的作用下磨头在YOZ平面内可以适当的转过一定角度而达到力矩平衡，从而实现随动式的加工。受力分析图如图27图27磨头力平衡分析由上图受力分析可知，（26）GTTFLGFL（27）FT对于设计好的磨头来说LG，LF都是定值，只有FT是可调的，通过调节FT可以调节F从而达到调节磨削宽度的目的。26本章小结通过理论分析我们可以看出通过合理设计机械的相关尺寸和角度，可以通过磨头随动加工出符合角度要求的棱角。通过合理调整切向力FT，来调节磨头的受力，从而达到调节磨棱宽度的目的。当然，这只是理论分析，在实际中也存在许多问题值得生产实践过程中去重视并改进的问题。例如，实际生产中磨头的受力是受齿轮自转的影响的，但可以预见在磨头转速很高时影响是不大的。但是若齿轮转速太低对磨头受力影响还是较大的。第3章机床设计31机床总体结构分析及设计思路311待磨削齿轮的规格加工齿轮直径（MM）200800MM加工模数（MM）216MM312预确定齿轮磨棱机床的技术参数见表31313机床总体机构分析及设计思路由第2章的原理分析可知在用这种原理进行加工时，磨头主轴和齿轮中心孔轴心是接近垂直的。在机床加工过程中齿轮的宽度是可变的，因此磨头主轴离齿轮端面的距离必须要求可调，因此机床必须设计成磨头主轴距离相对与齿轮工作台面距离可通过人工调节的形式。该机床要求加工不同齿数和模数的齿轮，这就要求磨头主轴在机床Y方向具有可调功能，而对于具体的一次加工来说只需调节一次，因此可用手动调节。同时装齿轮的工作台要求低速旋转，而且是在加工过程中持续转动并且要求转速可调，因此选用电动机，为了节省空间，采用带轮传动。磨头由于转速较高功率小，且由于结构和质量限制不能采用调速机构或者变速箱进行调速，因此选用转速易调的马达。综上分析该机器共需要实现4个运动，其中2个用手轮调节、1个用电动机、1个用马达来实现。2手轮均调节磨头主轴的空间位置，这样可以将机床的设计分为两部分安装齿轮的回转工作台和安装磨头主轴的检测架两部分。先分别对这两部分的结构按预定要求设计出来。这样可初步确定出机床的大体结构示意图如图32所示表31技术参数技术参数单位参数指标工件模数范围MM216工件直径范围MM200800磨头主轴转速RPM60100加工效率秒/件300磨头电机功率KW15磨头主轴的前端面至工件主轴端面的机动距离MM大于100磨头主轴回转角度度10工作台主轴安装孔径MM500回转工作台转速R/MIN410工件主轴电动机功率KW10电动机转速R/MIN720机床外型尺寸MM1200X1200X1500图32机床示意图32回转工作台的设计回转工作台采用电机驱动，电机通过带轮传动直接带动回转工作台转动。其传动系统图如图33所示图33回转工作台传动示意图其设计包括传动系统的设计、工作台及其它部件的设计。321传动系统的设计传动系统设计主要包括电动机的选定、各级传动比的确定、齿轮设计计算、带轮设计计算和蜗轮蜗杆设计计算等。传动系统如图34所示电机大齿轮蜗杆小齿轮A蜗杆离合器蜗轮小带轮大带轮主轴B传动系统示意图341电动机的选定工作机要求的电动机输出功率为WDP其中，KFVW104321确定公式中的参数磨削过程中磨削力的大小可由经验公式计算出F15磨头直径按最大直径10MM计算，则主轴最高线速度为V170M/S齿轮传动效率，09711蜗杆传动效率，07322离合器传动效率，09933带传动效率，094442数据代入公式得KWFVPD863017503选择电动机由386，查表得，选择电动机额定功率为4KW，满载转速为720DPMINR型号为Y160M18笼型三相异步电动机2传动比的分配转动工作台的转速范围为4R/MIN10R/MIN，选定的电动机转速为720R/MIN，则传动比为。因为圆柱齿轮传动比小于10，蜗轮蜗杆150472I的传动比小于80，带轮的传动比小于4，所以初步选定，齿轮传动比2，蜗1I杆蜗轮传动比25，带轮传动比3,。可算得总传动比2I3I，合理。1503321I3齿轮的设计1选择齿轮的材料、热处理、精度及齿数该齿轮磨棱机速度不高，故选用8级精度（GB/T100952000）。材料选择。由白哦72，选小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度为230HBS；大齿轮材料为45钢，正火，齿面硬度为190HBW，硬度相差4HBS，合适。选小齿轮齿数27，则大齿轮齿数。1Z2Z5471I齿数比，合理。2754U由于两齿轮均为齿面硬度350HBW的软齿面，故可按CHIMING疲劳强度计算，然后校核齿根弯曲疲劳强度。2按齿面接触疲劳强度进行设计，由式（36）3212HEDZUKT1确定公式中的各个参数小齿轮传递的转矩，NM，1TNM；25170863159105961NP载荷系数，设计时，因为V值未知，不能确定，故可初选载荷系KVK数8T齿宽系数，由1表86查得，取齿宽系数；D1D弹性系数，由1表86查得，；EZMPAZE89区域系数，由1表86查得，25HH齿数比，U2U许用接触应力，其中，HNSLIMAHP5901LIMMPA4702LIMH应力循环次数HALNN16081030817281253U根据，由1查得，K092,K095,取安全系数1N1HN2HNS所以MPA854091LIM1HSMPA672LI2N所以MPA542H代入公式6784MM323215468192582HEDTTZUTK2计算圆周速度V；M/S5621067843106NDT3计算齿宽BB167846784TD4计算齿宽与齿高比H模数MMM1ZTT2630847齿高H225225509MMTM2631095847HB5计算载荷系数，根据V256,8JI精度，查表得东载荷系数为K113V直齿轮1FHK查表76得使用系数；A查表78用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时4561HK由，查图716得；故载荷系数31HB4561HFKKAV6451136按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径得DD816458733TT7计算模数MM,取标准模数M25427651ZD8计算分度圆直径、中心距、齿宽MM21ZDMM3542MAMM10679计算齿宽BMM5671D取B65MM，60MM123校核齿根弯曲疲劳强度校核公式为FSAFTBMYK1确定式中各个参数载荷系数5931413FVA2齿形系数与应力校正系数为小齿轮58,6211SAFAY大齿轮7002，3计算弯曲疲劳许用应力，查图724（B）得小齿轮的弯曲疲劳强度极限430MPA；大齿轮的弯曲疲劳强度极限380MPA1FE2FE由图721查得弯曲疲劳寿命系数90,81NFNK去弯曲疲劳安全系数S13，则MPASKAFENF92683109244822114小齿轮所受的圆周力NDT7/515校核计算212121146058162708518593FSAFFSAFTMPAYBMK所以大小齿轮的弯曲疲劳强度均足够。4带轮设计1确定带型由上述的计算可知小带轮的转速范围为14R/MIN35R/MIN。根据设计功率KW，确定带型为B型。03DP2确定带轮的基准直径和1D2由于大带轮要安装在转台的工作台上的主轴上，由于齿轮较大工作台直径较大，主轴内孔直径很大，按最大齿轮直径的一半计算为400MM，则大带轮必须比这一尺寸必须大200MM左右，故取大带轮的直径为700MM，则2D相应的小带轮的直径为200MM。1D3验算带的速度V设计时带速不宜过高应该满足，其中M/S。MAXV25AXV（3106ND7）式中带速，M/S；V小带轮直径，MM；1D小带轮转速，R/MIN；NM/S350160243160NDVMAXV满足条件。4确定中心距和V带基准长度ADL中心距小，可以使传动结构紧凑。但也会因为带的长度小，使单位时间内绕过带轮的次数多，降低带的寿命。中心距较大则反之。中心距过大，当带高速时，容易引起带工作时的抖动。设计时一般下式初步选取中心距0A（38）2102170DDA所以，702702A630MM1800MM初选MM0根据如下公式计算带的基准长度MM31074202143742021210ADDALD查表选择基准长度MM35DL实际轴间距MM72031507200DA5计算小带轮包角增大小带轮的包角，可以提高传动能力，按下式计算小带轮包角1204357201835718012AD6确定V带根数（39）LDKPZ0式中包角修正系数，考虑包角对传动能力的影响，由1表K1878查得，；89带长修正系数，考虑到带长不为特定带长时对使用寿命的影L响，由1表72查得，；1LK单根V带传递功率，由1表73查得，KW；0P80P传动比不等于1时的额定功率增量，由2表141查得，KW；05所以23189058030LDKPZ取4。7确定初拉力0F是保证带传动正常工作的重要因素，它影响带的传动能力和寿命。0F过小易出现打滑，传动能力不易发挥，过大会使带的使用寿命降低，且轴承和轴的受力增大。单根普通V带合适的初拉力可按下式计算（310）MVKVZPFD520式中各符号意义同前，为普通V带每米长度的质量，由1表71查得MKG/M。06M所以N1540306952430552220VKVZPFD8计算作用在轴上的压力Q（311）2SIN10ZF式中个符号意义同前，所以N1084SI52SIN10Z5蜗轮蜗杆传动设计蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，它用于传递交错轴之间的回转运动和动力，通常两轴交错角为90。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗杆传动广泛用于各种机器和仪器中。蜗杆传动的主要优点是能得到很大的传动比、结构紧凑、传动平稳和噪声较小等。在分度机构中其传动比I可达1000；在动力传动中，通常I880。蜗杆传动的主要缺点是传动效率较低；为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高。按形状的不同，蜗杆可分为圆柱蜗杆和环面蜗杆。圆柱蜗杆按其螺旋面的形状又分为阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）和渐开线蜗杆（ZI蜗杆）等。车削阿基米德蜗杆与加工梯形螺纹类似。车刀切削刃夹角240，加工时切削刃的平面通过蜗杆轴线。因此切出的齿形，在包含轴线的截面内为侧边呈直线的齿条；而在垂直于蜗杆轴线的截面内为阿基米德螺旋线。渐开线蜗杆的齿形，在垂直于蜗杆轴线的截面内为渐开线，在包含蜗杆轴线的截面内为凸廓曲线。这种蜗杆可以像圆柱齿轮那样用滚刀铣切，适用于成批生产。和螺纹一样，蜗杆有左、右旋之分，常用的是右旋蜗杆。对于一般动力传动，常按照7级精度（适用于蜗杆圆周速度V16195MM接触强度足够。导程角ARCTANARCTAN31236QZ1781蜗轮蜗杆的常用几何尺寸如下表32所示表32蜗轮蜗杆的常用几何尺寸计算公式名称蜗杆蜗轮蜗杆分度圆直径，蜗轮分度圆直径D1MQ56MMD2MZ2133MM齿顶高HAM315MMHAM315MM齿根高HF12M378MMHF12M378MM蜗杆齿顶圆直径，蜗轮喉圆直径DA1MQ2623MMDA2MZ22139MM齿根圆直径DF1MQ2449MMDF2MZ224125MM蜗杆轴向齿距，蜗轮端面齿距PA1PT2PXM99MM径向间隙C020M063中心距A05D1D205MQZ2100MM5轴承的选用和润滑1求比值EFRA430268由4表1611查得，X1,Y0,所以当量动载荷N206YFAXRP2计算所需的径向基本额定动载荷值由4查得，FP11,FT1N2905017262010631）（HTRLNFPC由3查得，蜗杆轴上选用7207C型角接触球轴承，其中CR30500N29290N，C0R20000N，故7207C型角接触球轴承的,与原估计值接近，适用。0428FA由于齿轮较大，所以主轴回转工作台受很大的轴向力，因此主轴选用能承受较大轴向力的圆锥滚子轴承，主轴工作台安装准备安装到检测架的旁边，且回转工作台的转速很低，因此不能采用稀油润滑，因此回转工作台的主轴采用干油润滑。蜗轮蜗杆由于摩擦大产热多，采用油池润滑，其周围相应的轴承也采用油池润滑。322检测台的设计及其它部件的介绍1检测台的设计检测台的设计主要保证实现3个运动检测架在XOY平面内的两个方向的移动和磨头主轴的转动。检测架两个方向的移动在同一尺寸的齿轮加工中一次性调定的，因此用手柄调节丝杠螺母来实现。因为手动力都很小，不需要进行较核。2气动马达气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能并产生旋转运动的气动执行元件。常用的气压马达是容积式气动马达，它利用工作腔的容积变化来作功，分叶片式、活塞式和齿轮式等型式。气动马达是把压缩空气的压力能转换成旋转的机械能的装置。它的作用相当于电动机或液压马达，即输出转矩以驱动机构作旋转运动。1气动马达的分类和工作原理最常用的气动马达有叶片式又称滑片式、活塞式、薄膜式三种。现在市场上最常用的就是叶片式气动马达、活塞式气动马达）叶片式气动马达与活塞式气动马达的特点相比较而言叶片式气动马达转速高扭矩略小，活塞式气动马达转速略低扭矩大，但是气动马达相对液压马达而言转速还算是高的，扭矩是小的。叶片式气动马达的工作原理，压缩空气由孔输入时分为两路一路经定子两端密封盖的槽进人叶片底部，将叶片推出，叶片就是靠此气压推力及转子转动后离心力的综合作用而紧密地贴紧在定子内壁上。压缩空气另一路经且孔进入相应的密封工作空间而作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度不等，就产生了转矩差，使叶片与转子按逆时针方向旋转；作功后的气体由定子上的孔排出，剩余残气经孔占排出。若改变压缩空气输入方向，则可改变转子的转向。径向活塞式气动马达的工作原理图。压缩空气经进气口进入分配阀又称配气阀后再进入气缸，推动活塞及连杆组件运动，再使曲轴旋转。在曲轴旋转的同时，带动固定在曲轴上的分配阀同步转动，使压缩空气随着分配阀角度位置的改变而进入不同的缸内，依次推动各个活塞运动，并由各活塞及连杆带动曲轴连续运转，与此同时，与进气缸相对应的气缸则处于排气状态。薄膜式气动马达的工作原理图。它实际上是一个薄膜式气缸，当它作往复运动时，通过推杆端部棘爪使棘轮转动。2气动马达的特点气动马达与和它起同样作用的电动机相比，其特点是壳体轻，输送方便；又因为其工作介质是空气，就不必担心引起火灾；气动马达过载时能自动停转，而与供给压力保持平衡状态。由于上述特点，因而气动马达广泛应用于矿山机械及气动工具等场合。气动马达与液压马达相比的优点工作安全，具有防爆性能，同时不受高温及振动的影响；可长期满载工作，而温升较小；功率范围及转速范围均较宽，功率小至几百瓦，大至几万瓦；转速可从每分钟几转到上；具有较高的起动转矩，能带载启动；结构简单，操纵方便，维修容易，成本低。气动马达与液压马达相比的缺点速度稳定性差；输出功率小，效率低，耗气量大；噪声大，容易产生振动。各类型式的气马达尽管结构不同，工作原理有区别，但大多数气马达具有以下特点可以无级调速。只要控制进气阀或排气阀的开度，即控制压缩空气的流量，就能调节马达的输出功率和转速。便可达到调节转速和功率的目的；能够正转也能反转。大多数气马达只要简单地用操纵阀来改变马达进、排气方向，即能实现气马达输出轴的正转和反转，并且可以瞬时换向。在正反向转换时，冲击很小。气马达换向工作的一个主要优点是它具有几乎在瞬时可升到全速的能力。叶片式气马达可在一转半的时间内升至全速；活塞式气马达可以在不到一秒的时间内升至全速。利用操纵阀改变进气方向，便可实现正反转。实现正反转的时间短，速度快，冲击性小，而且不需卸负荷；工作安全，不受振动、高温、电磁、辐射等影响，适用于恶劣的工作环境，在易燃、易爆、高温、振动、潮湿、粉尘等不利条件下均能正常工作；有过载保护作用，不会因过载而发生故障。过载时，马达只是转速降低或停止，当过载解除，立即可以重新正常运转，并不产生机件损坏等故障。可以长时间满载连续运转，温升较小；具有较高的起动力矩，可以直接带载荷起动。起动、停止均迅速。可以带负荷启动。启动、停止迅速；功率范围及转速范围较宽。功率小至几百瓦，大至几万瓦；转速可从零一直到每分钟万转；操纵方便，维护检修较容易。气马达具有结构简单，体积小，重量轻，马力大，操纵容易，维修方便；使用空气作为介质，无供应上的困难，用过的空气不需处理，放到大气中无污染压缩空气可以集中供应，远距离输送。由于气马达具有以上诸多特点，故它可在潮湿、高温、高粉尘等恶劣的环境下工作。除被用于矿山机械中的凿岩、钻采、装载等设备中作动力外，船舶、冶金、化工、造纸等行业也广泛地采用。3靠模按照一定比例制成的模型称之为“靠模“，常被用作仿形加工中的母型。本设计中运用随动磨头上的靠模沿未磨棱的齿轮轮廓形状移动，磨头则按照靠模指的移动对齿轮进行磨棱加工，仿形出所需要的齿轮磨棱角度。33本章小结在这一部分中，主要结合前面的理论分析工作，并通过查阅相关资料，从实现机床的主要运动入手，设计出了具体的机器结构，并对部分重要的工作件详细叙述了设计的依据和运则。并对一些传动部件进行了分析和校核性设计。使其满足要求。结论本