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滚齿机外
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滚齿机外支架结构设计 摘要： 齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床，外 支架是机床的重要部件。外支架在机床的一侧 ,其中包含了后立柱、横梁、活动支架及部分传动系统 ,活动支架连接着传动箱。外支架固定在工作台壳体上，它上面有燕尾型导轨。支承工件心轴的支臂，可沿导轨移动。支臂上有一专用手柄供支臂夹紧在支架上之用。当使用外支架时超过其最大加工直径时，就应取下外支架，才可加工。主电机开动后，活动支架进行位置的调整 ,使工件保持在最佳位置。活动支架要考虑其结构的要求，设计出来的活动支架安装好后不能与其他的零部件干涉。后 立柱及横梁的设计要使该部分保持一定的平稳性。在设计过程中，要考虑到运动和动力的要求，还要注意不能使结构太臃肿。设计出的外支架能使机床满足强度、刚度及其寿命、工艺性与经济性等方面的要求；使机床运行平稳，工件可靠，结构合理，便于装卸、维修与调整，最后能满足加工要求，保证加工精度。 关键词 ： 滚齿机；活动支架；后立柱；横梁 1 of is of is in in is on on a on on to at to In to be to so on to be is is is 齿机外支架结构设计 2 目 录 1 前 言 . 3 2 总体设计 . 6 齿机工作原理 . 6 工直齿轮时机床的运动和传动原理 . 6 工斜齿圆柱齿轮时的运动和传动原理 . 7 齿机的构成与布局 . 8 定选择传动方案 . 9 切削力的估算及电动机的选择 18 . 12 . 12 支架的概况 . 14 支架结构零件的设计 . 14 动支架 . 14 立柱 . 14 梁 . 16 轨 . 16 轨的基本要求 . 17 动导轨 . 17 4 结论 . 19 参考文献 . 20 致 谢 . 21 附件清单 . 22 3 1 前 言 齿轮加工机床是一种技术含量高而且机构复杂的机床系统 ,由于齿轮使用的量大面广 ,齿轮加工机床已成为机械等行业的关键设备。特别是 ,随着汽车行业的高速发展 ,对齿轮的需求量日益增加 ,对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈 来愈高 ,使齿轮加工机床在汽车、摩托车等行业中占有越来越重要的作用。滚齿机是齿轮加工机床中的一种 ,其占齿轮加工机床拥有量的 40%它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。传统滚齿机在加工过程中有以下特点： a. 机床漏、混油严重； b. 加工成本高； c. 滚削钢齿轮时 ,应用切削液可提高刀具寿命 ,改善加工表面的质量和利于排出切削热而不致引起机床的热变形； d. 生产效率低下，加工质量差，难以满足现代企业生产的要求。 最 近几年 ,我国在滚齿机设计技术方面研究的主要内容经历了从传统机械式滚齿机通过数控改造发展为 2线运动轴）实用型 数控高效滚齿机 ,到全新的六轴四联动数控高速滚齿机的开发。滚齿机加工（钢件）全部采用湿式滚齿方式。目前 ,国内主要滚齿机制造商重庆机床厂及南京二机床有限责任公司生产的系列数控高效滚齿机已采取全密封护罩加油雾分离器和磁力排屑器的方式部分地解决环保问题。世界上滚齿机产量最大的制造商 重庆机床厂从 2001 年开始研究面向绿色制造的高速干切滚齿技术 ,2002年初研制成功既能干切又能湿切的 2003年初又开始研制面向绿色制造的 即将进入商品化阶 段。 在提高生产效率、降低制造成本的同时 ,做到 和做好 环境保护、清洁加工是当前国外先进发达国家对机床研究的最前沿技术。 我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。我们应站在国家安全战略的高度来重视技术产业问题，首先从社会安全看，因为 制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制。从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。 工业的发展使先进技术的 不断更新进步 ,对加工设备的要求也不断提高 ,在机床的设计中 ,需要对其组成部件进行严密的分析和计算。机床床身等支承件的重量要占机床总重量的 80%因此对支承件的单位重量、刚度提出了较高的要求。在重量滚齿机外支架结构设计 4 轻的条件下 ， 需要保证支承件具有足够的静刚度。所以对支承件材料的选择、分布、支承件壁厚和开孔位置的合理性提出了要求 ,必须进行分析计算。 面向绿色制造的先进滚齿机主要带有全密封护罩和油雾分离器的湿切滚齿机、低温冷风切削滚齿机、高速干式切削滚齿机等类别 ,其中高速干式切削滚齿机以其高速、高效、不使用切削液、单 件生产成本低等优势将成为面向绿色制造的滚齿机今后发展的主要趋势。 我所设计的 课题来源于生产实践 ,是滚齿机外支架部件结构设计。 外 支架是机床的重要的部件 ,外支架包含了后立柱、横梁、活动支架及部分传动系统 ,活动支架连接着传动箱。主电机开动后，活动支架进行位置的调整 ,使工件保持在最佳位置 ,活动支架要考虑其结构的要求，设计出来的活动支架安装好后不能与其他的零部件干涉 ,与后立柱的设计要使该部分保持一定的平稳性。在该设计的过程中，要考虑到运动和动力的要求还要注意不能使结构太臃肿。设计出的外支架能使机床满足强度、刚度、寿命 、工艺性与经济性等方面的要求；并使机床运行平稳，工件可靠，结构合理，装卸方便，便于维修与调整，满足加工要求，保证加工精度。 传统的结构大件设计方法 ,往往仅注意床身件静态性能、制造工艺性以及外形美观协调等方面的要求 ,忽略了它对产品动态性能的影响。 通过市场调查 ,对国内现有机型进行对比分析。选择适合于我国目前的生产水平使用的机型作为参考 ,改进其不足 ,以达到各方面的要求。床身结构的静、动态特性与机床产品的整体性能有着密切的关系 ,提高床身的机械特性 ,对于提高机床产品质量 ,保证机车的动态加工精度具有重要意义。传统的结构 大件设计方法 ,往往仅注重床身件静态性能、制造工艺性以及外形美观协调等方面的要求 ,而忽略了它对产品动态性能的影响。结构件的动态特性与其尺寸、形状、材料等有着密切关系。 所设计的滚齿机 的 其 预期效果是： a. 能满足机床的基本要求 ,如强度、刚度、寿命、工艺性与经济性等； b. 运行可靠 ,便于维修和装卸； c. 保证加工质量和精度要求 。 为了提高同行业之间的竞争实力 ,提高我国工业发展水平 ,必须对现有的机床进行优化改造。当前 ,齿轮加工行业对制造精度、生产效率、质量及清洁等问题都有着非常高的要求 ,所以我们必须集思广益 ,通 过学习、研究来进行机床的改进设计。 整个设计过程是困难重重 ,在设计过程中必须考虑各方面的问题。由于所学的知识只是一些最基本的机械常识 ,因此 ,在设计过程中 ,还要查阅大量的相关资料，以弥补自己的不足之处。 第一，要有丰富的实践经验。整个设计 ,仅靠一些参考资料是远远不够的 ,这样设计出来的机床只是结构完美 ,外形美观 ,但实用性差 ,因此 ,在设计工作开始前，指导老师特地带我们到盐城市机床厂等企业进行了实地参观考察 ,与企业工程技术人员共同讨论 ,并给我们相关的资料进行查阅 ,积累了一些宝贵的实践经验。 第二 ,运用几年来所学的 专业知识 ,针对现实中遇到的实际情况 ,做到举一反三。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识 ,还涉及到一些新的概念 ,这就要求我们一 5 边回顾以前的知识 ,一边还要接受新的知识 ,可以说 ,整个设计过程就是一个不断学习的过程。 第三，通过自身的努力 ,理论联系实际 ,从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工齿轮的具体要求对现有机床进行研究和分析 ,找出可以进行改进的地方 ,通过反复推敲对比 ,拟订较为合理的滚齿机床的总体方案。 滚齿机外支架结构设计 6 2 总体设计 齿机工作原理 滚 齿加工是按照交错轴螺旋齿轮啮合的原理进行的。齿轮滚刀加工的过程 ,就相当于一对螺旋齿轮啮合的过程。将其中的一个齿轮的齿数减少几个或一个 ,螺旋角增大到很大 ,成螺杆状 ,再进行开槽并铲 背 ,使其具有切削的功能 ,就成了齿轮滚刀。机床使滚刀和工件保持一对螺旋齿轮副啮合关系 ， 作相关旋转运动时 ,就可以在工件上滚切出具有渐开线齿廓的齿槽。滚齿时切出的齿廓是滚刀切削刃运动轨迹的包络线。所以 ,滚齿时齿廓的成形方法是展成法 ,成形运动是滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动 ,这个复合运动称之为展成运动。再加上滚刀沿工件轴线垂直进给运 动就可切出一个齿长。 工直齿轮时机床的运动和传动原理 加工直齿圆柱齿轮时 ,滚刀轴线与齿轮端面倾斜一个角度 ,其值等于滚刀螺旋升角 ,使滚刀螺纹的方向与被切齿轮的齿向一致。图 2示为滚切直齿圆柱齿轮齿轮的传动原理图。为了完成滚切直齿圆柱齿轮 ,它需要三条传动链： a. 主运动传动链 电动机（ M） 1 23 滚刀（ 1B ），是一条将运动源（电动机）与滚刀相联系的外联系传动链。 b. 轴向进给运动 传动链 工作台（ 2B ） 6 12 11 10 8 7 刀架（ 2A ）， 是一条外联系传动链 ,可实现齿廓方向直线齿形的运动。 c. 展成运动传动链 滚刀（ 1B ） 3 4 56 工作台（ 2B ），是一条内联系传动链，可实现渐开线齿廓的复合成形运动。 7 图 2切直齿圆柱齿轮的传动原理图 工斜齿圆柱齿轮时的运动和传动原理 斜齿圆柱齿轮在齿长方向为一条螺旋线 ,为了形成螺旋线齿线 ,在滚刀作轴向进给运动的同时 ,工件还应作附加旋转运动 称附加运动） ,且这两个运动之间必须保持确定的关系：滚刀移动一个螺旋线导程 转 ,因此 ,加工斜齿轮时的进给运动是一个螺旋运动 ,也是一个复合运动。实现滚齿切斜齿轮所需成形运动的传动原理图如图 2示。其中展成运动 ,主运动以及轴向运动传动链与加工直齿轮时 相同 ,只是在刀架与工作台之间增加了一条附加运动链：刀架 在保证刀架沿工作台轴线方向移动一个螺旋导程 工件附加转过 1转 ,形成一个螺旋线齿线。 滚齿机外支架结构设计 8 图 2切斜齿圆柱齿轮的传动原理图 齿机的构成与布局 滚齿机 由床身、立柱、刀架溜板、滚刀架、后立柱和工作台等主要部件组成。立柱固定在床身上。刀架溜板带动滚刀架可 沿立柱导轨作垂向进给运动或快速运动。滚刀安装在刀杆上 ,由滚刀架的主轴到动作旋转主运动。滚刀架可绕自己的水平轴线转动 ,以调整滚刀的安装角度。工件安装在工作台的工件中心轴上或直接安装在工作台上 ,随同工作台一起作旋转运动。工作台和后立柱装在同一溜板上 ,可沿床身的水平导轨移动 ,以调整工件的径向位置或作手动径向进给运动。后立柱上的支架可通过轴套或顶尖支承工件心轴的上端 ,以提高滚切工作的平稳性。 工艺方法、刀具、工件的重量和尺寸对机床的机构和性能影响很大，工艺方法的改变常导致机床的运行、传动布局、结构和性能的变化。一般 情况下，运动件的重量和尺寸越小，则需要电动机功率和传动件尺寸及惯性力也越小，机床的机构也可简化。根据这次设计的机床的设计依据及实际情况，选择立式布局。 根据机床的刚度要求，选择了非封闭式的框架结构。为减少机床振动，采用分离传动，使主轴等工作部件与振动较大的部件分装在两个地方。 为减少热变形对机床加工精度的影响，进行总体布局可用下述措施： a. 采用分离传动等隔离热源； b. 对热源采取冷却； c. 热源平衡布置，使热传递和变形对称均匀； d. 恰当布置热源控制热变形方向，使热变形与机床受力变形相互补偿，利用 热变形提高机床精度。 9 本次设计的滚齿机主要用于 单件 、 小批 和 成批 圆 柱齿轮 与 蜗轮 的铣削加工 ，所以对于机床的万能性和调整方便性很重要。 为适合右手操作的习惯和便于观察测量，机床的主传动箱设在左面，而操纵机构设在右边以便于操作。工作台高度设在 1 米左右，以便于装卸工件。 滚齿机设计主要依据： a. 最大切削模数 6材）、 8铁）； b. 铣削圆柱齿轮最大外径 800 c. 铣刀最大直径 120 d. 铣刀最大垂直行程长度 275 e. 滚刀转数范围 192 机床 外形如 图 2 3 所 示 。 图 2 3 机床外形图 定选择传动方案 本次所设计的 滚齿机 ,主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮 ,也可用于手动径向进给及加工蜗轮。因此 ,传动系统中有主运动、展成运动、轴向进给运动和附加运动 4条传动链。为了明确各部件之间的传动关系 ,绘制了 统 图 ,如图 2 滚齿机外支架结构设计 10 图 2-4 机床的传动系统图 其传动路线如下： a. 主运动：由电动机经过三角皮带轮传到轴 轴 轴（或者由轴 轴）中间经过变速挂轮， 由轴 轴 轴 轴 轴到滚刀。 b. 进给运动：是由轴 轴经进给挂轮 轴 轴 轴 轴 到轴的丝杆使刀架滑板上下运动。 c. 展成运动：滚刀主轴传至分齿蜗轮和工作台的动力来源则由轴 轴经过差动机构再经轴 轴 分齿挂轮 轴 轴而到工作台。 d. 工作台的水平进给：在工作台下面的床身中间安有一根水平丝杆通过手柄用方头扳手来移动工作台，可作水平进给。 e. 差动运动：是由轴 轴 轴经过差动挂轮架 轴而传动差动蜗轮副。 f. 快速移动刀架的运动线 ：机床的快速移动刀架，是由主传动电动机来拖动的，将位在操作一方床身上手柄搬到快速位置，则传动路线由马达经三角皮带轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 丝杆旋转快 11 速移动。 各运动传动路线的安排如下： a. 主运动：电动机 滚刀 主电动机 105190（带轮） 2755 挂轮挂轮36/362428232317172060滚刀 b. 展成运动：滚刀 工作台 滚刀 6020171723232824合成机构 4242分度挂轮 c. 进给运动：工作台 刀架 841221进刀挂轮 244822616144530刀架 d. 附加运动：刀架 工作台 刀架 30506144226128242k 25383825差动机构 230合成 4242分度挂轮 转速图 2下： 滚齿机外支架结构设计 12 图 2速图 切削力的估算及电动机的选择 18 主切削力的估算： 滚齿切削的最大扭矩（用铸铁齿轮计算） a x 91.0 ( (2 13 平均( (2其中 A 为 切 削 深 度 系数 是 切 削 深 度 a 和齿 高 的 比 值 ， ， Z 为所要加工齿轮的齿数 ,1k 、 2k 、 3k 分别为工件材料、齿轮螺距角、工件硬度修正系数；其中 模数 m 8进 给 量 取 25.0f , 切 削 深 度 取27070 切削速度 60V m/30Z ,查得 k ，k ， k ， 根据式 (2 : a x m (根据 8m 30Z ， 滚刀直径 110d : 效率 78.0m，则 机床电动机的功率 ： P 电动机功率 3EP 满足转速和滚齿机结构的 要求 ， 选择电动机的转速为 1430n r/ 查机械设计手册 件版 ） 选择的电动机的型号为： 滚齿机外支架结构设计 14 支架的概况 外支架在机床的一侧 ,其中包含了后立柱、横梁、活动支架及部分传动系统 ,活动支架连接着传动箱。外支架固定在工作台壳体上，它上面有燕尾型导轨，支承工件心轴的支臂，可沿导轨移动，支臂上有一专用手柄供支臂夹紧在支架上之用，当使用外支架时超过其最大加工直径时，就应取下外支架，才可加工。 支架结构零件 的设计 动支架 机床主电机开动后，活动支架进行位置的调整 ,使工件保持在最佳位置 ,活动支架要考虑其结构的要求，设计出来的活动支架安装好后不能与其他的零部件干涉，活动支架通过轴套或顶尖支承工件心轴的上端 ,以提高滚切工作的平稳性 ,其技术要求如下 : a. 材质应符合国家标准的规定。根据需要情况进行复验、补项检验 ,包括强度试验、化学成分检验等。 b. 型材尺寸与偏差应符合国家标准。不得有裂纹、分层、重皮、夹渣等缺陷。 c. 各种接件、焊条、焊丝、焊剂应按被焊材选定 ,并符合国家标准。 d. 钢架焊接零 件的下料加工尺寸应根据要求确定 ,对一般钢架的下料尺寸 ,极限偏差不得大于 2 。在焊接、组装、涂漆前必需清除表面的油污、飞溅、毛刺、铁锈等污物。切口必须整齐 ,缺棱不得大于 1 。 e. 热处理要求 ,对铸铁机架 进行 时效处理。 f. 工艺技术要求 ,如加工误差要求 ,铸件的圆角要求 ,焊缝形式等。 g. 涂漆前的表面处理要求 ,一般用工具或喷砂或加除锈剂将表面处理干净 ,再涂漆。涂漆的次数和厚度为 :一般为底漆两遍、面漆两遍 ,漆膜的总厚度为 100m(室内 )、 125m(室外 )。 h. 完工后要进行检查和验收。并 且施工验收文件齐全 ,包括钢材、连接件 (或焊接材料 )、油漆等的合格证明与检验报告 ,焊工及无损检验人员的资料复印件 ,焊缝的检验报告 ,施工纪录 ,设计文件及修改文件等。 立柱 A. 立柱的作用 立柱的主要功用是支承和联接其它零部件，承受各种载荷（包括部件及工件的重量、切削力、摩擦力、夹紧力等静、动载荷）及热变形的影响，并保持各部件之间具有正确的相互位置和相对运动关系，从而保证机床的加工精度和表面质量。 B. 立柱的设计要求 立柱 设计的目标是：在节约材料的前提下，采用合理结构，使之满足工艺及性能 方面的要求。 a. 工艺要求 15 立柱必须有良好的热工艺性和冷工艺性，便于制造、装配、调整及维修。其内应力要小，否则，在铸造、焊接和粗加工过程中，由于材料内部形成的内应力会造成支承件变形甚至断裂；在使用中，由于内应力重新分布和逐渐消失可能使变形增大，超出机床允许的误差范围。因此在结构设计上应 使 其内应力尽量小，并在制造时进行时效处理。 b. 性能要求 刚度 ： 立柱应具有足够的刚度，在允许的最大载荷作用下，其变形量不得超过许用值，以保证滚齿机床的加工精度。 抗振性 ： 滚齿机在加工过程中所产生的振动，将直接影响加工表面质 量、刀具寿命和生产率，因而立柱必须具有良好的抗振性。 热变形 ： 滚齿机在加工过程中，传动件、轴承、导轨等相对运动件的摩擦热、切削热、液压系统和冷却系统的发热、周围环境温度的变化等，都会引起支承件温度变化，由此所产生的相应变形将破坏各部件之间的相互位置和相对运动关系，直接影响机床的加工精度，所以立柱必须热变形小。 C. 提高立柱的局部刚度 导轨与支承件本体通过过渡壁连接成一体，其连接部分的结构往往成为支承件刚度的薄弱环节，工作时可能出现严重的局部变形，对支承件局部刚度有较大的影响。因此，连接部分结构必须设计合理 。 在设计导轨的结构时，应力求减少导轨的悬升长度，以有效地提高其局部刚度。 可以采取适当增加导轨、过渡壁厚度和加筋的方法，能够有效地提高局部刚度。加强筋的高度一般取壁厚的 3 至 4 倍，而其间距一般取动导轨长度的 1/2 至 2/3。 D. 提高支承件的接触刚度 为了提高支承件的接触刚度，设计时注意以下几点： a. 结合面质量 为了提高接触刚度，对于导轨面及重要的固定结合面应有较高的表面质量，需要配磨或配刮。结合面的表面粗糙度应小于 6.1m。 b. 合理选择螺钉尺寸和布置 适 当选择螺钉的尺寸和合理布置螺钉的位置，可以提高接触刚度。当受弯曲载荷时，螺钉均匀地布置在受拉伸的一侧，当受扭转载荷时， 螺钉均匀分布在四周。在连接螺钉的轴线平面内布置加强筋也能适当 提高接触刚度，对连接螺钉应施加预紧力，使结合面的平均预紧压强达 2能采用过长或过细的螺钉，否则无法得到需要的平均压强。 E. 立柱的材料和热处理 所设计 立柱 选用的材料主要为铸铁 行时效处理 。因为铸铁性能较好，容易获得各种复杂形状；并具有较大的内摩擦力，抗振性好；当加入少量合金元素或作孕育处理时，可提高耐 磨性；其成本也低。其缺点是需要制作木模，制造周期长，有时产生铸造缺陷。 F结构设计 滚齿机外支架结构设计 16 后立柱安装在溜板上 ,可沿床身的水平导轨移动 ,以调整工件的径向位置或手动径向进给运动。按其外形可分为实腹柱和格构柱 ,而实腹柱分为型钢实腹柱和钢板实腹柱两种 ,前者焊缝少 ,应优先选用 ,后者适应性强 ,可按使用要求设计成各种大小尺寸。当腹板的计算高度 腹板厚度之比大于 80 时 ,应有横向隔板加强 ,间距不得大于 3肢外伸自由宽度 宜超过 15t,箱形柱的两腹板间宽度 b 也不宜超过 40t(t 为板厚 )。柱的每一施工或运输单元 ,不得 少于两块隔板。大型的并受弯曲的箱形柱 ,工作时有较大弯曲应力。其纵向筋板不管是用钢板 ,角钢或槽钢 ,都不许断开 ,长度不足时 ,须预先对接并焊透 ;格构柱分缀板式和缀条式两种 ,前者承载能力较后者低 ,但焊接较方便。格构柱的重量轻 ,省材料 ,但焊缝短 ,不利于自动化焊接。在缀材面内剪力较大或宽度较大的格构式柱 ,宜用缀条柱。格构式柱或大型实腹式柱 ,在受有较大水平力处和运送单元的端部应设置横膈。横膈间距不得大于柱截面较大宽度的 9 倍或 8m。缀板宽度 b 2h/3(h 为柱截面宽度 ),缀板厚度 h/40,但不小于6 ,缀板间距 l 由主柱 局部长度的稳定性及缀板受力分析决定。 梁 图 3梁结构图 当机架有两个纵梁时 ,需要用横梁将两个纵梁连在一起 ,构成一个完整的框架 ,以限制 其 变形 ,降低其应力或为总成提供悬置点。选定横梁时应注意其特点 :直的或弯的不大的槽形断面梁 ,沿腹板方向弯曲刚度较大 ,且较易冲压成形 。 直的或大弯度帽形断面梁可用矩形胚料直接压制 ,连接宽度较大 采用厚板可得到较大的弯曲刚度 。 封闭断面梁、 X 形梁、 K 形梁的扭转刚度很大 ,对限制 机 架扭转作用较好 。 纵横梁连接 (节点 )处 ,一般应力较高 ,应注意横梁连接方 式的选择 。 当横梁同纵梁翼缘连接时 ,可以提高纵梁的扭转刚度 ,但当 机 架扭转时纵梁应力往往较大 。 一般车架两端的横梁多用这种连接方式 。 横梁同纵梁腹板相连时则相反 。 腹板翼缘综合连接则兼有两者的特征 。 后两种连接方式适应性强 。 横梁与纵梁连接时多用 铆 接 。 螺栓连接装配不方便 ,且较易松动 可以减少纵横梁的孔数 。 采用塞焊 ,则较易实现装配自动化。 轨 导轨 的功用是支承并引导运动部件 ,使之沿直线或圆周轨迹运动。在导轨副中 , 17 运动的部分称为 动 导轨 ， 固定不动的部分称之为支承导轨。通常动导轨相对于支承导轨只 有一个自由度。 根据导轨面的摩擦性质 ,导轨可分成滑动导轨和滚动导轨两类。按导轨面间的摩擦状态 ,滑动导轨又可分为混合摩擦导轨、边界摩擦导轨、液体动压导轨和液体静压导轨 ;按滚动形式不同 ,滚动导轨又可分为滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导轨。 按受力情况 ,导轨可分为开式导轨和闭式导轨两类。开式 导轨是指靠外载荷和动导轨自重 ,使导轨面在全长上保持贴合的导轨。闭式导轨是指使用压板作为辅助导轨面 ,保证 主导轨面贴合的导轨。 轨的基本要求 导轨的质量在很大程度上决定着机床的加工精度、工作性能和使用寿命。因此 ,导轨应满足 下列基本要求 : a. 较高的导向精度 以保证运动部件的运动准确性。 b. 良好的耐磨性 以保证导向精度的持久性。 c. 足够的刚度 以保证在额定载荷 (最大允许载荷 )作用下 ,导轨的变形在允许范围内。 d. 良好的低速运动平稳性 以保证低速运动部件运动的均匀性。 此外 ,导轨还应具有良好的润滑性、间隙调整方便性、合理的工艺性以及良好的排屑性等。 动导轨 滑动导轨结构简单 ,便于制造 ,精度和刚度易于保证 ,故在通用机床上得到广泛应用。但其缺点 是摩擦系数较大 ,易磨损 ,低速运动平稳性差。 A. 常见的截 面形状 根据支承导轨的凹凸情况 ,滑动导轨可分为凸形导轨和凹形导轨两大类。凸形导轨不易积存切屑 ,但也不易积存润滑油 ,因此只适用于低速运动场合 ,凹形导轨易存润滑油 ,适合高速运动 ,但也易积存切屑 ,故应设置良好的防护装置。 滑动导轨的截面形状有矩形、三角形、燕尾形和圆柱形 4 种。矩形导轨承载能力大 ,刚度较高 ,形状规则 ,制造和维修方便。但矩形导轨侧面有间隙 ,导向精度较低 ,适用于载荷较大、导向精度要求不高的机床上。三角形导轨磨损后 ,能自动补偿间隙 ,导向精度 随其顶角的减小而提高 ,但顶角的减小使 承载 能力和刚度下降。三角形导轨的制造工艺较复杂 ,适用于导向精度要求较高的机床上。燕尾形导轨的高度尺寸小 ,结构紧凑能承受颠覆力矩。但燕尾形导轨摩擦阻力大 ,制造工艺复杂 ,多用于做低速运动的多层导轨。圆柱形导轨导向性好 ,刚度高 ,但其制造精度要求较高 ,磨损后 ,导轨间隙调整较困难。常用于各种承受径向载荷较小的场合。 B. 导轨的组合形式与应用 直线运动导轨一般由两条导轨组成。在重型机床上 ,因运动部件尺寸宽 ,载荷较大 ,常用三条或多条导轨组合而成。导轨的组合形式是根据导向精度、运动速度、载荷大小及方向、工艺性、润滑及防护等条件决定的。 a. 双山形 和双 导向精度高 ,磨损后能自动补偿间隙 ,精度保持性较好 ,滚齿机外支架结构设计 18 但制造工艺性较差。主要用于精度要求较高的机床导轨 。 b. 双矩形导轨 刚度高 ,易于制造 ,导向精度低。 c. 一山一矩形和一 V 一矩形导轨 导向性好 ,加工双山 (双 V)形导轨方便 ,应用较广泛。 d. 燕尾形导轨 结构紧凑 ,可承受颠覆力矩 ,调整间隙方便 ,适用于多层、低速的机床导轨。 e. 矩形一燕尾形导轨 能承受单向颠覆力矩 ,高度尺寸小 ,间隙调整方便。 f. 双圆柱形导轨 刚度高 ,易制造 ,磨损后较难调整补偿间隙 ,常用于承受对称的轴向载荷的场 合。 该外支架 是垂直支架， 应采用燕尾形导轨 。 C. 导轨的材料 导轨的材料 应具有耐磨性 、减磨性 好 ,便于加工和成本低等优点。常用的导轨材料有铸铁、钢、有色金属及塑料等 ,其中以铸铁应用量为普遍。 D. 导轨间隙的调整 导轨的结合面之间的间隙大小直接影响导轨的工作性能。若间隙过小 ,不仅会增加运动阻力 ,且会加速导轨磨损 ,若间隙过大 ,又会导致导向精度降低 ,还易引起振动。因此 ,导轨必须设置间隙调整装置 ,以利于保持合理的导轨间隙。常用压板和镶条来调整导轨间隙。 a. 压板 在压板和动导轨结合面之间放几片垫片 ,调整时根据情 况更换或增减垫片数量。这种结构调整方便 ,但刚度较差 ,且调整量受垫片厚度限制。在压板和支承导轨面之间装一镶平条 ,通过拧动带锁紧螺母的调整螺钉来调整间隙。这种方法调整方便 ,但由于镶条与螺钉只是几个点接触 ,刚度较差。多用于需要经常调整间隙、刚度要求不高的场合。 b. 镶条 常用的镶条有平镶条和斜镶条两种。用平镶条来调整矩形导轨和燕尾形导轨的间隙 , 它是通过拧动带锁紧螺母的调整螺钉来调整间隙。这种方法的特点是调整方便 ,但由于镶条与螺钉只是几个点接触 ,刚度较差。多用于需要经常调整间隙、刚度要求不高的场合。 斜镶条斜度在 1:1000 之间选取 ,镶条长 ,可选较小斜度 ;镶条短 ,则选较大斜度。 用螺钉推动镶条来调整间隙的 ,其结构简单 ,但螺钉头部凸肩与镶条上的沟槽间的间隙会引起镶条在运动中窜动 ,从而影响导向精度和刚度 ;通过修磨开口垫圈的厚度来调整间隙 ,这种方法的缺点是调整麻烦 ;用两个螺母调整间隙 ,再用另一螺母锁紧 ,其特点是工作可靠 ,调整方便。斜镶条两侧面分别与动导轨和支承导轨均匀接触 ,故刚度比平镶条高 ,但制造工艺性较差。 该外支架的燕尾形导轨 采用平镶条来调整间隙。 19 4 结 论 滚齿机是齿轮加工机床 是最常用 的一种 ,它占齿轮加工机床拥有量的 40%50%。它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。传统滚齿机床的主要特点是加工成本高 ,生产效率低 ,加工质量差 ,难以满足现代企业生产的要求。我所设计的滚齿机为 ，课题是外支架结构设计，外支架结构
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