插齿机模型实验平台设计

插 齿 机 模 型 实 验 平 台 设 计目 录摘 要 . 章 绪 论 .引 言 .课 题 研 究 的 目 的 意 义 .齿 轮 加 工 机 床 的 发 展 现 状 及 其 趋 势 . 加 工 的 方 法 . 机 的 现 状 . 类 型 的 齿 轮 加 工 机 床 的 特 点 及 其 应 用 情 况 .本 文 主 要 内 容 .第 二 章 插 齿 机 模 型 机 械 部 分 结 构 设 计 . 机 的 传 动 原 理 图 . 机 传 动 系 统 . 齿 机 主 运 动 链 . 齿 机 的 圆 周 进 给 链 . 课 题 设 计 的 插 齿 机 的 展 成 运 动 链 . 1 课 题 设 计 的 插 齿 机 的 快 速 展 成 运 动 链 . 1 课 题 所 设 计 的 插 齿 机 的 径 向 进 给 运 动 链 . 课 题 设 计 的 插 齿 机 工 作 台 的 快 速 移 动 链 和 手 动 径 向 进 给 链 . 刀 运 动 . 课 题 设 计 的 插 齿 机 工 作 台 .第 三 章 插 齿 机 模 型 主 要 传 动 元 件 的 选 择 与 计 算 . 2 13 机 的 选 择 与 校 核 .3 步 带 的 传 动 设 计 .3 轮 传 动 .3 的 选 用 与 校 核 . 轴 承 . 接 .3 联 接 .3 纹 联 接 . 齿 轮 的 设 计 . 轮 设 计 输 入 参 数 . 及 热 处 理 . 基 本 参 数 . 强 度 、 弯 曲 强 度 校 核 结 果 和 参 数 . 3 动 比 i= 蜗 杆 的 设 计 . 3 蜗 杆 设 计 输 入 参 数 . 3 及 热 处 理 . 蜗 轮 基 本 参 数 (. 4 03 度 刚 度 校 核 结 果 和 参 数 ： . 4 比 i=19蜗 轮 蜗 杆 的 设 计 . 蜗 杆 设 计 输 入 参 数 . 4 及 热 处 理 . 蜗 轮 基 本 参 数 (. 4 刚 度 校 核 结 果 和 参 数 . 4 传 动 设 计 .致 谢 .参 考 文 献 .摘 要插 齿 机 是 一 种 金 属 切 削 机 床 ， 是 使 用 插 齿 刀 按 照 展 成 法 加 工 内 、 外 直 齿 和 斜齿 圆 柱 齿 轮 以 及 其 它 齿 形 件 的 齿 轮 加 工 机 床 。 插 齿 机 用 来 加 工 内 、 外 啮 合 圆 柱 齿轮 的 轮 齿 齿 面 ， 尤 其 适 合 加 工 内 齿 轮 和 多 联 齿 轮 中 的 小 齿 轮 ， 这 是 滚 齿 机 无 法 加工 的 。 它 综 合 了 精 密 机 械 制 造 、 电 机 拖 动 、 数 字 控 制 等 多 门 学 科 。 针 对 它 在 机 械设 计 中 遇 到 的 确 定 尺 寸 参 数 、 合 理 布 局 、 降 低 成 本 、 实 用 耐 用 等 问 题 ,本 设 计 进行 了 针 对 性 的 思 考 与 改 造 。本 课 题 以 机 械 工 程 实 验 教 学 中 心 的 插 齿 机 模 型 为 基 础 ， 通 过 对 典 型 空 间 机 构进 行 研 究 分 析 ， 设 计 一 台 能 够 加 工 不 同 参 数 齿 轮 的 插 齿 机 模 型 。 此 插 齿 机 传 动 链 ，属 于 历 史 插 齿 机 传 动 链 ， 本 课 题 借 鉴 吸 收 了 机 械 工 程 实 验 教 学 中 心 插 齿 机 实 验 平台 的 一 些 技 术 和 结 构 性 能 ， 力 求 做 到 本 结 构 的 简 单 合 理 ， 性 能 稳 定 。 论 文 就 课 题的 来 源 提 出 做 了 详 细 描 述 ， 基 于 需 加 工 零 件 的 工 艺 范 围 、 机 床 的 精 度 、 机 床 改 造经 济 性 等 因 素 而 提 出 了 较 合 理 的 方 案 ， 详 细 论 述 了 机 械 改 造 部 分 设 计 与 计 算 ， 包括 部 件 的 选 择 ， 各 零 件 的 选 择 、 设 计 、 计 算 和 校 核 。 改 造 后 的 插 齿 机 与 原 来 的 相比 提 高 了 加 工 精 度 及 加 工 效 率 ， 更 好 地 保 证 了 零 件 加 工 的 一 致 性 和 产 品 质 量 ， 减轻 了 劳 动 强 度 ， 有 效 提 高 了 插 齿 机 的 生 产 效 率 和 切 割 质 量 。 其 主 要 工 作 内 容 如 下 : 机 实 验 平 台 方 案 的 设 计 ； 设 计 软 件 进 行 机 构 建 模 和 运 动 仿 真 ； 齿 机 模 型 关 键 零 件 进 行 尺 寸 计 算 ; 非 标 准 零 件 的 工 程 图 和 装 配 图 。关 键 词 :插 齿 机 ； 实 验 平 台 ； 三 维 设 计 ； 链 传 动 ； 齿 轮 章 绪 言齿 轮 是 最 常 用 的 传 动 件 ， 在 现 代 各 种 工 业 部 门 得 到 广 泛 的 应 用 。 在 科 学 技 术不 断 发 展 的 现 代 社 会 ， 对 齿 轮 的 精 度 要 求 也 越 来 越 高 。 齿 轮 的 需 求 量 也 日 益 增 加 。这 就 要 求 机 床 制 造 业 生 产 出 高 精 度 、 高 效 率 和 高 自 动 化 程 度 的 齿 轮 加 工 设 备 ， 以满 足 生 产 发 展 的 需 要 。插 齿 机 是 用 来 加 工 内 、 外 啮 合 圆 柱 齿 轮 的 轮 齿 齿 面 ， 尤 其 适 合 于 加 工 内齿 轮 和 多 联 齿 轮 中 的 小 齿 轮 ， 这 是 滚 齿 机 无 法 加 工 的 。 插 齿 机 广 泛 应 用 于 机 床 制造 、 造 船 、 压 力 容 器 、 工 程 机 械 、 矿 山 机 械 、 电 力 、 桥 梁 建 筑 、 钢 结 构等 行 业 中 的 齿 轮 制 造 。 具 有 很 高 的 效 率 和 切 割 精 度 ， 而 且 它 的 操 作 方 便 ,极 大 地改 善 劳 动 强 度 和 劳 动 环 境 ,广 泛 适 用 于 各 大 、 中 型 企 业 的 齿 轮 加 工 。插 齿 机 主 要 加 工 内 外 直 齿 圆 柱 齿 轮 及 各 种 形 状 的 直 齿 非 圆 齿 轮 和 凸 轮 。 插 齿机 在 加 工 过 程 中 从 执 行 部 件 的 动 作 分 解 ， 主 要 有 以 下 五 个 运 动 ： 插 齿 川 往 复 运 动(主 运 动 )、 插 齿 刀 回 转 运 动 、 工 作 台 主 轴 回 转 运 动 、 工 作 台 部 件 径 向 迸 给 运 动 、刀 架 部 件 让 刀 运 动 。 机 床 系 三 轴 数 控 插 齿 机 ， 即 ： 工 作 台 部 件 径 向 迸 给 运 动 、 工作 台 主 轴 回 转 运 动 、 插 齿 刀 回 转 运 动 均 可 实 现 数 控 轴 控 制 ， 这 三 个 运 动 形 成 齿 轮的 渐 开 线 齿 廓 。 另 外 ， 插 齿 刀 往 复 运 动 产 生 齿 轮 齿 面 ， 刀 架 部 件 让 刀 运 动 不 参 与齿 廓 、 齿 面 的 形 成 ， 但 是 让 刀 归 位 的 误 差 对 齿 面 的 加 工 精 度 产 生 影 响 。 图 为 插 齿 机 及 运 动 简 图 。 机 简 图图 齿 机 运 动 简 题 研 究 的 目 的 意 义近 些 年 来 ， 国 内 外 机 床 工 业 及 其 相 关 技 术 的 发 展 十 分 迅 速 ， 以 计 算 机 数 控（ 为 特 征 的 现 代 化 机 床 在 生 产 中 广 泛 应 用 。 在 现 代 机 械 制 造 工 业 中 加 工 机器 零 件 的 方 法 有 很 多 种 ， 如 铸 造 、 锻 造 、 焊 接 、 切 削 加 工 和 各 种 特 种 加 工 等 ， 但切 削 加 工 是 将 金 属 毛 胚 加 工 成 具 有 一 定 形 状 、 尺 寸 和 表 面 质 量 的 零 件 的 主 要 加 工方 法 ， 在 加 工 精 密 零 件 时 ， 目 前 主 要 是 靠 切 削 加 工 来 达 到 所 需 要 的 加 工 精 度 和 表面 质 量 。 所 以 金 属 切 削 机 床 是 完 成 加 工 零 件 的 主 要 设 备 ， 它 的 工 作 量 能 够 约 占 机器 的 总 制 造 工 作 量 的 45% 机 床 的 加 工 工 艺 技 术 和 精 度 直 接 影 响 到 机 械 制 造行 业 中 的 产 品 的 质 量 保 证 和 劳 动 生 产 率 保 证 。我 国 的 机 床 工 业 的 发 展 是 在 新 中 国 成 立 后 开 始 发 展 起 来 的 。 新 中 国 成 立 后 的50 十 多 年 来 ， 经 过 改 革 开 放 的 努 力 ， 我 国 机 床 工 业 在 众 多 学 者 的 帮 助 下 吸 收 外国 的 先 进 技 术 前 提 下 获 得 了 迅 速 的 发 展 。 目 前 我 国 的 机 床 工 业 布 局 还 是 很 合 理 、还 是 很 完 整 的 机 床 工 业 体 系 ,我 国 自 从 对 外 贸 易 开 放 以 来 以 来 ， 很 多 企 业 从 国 外引 进 先 进 设 备 和 生 产 线 进 行 改 造 。 在 借 鉴 引 进 技 术 的 基 础 上 发 挥 主 管 能 动 性 ， 形成 自 己 的 风 格 ， 这 些 项 目 中 ， 大 部 分 项 目 对 我 国 的 经 济 建 设 有 着 相 当 重 要 的 作 用 。我 国 的 机 床 工 业 已 经 取 得 了 巨 大 的 成 就 ， 但 与 世 界 先 进 水 平 相 比 还 相 差 很 大 一 段距 离 在 技 术 水 平 和 性 能 方 面 差 距 差 距 也 很 明 显 ， 国 内 的 产 品 质 量 与 可 靠 性 也 不 够稳 定 ， 机 床 理 论 和 应 用 技 术 研 究 明 显 落 后 ， 人 员 技 术 素 质 还 跟 不 上 机 床 飞 速 发 展的 需 要 。 因 此 ， 我 们 机 床 工 业 面 临 着 光 荣 而 艰 巨 的 任 务 ， 作 为 当 代 的 大 学 生 ， 我们 是 祖 国 未 来 的 花 朵 ， 我 们 身 上 肩 负 着 祖 国 的 重 任 ， 我 们 必 须 发 奋 图 强 、 努 力 工作 ， 不 断 的 壮 大 我 们 的 队 伍 和 提 高 人 员 的 工 作 能 力 ， 学 习 国 外 的 先 进 科 学 技 术 转换 为 自 己 所 有 ， 以 便 我 们 能 早 日 赶 上 世 界 先 进 水 平 。齿 轮 是 最 常 用 的 传 动 件 ， 在 现 代 各 种 工 业 部 门 得 到 广 泛 的 应 用 。 在 科 学 技 术不 断 发 展 的 现 代 社 会 ， 对 齿 轮 的 精 度 要 求 也 越 来 越 高 。 齿 轮 的 需 求 量 也 日 益 增 加 。这 就 要 求 机 床 制 造 业 生 产 出 高 精 度 、 高 效 率 和 高 自 动 化 程 度 的 齿 轮 加 工 设 备 ， 以满 足 生 产 发 展 的 需 要 。插 齿 机 是 用 来 加 工 内 、 外 啮 合 圆 柱 齿 轮 的 轮 齿 齿 面 ， 尤 其 适 合 于 加 工 内 齿 轮和 多 联 齿 轮 中 的 小 齿 轮 ， 这 是 滚 齿 机 无 法 加 工 的 。 插 齿 机 广 泛 应 用 于 机 床 制 造 、造 船 、 压 力 容 器 、 工 程 机 械 、 矿 山 机 械 、 电 力 、 桥 梁 建 筑 、 钢 结 构 等 行 业中 的 齿 轮 制 造 。 具 有 很 高 的 效 率 和 切 割 精 度 ， 而 且 它 的 操 作 方 便 ,极 大 地 改 善 劳动 强 度 和 劳 动 环 境 ,广 泛 适 用 于 各 大 、 中 型 企 业 的 齿 轮 加 工 。本 课 题 以 机 械 工 程 实 验 教 学 中 心 的 插 齿 机 模 型 为 基 础 ， 通 过 对 典 型 空 间 机 构进 行 研 究 分 析 ， 设 计 一 台 能 够 加 工 不 同 参 数 齿 轮 的 插 齿 机 模 型 。 此 插 齿 机 传 动 链 ，属 于 历 史 插 齿 机 传 动 链 ， 本 课 题 借 鉴 吸 收 了 机 械 工 程 实 验 教 学 中 心 插 齿 机 实 验 平台 的 一 些 技 术 和 结 构 性 能 ， 力 求 做 到 本 结 构 的 简 单 合 理 ， 性 能 稳 定 。 加 工 机 床 的 发 展 现 状 及 其 趋 轮 加 工 的 方 法制 造 齿 轮 的 方 法 有 很 多 种 ， 虽 然 可 以 热 轧 、 铸 造 或 者 冲 压 ， 但 目 前 这 些 方 法的 加 工 精 度 还 不 够 高 。 精 密 齿 轮 现 在 仍 主 要 靠 切 削 法 。 按 照 齿 形 的 原 理 分 类 ， 切削 齿 轮 的 方 法 可 分 为 两 大 类 ： 成 形 法 和 展 成 法 。 成 形 法 加 工 齿 轮 有 一 个 缺 点 精 度 低 。 成 形 法 采 用 单 分 齿 法 ， 就 是 指 加 工 完 一 个 齿 后 退 回 ， 工 件 用 余 量 分配 盘 进 行 分 度 ， 再 加 工 下 一 齿 。 因 此 生 产 率 不 高 。 但 是 这 种 加 工 方 法 简 单 ， 不 需要 专 用 的 机 床 ， 所 以 适 用 于 单 间 小 批 量 生 产 和 加 工 精 度 要 求 不 高 的 修 配 行 业 中 。现 在 ， 圆 柱 齿 轮 和 圆 锥 齿 轮 ， 蜗 轮 以 及 应 用 很 少 的 非 圆 形 齿 轮 的 齿 面 加 工 已 经 成为 现 代 工 业 生 产 中 的 一 个 重 要 的 工 序 。 齿 轮 加 工 工 艺 已 经 广 泛 应 用 于 国 民 经 济 的许 多 领 域 。最 近 几 年 ， 我 国 的 机 械 工 业 飞 速 发 展 ， 我 们 已 经 引 进 很 多 国 外 的 先 进 技 术 ，我 国 切 割 技 术 开 发 了 很 多 新 的 工 艺 ， 甚 至 也 利 用 了 新 能 源 。 切 割 技 术 的 发 展 早 已实 现 了 半 自 动 化 和 自 动 化 ， 使 得 切 割 技 术 可 以 代 替 许 多 机 械 加 工 ， 大 大 节 省 了 劳动 力 ， 提 高 了 生 产 率 。 还 可 以 提 高 金 属 材 料 的 利 用 率 。插 齿 机 加 工 齿 轮 的 方 法 是 展 成 法 。 展 成 法 加 工 齿 轮 ， 只 要 是 相 同 模 数 的 齿轮 ， 不 管 齿 数 有 多 少 都 能 加 工 ， 而 且 只 用 一 把 刀 具 。 生 产 率 和 加 工 精 度 都 比 较 高 ，可 以 将 齿 查 到 近 轴 肩 处 。 在 齿 轮 加 工 中 ， 展 成 法 应 用 最 广 泛 。 加 工 方 法 是 刨 削 法和 插 削 法 。 本 论 文 介 绍 的 插 齿 机 传 动 链 是 在 早 期 齿 轮 加 工 机 床 传 动 链 的 基 础 上 结合 近 年 来 齿 轮 加 工 机 床 高 速 发 展 的 技 术 特 点 ， 特 别 是 插 齿 机 传 动 链 的 特 点 所 设 计出 的 一 种 插 齿 机 传 动 链 。 齿 机 的 现 状国 外 的 先 进 国 家 中 ， 齿 轮 越 来 越 小 ， 转 速 越 来 越 高 已 经 开 始 研 发特 殊 齿 轮 ， 还 有 安 装 齿 轮 的 装 置 已 经 越 来 越 先 进 ， 震 动 减 小 了 ， 噪 声 也 减 小 了 提 高 渐 开 线 齿 轮 的 承 载 力 ， 可 以 使 齿 轮 装 置 变 得 越 来 越 小 。 这 些 国 家 采 用 硬齿 面 技 术 ， 通 过 提 高 硬 度 减 小 了 装 置 的 尺 寸 值 ； 也 可 以 用 特 殊 齿 形 ， 例 如 圆 弧 齿轮 。 现 在 船 舶 动 力 已 采 用 中 速 柴 油 机 ， 在 许 多 大 型 船 上 采 用 大 功 率 行 星 齿 轮 装 置有 很 高 的 效 率 ； 在 大 型 机 械 的 大 型 传 动 装 置 中 ， 都 采 用 行 星 齿 轮 。精 度 等 级 与 生 产 效 率 的 提 高 很 大 程 度 上 促 进 了 齿 轮 制 造 工 艺 的 发 展 。 从1960年 到 现 在 ， 齿 轮 的 制 造 精 度 已 经 提 高 了 2级 左 右 ， 最 高 的 达 到 了 3级 。 低速 齿 轮 的 精 度 过 去 是 7 级 ， 现 在 达 到 了 9 级 。 机 床 传 动 系 统 中 的 齿 轮 以 前 是 5级 ， 现 在 提 高 到 6级 . 由 于 高 性 能 滚 齿 机 的 出 现 和 刀 具 的 发 展 ， 大 大 提 高 了 小 模数 中 小 规 格 齿 轮 的 滚 齿 效 率 。 如 果 用 多 头 的 滚 齿 刀 ， 能 够 提 高 窃 谑 速 度 到100m/s。 假 如 采 用 超 硬 的 滚 齿 刀 加 工 模 数 3的 调 质 钢 齿 轮 ， 切 削 速 度 甚 至 可 以 达到 度 可 达 200m s， 由 于 受 到 插 齿 机 刀 具 往 复 运 动 机 构 的 限 制 ， 降 低 了 插 齿 机 的效 率 。 近 年 来 使 用 了 静 压 轴 承 ， 刀 架 和 立 柱 等 新 结 构 刚 性 得 到 提 高 后 ， 提 高 了 插齿 机 的 插 翅 效 率 。 新 型 插 齿 机 呢 ， 冲 程 数 已 经 达 到 了 2000多 次 轮 用 钢 的 发 展 趋 势 ： 一 、 用 含 合 金 钢 加 工 齿 轮 ； 二 是 硼 钢 ；三 、 碳 氮 共 渗 用 钢 ； 四 、 易 切 削 的 钢 。 我 国 呢 ， 很 少 见 到 所 以 用 20 钢 和 含 硼 加 稀 土 的 钢 代 替 。 大 型 机 械 就 会 用 18 碳 钢 和 中 碳 合 金钢 。 在 机 床 这 一 行 还 是 用 4038 钢 ； 速 度 高 的 齿 轮 用 氮 化 了 的25插 齿 机 分 立 式 和 卧 式 两 种 前 者 使 用 最 普 遍 。 立 式 插 齿 机 又 有 刀 具 让 刀 和 工件 让 刀 两 种 形 式 。 高 速 和 大 型 插 齿 机 用 刀 具 让 刀 中 小 型 插 齿 机 一 般 用 工 件 让刀 。 在 立 式 插 齿 机 上 插 齿 刀 装 在 刀 具 主 轴 上 同 时 作 旋 转 运 动 和 上 下 往 复 插 削运 动 工 件 装 在 工 作 台 上 作 旋 转 运 动 工 作 台 (或 刀 架 )可 横 向 移 动 实 现 径 向切 入 运 动 。 刀 具 回 程 时 刀 架 向 后 稍 作 摆 动 实 现 让 刀 运 动 (图 插 齿 机 (刀具 让 刀 ) 或 工 作 台 作 让 刀 运 动 。 加 工 斜 齿 轮 时 通 过 装 在 主 轴 上 的 附 件 (螺 旋导 轨 )使 插 齿 刀 随 上 下 运 动 而 作 相 应 的 附 加 转 动 。 20 世 纪 60 年 代 出 现 高 速 插 齿机 其 主 要 特 点 是 采 用 硬 质 合 金 插 齿 刀 刀 具 主 轴 的 冲 程 数 高 达 2000 次 /分 采 用 静 压 轴 承 (见 液 体 静 压 轴 承 )和 静 压 滑 块 由 刀 架 摆 动 让 刀 以 减 少 冲 击 。 卧式 插 齿 机 具 有 两 个 独 立 的 刀 具 主 轴 水 平 布 置 作 交 错 往 复 运 动 主 要 用 来 加 工无 空 刀 槽 人 字 齿 轮 和 各 种 轴 齿 轮 等 。 此 外 还 有 使 用 梳 齿 刀 的 插 齿 机 工 作 时 梳齿 刀 作 往 复 切 削 运 动 和 让 刀 运 动 工 件 作 相 应 的 转 动 并 在 平 行 于 梳 齿 刀 节 线方 向 上 作 直 线 运 动 两 者 构 成 展 成 运 动 (见 齿 轮 加 工 ) 工 件 的 分 齿 是 间 歇 的 。图 式 插 齿 种 类 型 的 齿 轮 加 工 机 床 的 特 点 及 其 应 用 情 况1、 插 齿 机插 齿 机 由 于 它 的 传 动 系 统 的 特 殊 性 ， 加 工 内 外 啮 合 的 直 尺 圆 柱 齿 轮 会 比 较 方便 ， 而 且 精 度 高 。 对 于 双 联 、 多 联 齿 轮 加 工 更 为 方 便 ， 如 果 在 插 齿 机 的 机 床 上 装用 一 些 特 殊 的 专 用 装 置 以 后 ， 它 也 可 以 加 工 斜 齿 圆 柱 齿 轮 和 齿 条 等 特 殊 的 齿 轮 。这 是 目 前 较 为 普 及 的 一 种 齿 轮 加 工 机 器 。2、 滚 齿 机滚 齿 机 ( 齿 轮 加 工 机 床 中 应 用 最 广 泛 的 一 种 机 床 ，在 滚 齿 机 上 可 切 削 直 齿 、 斜 齿 圆 柱 齿 轮 ， 还 可 加 工 蜗 轮 、 链 轮 等 。 滚 齿 机 的 加 工方 法 是 展 成 法 ， 它 可 以 加 工 直 齿 圆 柱 齿 轮 、 斜 齿 圆 柱 齿 轮 、 人 字 齿 圆 柱 齿 轮 和 蜗轮 的 齿 轮 加 工 机 床 。 当 使 用 特 制 的 滚 刀 时 ， 它 也 可 以 用 来 加 工 花 键 、 链 轮 等 许 多具 有 特 殊 形 状 齿 的 工 件 。 普 通 滚 齿 机 的 加 工 精 度 为 7 6级 (高 精 度 滚齿 机 为 4 3级 。 它 的 最 大 加 工 直 径 为 点 ：（ 1） 适 用 于 成 批 ， 小 批 及 单 件 生 产 圆 柱 斜 齿 轮 和 蜗 轮 ， 尚 可 滚 切 一 定 参 数 范 围的 花 健 轴 .（ 2） 调 整 方 便 ， 具 有 自 动 停 车 机 构（ 3） 具 有 可 靠 的 安 全 装 置 以 及 自 动 润 滑 滚 齿 机 ( 齿 轮加 工 机 床 中 应 用 最 广 泛 的 一 种 机 床 ， 在 滚 齿 机 上 可 切 削 直 齿 、 斜 齿 圆 柱 齿 轮 ， 还可 加 工 蜗 轮 、 链 轮 等 。在 汽 车 、 拖 拉 机 、 机 床 、 工 程 机 械 、 矿 山 机 械 、 冶 金 机 械 、 石 油 、 仪 表 、 飞机 航 天 器 等 各 种 机 械 制 造 业 中 ， 都 有 插 齿 机 的 身 影 。齿 轮 加 工 机 床 ， 顾 名 思 义 是 加 工 齿 轮 的 机 床 ， 包 括 圆 柱 齿 轮 、 圆 锥 齿 轮 和 有齿 的 工 件 。 由 于 加 工 方 法 有 很 多 种 ， 从 而 机 床 也 有 很 多 种 ， 有 加 工 几 毫 米 直 径 的齿 轮 的 小 型 机 床 ， 也 有 加 工 十 几 米 直 径 的 齿 轮 的 大 型 机 床 ， 还 有 批 量 生 产 的 、 用高 效 机 床 加 工 精 密 齿 轮 的 高 精 度 的 机 床 。3、 磨 齿 机磨 齿 机 常 用 来 对 淬 硬 的 齿 轮 进 行 齿 廓 的 精 加 工 ， 但 也 有 直 接 在 齿 坏 上 磨 出轮 齿 的 。 由 于 磨 齿 能 纠 正 齿 轮 预 加 工 的 各 项 误 差 ， 因 而 加 工 精 度 较 高 。 磨 齿 后 ，精 度 一 般 可 以 达 到 8级 以 上 。 磨 齿 机 通 常 分 为 成 型 砂 轮 法 磨 齿 和 展 成 法 磨 齿 两 大类 。 成 形 发 磨 齿 机 应 用 的 较 少 ， 多 说 类 型 的 磨 齿 机 均 以 展 成 法 磨 齿 。 按 成 形 法 加工 的 成 形 砂 轮 磨 齿 机 的 砂 轮 由 成 形 砂 轮 修 整 器 在 轴 向 剖 面 内 修 成 齿 形 ， 砂 轮 架 可作 垂 直 方 向 进 给 。 可 修 整 成 与 工 件 齿 间 的 齿 廓 形 状 相 同 。 因 此 这 种 磨 齿 机 的 工 作精 度 相 当 高 的 。 但 是 这 种 磨 齿 机 通 常 用 来 磨 削 大 模 数 齿 轮 。 此 机 床 的 运 动 比 较 简单 。 用 展 成 法 原 理 工 作 的 磨 齿 机 ， 根 据 工 作 方 法 的 不 同 可 分 为 连 续 磨 削 和 单 齿 分度 两 大 类 。 连 续 磨 削 型 磨 齿 机 称 为 蜗 杆 砂 轮 型 磨 齿 机 。 它 的 工 作 原 理 和 加 工 过 程与 滚 齿 机 相 似 。 这 种 磨 齿 机 由 于 砂 轮 转 速 很 高 ， 因 此 砂 轮 与 工 件 间 的 展 成 传 动 链各 传 动 件 的 转 速 也 很 高 ， 采 用 机 械 方 式 传 动 ， 则 要 求 传 动 元 件 必 须 有 很 高 的 精 度 ，因 此 ， 目 前 采 用 两 个 同 步 电 动 机 分 别 传 动 砂 轮 和 工 件 ， 不 但 简 化 了 传 动 链 ， 也 提高 了 传 动 精 度 。 因 为 这 种 机 床 连 续 磨 削 ， 在 各 类 磨 齿 机 中 它 的 生 产 率 最 高 。 这 种机 床 的 缺 点 是 ， 砂 轮 修 整 成 蜗 杆 较 困 难 ， 且 不 易 得 到 很 高 的 精 度 。 单 齿 分 度 磨 齿机 根 据 砂 轮 的 形 状 又 可 以 分 为 蝶 形 砂 轮 型 、 大 平 面 砂 轮 型 和 锥 形 砂 轮 型 三 种 。 它们 的 基 本 工 作 原 理 相 同 ， 都 是 利 用 齿 条 和 齿 轮 的 啮 合 原 理 来 磨 削 齿 轮 的 。4、 锥 齿 轮 加 工 机 床有 两 种 方 法 可 以 加 工 圆 锥 齿 轮 ： 成 形 法 和 展 成 法 。 我 们 把 利 用 单 片 铣 刀 或 者指 状 铣 刀 在 卧 式 铣 床 上 加 工 圆 锥 齿 轮 的 方 法 称 为 成 形 法 。 锥 齿 轮 的 基 圆 直 径 是 变化 的 ， 沿 着 齿 线 不 断 变 小 ， 从 而 法 向 齿 形 沿 着 齿 线 方 向 的 不 同 位 置 是 不 同 的 ， 刀具 形 状 是 固 定 的 从 而 导 致 加 工 齿 形 的 精 度 变 低 。 粗 加 工 或 精 度 要 求 要 求 高 的 场 合成 形 法 不 实 用 。 展 成 法 广 泛 应 用 于 锥 齿 轮 加 工 机 床 中 。 这 种 方 法 可 以 看 作 一 对 啮合 的 锥 齿 轮 其 中 一 个 齿 轮 当 作 成 平 面 齿 轮 。 主 要 内 容从 各 种 齿 轮 加 工 机 床 的 应 用 情 况 来 看 ， 国 内 生 产 的 齿 轮 加 工 机 床 的 技 术 水平 、 整 体 性 能 等 整 体 水 平 都 逐 渐 与 世 界 上 先 进 水 平 之 间 的 距 离 越 来 越 小 ， 已 经 逐步 满 足 的 国 内 用 户 的 需 求 ， 甚 至 部 分 先 进 水 平 的 齿 轮 加 工 机 床 已 经 开 始 向 国 外 进行 出 口 ， 从 而 进 一 步 提 高 了 市 场 的 竞 争 力 度 。 国 内 的 一 些 齿 轮 加 工 机 床 在 许 多 方面 已 经 形 成 了 自 身 独 有 的 特 点 ， 实 现 了 自 动 化 、 多 功 能 和 高 可 靠 性 。 在 某 些 方 面产 品 的 技 术 性 能 甚 至 已 经 超 过 了 国 外 的 技 术 水 平 ， 达 到 了 世 界 上 一 流 的 水 准 。从 发 展 趋 势 上 来 看 ， 齿 轮 加 工 机 床 的 市 场 上 插 齿 机 将 保 持 起 独 有 的 基 本市 场 ， 数 控 齿 轮 加 工 机 床 市 场 将 会 在 一 定 程 度 上 增 加 。 而 数 控 滚 齿 机 、 数 控 插 齿机 、 数 控 磨 齿 机 、 数 控 锥 齿 轮 加 工 机 床 将 会 成 为 齿 轮 加 工 市 场 的 主 要 力 量 。 整 个齿 轮 加 工 机 床 市 场 将 会 不 断 的 扩 大 。 提 高 齿 轮 加 工 机 床 操 作 系 统 的 易 用 性 ； 提 高齿 轮 加 工 机 床 的 生 产 效 率 和 产 品 质 量 ； 降 低 生 产 使 用 成 本 ； 提 高 齿 轮 加 工 机 床 的整 机 自 动 化 水 平 及 系 统 稳 定 性 成 为 其 技 术 发 展 的 方 向 。本 课 题 以 机 械 工 程 实 验 教 学 中 心 的 插 齿 机 模 型 为 基 础 ， 通 过 对 典 型 空 间 机 构进 行 研 究 分 析 ， 设 计 一 台 能 够 加 工 不 同 参 数 齿 轮 的 插 齿 机 模 型 。 此 插 齿 机 传 动 链 ，属 于 历 史 插 齿 机 传 动 链 ， 本 课 题 借 鉴 吸 收 了 机 械 工 程 实 验 教 学 中 心 插 齿 机 实 验 平台 的 一 些 技 术 和 结 构 性 能 ， 力 求 做 到 本 结 构 的 简 单 合 理 ， 性 能 稳 定 。 论 文 就 课 题的 来 源 提 出 做 了 详 细 描 述 ， 基 于 需 加 工 零 件 的 工 艺 范 围 、 机 床 的 精 度 、 机 床 改 造经 济 性 等 因 素 而 提 出 了 较 合 理 的 方 案 ， 详 细 论 述 了 机 械 改 造 部 分 设 计 与 计 算 ， 包括 部 件 的 选 择 ， 各 零 件 的 选 择 、 设 计 、 计 算 和 校 核 。 改 造 后 的 插 齿 机 与 原 来 的 相比 提 高 了 加 工 精 度 及 加 工 效 率 ， 更 好 地 保 证 了 零 件 加 工 的 一 致 性 和 产 品 质 量 ， 减轻 了 劳 动 强 度 ， 有 效 提 高 了 插 齿 机 的 生 产 效 率 和 切 割 质 量 。 其 主 要 工 作 内 容 如 下 : 机 实 验 平 台 方 案 的 设 计 ； 设 计 软 件 进 行 机 构 建 模 和 运 动 仿 真 ； 齿 机 模 型 关 键 零 件 进 行 尺 寸 计 算 ; 非 标 准 零 件 的 工 程 图 和 装 配