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齿轮倒角机结构设计 组成齿轮倒角机

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大连大学本科毕业论文(设计)开题报告论文题目 ：齿轮倒角机结构设计 学院：机械工程学院专业 、班级： 机械设计制造及其自动化、145 班 学号：14431111学生姓名：苑红超 指导教师（职称）：李吉（副教授）2018 年 01 月 02 日 填一选题依据1论文（设计）题目 齿轮倒角机结构设计2研究领域非标准机械设计3论文（设计）工作的理论意义和应用价值 齿轮是常见的传动部件，我们的大部分交通工具、生产生活工具都离不开齿轮，齿轮也是机械行业的象征。齿轮作为重要的传动零件，其加工也比较复杂，其成型加工分别为锻造制坯，车削加工，滚齿、插齿，剃齿。在经过这些成型加工后，齿轮两 端端面轮廓线往往都是很锋利的，通常伴随着毛刺由于锋利的棱角和毛刺的存在，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。同时，由于锋利的棱角和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。因此我们必须考虑给齿轮磨棱倒角。前些年没有专 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。而齿轮倒角机恰是一种很好的用于给齿轮磨棱倒角去除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，达到磨棱倒角的作用，极 大的提高齿轮的啮合精度，有效地降低了传动过程中的振动和噪音，提高了齿轮的工 作寿命。总之，该机床为机械行业提供了可靠的传动零部件。4.目前研究的概况和发展趋势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普遍的关注和重视。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10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。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。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。二论文（设计）研究的内容 1重点解决的问题在齿轮的成型加工完成后，齿轮两端的轮廓线是比较锋利的，并带着许多毛刺， 从而影响其外观、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。同时，由于锋利的棱角 和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。因此，必 须进行磨棱倒角加工，目前普遍使用的是齿轮磨棱倒角机，它在一定程度上解决了上 述问题。目前的齿轮磨棱倒角机都是由两个高速转动轴带动砂轮片进行磨削加工，而 砂轮的运动轨迹是一个随动系统所控制的轨迹，跟随对象为齿轮本身。因此，在同一 个齿廓的两个面上，存在上下坡砂轮片所受阻力不同，会发生倒角不均匀现象；同时， 跟随对象是间于倒角与未倒角之间，也就是说它的跟随对象是一个不确定的轨迹。所 以，砂轮在同一个齿廓的两侧上下坡时候的阻力不同，加上跟随的对象的不确定，导 致了倒角不均匀，影响倒角美观的同时，也会使得齿轮在工作中发生应力分散不均匀， 影响齿轮的寿命。本设计将设计一种新的跟随系统，使得跟随对象为确定轨迹，同时， 要使得加载在齿轮上的来自砂轮的压力恒定，不受上下坡的影响，从而改善倒角不均 匀的问题。2拟开展研究的几个方面（论文写作大纲或设计思路）（1）设计齿轮磨棱倒角机的意义；（2）对目前国内外齿轮磨棱倒角相关技术， 机床作优缺点的比较，找出该领域所存在的问题；（3）磨棱倒角方法的选择（4）齿 轮磨棱倒角机的总体结构方案设计；（5）齿轮磨棱倒角机的结构设计；（6）齿轮磨 棱倒角机主要零部件的设计。3本论文（设计）预期取得的成果 通过所查阅的相关资料和文献，了解齿轮磨棱倒角意义，以及目前国内外的相关技术。最终提交设计说明书一份；外文参考文献翻译一份；绘制齿轮磨棱倒角机的总装 配图；主要零部件图纸。三论文（设计）工作安排1 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）（1）通过网络或者是图书，调查、收集相关的资料。（2）国内外不同齿轮磨棱倒角方法的认识和比较。（3）齿轮磨棱倒角机运动及动力参数的选择。（4）齿轮磨棱倒角机的结构设计。 2 论文（设计）进度计划第一周第四周查阅并收集相关的资料，了解国内外现有齿轮磨棱倒角机床设计的信息和动态， 比较其设计方案，找出其中存在的问题，并尽可能地加入本次设计内容，找出 其中比较好的设计，认真学习其工作原理和设计方法，为本设计做好准备。根 据老师下达的设计任务书写出开题报告。）第五周总体机构方案，并计算传动机构的相关参数和动力源的选择。 第六周传动方案设计 。 第七周第八周齿轮磨棱倒角机的结构设计。 第九周第十周完成装配图和主要零件图和主要零件图。 第十一周第十二周完成设计说明书（文字与计算及外文资料翻译一篇）。 第十三周修改和完善说明书 第十四周准备答辩。四 需要阅读的参考文献1胡运林.大模数齿轮倒角机的研制J.机械制造,2003,41(2). 2牛静娟,刘淑云.弧齿锥齿轮齿顶线自动倒角设备研究J.精密制造与自动化,2010,(3) . 3胡昌军,钱瑞明.基于回转切削机床的齿轮倒角加工运动分析与动态仿真J.机械传动，2008, 32(1).4张艳冬,金阳阳,栗福生.大模数齿轮倒角机器人J.机械制造与自动化,2012,41(5). 5杨建东,田春林.高速研磨技术M.北京:国防工业出版社,2003. 6吴敏镜.毛刺及去毛刺技术J.航天工艺,1999,(03):47-49. 7刘延俊,关浩,周德繁等主编. 液压与气压传动M.北京：高等教育出版社 2006.8孙桓,陈作模等主编.机械原理M. 北京：高等教育出版社 2005.9濮良贵,纪名刚主编.机械设计M. 北京：高等教育出版社 2005. 10方世杰.机械优化设计M.北京：机械工业出版社.2003. 11方键.机械结构设计M.北京：化学工业出版社.2006.12Ignacio Gonzalez-Perez; Alfonso Fuentes.Modified Surface Topology of Involute Helical Gears Developed for Improvement of Bearing Contact and Reduction of Transmission ErrorsJ.Power Transmission and Gearing Conference,2005,4742Xb(5b):571-584. 13Milos Nemcek; Zdenek Dejl.Geometric Calculations of the Chamfered Tip and the Protuberance Undercut of a Tooth ProfileJ.11th International Power Transmission and GearingConference, 2011,54853(8):203-211.14M. Maatar; P. Velex.Quasi-Static and Dynamic Analysis of Narrow-Faced Helical Gears With Profile and Lead ModificationsJ.J. Mech. Des ，1997,119(4):474-480. 15Hrayr Darbinyan. TaskBased Conceptual Design Method for Gear Chamfering MechanismsM.Springer Netherlands:2013-06-15.附：文献综述或报告 齿轮磨棱倒角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、农用车、工程机械、减速机械、机器制造等行业提供了便利可靠的 传动装备，极 大的提高了传动零件的啮合精度， 有效的降低了传动噪音。在现有机械加工中，磨棱倒角有柔性和硬性两大类，现有的柔性技术大概 金刚砂制成半流体状砂浆,当回转体机械零件在砂浆中高速旋转时,其上的棱边 和毛刺与砂粒高速碰撞, 将棱边磨成圆弧面,尖角磨成球面,而曲率半径大的表 面磨削量极其微小.而硬性技术主要是利用高速旋转的砂轮齿轮进行磨削加工， 已达到磨棱倒角去毛刺的作用。而在齿轮磨棱倒角中，柔性技术会对齿面造成 一定的磨损， 导致齿轮的质量下降，所以只能用硬性砂轮磨削加工。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。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。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。针对大模数齿轮倒角加工， 对现有倒角机进行了分析， 提出了旨在解决大 模数齿轮装夹困难、 设备体积大、耗能高等弊端的设计思路， 设计了一种大模 数齿轮倒角机器人4；针对 一种目前国内研究较少的回转切削机床 ，分析 了对渐 开线齿轮进行倒角加工时的运动情况， 得出了该机床在进行倒角加工时刀具切 削刃的轨迹方程.并对齿轮倒角加工过程用计算机进行了仿真，为用回转切削机 床对齿轮进行倒角加工的理论研究提供了基础3 ； 研制了一种大模数齿轮倒角 机，并与传统倒角机进行了比较，传统倒角机的指状铣刀的轴线垂直于齿轮轴 线，而大规模倒角机的指状铣刀的轴线与齿轮轴线平行，铣刀沿齿槽的端面轮 廓线运动，从而铣出正确的倒角1。 综上所述，齿轮磨棱倒角正在朝着自动化程度高，生产速度快的特点发展，但是智能化的机器人生产，显然成本太高，而传统的人工倒角又不能满足工作 效率和生产质量，所以，在如今的机械生产中，半自动的齿轮磨棱倒角机床是 最能被生产商所接受的。自然，它的市场价值也是很大的，它不仅能满足模棱 倒角加中工效率和质量的要求，而且它的价格也很合理。在它的基础上做出相 应的改进，使得其加工效率和自动化程度有所提高，应该是磨棱倒角机的发展 方向。宝鸡虢西磨棱机厂生产的YM 系列齿轮磨棱倒角机是由本厂科技人员经多 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。并且已被中 国第一汽车集团公司、东风汽车公司、中国重汽集团公司、陕西法士特齿轮有 限公司、江西江铃集团、第一拖拉机股份公司、重庆机床工具工业公司、广西 柳工机械股份有限公司等叁百多个厂家采用， 颇受用户的好评。齿轮倒角机总体结构为卧式布局， 采用模块化设计，具有调整操作方便， 稳定性好等优点。 齿轮倒角机采用用硬质合金机夹刀 ( 刀具形式根据加工件选 定)。此机床具有高效、 加工质量好， 操作简便等特点， 因此它即能满足小批量 新产品的试制加工，又能适合于大批量规模化生产的需要，是汽车齿轮加工的 理想设备。结构及原理：电机与主轴用联接器连接传功，刀具是插在锥度孔里用背帽 固紧。加工模数大小齿伦时，调整转套与调整套 的偏心距来达到要求，然后固 定在一起。加工齿角深浅由立柱导轨丝杠调整。分度是靠立柱棘爪推动工件齿 轮转 动， 溜板同时移动到定位卡板为止，正好转了一个齿完成了分度的过程， 手把继续压住。然后转动机头往复进 行倒齿角。刀具停在高点位置，等待工件 退出再送进完成分度过程，才摆动机头进行加工。定位卡板根据模数的大小更 换。Y9350 齿轮倒角机是双磨头半自动多功能齿轮磨棱倒 角设备， 广泛适用于 圆柱齿轮、直 锥齿、内齿轮、蜗轮、非圆齿轮、 链轮等各种齿轮类零件端面 齿形的倒角加工，尤其是在硬面上倒角最 为适宜。 该倒角机利用工件的转动、 砂轮的旋转，将重力及切削反力结合 在一起，达到一种动态平衡，使之具有自 适应功能。使用该机磨削出的倒棱带宽度为 0.31.2mm，倒 角为 1555， 可根据工件的要求进行调节，这对于提高齿轮的传动 质量，降低齿轮的传动噪 音具有明显作用 。该 齿轮倒角机除装卸工件外 ，可自 动完成工作循环。其操 作 方 便， 调整维护简单，生产效率高。齿轮倒角机安全操作规程： 1.操作人员经考试合格取得操作证，方准进行操作。操作者应熟悉本机的 性能、结构等，并要遵守安全和交接班制度。2.工作前应严格按照润滑规定进行注油，并保持油量适当，油路畅通，油 标(窗)醒目， 油杯、油毡等清洁。3.检查安全装置、 电器装里， 各操作手柄是否安全可靠灵活，空运转 5min 左右，确认完好后方准使用。4.机床开动后，操作者应经常注意各部运转情况音响、温升及润滑等如有 异常立即停车，排除故障。5.正确调整工作台高度，正确安装与调整刀具，使铁刀的顶端距工件齿根 0.1-0.2mm，并拉紧固定，合理选择切削用量，试切一齿认为合格可继续工作， 并经常检查刀具紧固及磨损情况。6.加工大螺旋角的斜齿园柱齿轮时，齿形定位板和分齿撑杆应按被加工工 件的螺旋角大小和旋向配制。7.遇到突然情况停车时， 应先退刀再停车， 禁止用钝刀切削。8.当继续加工未完成的工件时，应先检查工件，刀具、挂轮分齿，确定正 确后再进行工作。9.工作后，必须检查清扫设备，做好日常保养工作，将各种手柄(开关)置 于空档(零位)，切断电源，达到整齐、 清洁、 润滑、安全。10.认真填写有关记录。审 核 意 见指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）签字：年月日教研室主任意见签字：年月日学院教学指导委员会意见签字：年月日公章：1摘 要齿轮作为机械领域重要的传动零件，应用于各个领域，其加工制造一直受到人们的重视。随着科学技术的发展，人们对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，提高齿轮配合精度，从而提高齿轮的可靠性、寿命和润滑效果。本文对齿轮磨棱倒角技术进行了分析，并提出了齿轮倒角机的可行性方案。对机床进行了整体工作原理的设计和分析，其中传动机构是设计的重点内容。主要可以分为两大类，第一是主轴传动部分，第二是砂轮空间运动部分。通过中间的设计连接件，将两部分有机结合起来，组成齿轮倒角机。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。最后对其外形与导轨进行了设计，得出了较合理的设计方案，使齿轮磨棱倒角方便快捷。解决了大型齿轮磨棱效率低、工时长的问题，设计的倒角机有较为广阔的使用前景。关键词：齿轮加工；磨棱倒角；机床设计；传动系统；磨削ABSTRACTGear as the mechanical field important mechanical parts, the processing and manufacturing has been the subject of much attention. With the development of science and technology, gear processing requirements of increasingly high, gear processing to turn over burr has become a necessary step in gear machining. Gear burr removal flanging on the appearance, transmission accuracy, processing and assembly are improved greatly. And can reduce the mechanical noise, thereby improving the gear reliability, service life and lubricating effect.The gear chamfering technology are analyzed, and puts forward the feasible scheme of gear chamfering machine. The working principle of the machine design and analysis. The machine in the condition of force analysis, design of transmission scheme, and the transmission part design, calculation. The more reasonable design scheme, solved large gear chamfering low efficiency, long working hours, the design of edge grinding machine has a broad application prospect.Key Words：gear processing;Edge grinding and chamfering;machine tool design;driving system; grinding目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1设计齿轮倒角机的出发点11.2齿轮倒角机相关历史11.3重点内容解析22 齿轮倒角机的总体机构设计32.1设计参数32.2设计传动方案33 齿轮旋转台设计53.1动力源设计53.2工作台设计224 齿轮倒角机的导轨设计254.1主要卧式导轨设计254.2立柱导轨的设计265 结论28参考文献30致 谢31齿轮倒角机结构设计1 绪论1.1设计齿轮倒角机的出发点齿轮通过连续啮合传递运动和动力，是重要的传动部件。但是在生产的过程中会有毛刺产生。毛刺使齿轮的啮合不稳定，这会影响齿轮传动的精度，不平稳的传动将会使齿轮的寿命缩短，还会使齿轮之间的润滑效果下降，继而对后续加工和装配造成不必要的影响，并且这样的传动必然伴随着噪音的产生。整个机械系统要严谨，不能因为齿轮这一单一零件而影响了整个系统。不管是机械运转还是噪音的产生都会伴随着振动，而毛刺会因为震动而转移，在齿轮转动中与齿面相互挤压，严重损坏齿轮齿面，因此我们要在加工生产中想办法排除毛刺。随着技术的发展，各种加工方法百花齐放。但最初人们能想到的方法就只有手工加工，用油石或者其他的加工工具抛光砂轮磨出的菱角。但传统加工，费时费力，而且根本打不到较高的精度，无法保证倒角的准确度。但以今天机械领域的水平，我们完全可以通过某一台机器来实现去毛刺这个目标，在以前达不到的水平或者没有能达到相当高度的技术而不敢想的一些技术，在现在我们完全有能力去完成。现代人对各种物质的质量要求越来越严格，甚至到了苛刻的地步，传统手工工艺已经完全满足不了人们的需求，所以我们要不断的更新各种设备。 我们需要一种可以满足以下要求，成本低，精度高并且效率高的，专门用于对齿轮磨棱倒角的机器。使齿轮可以满足大部分人的要求。齿轮倒角机应求而生，它是给齿轮磨棱倒角去毛刺的可靠的，专业的设备并且不可或缺，经过内部零件传动，使砂轮片高速旋转并固定在齿轮轮廓线上，进行磨棱倒角。真正的达到提高精度，增加齿轮寿命，平稳降噪。从而使齿轮应用的领域如：交通领域，医疗器械，生产领域等所有用到齿轮的东西。提供了最为可靠的传动零部件，来让它们更充分发挥其作用。1.2齿轮倒角机相关历史20世纪初，滚齿刀频繁应用于机械领域，为了其需求，美国设计师设计出了砂轮磨齿机。不久德国紧随其后研制出了锥面磨齿机。美国则更进一步具有了成型的对齿轮进行倒角的砂轮铣刀。1914年瑞士的碟形砂轮磨齿机弥补了齿轮精度的不足，而且还进行了一些列措施来补偿砂轮磨损。到了四十年代初期，由瑞士设计师结合涡轮蜗杆技术制造出的蜗杆砂轮磨齿机，大大提高了盛产效率。随着业内专业人士对齿轮的研究，发现美国会对所有齿轮进行二次加工，去除毛刺。人们发现了这点并且疑惑为什么？这就引出了生产者们对齿轮磨棱倒角的重视，即对毛刺的重视。经过不断的实验以及测试。终于发现了去除毛刺的优点。从而引起了齿轮的一次小的革命。从七十年代末到现在的几十年里，中国也在此领域沉浸了50多年的时间了，先后研制出的各种类齿轮倒角机数不胜数，发展何等之迅猛。其中由秦川机床在1997年研发的YK7250蜗杆砂轮磨齿机，在当时世界上是最具先进水平的机器之一。它也标志着中国在这一领域正式具有世界先进水平，在世界机械工艺占有一席之地。时代在变更，技术也在不断地进步着，而齿轮制造业也必然会向着高的品质，高的传动效率和高的精度发展，这是必然的趋势。这也迎合着人们不断提高的要求，齿轮加工设备必不可少这一观点逐渐步入了机械人们的眼球。大批专业人士开始组建齿轮倒角机的生产队伍，同时发展成了生产厂家，其中宝鸡虢西磨棱机厂更是当时的代表工厂。当时比较先进的齿轮倒角机YM系列齿轮倒角机就是其成功的标志，一段时间的沉淀后，相关工程技术人员不断的改进和调整，主要对磨棱倒角进行精确加工。以至于造就该机床三项技术国家专利。1.3重点内容解析该设计的难点在于多部件配合传动，以至于设计传动机构的精度要求比较大，容易出错。整体设计中，传动机构可以说是本设计的核心设计。所以我将其分为两部分来设计，一是驱动部分，二是砂轮的传动机构，二者之间配合运作就是我们要设计的齿轮倒角机。2 齿轮倒角机的总体机构设计2.1设计参数认识到毛刺的危害以及二次加工后的优点后，去除毛刺等对齿轮的二次加工已经成为生产齿轮的一大重要步骤。根据有关规定设计寿命一般在10年以上，参考其他机器，本设计的使用寿命设计为12-15年。齿轮参数约束： 模数 0.5-6mm 直径100-400mm设计动力： 主轴功率 0.015kw 转速 2-9r/min2.2设计传动方案2.2.1主轴传动本设计中主轴所受轴向载荷比较大，但没有很高的转速要求。可以说作为机器的脊梁，其设计不能有错误，不然会影响之后的设计，其设计结构如图2.1。原理：源动力首选电机，因为电机转速过快，想要达到设计速度需要加入减速器，在减速器与电动机之间加入联轴器得到指定速度，定主轴转速与减速器的底速轴同步，将一伞齿轮与低速轴啮合，使其转速动力能传到主轴，达到真正的同步速度。齿轮装配在三抓卡盘上，三抓卡盘与主轴装配在一起，从而轴带动爪，爪带动齿轮，真正的达到传动要求，最终结果是齿轮得到点击的扭矩，并达到设计速度匀速转动。电机的经过减速器减速后，通过锥形齿轮将速度传给主轴，主轴旋转带动三爪卡盘，齿轮安装在卡盘上。最后齿轮得到设计的速度匀速旋转。图2.1 主轴传动2.2.1磨削工具的运动本设计中砂轮的空间运动只有横向和纵向两个，并且要选择能达到要求长度的砂轮机，其砂轮要可以覆盖一半的横向三爪卡盘。其传动机构如图2.2所示图2.2 砂轮传动原理图其原理为：丝杠螺母导轨上固定一连有立柱导轨的可移动滑块，转动丝杠，带动滑块旋转，从而使立柱纵向移动。砂轮再横向连接一个导轨，导轨末端套在立柱导轨上，使砂轮跟随立柱上下移动，从而达到动丝杠调整砂轮机的纵向移动。3 齿轮旋转台设计3.1动力源设计3.1.1动力源的选择 选取可调速的电机为动力源。满足工作原件的无级调速，定其为卧式机构来方便人员操控。（1）计算电机工作功率为：根据中旗国际齿轮磨棱倒角机的设计经验，取齿轮在加工时候所受的径向力为300N，按最大转速及最大加工尺寸计算 （3.1）电动机输出功率 （3.2） （3.3）查机械设计手册，取：弹性联轴器直齿圆柱齿轮滚动轴承确定电动机额定功率 （3.4） （3.5）选择转速 （3.6）直齿圆柱齿轮传动比： 确定电动机型号根据额定功率和最高转速，选用网上现有的3RK15GN-C调速电机，其自带初级减速器，减速比为1：10，调速范围为15r/min125r/min，具体参数列表如下：表3.1 电机参数表电动机型号额定功率w电机转速电动机质量传动装置传动比同步满载3RK15GN-C1501301256.813.1.2总传动比及其分配总传动比 （3.7） （3.8）各齿轮间传动比 （3.9） （3.10）两级齿轮的传动比均在推荐值36范围内。3.1.3传动部件的运动及动力参数各轴转速n（） （3.11） （3.12） （3.12）各轴输入功率P（Kw） 各轴间传递效率：=0.98 =0.91=0.91各轴输入转矩T（） （3.12）0轴：I轴：II轴：III轴：数据一览表表3.2 各传动轴参数项目轴0输入轴I中速轴II输出轴III转速12512528.98功率w150147134122转矩11.9411.746.1151.7传动比14.333.6效率0.980.910.913.1.4高速齿轮的设计计算齿轮种类，精度等级，材料、齿数初选直齿轮。该机械转动速度不高，选用7级精度（GB10095-88）。输入端齿轮用40Gr(调质)，硬度为280HBS；输出齿轮用45钢(调质)，硬度为240HBS。二者材料硬度相差合适。选小齿轮1齿数；大齿轮2齿数。齿轮压力角=20。按齿面接触强度设计由式（109a）进行试算，即 （3.13）确定各代号数值a.载荷系数b.小齿轮转矩 c.由表10-7，选取齿宽系数 d.由表10-6，查得。e.由图10-21（d），查得。f.由式（10-13）得 （3.14） （3.15）g.由图10-19，查得h.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1.2由式（1012）： （3.16）设计计算a.计算，代入得：b.圆周速度 （3.17）c.齿宽 d.齿宽高之比模数齿高e.载荷系数根据，7级精度。由图10-8，查得；直齿由表10-2，查得使用系数；由表10-4，根据齿轮的具体工作情况，查得；由图10-13得；故载荷系数f.校正分度圆直径由式（10-10a）mm （3.18）g.模数=0.85mm （3.19）按齿根弯曲强度设计由式（10-5） （3.20）各计算数值a.由图10-20c，查得；b.由图10-18查得c.弯曲疲劳许用应力取安全系数S=1.5，由式（10-12） （3.21）d.计算载荷系数K （3.22）e.查取齿形系数由表10-5可查得 f.查取应力校正系数由表10-5可查得g.计算并比较设计计算对比计算结果，圆整为，取这样选择，不仅保证了齿面接触疲劳强度，又保证了齿根弯曲疲劳强度，而其紧凑几何尺寸计算分度圆直径 中心距 （3.23）计齿轮宽度 （3.24）3.1.5输出端齿轮的计算选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数选用直齿圆柱齿轮。转速低，7级精度（GB10095-88）。小齿轮40Gr(调质)，硬度280HBS；大齿轮45钢(调质)，硬度240HBS。硬度相差40HBS。选；。压力角=20。按齿面接触强度设计由式（109a） （3.25）确定各数值a.试选择载荷系数b.小齿轮1传递转矩 c.由表10-7，选取齿宽系数 d.由表10-6，查得e.由图10-21（d），查得接触疲劳强度极限 。f.由式（10-13）。 （3.26） （3.27）g.由图10-19，查得h.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，S=1.2由式（1012）： （3.28）设计计算a.计算，代入得：b.计算 （3.29）c.齿宽 d.齿宽高比模数 （3.30）齿高 （3.31）e.计算载荷系数根据，7级精度。由图10-8，查得；直齿轮由表10-2，查得；由表10-4，查得；由图10-13得；故f.更正分度圆直径由式（10-10a）mm （3.32）g.计算模数=1.432mm （3.33）按齿根弯曲强度设计由式（10-5） （3.34）确定各数值a.由图10-20c，查得；b.由图10-18查得c.算弯曲疲劳许用应力取S=1.5，由式（10-12） （3.35）d.计算载荷系数K （3.36）e.查取齿形系数由表10-5查得 f.查取应力校正系数由表10-5查得g.计算 （3.37）设计计算对比计算结果取由弯曲强度算得的模数，圆整为，取接触强度算得，算出齿轮齿数这样选择，在满足齿面接触疲劳强度的同时，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑。几何尺寸计算分度圆直径 中心距 （3.38）齿宽 （3.38）计算汇总表3.3 各吃齿轮参数齿轮项目齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数z3013143155模数(mm)0.71压力角()20齿顶圆直径(mm)22.493.145157分度圆直径(mm)2191.743155齿根圆直径(mm)19.2589.9540.5152.5齿宽(mm)232147433.1.6轴的计算及校核输出轴查表得到电机数值如下齿轮所受径向力查表得齿轮的分度圆直径d为 （3.39）计算轴的直径极限值查所学书籍机械设计艺一书，式子 （3.40）教材机械设计中表中取 教材机械设计中 综上算出联轴器转矩数值为 （3.41）算得的比额定值小，选择转矩，定为弹性联轴器。半联轴器的长度，直径数值依次为,，。装配设计a. 装配方式的选取图3.1 低速轴装配图b.设计轴的结构尺寸安装联轴器时，考虑装配要求所以第5段的直径； ，的长度要比第7段长，设 。预选轴承。因为直齿轮的传动特点是径向力很小，定其为深沟球轴承。由，查机械设计手册，定轴承，误差去除，内表面与轴长度s=1mm。所以；。定位误差与装配误差取。安装位置；固定轮距，取。齿轮高h大于0.07倍的直径,取；同时满足条件b1.4倍的齿高，取。倒角机顶盖长31mm，端盖距联轴器，这样有利于一段时间后的维护和修理,。第二轮和第四轮之间相距c=8mm;轮和箱子内侧相距5毫米。轴承离箱体1毫米。已知轴承宽14毫米，轴如图3.2图3.2 小转速轴结构图c.零件位置的确定根据机械设计手册的平键截面各部件都采用最常用的平键连接，A型。其他也用平键，C型。计算轴上的载荷分布情况做出轴的载荷分布图，危险截面是截面c。计算出的、填入表3.4：表3.4 危险截面受力分析 载荷水平受力铅直受力FM分M总T3图3.3 低速轴受力分析图计算轴的强度得到p=11.6mPa （3.41）45钢（调质）的=60MPa ，符合安全规定中的数值要求。.轴1和轴2的结构材料定为45钢。轴的结构装配图及具体尺寸设计如下图3.4 装配图1图3.5 尺寸图1图3.6 装配方式2图3.7 轴2尺寸图中间位置断面为轴1的最不安全截面，轴2装配间隙为截面。轴1受力填入表3.5表3.5 轴I的危险截面受力分析受力水平受力铅直受力FM分M总T1 （3.42）材料45钢（调质）=60MPa 符合安全规定。轴的受力分析表3.6 轴II的危险截面受力分析受力水平受力铅直受力FM分M总T总轴的强度=4.66MPa （3.43）材料45钢（调质）的=60MPa 符合要求3.1.7平键的选择和设计用钢来制作平键，因为其硬度大，耐磨性好。整体材料选用和平键材质一致，查资料得=110 键连接无问题。式中的k等于0.5倍键度。其中平键长度等于长-宽。各键的尺寸及所受的载荷表3.7 各键的参数 分类宽(毫米)高(毫米)t(毫米)长(毫米)类型扭矩N*mmMPaMPa1轴4.04.03.017.0C123011.44.62轴左6.05.06.040.0A456040.716.3右6.06.05.016.0A461023.69.363轴左6.05.06.036.0A1516038.411.9右5.06.05.025.0C1506049.617.4冲击后：=6090MPa =60MPa表中数据与计算值对比，所有平键都在计划范围内。3.1.8计算轴承数据并检验深沟球轴承，轴向力f=0。根据所学教材查得球轴承的数值为3。深沟球轴承的P=Fr， （3.43） （3.43）各轴参数如下表3.8 各轴参数分类（N）长度 (毫米)C1轴左64.9.64.717969986右19.319.81729.83597.52轴左1.6111710.1335.3右-16712417207.213018.33轴左59.9802095.27825.6右130.5138.920190.69964.5同轴按动载荷大的选取轴承：1轴 额定动载：Cr=14.1 kN2轴 额定动载：Cr=13.13 kN3轴 额定动载：Cr=16.1 kN3.2工作台设计3.2.1齿轮传动设计为帮证加工精度，减速器的传动轴必须保证水平放置，工作台要绕着垂直面旋转。这就需要一组锥齿轮来完成目标，使其固定在在轴上，根据所受的力定为圆锥滚子轴承，如图3.8图3.8 锥齿轮装配图锥齿轮轴与减速器低速轴通过弹性套销联轴器连接在一起。两个圆锥滚子轴承反向安装在齿轮轴上，中间用套筒隔开，右边的轴承的右端靠在轴肩上，左端的轴承的左端的下一台阶轴上加工有螺纹，通过螺母拧紧来固定轴承，而轴承的外圆面与轴承套配合安装在一起，轴套中间设计有一段向内突出的轴肩，用来固定外圈不向内窜动，整个轴套放在轴承座上，轴承座方上下盖，用螺栓连接固定在底板上，轴承套的左端用螺钉固定在轴承座上，这样就限制了轴的5个自由度。锥齿轮安装在轴的右端，跟左边的圆锥棍子轴承一样，用螺母固定。轴承选用圆锥滚子轴承尺寸为25mm，55mm，16.5mm，15mm，13mm，33mm。静载荷的数值为=42KN，额定动载荷的数值为=40.3KN。齿轮参数为直径60mm，齿数21，模数3mm，如下图3.9图3.9 齿轮轴结构图3.2.2设计主轴参数在本设计中主轴是整个设计中最重要的传动件，具有传扭矩，固定卡盘的作用，有径向力。所以，主轴上连卡盘，下接齿轮，其上有固定零件的卡盘和螺母。圆锥滚子轴承嵌于主轴上，反向安装，套上用于隔离的套筒。其装配图如3.10，图3.10 主轴安装图各部位用螺母固定，轴承之间加套筒隔离，减少摩擦，禁止其移动。两轴承反向安装，上面轴顶住工件。轴承相对轴套不能移动，轴套相对轴承固定，再将轴套插入留好的孔中，辅以螺母，加盖固定。整个系统只剩单一自由度。下端的锥齿轮同上一级齿轮，静动载荷分别为静92.8KN，动73.2KN。扭距389N*m，最高转速能达到2000r/min的普通三爪卡盘。主轴参数如图图3.11 主轴结构图4 齿轮倒角机的导轨设计4.1主要卧式导轨设计整体呈u型，其下端水平，用螺母定于工作台上，工作台上有能和卧式导轨相对应的小突起，起到固定作用。导轨的横截面如图所示图3.12 导轨截面图U形巢可以安装工件，有足够大的地方供导轨运行，两侧空洞能安装并固定导轨。底部带有螺纹和突起的滑块行走在导轨之上。凸台可以与工件配合，将丝杠稳固在导轨上。这样，丝杠动则滑块也会跟着移动，导轨系统的装配图如图3-13所示。导轨位于正中央，其上安装一带小孔的滑块，立柱导轨插入小孔。构成了立式导轨滑块定在导轨上和安在导轨上的丝杠相互配合。达到限制5个自由度的要求，两端的轴承，导轨，丝杠，两两配合。在右侧安装转轮手动旋转丝杠，右端安装旋转手轮，手轮焊接圆柱短棒。 图3.13 导轨安装图4.2立柱导轨的设计立柱导轨支撑着砂轮机的滑块，并使其能在导轨上运动不受限制，立柱常常配有螺纹，是螺母在其上面配合。上下移动的螺母承载了大部分砂轮机工作时的反作用力。并且，螺母还支撑着滑块，使得滑块能跟随其一起运动，动螺母带动滑块。滑块上面的键限制滑块只能在导轨上移动，不能转动。螺母一侧要加工出一个凹槽，来限制滑块的移动。用工具转动螺母，滑块随着螺母竖直移动，又因为滑块不能转动，螺母横向不能移动。其装配如图3.14。图3.14 立柱导轨安装图砂轮机安装在滑块上面，滑块能完成的移动，砂轮也能完成，通过系统的配合，砂轮能沿着工件边缘移动工作。其主要原理为：砂轮机收到气压和弹簧的力的作用，因为力的作用相互性，二力平衡。这就实现了砂轮在齿轮表面的动作，装配如图3.15。图3.15 浮动系统装配图工作过程：砂轮机连接工作台，工作台与轴相对不能移动，轴插在带有小孔的滑块上与滑块配合，可以转动，不能移动。将以杠杆与轴相连，通过键和螺母使其达到一定的移动要求，将杠杆与轴接连在一起，确保不会发生相对的移动，做到同步运动，中间加入平键传递旋转所需力。然后，转动杠杆，滑块移动，这样，就可以通过转动杠杆来转动夹持块。在杠杆的另一端下方以弹簧支撑并固定，上方顶住气压缸，不工作时，弹簧给杠杆一个向上的力使其向上移动，杠杆带动砂轮上移。工作时，气压使杠杆向下移动，砂轮机也下移加工齿轮，调整气压大小来控制磨棱倒角的深度。5 结论此设计针对立式齿轮倒角机进行设计，主要是对加工出的齿轮进行二次加工，磨掉一次加工产生的棱角和毛刺，使齿轮表面更加平滑，棱角也不会影响其工作。磨棱倒角的作用：使齿轮表面更加光滑，减少了运转磨耗，延长了齿轮的使用寿命，提高了传动精度，还降低了噪音的产生。该设备为半自动磨棱倒角设备，主要由两部分组成：（1）回转工作台这部分应用的是独立的电机，保证其回转的速度可调。回转工作台需要达到非常低转速要求，一般为2-7r/min。这就需要很多减速器将电机的高转速降低到我们所需的速度。我们选取自带减速器的电机进行初次减速。使其速度平稳之后再由其他减速器把速度减到我们的要求值。齿轮倒角机是很精细的装置，其工作时要求切向力很小，转速极慢，而且还要能够随齿轮的不同调整旋转速度，对电机的要求是速度慢但准确