毕业设计（论文）-Y315滚齿机总体设计（全套图纸）.pdf

青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 I 摘要摘要 滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛，机床主要由 床身、大立柱、工作台、小立柱、传动箱、刀架等几部分组成。其床身为箱体结构， 内部分隔开两个箱、一个液压箱、一个冷却箱，其右上部的导轨为 V平导轨，工作 台壳体置于其上，可以沿导轨做直线运动。大立柱坚固在床身的左上方，刀架滑板装 在大立柱的双 V 导轨上，其上装有挡块，滚切工作时可根据工件的需求，将撞块调到 适当位置，当进刀到位撞下挡块时，可使机床自动停车。 本论文结合 Y315 滚齿机的基本要求和特点，重点对滚齿机的总体设计和后立柱设 计计算进行了介绍。主要工作有一下几个方面： 1.绪论部分主要是介绍了 Y315 滚齿机的组成、工作原理和传统滚齿机的生存空间 2.方案设计主要是采用功能分析法分析 Y315 滚齿机的各功能并求解，确定最佳方 案并进行分析 3.技术设计主要是计算绘图所需要的主要尺寸，并且对主要零件：后立柱链轮和连 轮轴进行计算，校核 4.总体设计和人机工程设计主要是着重介绍合理利用人机工程进行 Y215 滚齿机的 总体设计 关键词关键词：滚齿机；总体设计；人机工程 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 II 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 III Abstract Gear hobbing is a gear hob special processing machine tools, gear processing in the most widely, primarily by machine bed, the column, table, small column, transmission boxes, tool carrier, such as a few parts. As the bed box structure, separating the two parts of me, a hydraulic box, a cooling box, the upper right of the guide rail for the V- level, working platforms under its shell, it can be along the rail do linear motion. Large column of solid in the upper left corner bed, slide tool carrier mounted on a large column of dual- V rail, which is equipped with a block, the work roll can be cut in accordance with the needs of the workpiece will be transferred into the appropriate location block, when feed into the next block in place, the machine can automatically. In this paper, combined with the basic requirements for hobbing Y315 and characteristics, focusing on the overall design of the hobbing machine and post- column design and calculation are introduced. About the main work areas: 1. Introduction is to introduce some of the major components of the Y315 Hobbing Machine, working principle and the living space of the traditional gear- hobbing machine 2. Program design is the introduction of the functional analysis of the main analysis of the function of Y315 Hobbing and solving to determine the best solution and analysis 3. Technical design is needed to calculate the main drawing size, and the main parts: sprocket and even after the column to calculate axle, checking 4. The overall design and ergonomic design mainly focuses on the rational use of man- machine engineering design for the Y215 Hobbing Machine Key words: hobbing machine；design；man- machine engineering 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 IV 目目 录录 摘要摘要 . I ABSTRACT . III 目录目录 . IV 第一章第一章 绪论绪论 . 1 1.1Y315 滚齿机的主要组成 . 1 1.2 传统滚齿机的主要工作原理 . 1 1.3 传统滚齿机的生存空间 . 2 第二章第二章 方案设计方案设计 . 4 2.1 明确总功能 . 4 2.2 功能原理方案的选择 . 4 2.3 功能图分解 . 5 2.4 最佳方案的分析及确定 . 14 2.5 计算滚刀的速度和功率并选择电动机 . 19 第三章第三章 Y315 滚齿机技术设计滚齿机技术设计 . 24 3.1 后立柱链轮和链的计算 . 24 3.2 轴计算 . 32 3.2.1 小链轮轴的计算.32 3.2.2 大链轮轴的计算.36 第四章第四章 总体设计总体设计 . 40 4.1 综述 . 40 4.2 总体造型设计 . 40 4.3 各大部件的尺寸设计 . 41 4.3.1 机架设计.41 4.3.2 导轨的设计.42 第五章第五章 人机工程设计人机工程设计 . 44 5.1 机器造型设计 . 44 5.2 工作环境设计 . 45 5.3 机器的色彩设计 . 46 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 V 参考文献参考文献 . 49 致谢致谢 . 50 附件附件 1 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 附件附件 2 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1Y315 滚齿机的主要组成滚齿机的主要组成 滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛，机床主要 由床身、大立柱、工作台、小立柱、传动箱、刀架等几部分组成。 Y315 只是传统滚齿机中的一个型号。其床身为箱体结构，内部分隔开两个箱、 一个液压箱、一个冷却箱，其右上部的导轨为 V平导轨，工作台壳体置于其上， 可以沿导轨做直线运动。大立柱坚固在床身的左上方，刀架滑板装在大立柱的双 V 导轨上，其上装有挡块，滚切工作时可根据工件的需求，将撞块调到适当位置，当 进刀到位撞下挡块时，可使机床自动停车。小立柱固定在工作台底座上，其上有双 V 导轨。支承工件心轴的支架可在导轨上由液压驱动上下移动。传动箱、进给箱分 别紧固在大立柱的后面和侧面，内装有主运动、进给、分齿、差动机构以及调整各 个传动链的挂轮架。该机床具有主运动、分齿运动、垂直进给运动、径向进给运动 及加工斜齿轮的差动运动。 1.2 传统滚齿机的主要工作原理传统滚齿机的主要工作原理 Y315 滚齿机是利用展成原理加工渐开线齿轮，适用于成批单件小批量生产中滚 切圆柱直齿齿轮，斜齿齿轮及蜗轮。本机床还可用花键滚刀加工 6 齿以及 6 齿以上 的短花键轴。本机床特别适用于批量加工齿轮，当工件首件调整好并加工完后，液 压工作台，可以将工件快速撤离刀具，当第二个工件安放在工作台上后，液压工作 台又可以将工件不再找正的快速推进到原来已经找好的工位上去开机加工，故可以 用于大批量生产加工各种齿轮。而且本机的特点是结构简单，布局紧凑，操作和维 修方便，造价低廉。 在工程中，齿轮加工的方法很多，如铸造、精锻、热轧、粉末冶金、切削加工 等，但最基本的是切削加工方法，按其切齿原理可分为成型法和范成法两类。 成型法是指用与被切齿轮齿间形状相符的成型刀具，直接切出齿形的加工方法， 如铣齿,成型法磨齿等。由于成型法加工齿轮需要专用的成型刀具，制造费用高，并不 适合多类型齿轮加工，所以大多数加工使用范成法加工，范成法又称展成法或包络 法，是利用其共轭齿廓互为包络的原理进行齿轮加工。其刀具有齿轮插刀、齿条插刀 和滚刀。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 2 315 滚齿机的工作原理是利用范成法来加工齿轮的，其主要工作工程有： 1.切削运动（主运动）即滚刀的旋转运动，其切削速度由变速齿轮的传动比决定。 2分齿运动即工件的旋转运动，其运动的速度必须和滚刀的旋转速度保持齿轮与 齿条的啮合关系。其运动关系由分齿挂轮的传动比来实现。对于单线滚刀，当滚刀每 转一转时，齿坯需转过一个齿的分度角度，即 1/z 转（z 为被加工齿轮的齿数）。 3垂直进给运动 即滚刀沿工件轴线自上而下的垂直移动，这是保证切出整个齿 宽所必须的运动，由进给挂轮的传动比再通过与滚刀架相连接的丝杆螺母来实现。 在滚齿时，必须保持滚刀刀齿的运动方向与被切齿轮的齿向一致，然而由于滚刀 刀齿排列在一条螺旋线上，刀齿的方向与滚刀轴线并不垂直。所以，必须把刀架扳转 一个角度使之与齿轮的齿向协调。滚切直齿轮时，扳转的角度就是滚刀的螺旋升角。 滚切斜齿轮时，还要根据斜齿轮的螺旋方向，以及螺旋角的大小来决定扳转角度的大 小及扳转方向。 1.3 传统滚齿机的生存空间传统滚齿机的生存空间 传统的机械传动式滚齿机，其特征为哥主轴采用机械式的传动形式，包括差 动、分齿、工件轴、滚刀轴和进给等。由于传动链固有的理论误差和安装间隙，造 成速度很慢，精度很低。工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机通过齿轮副和 涡轮副驱动作螺旋运动；刀架可沿立柱导轨垂直移动，还可以绕水平轴线调整一个 角度。工件安装在工件轴上，由分度涡轮副带动的附加运动。工作台可沿床身导轨 移动，以适应不同工件直径和径向进给。 随着科学技术的发展，美国于 1952 年发明了数控机床。此后的几十年中，数控 技术一直不断发展，bing 且不断完善。数控滚齿机通过取消传统滚齿机中的传动机 构，实现了电机与滚刀主轴以及电机与工作台的直联，大大缩短了传动链，减少了 传动元件的制造误差以及间隙和装配误差对齿轮加工的影响。所以在注重效率和效 益的前提下，数控技术应用越来越广泛。 但是，尽管滚齿机向数控方向发展是大势所趋，传统滚齿机传统滚齿机凭借着 自身廉价成本的优势还是仍占据着一定的市场份额。首先，我国人口众多，劳动力 廉价，传统滚齿机易于操作，维护简单，而且价格便宜，厂家使用会获得更多的利 润，因此，仍有不少厂家使用此类滚齿机。其次，数控滚齿机造价高昂，对操作的 技术工人的素质要求高，需经过专门的培训，这将使使用成本大大的提高。对于一 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 3 些资金比较紧张的中小型企业来说是很难使用如此高端的产品的。第三，根据数控 机床的特点可知：数控机床适合于单件小批量和形状比较复杂的产品，若用数控机 床进行大批量生产，不但使产品生产成本增加，也会使数控机床的加工精度降低。 同时，对于一般精度要求的产品，普通机床就能满足其精度要求，若用高精度机床 或者数控机床加工不但会使成本增加，而且还会使机床的精度降低。所以传统滚齿 机完全退出江湖在当前社会劳动力发展水平下还是不现实的。也就是说，传统滚齿 机的生存空间还会维持较长一段时间。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 4 第二章第二章 方案设计方案设计 2.1 明确总功能明确总功能 滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛。机床主要由 床身、大立柱、工作台、小立柱、传动箱、刀架等几部分组成。Y3150E 型滚齿机主要 用于滚切直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。此外，使用涡轮滚刀时，还可以用手动径向 进给法滚切涡轮。也可用于加工花键轴。 图 2- 1 Y315 功能分析黑箱图 通过对输入、输出的转换，我们可以获得所需要的零件，所以得到机床的总功能 是在一定的驱动力驱动下，通过控制和辅助操作，将齿轮毛胚加工成齿轮。机床的主 要系统应该由动力系统，切削系统，控制系统，润滑系统和冷却系统来完成将齿轮毛 坯加工成齿轮的功能。 2.2 功能原理方案的选择功能原理方案的选择 （1）成形法 成型法就是直接使用齿轮成型铣刀将齿谷铣出，用与被加工的齿轮齿槽形状相同 的成型刀具切削齿轮。齿轮的表面是渐开线柱面。形成母线的方法是成型法，不需要 表面成行运动。形成导线的方法是相切法，需要两个成形运动。一个是盘形铣刀的的 旋转，一个是齿坯的轴向移动。两个都是简单运动。铣完一个齿槽后，退回原处。齿 坯做分度运动转过 360Z（Z 是被加工齿轮的齿数） 。 加工模数较大的齿轮时，常用指状齿轮铣刀。所需运动与用盘铣刀相同。齿轮的 齿廓形状决定于基圆直径，从公式 d=mzcos可以看出，即使齿轮的模数相同，对于 不同的齿数，齿形还是不一样的。实际上，不可能每种齿数都用一把刀，而是采用 8 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 5 把一套或 15 把一套的齿轮铣刀。每把铣刀可以切几个齿数的齿轮，而刀具齿形是按刀 号能切的最小齿数制造的，若用来切其它齿数的齿轮，就会产生误差。 这种刀具的优点是在铣床上就能获得齿轮,在设备受限制的情况下考虑.缺点不少, 为了减少刀具的数量而将齿数分段,在一段齿数内用一把刀,从而齿型会带来系统误差.这 种方法的加工精度不高，生产效率也低。但可以用通用机床加工，多用于对精度要求 不高的修配行业。 （2）展成法 展成法是利用刀具和齿轮形成展成运动,来加工齿轮.主要有滚齿和插齿,滚齿是模拟 蜗杆齿轮啮合来加工的。展成法加工齿轮运用齿轮啮合原理。切齿过程中，模拟某种 齿轮副的切齿过程，如交错轴齿轮副、齿轮- 齿轮副、齿轮- 齿条幅等。把其中的一个作 为刀具来加工另外一个。被加工齿的齿廓表面是在刀具和工件包络过程中，由刀具切 削刃的位置连续变化形成的。 范成法加工齿轮的优点是只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工任意齿数的 齿轮。生产效率和加工精度都比较高。因此在齿轮加工中，范成法应用最为广泛。 2.3 功能图分解功能图分解 （1）功能分解 总功能分解 总功能 范成切齿 进给 差动 主传动 动力 分齿 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 6 动力系统功能系统分析 分齿系统功能分析 进给系统功能分析 分齿 定传动比 变传动比 机械传动 电轴机械 传动 数控分齿 液压控制 分齿挂轮 动力 电机 内燃机 其它 交流电动机 直流电动机 风能 水能 太阳能 进给 定传动比进给 变传动比进给 机械进给 数控进给 液压进给 挂轮进给 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 7 差动系统功能分析 主传动系统功能分析 （2） 、功能元求解 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 方案 5 备注 主传 动 定轴轮系 周转轮系 复合轮系 带传动塔 轮 钢球锥轮无级变 速 分齿 定轴轮系 周转轮系 分齿挂轮 液压控制 分齿挂轮 进给 定轴轮系 周转轮系 周转轮系 液压进给 挂轮进给 差动 圆柱齿轮差 动 圆锥齿轮 差动 涡轮蜗杆 差动 圆柱齿轮 差动 圆锥齿轮差动 动力 交流电动机 直流电动 机 交流电动 机 内燃机 交流电动机 图 4 主传动 定传动比传 动 变传动比传 动 定轴轮系 复合轮系 周转轮系 有级变速 无级变速 差动 差动合成 差动传动 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 8 （3）功能元求解方案分析 1）主传动： 方 案 简 图 方 案 说 明 方 案 1 定轴轮系：由两个 或者两个以上的齿 轮组成的系统。传 动时各齿轮的几何 轴线位置不变，图 示为三级齿轮减速 器采用的定轴轮系 方 案 2 周转轮系：该机构 有 一 固 定 的 太 阳 轮，自由度为 1， 其传动比计算方法 与差动轮系相同。 方 案 3 复合轮系：由定轴 轮系和周转轮系或 者几个周转轮系组 成，如图示，该轮 系用于较大的传动 比，适当的选配各 齿轮的齿数，可以 获得结构紧凑的大 传动比机构。复合 轮 系 多 用 于 变 速 器。 方 带传动塔轮：主轴 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 9 案 4 I 上的塔轮与从动 轴 II 上的塔轮其装 置方向恰相反，各 级 带 轮 直 径 的 选 取，都以统一带长 为基准。通过改变 不同带轮接触，即 可使从动轴获得不 同的转速。该变速 机构结构简单，可 用于两轴间距较大 的场合。 方 案 5 塔齿轮有级变速： 在轴 I 上装有宝塔 齿轮（由少到多的 7 个齿轮） ，通过齿 轮 2，3，3驱动 从动轮 4，操作手 柄 M 使齿轮 2 依次 与宝塔轮上的每个 齿轮啮合，从动轮 4 可以得到 7 种转 速 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 10 方 案 6 钢球锥轮式无级变 速：将钢球 3 紧压 在 主 、 从 动 锥 轮 1、2 上，通过摩擦 力传动。钢球 3 可 以在轴 III 上自由 转动，改变轴 III 的倾斜角，即可以 改变锥齿轮 1、2 的传动半径 R1、 R2 实现无级变速。 该机构机构简单， 传动平稳，相对滑 动小，体积小，但 是 钢 球 精 度 要 求 高。 、常用机床， 电影机械中。 2）分齿 方 案 简 图 方 案 说 明 方 案 1 分齿挂轮：此机构结 构紧凑，空间占地 少，传动平稳，操作 简单，易实现较大范 围、较多级别的变 速。且易加工、易安 装，所以成本低 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 11 方 案 2 主、从动轴轴线垂直 相交，滚子 1 与平盘 2 经弹簧 3 压紧，依 靠摩擦力传动，移动 滚子 1 即可实现无级 变速。该机构简单， 但几何滑动大，磨损 快，多用于仪表机构 和某些轻机械中。 3)进给 方 案 简 图 方 案 说 明 方 案 1 液压进给：传动范围 大，易用于机床。并 且 传 动 平 稳 ， 噪 音 小，易于维护，结构 简单经济性好 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 12 4）差动 方 案 简 图 方 案 说 明 方 案 1 弧锥环盘式无级变速器：动 弧锥环盘 1 的运动经过中间 环盘 2，依靠摩擦力传递给 从动弧锥环盘 3.中间环盘 2 绕 O 点传动即可实现改变 主、从动弧锥盘的运动半 径，实现无级变速。该机构 传动平稳，相对滑动小，效 率高，但是制造困难。常用 于机床、拉丝机械中。 方 案 2 圆柱齿轮差动：太阳轮 1、 4 分别与轴 A、B 固结，行 星轮 2、3 为一二联齿轮， 分别与太阳轮 1、4 啮合， 并可绕轴 C 自传，同时随 H 绕 A、B 轴线公转，系杆 H 做成箱体形。当 A、B 轴以 相同转速相同方向转动时， 太阳轮 1、4 将使系杆 H 以 相同转速回转，若 A、B 轴 转速不等，则系杆 H 转度 为： 1 32 4 14 1 32 41 32 4 H z zz z nnn z zz zz zz z =+ + 其中 1 234 z z z z 是齿轮 1、2、 3、4、的齿数， 14H n n n 是太 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 13 阳轮 1、4 和系杆 H 的转速 方 案 3 圆锥齿轮差动：太阳轮 4、 5 尺寸相同，与行星轮 3 和 系杆 H 组成差动轮系，系杆 H 与齿轮 2 固结，其运动由 主运动锥齿轮 1 输入。当锥 齿轮 1 转速已知时太阳轮 4、5 的转度与主运动轮 1 转速的关系为： 1 451 2 2 z nnn z += 其中 1 2 z z 齿轮 1、2 的齿数 145 n n n 太阳轮 1、4 和系杆 H 的转速 方 案 4 连杆差动合成：此机构多用 于刹车系统。将操纵杆 1 向 左拉，通过差动连杆机构使 杆 4、6 上的制动块均衡的 施加作用力，这样，就可以 使车轮轴上不会受到附加的 刹车力。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 14 2.4 最佳方案的分析及确定最佳方案的分析及确定 为了实现形成渐开线的范成运动，在机床的传动中，包括一条确定它的轨迹（渐 开线） ，属于“内联系”传动性质的传动链，称为范成运动传动链。以及另一条确定速 度的，属于“外联系”传动性质的传动链，称为主运动传动链。为了能够考虑到各评 价目标的重要程度，可以采用有效值法的总分记分方法。 首先是确定了六项评价目标，按重要程度依次为功能满足程度、经济性、使用可靠 性、可操作性和维护性、外观及环保。按判别表法定各评价目标的加权系数。 1)加权系数判别计算表 比较 目标 评价 目标 功能满 足度 经济性 使用可 靠性 可操作 性 维护性 外观及 环保 得分 i k 加权系 数 i g = 1 i n i i k k = 功能满 足度 2 2 3 3 4 14 0.233 经济性 2 1 2 2 3 10 0.167 使用可 靠性 2 3 2 2 3 12 0.200 可操作 性 1 2 2 2 2 9 0.150 维护性 1 2 2 2 2 9 0.150 外观及 环保 0 1 1 2 2 6 0.100 1 n i i k = =60 1 n i i g = =1 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 15 经以上判别表可得，个评判目标的加权系数为： 评价目标 功能满足 度 经济性 使用可靠 性 可操作性 维修性 外观及环 保 加权系数 0.233 0.167 0.200 0.150 0.150 0.100 2)最佳方案的选择 a.主传动传动方案比较 功能得 分 i p 轮系 功 能 满 足 程 度 得分 经济性 得分 使 用 可 靠 性 得 分 可 操 作 性得分 维护性 得分 外 观 及 环 保 得 分 N = 1 n ii i p g = 定轴 轮系 3 4 4 4 4 3 3.667 周转 轮系 3 4 4 4 3 3 3.517 复合 轮系 4 3 4 4 3 3 3.583 塔齿轮 变速 3 4 4 3 4 3 3.583 带传动 塔轮 3 4 4 3 4 3 3.583 钢 球 锥 轮 式 无 级变速 3 3 4 4 4 3 3.500 b.分齿传动方案比较 功 能 得 分 i p 功 能 满 足 程 度 经济性 得分 使 用 可 靠 性 得 可 操 作 性得分 维 护 性 得分 外 观 及 环 保 得 N = 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 16 分齿 得分 分 分 1 n ii i p g = 挂 轮 变 速 4 5 4 4 5 4 4.317 数 控 分 齿 5 2 5 5 1 5 3.899 三 轴 滑 移 齿 轮 变速 4 4 4 4 4 4 4.000 液 压 分 齿 4 3 2 3 3 4 3.133 c.进给传动方案比较 功 能 得 分 i p 进给 功 能 满 足程度 得分 经济性 得分 使 用 可 靠 性 得 分 可 操 作 性得分 维护性 得分 外 观 及 环 保 得 分 N = 1 n ii i p g = 挂 轮 变 速 5 5 5 4 5 4 4.750 数 控 进 给 5 2 4 5 3 5 3.999 液 压 进 给 4 3 3 4 4 4 3.633 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 17 d.差动传动方案比较 功 能 得 分 i p 差动 功 能 满 足程度 得分 经济性 得分 使 用 可 靠 性 得 分 可 操 作 性得分 维护性 得分 外 观 及 环 保 得 分 N = 1 n ii i p g = 挂 轮 变 速 5 5 4 4 5 4 4.550 无 级 变 速器 4 4 3 3 4 4 3.650 数 控 变 速 5 2 4 5 3 5 3.849 圆 柱 齿 轮 差 动 轮系 4 4 5 4 5 4 4.350 圆 锥 齿 轮 差 动 轮系 5 4 5 4 5 5 4.683 涡 轮 蜗 杆 差 动 轮系 3 5 2 3 3 3 3.134 数 控 差 动轮系 5 2 4 5 2 5 3.849 e.动力传动方案比较 功 能 得 分 i p 动力 功 能 满 足 程 度 得分 经济性 得分 使 用 可 靠 性 得 分 可 操 作 性得分 维护性 得分 外 观 及 环 保 得 分 N = 1 n ii i p g = 电动机 5 4 5 5 5 4 4.733 内燃机 4 3 4 3 4 3 3.583 由以上图表得出变传动比传动部分的最佳方案： 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 18 主传动采用：定轴轮系； 分齿采用：变速挂轮、三轴滑移齿轮变速； 进给：变速挂轮； 差动合成：圆锥齿轮差动合成； 动力：电动机。 3)最佳方案的组合与选择 a.最佳方案的组合 方案组合 方案说明 方案 1 定轴轮系+变速挂轮+圆锥齿轮 差速器+电动机 此方案采用挂轮系统来实现变速，充 分体现了挂轮系统的要点：结构紧 凑，传动平稳，操作简单，变速范围 广，价格低廉，易于维修。 方案 2 定轴轮系+三轴滑移齿轮系+圆 锥齿轮差速器+ 电动机 此系统采用三轴滑移齿轮来实现变 速，充分体现了滑移齿轮变速的特 点：不需要改变传动路线，可省去移 换机构和简化操作。也可用于按等差 或等比级数排列的变速箱内。但设计 计算较复杂。 b.最佳方案的选择 功 能 得 分 i p 动力 功 能 满 足 程 度 得分 经济性 得分 使 用 可 靠 性 得 分 可 操 作 性得分 维护性 得分 外 观 及 环 保 得 分 N = 1 n ii i p g = 方案 1 5 5 4 4 5 3 4.450 方案 2 5 4 4 4 4 3 4.133 由此可得，方案 1 为最佳的设计方案，所以我们将按照方案 1 进行设计计算。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 19 2.5 计算滚刀的速度和功率并选择电动机计算滚刀的速度和功率并选择电动机 （1）滚刀转速的计算 由于 Y315 滚齿机加工齿轮模数 m8mm，查参考文献1知：当齿轮毛坯材料为 钢材时，应将计算分为 1.56mm 和 726mm 两个范围来计算，但是考虑到 Y315 滚 齿机的最大加工模数小于 8mm，故将第二个范围修改为 78mm；当齿轮毛坯为灰铸 铁时，只有一个计算范围，即：1.526mm，同样考虑到此次设计的要求，修改为 1.58mm。 a当齿轮毛坯材料为钢材时 若被加工齿轮模数为 1.56mm： 查参考文献1得： 5 . 032. 067. 0 60 281 fT k V v = （21） 查参考文献1可以确定切削速度修正系数 v k 1.0，耐用度T21600。 查参考文献2可得进给量 0.4f = 4mm r ， 将 v k 、T、 f 带入公式（21）计算得： 0.670.320.5 281 1.0 0.3709 1.1730 6021600 Vm s = （0.44） I 若被加工齿轮模数为 78mm： 查参考文献1得： 0.670.320.50.1 315 60 v k V Tfm = （22） 查参考文献1可以确定切削速度修正系数 v k 1.0，耐用度T21600。 查参考文献2可得进给量 0.4f = 4mm r ，m =78mm， 将 v k 、T、 f 、m带入公式（22）计算得： 0.670.320.50.1 315 1.0 60216007 8 V = （0.44） （） 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 20 0.3377 1.0824/m s= II 比较 I、II 可知：在计算滚刀最高转速时应取 V=1.1730m/s 查参考文献2可知滚刀最大直径 160dmm= 则滚刀的最高转速应为： 60 100060 1000 1.1730 140.0162 min 3.1416 160 v r n d = b当齿轮毛坯材料为铸铁时 查参考文献1得： 16. 03 . 02 . 08 . 0 60 178 mfT k V v = (23) 切削速度修正系数 v k 1.0，耐用度T57600。 查参考文献2得 0.4f = 4mm r ， 将 v k 、T、 f 带入（23）得： 0.80.20.30.16 178 1.0 0.3629 0.7240 6057600(0.44)8 Vm s = 此时滚刀的最低转速为 60 1000 43.340 min v r n d = 因此，为了使滚刀既能满足加工模数 8mmm 的钢料齿轮的转速，又能满足加工模 数 m8mm 的灰铸铁齿轮的转速，滚刀的转速范围应为： 44 140 / minnr= 。 （2）滚刀切削功率的计算 a 当齿轮毛坯材料为钢材时 查参考文献1得： m pm k d Vmf P 0 3 7 . 19 . 0 10 12460 = (2- 4) 功率修正系数 1.0 pm k= 查 参 考 文 献 2 得 ： 0.4f = 4mm r ， 模 数 8mmm ， 滚 刀 的 最 大 直 径 0 160dmm= 。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 21 根据前面的滚齿刀具的速度计算，切削速度取 0.30791.1730m/s。 为满足大功率要求，所以要取 m p 较大者， m p 的大小取决于 0.9 fv 的大小。因此 只要比较 0.9 11 fv 与 0.9 22 fv ，然后取较大者即可。 因为 0.90.9 11 0.41.17300.5142fv = 0.90.9 22 40.30791.0722fv = 得 0.9 11 fv 0.9 22 fv 因此取 0.90.9 22 1.0722fvfv= 将以上结果代入公式 IV 得： 0.9 1.7 3 60 124 4 80.3709 1.02.0598 10160 m Pkw = b 当齿轮毛坯材料为铸铁时 查参考文献1得： m pm k d Vmf P 0 3 7 . 19 . 0 10 6260 = （2- 5） 功率修正系数 1.0 pm k= 查参考文献2得： 0.4f = 4mm r ，模数 8mmm ，滚刀的最大直径 0 160dmm= 。 根据前面的滚齿刀具的速度计算，切削速度取 0.30791.1730m/s。 为满足大功率要求，所以要取 m p 较大者， m p 的大小取决于 0.9 fv 的大小，然 后取 0.9 11 fv 与 0.9 22 fv 较大的值即可。 因为 0.90.9 11 0.40.36290.1591fv = 0.90.9 22 40.72402.5211fv = 得 0.9 11 fv 43.89.8N=429N 满足要求 大链轮的同轴 链轮和大链轮选择统一种类链轮，计算尺寸同上。 3.2 轴计算轴计算 考虑到此处轴的转速不高，属于轻载间歇性工作，故选用滑动轴承。 3.2.1 小链轮轴的计算 查参考资料6得 成人用手工作功率一般为 P=0.15kw，转动手轮一般转速 n=40r/min，即小链轮的转 速 1 n =n=40r/min 1 0.15 9550000955000035812.5 40 P TN mmN mm n = 小 作用在小链轮上的力 22 35812.5 1349.63 53.07 t T FNN D = 小 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 33 NNFF o o n tr 93.1677 69.13cos 38.50tan 63.1349 cos tan = NNFF o ta 02.32869.13tan63.1349tan= 圆周力 t F 、径向力 r F 、轴向力 a F 的方向如下 根据轴的结构图做出轴的计算简图。再根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩 图。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 34 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 C 是危险截面，现将计算出的截面 C 处的 h M 、 v M 以及M的值列于下表： 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NFh 4 . 235= NFv62.334= 弯矩 M mmNMh=45.20244 mmNM mmNM v v = = 95.25168 17.28777 2 1 总弯矩 mmNM mmNM =+= =+= 37.3230095.2516845.20244 7 . 3518417.2877745.20244 22 2 22 1 扭矩 T mmNT= 5 . 35812 小 a.初步确定轴的最小直径 查参考资料5得轴最小直径计算公式 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 35 3 0 n P Ad （3- 23） 并且选取轴的材料为 45 钢，调质处理，取 0 A =112，于是得： mmmm n P Ad 4 . 17 40 15 . 0 112 33 0min = 小链轮轴的最小直径是安装小链轮处。根据小链轮的齿根圆直径 mmDt56.44= ，选取 最小直径为 22mm，最小半径处长 48mm。 b.轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了加工精度，要使用磨床加工 III- IV。在轴直径最小处 III- IV 和与下一轴段处 II- III 制出长 3mm 的越程槽。此处小链轮的轴向定位靠下一轴段，径向定位选用键。查 参考资料8选取