4126 Y38滚齿机进给系统设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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海意实习报告 因为毕业设计课题需要， 杨 老师带我们去了海意机床厂实习， 在为期两天的实习中我收获了很多东西，对自己的设计课题和厂况有了相当的了解。对 毕业设计由最初的朦胧现在逐渐理清了思路。 给我们讲课的是徐工，徐工是一位集理论和实践于一身的优秀 工 程技术人员 ，他首先给我们讲了 青岛海意机床制造有限公司 的厂况，接着又讲了国内外的齿轮 的加工情况，最后给我们分析了滚齿机的工作原理及其传动路线和有关的计算问题。 让我们对自己的负责部分有了明确的分工和了解。下面我根据自己的调研情况做报告如下 : 青岛海意机床制造有限公司 概况 青岛海意机床制造有限公司是在青岛机床厂基础上 的 改制公司，原是国家机械工业部生产齿轮加工机床定点企业之一，拥有现代国际水平进口的 国精密磨齿机、瑞士座标镗床， 精度外 圆磨，螺纹磨及高精度测试仪器，并具有较大规模的热处理中心 。 青岛海意机床制造有限公司是圆柱齿轮滚齿机专业生产企业 ,已有近四十年的生产历史。公司拥有多年的传统加工制造经验并具有完备的研发技术、先进的生产装备、完善的检测手段 。 目前生产各种滚齿机有： 1、 1H（加工齿厚 250 毫 米、 370毫米、 600毫米）、 床加工精度为国家标准 7级精度，适用于铣削直齿轮、斜齿轮、蜗轮、链轮、同步带轮及齿轮轴、花键轴等。 国内外的齿轮加工情况 从国内外看普通 齿轮 的加工过程是差不多的，也就是硬件的设备都是相差无几，但是中国的数控部分和国外相比有不少的差距 ， 并且国外的数控部分也不是很完善。 实现齿轮加工数控和自动化、加工和检测的一体化是目前齿轮加工的发展趋势。 我国机械滚齿机是目前加工精度最高的滚齿设备，但是由它加工出来的零件成品率仅达 80%左右，造成了巨大的浪费，同时在更换加工品 种时需要繁琐地更换各种挂轮，使生产效率大为降低。为此生产厂家强烈要求进行数控改造以便提高加工精度，提高生产效率。德国西门子、日本发那科公司数控系统为主流的数控滚齿机的出现，大大提高了齿轮加工能力和加工效率。我国目前真正能够生产数控滚齿机的只有 2 3 个厂家，且使用的多是德国西门子数控系统，加工中模数齿轮，没有自主产权的核心技术，缺少国际竞争力。注意到以上问题，并根据近来数控技术， 尤其是开放式运动控制器飞速发展的现状， 针对小模数、少齿数、大螺旋角斜齿轮滚齿加工迫切要求数控化的实际需求，进行了深入的研究，我国成功 地开发了一套基于开放式运动控制器的数控滚齿系统并用于实际生产。 总的来说在滚齿机在数控方面早晚要面临一场浩大的改革运动，我们要努力的学习这方面知识，争取在这方面有自己的成果。 不同型号滚齿机的介绍 滚齿机有不同的型号，它们之间也有许多的差别。 齿机为 用于铣削圆柱直齿轮、斜齿轮、 蜗 轮及链轮等。该机结构紧凑，操作维修方便。工作时可按工件模数大小，材料特性及精度要求，进行一次或数次走刀。切削完成时，机床能实现自动停车，刀架滑板能快速移动。同机刚性加 强，传动精度提高，切削速度及切削齿厚范围得到拓展，工作效率明显提高。 齿机适用于批量或单件加工生产圆柱直齿轮、斜齿轮、蜗轮、链轮等，尚可加工一定参数范围内的短花键轴。该机床具有良好的刚性，能适用较高速及重负荷切削。可采用顺铣或逆铣的加工方法，通过轴向进给或径向进给加工工件。工件完成切削，机床能够自动停车，工作台自动快速移出，下一工件装夹完成无需找正即可快速自动回位。该机床操作使用安全方便，生产效率高，加工同一规格工件只需进行一次调整。 要设计滚齿机首先要了解它的传动路线和结构原 理图 :其中的传 动涉及到了一 系 列的计算问题，如工作台的进给，刀具的进给，飞轮的转速等问题。我的题目是关于进给问题的所以对这方面需要努力的专研才能把设计做好。 由上图可以看出 （ 1） 主传动 传动 路线及公式 公式： 105/192）（ 27/55）（ 36/36） (A/B) （ 24/28）（ 23/23）（ 17/17）（ 20/60） =109 (A/B) 因此， A/B= 109 （ 2） 分齿（分度）传动路线及公式 公式：滚刀 1转 =（ 60/20）（ 17/17）（ 23/23）（ 28/24） （ 42/42）（ a/b） (c/d) (e/f) (1/84)=K/Z 因此，（ 1/24）（ a/b） (c/d) (e/f) =K/Z （ 1/24）（ a/b） (c/d) (e/f) =K/Z （小于 161齿） （ a/b） (c/d) (36/36)=24 K/Z （大于 161齿） （ a/b） (c/d) (24/48)=48 K/Z 垂直进给传动路线及公式 公式： 1（ 84/1）（ 2/21）（ a1/ (c1/ (24/48) (22/41) (41/44) (5/30) (10/1) 即 （ 10/3）（ a1/ (c1/（ a1/ (c1/（ 3/10） （ 3） 滚螺旋齿轮传动路线及公式（差动） 公式：（ T/t） (30/5) （ 44/41）（ 41/22）（ 48/24）（ 25/38）（ 38/25）（ a2/ (c2/（ 2/30）（ 1/2）（ 48K/Z） (1/84)=1 即（ 1/1050） ( 48K/Z）（ a2/ (c2/1 （ a2/ (c2/（ 1050( =(（ 4） 加工大质数齿轮差动传动路线及公式 公式：（ t） (30/5) （ 44/41）（ 41/22）（ 48/24）（ 25/38）（ 38/25）（ a2/ (c2/（ 2/30）（ 1/2）（ 48K/Z） (1/84)=（ Z Z） /Z 即（ a2/ (c2/（ 1050）（ 48K/Z） =（ Z Z） /Z （ a2/ (c2/ （ Z Z） /Z （ 1050 Z / S 垂直 48K）=（ 175/8） / （ K）（ Z Z） 分齿，即 （ 48K） /（ Z Z） 我的设计课题 对象 以上 我设计的课题对象 主要由床身、大立柱、工作台、小立柱、传动箱、刀架等几床身为箱体结构，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 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。本机床适用于成批、小批及单件生产加工圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮和蜗轮，也可用花键滚刀连续分度滚切长度小于 300齿以上的短花键轴。 在 车间 里我们看到了滚齿机的成品机以及相关的许多的部件，增加了我对滚齿机的感性认识，对自己的进给部分有了大体的了解，如丝杠的导程计算相关的转速计算及有关的作图。 并且在参观过程中我们也 拍 了不少的相关照片， 对自己的设计有了总的规划，相信自己会顺利的完成毕业设 计 。 在认识期间杨老师一边给我们讲解各个部分的构成作用，一 边 为我们解答各种问题， 大家的收获很多对自己的设计也开始有了自信。相信我们这一组成员一定会团结互助顺利的完成毕业设计 ， 给大学定下一个完美的结局。 毕业设计（论文）任务书 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械 066 姓名 李晓阳 下发日期 2010目 齿机设计 专题 齿机进给系统设计 主 要 内 容 及 要 求 1）功能：范成法切削齿轮。 2）适应工况： 适用于铣削圆柱形直齿轮、斜齿轮、蜗轮及链轮等。 3）技术经济性要求：满足功能的基础上，生产成本和使用成本相对较低，具有较高的市场竞争力。 4）人机工程及安全性要求：机床造型要美观大方具有现代感，色泽应协调，使操作者感到舒适；操 作标志要醒目明确不易误操作；操作 应省力、方便、准确；工作噪音要低于 75 85 分贝，避免渗漏油等可能对环境造成污染的现象。 5） 机床加工精度达国家标准 7级。 主 要 技 术 参 数 1） 切削齿轮的最大模数：钢料： 6铁： 8 2） 切削圆柱直齿轮的最大直径：有外支架时： 450外支架时： 800 3） 切削圆柱斜齿轮的最大直径：当螺旋角为 30时： 500螺旋角为 60时： 190 4） 滚刀心轴与齿轮胚轴间距离：最大 500小： 805） 滚刀的最大垂直行程长度： 275 6） 由台面到滚刀主轴轴线的最小距离： 195 7） 滚刀的最大直径： 120 8） 装滚刀的可换心轴直径： 22、 27、 32 9） 滚刀轴向移动长度： 30 10） 后立柱活动支臂行程长度： 200 11） 滚刀主轴的变速级： 6 级。 12） 工件每转一转滚刀的垂直进给量： 3 进 度 及 完 成 日 期 3 月 8 3 月 21 日 ：现场调研明确任务要求、了解滚齿机结构，收集查阅资料等，完成实习报告。 3 月 22 4 月 11 日：方案设计阶段：完成功能分析、功能原理方案的比 较选择；功能分解、功能元求解并作功能原理方案解的方案评价决策，草画总体示意图和传动示意图。计算滚刀的速度和功率，计算原动机功率并选择电机。运动方案综合、评价，确定系统最佳运动方案。 4 月 12 4 月 25 日：技术设计阶段：完成构型、选材料、各项计算、确定零部件尺寸、评价，最后确定最佳结构方案。 4 月 26 5 月 2 日：总体设计阶段：完成总体布置、人机工程分析及设计、工业美学造型设计、价值优化分析等。 5 月 3 6 月 06 日：施工设计阶段：完成零件图、装配图等生产图纸的绘制等工作。 6 月 07 6 月 13 日 ：完成设计说明书的整理及答辩准备等工作。 教学院长签字 日 期 教研 室 主任签字 日 期 指导 教师 签字 日 期 指 导 教 师 评 语 指导教师 : 年 月 日 指 定 论 文 评 阅 人 评 语 评阅人 : 年 月 日 答 辩 委 员 会 评 语 评 定 成 绩 指导教师给定 成绩 (30%) 评阅人 给定 成绩 (30%) 答辩成绩 （ 40%） 总 评 答辩委员会主席 签字 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 I 摘要 齿轮的地位被各个国家所认同是因为 轮是工业生产中的重要基础零件，其加工技师和加工能力反映一个国家的工业水平。 并且 齿轮作为机械传动中最常见，最重要的传动零件， 被广泛地应用于机械设备的传动系统中 ，因此 也决定了在 一个国家的工业中齿轮的加工 的 重要地位。 实现齿轮加工数控自动化、加工和检测的一体化是目前齿轮加工的发展趋势。 所以大多数国家都在努力 向 研究数控机床的 方向 发展。 由于 数控滚齿机的制造难度相当的大，因此目前并没 有被广泛的采用。目前各个国家普遍采用的传统的滚齿机型。 滚 齿机是齿轮加工机床中应用 广泛的一种机床，在其 上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等 。 按照加工原理，齿面加工可以分为成形法和展成法两大类 。 齿机选择 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。生产率和加工精度都比较高。所以 在齿轮加工中，范成法应用最为广泛。 本文 采用功能分析设计法对机构的功能分析， 这是本次设计的一次创新， 用黑箱实现功能作用然后 通过 功能原理的选择，作功能分解图，对功能元进行求解分析，排列组合 方案系统解，最后 采用有限价值法或技术经济评价法对参数作评价决策， 最佳方案解的分析确定。 本说明书重点是 介绍 齿机的进给的 路线以及相关的 计算及相关部件的 选取和校核部分。其中有电机的选取 ，蜗 轮蜗杆的计算校核，液压的计算校核以及丝杠的计算选择。对 传动部分如大立柱等部分给予了作图说明。 关键词 ： 齿轮 滚齿机 黑箱 进给 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 in of of of to a of as a in an as a of is in of is of of so is at of of is in of a of on be to of to be of is by of of of in is In of of of of as a is of or of is on 38 s of of of of so 岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 录 摘要 . . 目录 . . . 1 章 绪论 . 轮的重要地位 . 1 齿机的发展 . 5 文主要研究的内容 . . 5 第 2 章 齿机的设计方案 . 6 功能分析 . . . . . 8 能元求解 . . .案初步筛选 . . 14 案的比较 . . 15 佳方案的分析和确定 . . .滚刀的速度切削功率并选择电动机 . 3 章 进给部分的设计及其计算 . 轮蜗杆的设计计算 . 31 杠的设计计算 . 42 压系统的设计计算 . 47 结论 .考文献 .谢 .件 1 .件 2 .岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 1 第 1 章 绪论 轮加工的重要地位 各个国家之所以都非常的重视齿轮的加工是因为 齿轮是工业生产中的重要基础零件，其加工技术和加工能力 能够 反映一个国家的工业水平。齿轮作为机械传动中最常见， 最重要的传动零件， 被广泛地应用于机械设备的传动系统中 。 作为 机械制造业的基础装备的金属切削机床，也因此在国民经济中占有重要地位。 17 世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。 18 世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20 世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。 齿轮在各种机械、仪器、仪表中应用广泛，它是传递运动和动力的重要零件，齿轮的质量直接影响到机电产品的工作性能、承截能力、使用寿命和工作精度等。常用的齿轮副有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等 ，其加工技 术和加工能力反映一个国家的工业水平。 齿轮被广泛地应用于机械设备的传动系统中，滚齿是应用最广的切齿方法， 滚齿加工 大多都 是在滚齿机上进行的 ，因此滚齿机在机械加工中占有举足轻重的作用。 在当前的齿轮制造业中，齿轮加工工艺大致相同。 齿轮加工的方法很多，但最基本的是切削加工方法， 齿轮机床按加工原理分为两类，仿形法和范成法 (或称展成法 )。仿形法是用刀具的刀刃形状来保证齿轮齿形的准确性，用单分齿来保证分齿的均匀。范成法是按照齿轮啮合原理进行加工，假想刀具为齿轮的牙形，它在切削被加工齿轮时好似一对齿轮啮合传动，被加工齿轮就 是在类似啮合传动的过程中被范成成形的范成法具有加工精度高，粗糙度值低，生产率高等特点，因而得到广泛应用 。 齿轮加工机床的种类繁多，但一般可以划分为圆柱齿轮加工机床和锥齿齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要有滚齿机、插齿机车齿机等；锥齿齿轮加工机床除加工直齿锥齿轮的刨齿机、铣齿机、拉齿机和加工弧齿锥齿轮铣齿机外，还有加工齿长方向为摆线或渐开线外摆线和准渐开线的铣齿机。研齿机、剃齿机、磨齿机等齿轮加工机床，则属于齿轮齿面精度加工用的机床 。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 2 齿机的发展 滚齿机是用滚刀按展成法加工直齿、斜齿和人字齿圆 柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床。 传统的机械传动式滚齿机，其特征为各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。 在齿轮加工中应用最广泛 滚齿机按布局分为立式和卧式两类。大中型滚齿机多为立式，小型滚齿机和专用于加工长的轴齿轮的滚齿机皆为卧式。立式滚齿机又分为工作台移动和立柱移动两种。立式滚齿机工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机驱动作旋转运动，刀架可沿立柱导轧垂直移 动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工作台上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时 ,差动机构使工件作相应的附加转动。工作台 (或立柱 )可沿床身导轧移动 ,以适应不同工件直径和作径向进给。有的滚齿机的刀架还可沿滚刀轴线方向移动，以便用切向进给法加工蜗轮。大型滚齿机还设有单齿分度机构、指形铣刀刀架和加工人字齿轮的差动换向机构等 。 随着时代发展，各公司对滚齿机的效率和质量要求越来越高，有些用户要求 及 级标准。另外，高可靠性和高数字化程度也是各公 司的重点考虑范围。目前，滚齿机一般有粗、精加工两种，粗加工精度低于 8 级，一般精加工为 7 6级，高精度精加工则高于 6级。 滚齿机制造技术的发展可划分为机械式滚齿机和数控滚齿机两个阶段 。 传统的机械传动式滚齿机，其特征为各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蜗轮副驱动作旋转运动；刀架可沿立柱导轧垂直移动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工件轴上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚 刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时，差动机构使工件作相应的附加转动。工作台 (或立柱 )可沿床身导轨移动，以适应不同工件直径和作径向进给。 本说明书重点介绍的 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： 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。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青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 3 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。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 。 随着数控技术的发展，出现了 1 3 个轴数控化的滚齿机，其中的一部分轴采用伺服电机数字化控制。直到 20 世纪 80 年代，世界上才出现真正意义上的六轴数控滚齿机。在过去的 20 年中，数控滚齿机的发展可以划分为 4 代。 第一代数控滚齿机的工件轴和滚刀轴等采用传统的蜗杆蜗轮副传动，速度依然较低，但精度有所提高。随着刀具技术的发展，切削线速度有了很大的提高，原来的滚齿机已不能满足刀具的高速切削要求，于是更快的第 二代数控滚齿机诞生。其工件轴和滚刀轴采用齿轮副传动，速度有很大的提高。 第三代数控滚齿机于 90 年代末期出现，它与世界上两大齿轮装备巨头的合并不无干系。差动机构滚齿机发明人 办了 司， 100 多年来，司不断探索，使滚齿机制造技术始终处于世界领先地位。 1997 年，世界著名锥齿轮制造商 美国格里森公司成功收购德国 司。通过技术的强强联手，第三代数控滚齿机 列诞生。其以全直驱技术的利用为特征，工件轴和滚刀轴的直接驱动实现了真正意义的全闭环控制。直驱技术 的使用，保证了高速度；电子齿轮箱和机械间隙的数控补 偿，保证了高精度。这时，数控滚齿机似乎进入顶峰 。 作为齿轮技术和装备的领导者，近 10 年间，基于多年的齿轮机床制造经验以及不断的创新意识，格里森公司又开发出第四代滚齿机 30H，这也是当今世界上唯一的第四代数控滚齿机。 30H 采用 “三合一 ”的人造大理石床身，只有在高精度磨床上才使用的床身被应用于粗加工机床，可见粗加工对于后续工序的进行影响很大。同时， 30H 还应用了快速上下料机构、干切技术、快换夹具、 人性化的人机界面、安全集成模块等最新技术。数控滚齿机朝着超高速、超精度、超可靠性、超数字化方向发展 格里森 30H 立式滚齿机具备突破性的新设计，可以优化干切程序，显著减少占地面积，大大改善节拍时间。床身采用先进的人造大理石的整体性框形结构，将传统的床身和机床立柱、尾架立柱铸造为一体，两立柱上部用横杆共同组成整体框架。采用人造大理石的优点在于，它不会因为时间的推移、温度的变化而降低精度。另外，它比常规铸铁床身的制成速度更快、更精确，具有更高的刚度。这既青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 4 保证了优越的减振效果和热稳定性，也 保证了更小、更紧凑的机床占地面积，只有7用户只需叉车就可以安装和搬迁机床。 2007 年 4 月，中国本土生产的第一台带有人造大理石床身、高速主轴直驱的滚齿机正式问世。这台滚齿机经过严格测试，各项精度指标和性能完全满足格里森美国和德国标准，标志着中国齿轮机床的制造技术从此跨入了一个崭新的高度。 格里森公司首先在中国投产的就是当今世界最先进的数控滚齿机 30H。机床采用 西门子 840D 数控系统，具有 7 个数控轴（ X 轴是径向轴， Y 轴是切向轴， Z 轴是轴向轴， A 是刀架旋转轴， B 是滚刀主轴， C 是工件轴 ， 尾架轴），其中， 4 个为联动轴（ X、 Z、 B 和 C）；采用干切技术，高速钢滚刀切削；转速达955r/速度达 180m/成单件全部（包括上下料）过程仅需 19s；精度高于；用于精密加工时可达到 甚至更高，真正达到高精度、高速度。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 5 文主要研究内容 本次论文主要是 齿机的设计 ，应用了 采用 黑箱 功能分析设计法对机构的功能分析 。 对滚齿机的各个部分：差动，分齿，进给，主传动进行了各种情况的讨论，最后优化组合确定出最佳的方案。 我主要设计的部分是 进给部分的设计。 图 上图所示，本部分主要的是 1 液压缸， 2 丝杠， 3 蜗轮蜗杆的设计，计算选择及其校核。 1 2 3 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 6 第 2 章 采用黑箱法进行总功能分析 ： 噪音 工作温度 振动 物质流 能量流 信息流 图 箱法通过对其 输入量和输出量的全面分析，逐步掌握输入和输出的基本特征和转换关系，寻求能实现这种基本特性和转换关系的工作原理和功能载 。 这种设计思想方法的转变时黑箱法有利于抓住为题的本质、扩大思路、摆脱传统结构的旧框框，从而获得创造性和高水平设计方案。 物质流是用来制造齿轮的毛坯以及在加工齿轮过程中起润滑、减少摩擦、带走切屑等作用的润滑油及冷却剂等。 能量 流 是机械系统完成特定工作过程所需的能量形态变化和实现工作过程所需的动力。例如，机械能、热能、电能、核能、 信息流是反映信号、数据的检测 、传输、变换和显示的过程。实现机械系统工作过程的操纵、控制以及对某些信号实现传输、变换和显示。例如，某些物理量讯号，机械运动状态参数，图形显示、数据传输等等。 齿轮 加 工机床通过对输入、输出的转换，来获得我们所需要的零件，可以知道 ：齿轮 损耗的冷却剂 冷却的润滑剂 机床运作 毛坯 剂冷却 润滑剂 机械能 电力能 齿轮加工 机床 控制信号 工作台，刀具，及齿轮等部件的运动 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 7 齿轮加工 机床的总功能是在一定动力驱动下，通过控制和辅助操作，将齿轮毛坯加工成齿轮。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 8 1、 成形法 图 盘状铣刀和指状铣刀铣齿轮 成形法是利用与被加工齿轮的齿槽断面形状一致的刀具，在齿坯上加工出齿面的方法。 被加工的齿轮齿槽形状相同的成型刀具切 削齿轮，盘形铣刀加工直齿齿轮，轮齿的表面是渐开线柱面。形成母线（渐开线）的方法是成型法，不需要表面成形运动。形成导线（直线）的方法是相切法，需要两个成形运动。一个是盘形齿轮铣刀的旋转，一个是铣刀沿齿坯的轴向移动。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 360 / Z（ Z 是被加工齿轮的齿数），然后再铣下一个齿，直到全部齿被铣削完毕。加工模数较大的齿轮时，常用指状齿轮铣刀，所需运动与用盘形铣刀相同。 成形铣削一般在普通铣床。铣削时工件安装在分度头上，铣刀旋转对工件进行切削加工，工作台作 直线进给运动，加工完一个齿槽，分度头将工件转过一定角度，再加工另一个齿槽，依次加工出所有齿槽。当加工模数大于 8齿轮时，采用指状铣刀进行加工。铣削斜齿圆柱齿轮必须在万能铣床上进行。铣削时工作台偏转一个角度，使其等于齿轮的螺旋角工件在随工作台进给的同时，由分度头带动作附加旋转青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 9 运动而形成螺旋齿槽。 此外，也可用成形刨刀在刨齿机上刨齿、在插床上插齿，再像用拉床拉齿和用冲床冲齿都属于成形法加工。 齿轮的齿廓形状，决定于基圆直径，从公式 使齿轮的模数和压力角相同，对于不同的齿数，齿 形还是不一样的。实际上，不可能每种齿数都有一把刀具，而是采用 8 把一套或 15 把一套的齿轮铣刀。每把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。这种加工方式的精度不高，生产效率也低，但可以用通用机床（如普通铣床）加工，主要用于对齿轮精度要求不高、单件或大件齿轮加工以及修复齿轮加工等。 2、范成法 图 范成法加工齿轮运用齿轮啮合原理。在加工直齿和斜齿圆柱齿轮轮齿表面的原理相当于一对互相啮合的、轴线交叉的螺旋齿轮传动。其中一 个螺旋齿齿轮做成刀具，即齿轮滚刀。因此，滚刀实质就是一个斜齿圆柱齿轮。不过这个斜齿圆柱齿轮的特点是：螺旋角很大或者说是螺旋升角很小，齿数很少（常用齿数 =1，亦即是单头滚刀的齿数）；牙齿很长，绕了好多圈。所以，它的外貌就不像通常见到的斜齿圆柱齿轮的样子了。这种变了样子的斜齿圆柱齿轮就是蜗杆，将蜗杆开槽并铲背形成刀刃。滚刀的刀刃就处在这个蜗杆的旋转表面上。 切制加工过程： (1) 范成运动：插刀和轮坯按恒定的传动比 i= 刀 / 坯回转； 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 10 (2) 切削运动：插刀沿轮坯轴线方向作往复切削运动； (3) 进给运动：插刀 向轮坯中心作径向运动，以便切出齿轮的高度； (4) 让刀运动：防止刀具向上退刀时擦伤已加工好的面，损坏刀刃，轮坯作微小的径向让刀运动，刀刃再切削时，轮坯回位。 用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。生产率和加工精度都比较高。在齿轮加工中，范成法应用最为广泛。 因此，为适应经济和实用的需要， 。而且插齿的切削是不连续的，生产率不高 ， 我们采用范成法原理，并且采用滚齿加工。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 11 图 能分解图 1、动力： 图 2、主传动： 范成切齿 进给 差动 主传动 动力 分齿 动力 电机 内燃机 风 能 水 能 太 阳 能 交流电动机 直流电动机 其 他 同步电机 异步电机 同步电机 异步电机 生 物 能 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 12 图 3、差动： 图 差动合成 差动轮系 连杆差动机构 螺旋差动机构 曲柄滑块合成机 构 数控合成 圆柱齿轮差动轮 系 锥齿轮差动轮系 吸盘复合运动机 构 差动传动 定轴传动 液压传动 挂轮传动 步进传动 差动 齿轮传动 蜗杆传动 链传动 同步带 有级变速 主传动 定传动比传动 变传动比传动 定轴轮系 周转轮系 齿轮传动 蜗杆传动 链传动 塔齿轮变速 无极变速 滚子平盘式 挂轮变速 三轴滑移齿轮变速 多盘式 带传动塔轮变速 锥轮端面盘式 复合轮系 皮带传动 行星轮系 有级变速 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 13 4、进给： 图 5、分齿： 图 能元求解图 进给 定比传动进给 变传动比进给 机械进给 数控进给 液压进给 挂轮进给 分齿 机械传动 电轴机械传动 数控分齿 气液压控制 分齿挂轮 定轴轮系 周转轮系 行程开关 机液机构组合 定传动比 变传动比 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 14 表 定传动方案 方案 1 方案 2 方案 3 备注 主传动 定轴轮系 周转轮系 复合轮系 分齿 定轴轮系 周转轮系 电轴机械传动 进给 定轴轮系 周转轮系 差动传动 定轴轮系 周转轮系 表 变传动方案 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 方案 5 备注 主传动 挂轮变速 塔齿轮变速 三轴滑移齿轮变速 钢球锥轮式无级变速 带传动塔轮 分齿 挂轮变速 光电液综合传动 滚子平盘式无级变速器 三轴滑移齿轮变速 数控分齿 进给 挂轮变速 数控进给 液压 进给 差动传动 挂轮变速 无级变速器 数控变速 表 力方案 差动、动力方案 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 备注 差动合成 圆柱齿轮差动轮系 圆锥齿轮差动轮系 连杆差动合成 数控差动合成 动力 电机 内燃机 太阳能 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 15 较 定传动比传动 方案简图 方案说明 定轴轮系 该结构传递载荷和速度范围大、 工作可靠、效率高、寿命长、 运转时各齿轮的几何轴线位置 不会改变 周转轮系 该机构有一个固定的太阳轮，自由度等 于 1，其传动比计算方法与差动轮系同。 传动比计算公式 可以转化成 : 11复合轮系 由定轴轮系和周转轮系或由几个周转轮系组成，如图所示，该轮系用于较大的传动比，它由行星轮系和差动轮系组成。适当的选配各轮的齿数，可以获得结构紧凑的大传动比机构。例如5=32 8=50 3=20 0 1 n8/16)/(1- 1/426 复合轮系多用于 减速器和变速器。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 16 动 表 变传动比主传动方案 方案简图 方案说明 挂轮变速 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。易加工，易安装，所以成本低廉。 塔齿轮变速 该结构主轴 1固有齿数 由少到多 7齿轮宝塔形 结构紧凑，刚性好，能在运转过程中实现变速，变速级数多而且齿轮数目较少。 三轴滑移齿轮变速 该机构多用于机床切制米制或制螺纹的基本传动时，不需改变传动路线，可省去移换机构和简化操作。也可用于按等差或等比级数跑排列的变速箱 中，但设计计算较复杂。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 17 钢球锥轮式无级变速 该机构结构较简单， 传动平稳，相对滑动小，体积小，但钢球精度要求高。常用于机床等 机械中。将钢球 3 紧压在主、从动锥轮 1、 2上，通过摩擦力传动运动。钢球 3 可在轴 变轴倾斜角，即可改变锥轮 1、 2 的传动半径 现无级变速。 常用于电影机械。 带传动塔轮变速 该变速机构结构简单，可用于两轴间距较大的场合，如机床。主轴 级带轮直径之选取，都以同一带长为基准。通过改变带与 不同直径带轮接触，即可使从动轴获得不同转速。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 18 表 变传动比 分齿表传动 方案 方案简图 方案说明 滚子平盘式无级变速器 主、从动轴周线垂直相交，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。 该机构结构简单，但几何滑动大，磨损过快，多用于仪表机构和某些轻机械中。 。 弧锥环盘式无级变速器 主动弧锥盘 1 的运动经中间环盘2，依靠摩擦力传递给从动弧锥盘 绕 2O 点转动即可 改变主、从动弧锥盘的运动半径，实现无极变速。 该机构传动平稳，相对滑动小，效率高，但制造困难。常用于机床、拉丝机械中。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 19 表 方案简图 方案说明 圆 柱 齿 轮 差 动 轮 系 该机构常用于汽车差速器。机构紧凑、传动平稳。 太阳轮 1、 4 分别与轴 A、 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，同时随系杆 H 绕 A、 B 轴线公转，系杆 圆 锥 齿 轮 差 动 轮 系 该机构常用于汽车差速器。机构紧凑、传动平稳。 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 固接，其运动由主动锥齿轮1输入。 连 杆 差 动 合 成 此机构多用于刹车系统。将操纵杆 1 向右拉，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 20 佳方案的分析和确定 为了能够考虑到各评价目标的重要程度，我们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度、经济性、使用可靠性、可操作性和维修性、外观及环保。然后按判别表法确定各评价目标的加权系数。 表 评价表 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 维修性 外观及环保 2 2 3 3 4 14 济性 2 2 3 3 3 13 用可靠性 2 2 2 2 3 11 操作性 1 1 2 2 3 9 修性 1 1 2 2 3 9 观及环保 0 1 1 1 1 4 0 最终确定各评价目标的加权系数为 ： 表 权系数表 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 岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 21 最佳方案的选择 ： 1、 定传动比传动 表 较 项目 得分 功能满足度济性 用可靠性 操作性 修性观及环保3 4 4 4 4 3 转轮系 3 4 4 4 3 3 合轮系 4 3 4 4 3 3 轴机械传动 2 3 4 3 3 4 传动比传动采用定轴轮系。 2、 变传动比传动 ： 主传动 表 较 项目 得分 功能满足度济性用可靠性操作性修性 观及环保5 5 5 5 5 3 齿轮变速 4 3 4 4 4 3 轴滑移齿轮变速 4 4 5 5 5 3 子平盘式 3 3 4 4 4 3 传动塔轮 3 4 4 4 4 3 岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 22 分齿 表 较 项目 得分 功能满足度济性用可靠性观及环保操作性修性4 5 4 4 4 5 电液综合传动 5 2 5 5 4 2 级变速器 4 3 2 4 3 3 轴滑移齿轮变速 4 4 4 4 4 4 控分齿 5 2 5 5 5 2 给 表 较 项目 得分 功能满足度济性用可靠性观及环保操作性修性 5 5 5 4 4 5 控进给 5 2 4 5 5 3 压进给 4 3 3 4 4 4 动传动 表 较 项目 得分 功能满足度济性用可靠性观及环保操作性修性 文）说明书 23 挂轮变速 5 5 5 4 4 5 级变速器 4 4 3 4 3 4 控变速 5 2 4 5 5 3 动合成与动力 1、 差动合成
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