4130y318滚齿机工坐台方案设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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实习报告 由于上次实习没有赶上,我们特地到实训基地找刘瑞林师傅为我们讲解了一下滚齿机(型号是 1,规格是最大工件直径 *模数 800*8)的相关信息,熟悉了滚齿机的结构,让我直观的了解了一下滚齿机,为我的毕业设计打下了一定的基础。 刘师傅带我们看了一下滚齿机的外表,如下图,打开边盖,是几组齿轮啮合在一起,还可以调节齿轮位置、更换齿轮的型号,以适应不同的加工需求,我们看的时候就是更换过的齿轮。刘师傅给我们演示了一下工件的装夹,工件可以安装在不同的位置来适应加工。刘师傅对滚齿机了解不是很多,只是给我们讲 解了一下滚齿机的外部结构,对于加工原理他也不是很清楚。回来后我查了一下资料, 滚齿加工是在滚齿机上进行的,滚刀安装在刀架上的滚刀杆上,刀架可沿着立柱垂直导轨上下移动。工件则安装在心轴上。 滚齿机是齿轮加工机床 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 。 滚齿机按布局分为立式和卧式两类 , 分别有数控滚齿机 、 小型滚齿机 、 少齿数滚齿机等等。 一般的滚齿机 适用于成批,小批及单件生产圆柱斜齿轮和蜗轮,调整方便, 具有自动停车机构具有可靠的安全装置以及自动润滑系统 。 滚齿机各传动路线级公 式: ( 1) 速度传动路线及公式 公式: n 刀 =n 电( 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 / 48K) =( 175/8) / ( K)( Z Z) 分齿,即 ( 48K) /( Z Z) 滚齿时滚齿机必须有以下几个运动: 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/。 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。 齿轮滚刀是一种专用刀具,每把滚刀可以加工模数相同而齿数不等的各种大小不同的直齿或斜齿渐开线外圆柱齿轮。 在滚齿机上除加工直齿、斜齿外圆柱齿轮外,也可以加工蜗轮、链轮。但不能加工内齿轮。对于加工双联齿轮和三联齿轮 它也受到许多限制。 操作滚齿机,一定要按照以下的规程 。 第一 ,碰到具有顺铣和逆铣的车床,作逆铣时,一定要使液压平衡装置发挥作用用来减轻丝杆载荷。 第二, 工作对溜板(或立柱)调正至需要位置和板动和架角度后,必须紧固好。 第三, 当滚齿机在加工铸铁件的时候,不的使用切消油。 第四, 应该经常清除切零件留下来的碎屑,防止切屑堆积过多,一旦切屑过多,屑沫会随着切消油进入工作台导机,这样以来就会研坏机床。 第五, 当滚齿机在找正在工作的时侯,此时工作台回转速度应该每分钟不得超过 1 转;当滚切齿数少于 20 齿以下的时侯,应该降低 滚刀转数,保护蜗轮不被损坏;要密切注意位于床身侧面的润滑信号灯,看到红灯亮时,必须立即停机检查 。 这些知识的补充对我们是非常有帮助的,发散了我们的思维,使我们进一步的了解了滚齿机,受益匪浅。对于滚齿机的了解我也是触及皮毛,还需多加努力。 齿轮加工主要是两种方法 成型法和展成法,成型法就是直接使用齿轮成型铣刀将齿谷铣出,优点是能在铣床上就能获得齿轮,在设备受限制的情况下考虑 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。 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。插齿是用模拟两个齿轮啮合来加工的 为滚齿的滚刀的齿形是直线的,方便加工,而插齿的刀具就是一个铲背了的齿轮,齿形是渐开线 ,加工起来没这方便。但插齿能用在一些滚齿不能加工的位置上,如内齿和退刀距离过短的双联或多连齿轮。在齿轮的精加工有剃齿和磨齿。同样是展成法,剃齿的优点是效率高但不能用于硬齿面,磨齿就相反 。 通过本次 实习,丰富了自己的机械加工方面的 基本知识,对课本学习知识与实践有了初步 的融合,对自身的机械加工理论起到了融 会贯通的作用。 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 1 目 录 目 录 . 1 第一章 绪论 . 2 轮加工机床简介 . 2 齿机的发展现状及趋势 . 2 第二章 滚齿机方案设计 . 4 功能分析(黑箱法) . 4 能原理比较方案的选择 . 4 能分解图 . 6 功能元求解方案分析 . 8 佳方 案解的分析及确定 . 14 算有关数据 . 18 第三章 齿机分齿部分计算 . 20 齿原理 . 21 齿挂轮的计算 . 21 齿挂轮调整表 . 22 第四章 蜗杆、蜗轮的设计计算及校核 . 26 杆、蜗轮的选择 . 26 杆的热平衡核算 . 29 总 结 . 31 参考文献 . 32 致谢 . 33 附件 1 . 34 附件 2 . 40 附件 3 滚齿机系统示意图 . 46 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 2 第一章 绪论 轮加工机床简介 齿轮加工机床系指用齿轮切削工具加工齿轮齿面或齿条齿面的机床及其配套辅机。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,范成法按其加工方法和加工对象分为: (1)插齿机:多用于粗、精加工内外啮合的直齿圆柱齿轮,特别适用于双联、多联齿轮,当机床上装有专用装置后,可以加工斜齿圆柱齿轮及齿条。 (2)滚齿机:可进行滚铣圆柱直齿轮、斜齿轮、蜗轮及花键轴等加工。 (3)剃齿机:按螺旋齿轮啮合原理用剃齿刀带动工件 (或工件带动刀具 )旋转剃削圆柱齿轮齿面的齿轮再加工机床。 (4)刨齿机:用于外啮 合直齿锥齿轮加工。 (5)铣齿机:用于加工正交、非正交 (轴交角不等于 90) 的弧齿锥齿轮、双曲线锥齿轮加工。 (6)磨齿机:用于热处理后各种高精度齿轮再加工。 齿机的发展现状及趋势 齿轮制造业是从属于主机制造业的一个配套产业,它随着主机行业的发展而兴衰。 “ 十五 ” 期间,由于主机行业发展情况良好,中国齿轮制造业到 2005 年底有较大增长,中国已成为世界齿轮制造大国 。 齿轮制造行业的高速发展,又反过来要求机床制造水平不断提高,以满足汽车、航空、航天等行业的发展。 据中国齿轮罗纹花键机床用户协会提供 的数据, 2005 年全国齿轮制造企业约为 500 家,其中改制企业约 400 家,从业总人数 25 万人,年销售额可达 750 亿元(未计国外进口及随成套设备进口中齿轮产品的价值,国内市场齿轮产品实际消费额青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 3 接近 1000 亿元),其中人均销售额可达 28 万元 /年,在世界行业排名中位列第三,在美国和日本之后 。 这样的发展规模当然离不开机床业所提供的支持。 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 4 第二章 滚齿机方案设计 功能分析(黑箱法) 黑箱法是将实现给定功能的机械系统看作为一个未知内部功能结构和功能载体的“黑箱”,通过对它的输入量和 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体的可行性方案。 滚齿机是 齿轮滚刀加工齿轮的专用机床,在齿轮加工应用 中 最 为 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。 滚齿机的一种改进型号。 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。 齿机主要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。其总功能是加工齿轮 以及花键轴,包括 主 传 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 等功能;其主要系统包括动力系统,切削系统,控制系统,润滑系统和冷却系统等。 能原理比较方案的选择 切削齿轮的方法可分为两大类: 成形法 和 展成法 。 成型法 就是直接使用齿轮成型铣刀将齿谷铣出 ,优点是能在铣床上就能获得齿轮 ,青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 5 在设备受限制的情况下考虑 在一段齿数内用一把刀 ,从而齿型会带来系统误差 . 展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的,即把齿轮啮合副中的一个转化成刀具,另一个转化成工件,并强制 刀具和工件作严格的啮合运动,在工件上切出齿廓。由于齿轮啮合副正常啮合的条件是模数、压力角相等,故展成法加工齿轮所用刀具渐开线廓形仅与刀具本身的齿数有关,而与被切齿轮的齿数无关。因此,每一种模数,只需用一把刀具就可以加工各种不同齿数的齿轮。此外,还可以用改变刀具与工件的中心距来加工变位齿轮。这种方法的加工精度和生产率一般比较高,因此在齿轮加工机床中应用最为广泛。 数控滚齿机加工精度较难满足要求,因齿轮要求精度高,所以管理操作复杂,传统滚齿机加工精度高,便于控制,目前仍应用广泛。 通过以上成形法和展成法的比较, 以及传统滚齿机和数控滚齿机的比较,最终选择的齿轮加工设备是传统滚齿机。传统滚齿机既可以加工直齿圆柱齿轮,又可以加工斜齿圆柱齿轮,现以加工斜齿圆柱齿轮的要求设计滚齿机。 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 6 能分解图 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 7 总功能 范成切齿 主传动 分齿 进给 差动 动力 定传动比传动 变速传动 直齿 斜齿 定传动比 变速传动 圆柱齿轮差速系统 圆锥齿轮差速 电动机 液压 定轴轮系 周转轮系 有级变速 无级变速 定传动比传动 变速传动 定传动比传动 变速传动 定轴轮系 凸轮连杆机构 有级变速 无级变速 定轴轮系 周转轮系 有级变速 无级变速 定轴轮系 周转轮系 有级变速 无级变速 电气 其他 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 8 图 2齿机总功能分解图 功能元求解方案分析 1)主传动: 表 2 方 案 简 图 方 案 说 明 方案1 定轴轮系 定轴轮 系方案:由设计题目的主要技术参数知,滚刀主轴的变速级为 6 级,又依据经验,该传动为降速传动。越接近电动机的转动件转速越 高,在电动机功率一定的情况下,传动件和传动轴的几何尺寸就越小。 定轴轮系的原理简单易懂,传动机构简单。轮系运转时,各齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定不变的。定轴轮系的制造和操作都比较简单,价格低廉,传动精度较高,但是只适用于变速级数减少的场合。当传动比较大时,齿轮数目变大,所占空间变大,影响整个设备的体积和利用率。 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 9 方案2 周转轮系 周转轮系中有行星架,周转轮系的传动比不能直接求的,而应由反转法来求。周转轮系传动机构简单。轮系运转时,各齿轮的轴线相对于机架的位置都是变化的。 方案3菱锥式无级变速器 棱锥式无级变速器适应于机床的主传动系统,可以简化机床的传动系统,可以在运转中变速,操纵简单,易于实现自动化。机构简单,维护方便,制造成本低。 但是该传动是摩擦传动,容易磨损和发热,寿命较低,不能满足严格的传动要求,不适用于机床对传动比有严格要求的传动链。 H 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 10 2)分齿传动 方 案 简 图 方 案 说 明 方案 1定轴轮系 定轴轮系结构简单、传动结构紧凑、传动效率较高,制造和操作都比较方便,价格低廉。在此处若用定轴轮系,会是进给系统的变数技术较小。本系统只 适用于变速级数较小的场合,当变速级数较大时,会使其结构庞大。 方案 2周转轮系 周 转 轮 系 中 有 行 星架,周转轮系的传动比不能直接求的,而应由反转法来求。周转轮系传动机构简单。轮系运转时,各齿轮的轴线相对于机架的位置都是变化的。 方案 3钢球式无级变速器 该无机变速器适用于机床主传动或进给系统。结构紧凑、体积小。但输出转速较高,在机床上采用时,需采用较大传动比的齿轮 传动来降速。并且该无极变速器寿命较低、不能满足严格的传动比要求 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 11 3)进给传动 方 案 简 图 方 案 说 明 方案 1定轴轮系 定轴轮系的原理简单,转动结构紧凑,传动速度较高,制造和操作都比较方便,价格低廉。此处若用没有滑动齿轮的定轴轮系将会使变速级数较小。当变速级数较多时,将会使级数过于庞大。 方案 2凸轮连杆 电动机通过皮带带动凸轮,使凸轮转动。本方案中 B 处是高副接触,易摩擦。连杆机构的尺寸较大。 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 12 方案 3 棱锥式无级变速器 棱锥式无级变速器适应于机床的主传动系统,可以简化机床的传动系 统,可以在运转中变速,操纵简单,易于实现自动化。机构简单,维护方便,制造成本低。 但是该传动是摩擦传动,容易磨损和发热,寿命较低,不能满足严格的传动要求,不适用于机床对传动比有严格要求的传动链。 4)差动 方 案 简 图 方 案 说 明 方案 1 圆柱齿轮差动系统 根据自由度的不同划分周转轮系,当自由度为 时,我们称它为差动轮系。根据机构具有确定运动的原理,需要给定 个独立的运动规律,该差动轮系才能有确定的运动。当自由度为时,我们称为行星轮系,只要给定 个独立运动即可。 差动轮系有两个自由度,因此 可以利用这一特点,实现运动的合成和分解。与圆锥齿轮差动器相比,其尺寸结构较大,不如青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 13 圆锥齿轮差动器结构紧凑。 方案 2 圆锥齿轮差动系统 差动轮系有两个自由度,因此可以利用这一特点,实现运动的合成和分解。其结构比圆柱齿轮差动器。 5)动力 方 案 简 图 方 案 说 明 方案 1 电动机 电动机简单、可靠、耐用、易维护、价格低廉。 方案 2 液压 在传递相同功率的情况下,液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活。 不能得到严格的传动比,因而不能用于如加工螺纹齿轮等机床的内联传动链中 。不可避免地存在泄漏,动作快速性好,控制、调节比较简单,操纵比较方便、省力,便于与电气控制相配合。 方案 3 电气 电气传动精确度高、节省能源、精密控制、改善环保水平、节约成本、降低噪音。 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 14 佳方案解的分析及确定 按判别表法定各评价目标的加权系数,对主要参数作评价决策。粗略地从满足功能要求、成本低廉、可靠性高、操纵性能好、维护方便、外形尺寸环保与美观六个方面对滚齿机系统各部分的方案解进行评价。 (一) 对该六个方面进行重要性系数确定 重要性系数表 表 2足功能要求 成本 可靠性 操控性 维护性 外观及 环保 占百分比 满足 功能 要求 3 3 3 3 4 16 本 1 1 3 3 3 11 靠性 1 3 3 3 4 14 控性 1 1 1 2 3 8 护性 1 1 1 2 3 8 观 及环保 0 1 0 1 1 3 60 1 注: 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 15 (二) 根据总体得分 =(各方面得分 *重要性系数)对系统各部分进行优劣评价。以下各部分的评分分值的意义如下: 表 2可用 可用 一般 良好 优秀 理想 0 1 2 3 4 5 1)、主传动方案的分析比较与确定: 主传动方案比较 表 2案 得分 方向 满足功能要求 4 4 3 成本 3 3 2 可靠性 4 3 4 操控性 3 4 3 维护性 2 2 3 外观及 环保 2 3 3 总体得分: A=4 =4 3 以主传动方案中的最优方案为方案 B:周转轮系。 2 )、分齿运动方案系统的分析比较与确定: 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 16 分齿运动方案比较 表 2分 方案 方向 C 钢球式无级变速器 满足功能要求 3 3 3 成本 4 3 2 可靠性 3 2 3 操控性 4 4 2 维护性 3 1 3 外观及环保 3 2 4 总体得分: A=3 =3 =3 以分齿传动方案中的最优方案为方案 A:定轴轮系。 3) 、进给运动方案系统的分析比较与确定: 进给方案比较 表 2分 方案 方向 A 定轴轮系 满足功能要求 3 3 2 成本 3 3 4 可靠性 4 2 2 操控性 4 4 5 维护性 2 2 2 外观及环保 2 3 4 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 17 总体得分: A=3 =3 =2 以进给传动方案中的最优方案为方案 A:定轴轮系。 4 )差动运动方案系统的分析比较与确定 差动运动方案比较 表 2分 方案 方向 A 圆柱齿轮差速系统 B 圆锥齿轮差速 满足功能要求 3 3 成本 4 4 可靠性 3 4 操控性 4 4 维护性 2 2 外观及环保 4 3 总体得分: A=3 =3 以差动传动方案中的最优方案为方案 B:圆锥齿轮差速 5)系统的分析比较与确定 动力方案 表 2分 方案 方向 A 电动机 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 18 满足功能要求 4 3 3 成本 5 3 4 可靠性 3 4 3 操控性 4 3 3 维护性 4 3 4 外观及环保 4 2 3 总体得分: A=4 =3 =3 以动力传动方案中的最优方案为方案 A:电动机。 6)所以整台滚齿机的最佳方案组合为: 最佳方案组合表 表 2统 主传动 分齿 进给 差动 动力 方案 周转轮系 定轴轮系 定轴轮系 圆锥齿轮差速 电动机 算有关数据 ( 1)计算滚刀的速度 加工模数 m 8 45钢时, V=v ( 1 已知进给量 f= 由手册 (3)查得,切削速度修正系数 耐用度T=59600, 将以上参数带入公式得: V=)4 9 6 0 得: V= 化为转速为 n=2.7 (2) 计算滚刀的切削功率 : 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 19 滚刀 45钢( , Pm= (2已知进给量 f=mm/r,模数 m=8削速度 V= 滚刀外径 60并且 1f =r 时 , 1V =s; f 2f =4mm/s 时,2V =s。 查手册( 3)得:功率修正系数 由公式( 2知,当 值越大, 当 能满足大功率要求。所以应取 f 与 f 中较大者。 因为, f = =f = =f 45 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 28 从表 11参考文献 5) 中查得蜗轮的基本许用应力 268H M P a 。 应力循环次数 72 5316 0 6 0 1 2 4 0 0 0 1 . 0 6 2 1 072hN j n L 寿命系数 78 710 0 . 9 9 2 51 . 0 6 2 1 0则 0 . 9 9 2 5 2 6 8 2 6 6H H N P a M P a ( 6)计算中心距 23 1 6 0 3 . 11 . 2 1 2 4 3 6 5 1 2 . 5 2 1 7 . 2 3266a m m m m 取中心距 230a ,因 72i ,故从表 11参考文献 5) ,蜗杆分度圆直径 1 63d 。这时 1 ,从图 11可查得接触系数 ,因为 ,因此以上计算结果可用。 ( 1)蜗杆 轴向齿距 2 5 3aP m m;直径系数 10q ;齿顶圆直径1 98ad 齿根圆直径1 6 1 m m;分度圆导程角 5 97 ;蜗杆轴向齿厚 1 2 6 4as m m。 ( 2)蜗轮 蜗轮齿数2 72z ;变位系数2 ; 蜗轮分度圆直径 22 6 . 3 7 2 4 5 3 . 6d m z m m m m 蜗轮喉圆直径 2 2 22 4 5 3 . 6 2 8 4 6 9 . 6d h m m m m 蜗轮齿根圆直径 2 2 22 4 6 9 . 6 2 1 . 2 8 4 5 0 . 4d h m m m m 2 2121 . 5 3F F a Yd d m青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 29 当量齿数 22 3372 7 2 . 2 9c o s c o s 5 . 1 6 9v 根据2 ,2 ,从图 11参考文献 5) 中可查得齿形系数2 。 螺旋角系数 1 1 . 3 11 1 0 . 9 1 9 21 4 0 1 4 0Y 许用弯曲应力 F F F 从表 11 56F M P a 。 寿命系数 69 710 0 . 7 6 91 . 0 6 2 1 0 5 6 0 . 7 6 9 4 3 . 0 6 4F M P a M P a 1 . 5 3 1 . 2 1 2 4 3 6 5 1 2 . 51 . 3 5 0 . 9 1 9 2 3 6 . 7 8 16 1 3 9 6 6 . 3F M P a M P a 弯曲强度是满足的。 杆的热平衡核算 蜗杆传动由于效率低,工作 发热量大。在闭式传动中,如果产生的热量不能及时散逸,将因油温不断升高而使润滑油稀释,从而增大摩擦损失,甚至发生胶合。所以,必须根据单位时间内的发热量 1 等 于同时间内的散热量 2 的条件进行热平衡核算,以保证油温稳定在规定的范围之内。 由摩擦损耗的功率 (1,则产生的热流量(单位为 1W=1J/S)为: 1=1000P(1 式中, 自然冷却方式,从箱体外壁散发到周围空气中去的热流量 2(单位为 W)为: 2= dS(式中: d 箱体的表面传热系数,可取 d=( W/( ),当周围空 气流通良好时,取偏大值; S 内表面能被润滑油所飞溅到,而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积,; 油的工作温度,一般限制在 60 70,最高不应超过 80; 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 30 周围空气的温度,常温情况可取为 20 。 按热平衡条件 1= 2,可以求得既定工作条件下的能够保持正常工作温度所需要的散热面积 S(单位为 )为: 7 5 070( 5 0 0)( )1(1 0 0 00 ad 粗略估算内表面被润滑油所飞溅到,而外表面又可以为周围空气所冷却的箱体表面面积 : (550205+550270+270205) 2=633200 2= S= ,因此,在不必采取散热措施的情况下可以满足散热要求。 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 31 总 结 经过历时三个多月的毕业设计,我从中学到了许多东西。我对机械专业整整四年所学的课程有了更深入的理解,将自己所学的理论知识应用于实践,同时对机械设计过程的整体把握上有了些许心得体会。 在毕业设计的初级阶段,我忙头无绪,无从下手。在杨志强老师的耐心指导下,我慢慢理清了做毕业设计的大体思路 提出与选取方案、各零件的选取、绘图和编写说明书等。 在设计 的计算阶段,各主要零件都要进行设计与计算,这一阶段的工作量较为庞大,使我充分认识到设计任务的艰巨性。但通过设计计算也锻炼了我的耐性和毅力。 在设计的绘图阶段,我对 操作进一步熟练了,此刻,我才真正领悟到了“温故而知新”的含义。 外文的翻译扩大了我自己专业的词汇量。 在论文的写作过程中,近两万字的文字输入使我提高了打字的速度,可以更加熟练的运用 由于水平有限,经验不足,错误在所难免,望读者给予批评指正。 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 32 参考文献 1 成大先主编 1北京:北京工业出版社, 2002 2 成大先主编 3、 5、 6卷) 学工业出版社, 2000 3 李洪主编 北京:北京出版社, 1990 4 刘会英 ,杨志强主编 北京:机械工业出版社, 2003 5 濮良贵等主编 北京:高等教育出版社, 2000 6 戴曙主编 北京:机械工业出版社, 1996 7 机械设计手册编委会编机械设计手册 械工业出版社, 2005 8 机械工程手册编委会编机械工程手册 械工 业出版社, 1979 9 华东纺织工学院等院校主编 上海:上海科学技术出版社,1979 10 申永胜主编 北京:清华大学出版社, 1999 11 黄靖远等主编 北京:机械工业出版社, 1999 12 任殿阁等主编 沈阳:辽宁科学技术出版社, 1991 13 吴圣庄主编 北京:机械工业出版社, 1980 14 孟宪源主编 北京:机械工业出版社, 1994 15 现代机械传动手册编辑委员会编 北京:机械工业出版社, 1994 16 现代实用机床设计手册编委会编 、下册) 械工业出版社, 2006 17 美 希格力 (. 米施克 (. . 英文版原书 第 6 版 械工业出版社, 18 美 荷马 D ( ) 爱克哈德 ( 著 . 文版)北京:机械工业出版社, 19 M , of I 1984 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 33 致谢 光阴似箭,四年的大学生活就要结束了 ,美好的大学时光已接近尾声。毕业设计作为大学期间非常重要的一项任务,要求我们投入相当的精力去完成它。在指导老师布置完设计任务时,我们小组有条不紊的进行每一项工作,完 成每一项任务。初期,我们积极收集相关资料,拓展自己的知识面,争取做到有的放矢。经过一段时间的精心准备,再加上杨志强老师的细心指导,我透彻地领悟到了这次设计的主题思想,明确了自己的设计任务,了解了设计项目中一些关键的部分,可以说我的毕业论文能够按时顺利完成,与老师的严格要求,耐心指导是分不开的。 本次毕业设计的完成,是整个大学生活结束的标志。在杨志强老师的悉心指导和严格 要求下,本论文得以圆满完成。同时,我的专业知识也得到了巩固。杨老师 严谨的作风和踏实的态度使我深受感动。借此论文之际,谨向我的导师表示我真诚的感 谢和崇高的敬意! 在论文完成过程中,我还得到了其他同学的帮助。在此,我向所有给过我无私帮助的同学表示衷心的感谢 ! 在论文的写作过程中,我的专业知识得到了巩固和系统化,并且在实践中学到了许多课堂上学不到的东西,这为我以后的工作和学习打下了坚实的基础。没有导师的悉心指导,没有同学们的热情帮助,本论文不能顺利完成,感谢所有帮助过我的人! 青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 34 附件 1 齿轮和轴的介绍 摘 要 :在传统机械和现代机械中齿轮和轴的重要地位是不可动摇的。齿轮和轴主要安装在主轴箱来传递力的方向。通过加工制造它们可以分 为 许多的型号,分别用于许多的场合。所以我们对齿轮和轴的了解和认识必须是多层次多方位的。 关键词 :齿轮;轴 在直齿圆柱齿轮的受力分析中,是假定各力作用在单一平面的。我们将研究作用力具有三维坐标的齿轮。因此,在斜齿轮的情况下,其齿向是不平行于回转轴 线的。而在锥齿轮的情况中各回转轴线互相不平行。像我们要讨论的那样,尚有其他道理需要学习,掌握。 斜齿轮用于传递平行轴之间的运动。倾斜角度每个齿轮都一样,但一个必须右旋斜齿,而另一个必须是左旋斜齿。齿的形状是一溅开线螺旋面。如果一张被剪 成平行四边形(矩形)的纸张包围在 齿轮圆柱体上,纸上印出齿的角刃边就变成斜线。如果我展开这张纸,在血角刃边上的每一个点就发生一渐开线曲线。 直齿圆柱齿轮轮齿的初始接触处是跨过整个齿面而伸展开来的线。斜齿轮轮齿的初始接触是一点,当齿进入更多的啮合时,它就变成线。在直齿圆柱齿轮中, 接触是平行于回转轴线的。在斜齿轮中,该先是跨过齿面的对角线。它是齿轮逐渐进行啮合并平稳的从一个齿到另一个齿传递运动,那样就使斜齿轮具有高速重载下 平稳传递运动的能力。斜齿轮使轴的轴承承受径向和轴向力。当轴向推力变的大了或由于别的原因而产生某些影响时,那就可以使用人字 齿轮。双斜齿轮(人字齿 轮)是与反向的并排地装在同一轴上的两个斜齿轮等效。他们产生相反的轴向推力作用,这样就消除了轴向推力。当两个或更多个单向齿斜齿轮被在同一轴上时,齿 轮的齿向应作选择,以便产生最小的轴向推力。 交错轴斜齿轮或螺旋齿轮,他们是轴中心线既不相交也不平行。交错轴斜齿轮的齿彼此之间发生点接触,它随着齿轮的磨合而变成线接触。因此他们只能传递 小的载荷和主要用于仪器设备中,而且肯定不能推荐在动力传动中使用。交错轴斜齿轮与斜齿轮之间在被安装后互相捏合之前是没有任何区别的。它们是以同样的方 法进行制青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 35 造。 一对相啮合的交错轴斜齿轮通常具有同样的齿向,即左旋主动齿轮跟右旋从动齿轮相啮合。在交错轴斜齿设计中,当该齿的斜角相等时所产生滑移速度 最小。然而当该齿的斜角不相等时,如果两个齿轮具有相同齿向的话,大斜角齿轮应用作主动齿轮。 蜗轮与交错轴斜齿轮相似。小齿轮即蜗杆具有较小的齿数,通常是一到四齿,由于它们完全缠绕在节圆柱上,因此它们被称为螺纹齿。与其相配的齿轮叫做蜗 轮,蜗轮不是真正的斜齿轮。蜗杆和蜗轮通常是用于向垂直相交轴之间的传动提供大的角速度减速比。蜗轮不是斜齿轮,因为其齿顶面做成中凹形状以适配蜗杆曲 率, 目的是要形成线接触而不是点接触。然而蜗杆蜗轮传动机构中 存在齿间有较大滑移速度的缺点,正像交错轴斜齿轮那样。 蜗杆蜗轮机构有单包围和双包围机构。单包围机构就是蜗轮包裹着蜗杆的一种机构。当然,如果每个构件各自局部地包围着对方的蜗轮机构就是双包围蜗轮蜗杆机构。着两者之间的重要区别是,在双包围蜗轮组的轮齿间有面接触,而在单包围的蜗轮组的轮齿间有线接触。一个装置中的蜗杆和蜗轮正像交错轴斜齿轮那样具有相同的齿向,但是其斜齿齿角的角度是极不相同的。蜗杆上的齿斜角度通常很大,而蜗轮上的则极小,因此习惯常规定蜗杆的导角,那 就是蜗杆齿斜角的余角;也规定了蜗轮上的齿斜角,该两角之和就等于 90度的轴线交角。 当齿轮要用来传递相交轴之间的运动时,就需要某种形式的锥齿轮。虽然锥齿轮通常制造成能构成 90 度轴交角,但它们也可产生任何角度的轴交角。轮齿可以铸出,铣制或滚切加工。仅就滚齿而言就可达一级精度。在典型的锥齿轮安装中,其中一个锥齿轮常常装于支承的外侧。这意味着轴的挠曲情况更加明显而使在轮齿接触上具有更大的影响。 另外一个难题,发生在难于预示锥齿轮轮齿上的应力,实际上是由于齿轮被加工成锥状造成的。 直齿锥齿轮易于设计且制造简单, 如果他们安装的精密而确定,在运转中会产生良好效果。然而在直齿圆柱齿轮情况下,在节线速度较高时,他们将发出噪音。在这青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 36 些情况下,螺旋锥齿轮比直齿轮能产生平稳的多的啮合作用,因此碰到高速运转的场合那是很有用的。当在汽车的各种不同用途中,有一个带偏心轴的类似锥齿轮的机构,那是常常所希望的。这样的齿轮机构叫做准双曲面齿轮机构,因为它们的节面是双曲回转面。这种齿轮之间的轮齿作用是沿着一根直线上产生滚动与滑动相结合的运动并和蜗轮蜗杆的轮齿作用有着更多的共同之处。 轴是一种转动或静止的杆件。通常有圆形横截面。在轴上安装像 齿轮,皮带轮,飞轮,曲柄,链轮和其他动力传递零件。轴能够承受弯曲,拉伸,压缩或扭转载荷,这些力相结合时,人们期望找到静强度和疲劳强度作为设计的重要依据。因为单根轴可以承受静压力,变应力和交变应力,所有的应力作用都是同时发生的。 “轴”这个词包含着多种含义,例如心轴和主轴。心轴也是轴,既可以旋转也可以静止的轴,但不承受扭转载荷。短的转动轴常常被称为主轴。 当轴的弯曲或扭转变形必需被限制于很小的范围内时,其尺寸应根据变形来确定,然后进行应力分析。因此,如若轴要做得有足够的刚度以致挠曲不太大,那么合应力符合安 全要求那是完全可能的。但决不意味着设计者要保证;它们是安全的,轴几乎总是要进行计算的,知道它们是处在可以接受的允许的极限以内。因之,设计者无论何时,动力传递零件,如齿轮或皮带轮都应该设置在靠近支持轴承附近。这就减低了弯矩,因而减小变形和弯曲应力。 虽然来自 法在设计轴中难于应用,但它可能用来准确预示实际失效。这样,它是一个检验已经设计好了的轴的或者发现具体轴在运转中发生损坏原因的好方法。进而有着大量的关于设计的问题,其中由于别的考虑例如刚度考虑,尺寸已得到较好的限制。 设计者去查找关于圆角尺寸、热处理、表面光洁度和是否要进行喷丸处理等资料,那真正的唯一的需要是实现所要求的寿命和可靠性。 由于他们的功能相似,将离合器和制动器一起处理。简化摩擦离合器或制动器的青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 37 动力学表达式中,各自以角速度 动的两个转动惯量 制动器情况下其中之一可能是零,由于接上离合器或制动器而最终要导致同样的速度。因为两个构件开始以不同速度运转而使打滑发生了,并且在作用过程中能量散失,结果导致温升。在分析这些装置的性能时,我们应注意到作用力,传递的扭矩,散失的能量和温升。所传递的扭矩关 系到作用力,摩擦系数和离 合器或制动器的几何状况。这是一个静力学问题。这个问题将必须对每个几何机构形状分别进行研究。然而温升与能量损失有关,研究温升可能与制动器或离合器的 类型无关。因为几何形状的重要性是散热表面。各种各样的离合器和制动器可作如下分类: 1轮缘式内膨胀制冻块; 2轮缘式外接触制动块; 3条带式; 4盘型或轴向式; 5圆锥型; 6混合式。 分析摩擦离合器和制动器的各种形式都应用一般的同样的程序,下面的步骤是必需的: 1假定或确定摩擦表面上压力分布; 2找出最大压力和任一点处压力 之间的关系; 3应用静平衡条件去找寻( a)作用力;( b)扭矩; (c)支反力。 混合式离合器包括几个类型,例如强制接触离合器、超载释放保护离合器、超越离合器、磁液离合器等等。 强制接触离合器由一个变位杆和两个夹爪组成。各种强制接触离合器之间最大的区别与夹爪的设计有关。为了在结合过程中给变换作用予较长时间周期,夹爪 可以是棘轮式的,螺旋型或齿型的。有时使用许多齿或夹爪。他们可能在圆周面上加工齿,以便他们以圆柱周向配合来结合或者在配合元件的端面上加工齿来结合。 虽然强制离合器不像摩擦接触离合器用的那么广泛,但它 们确实有很重要的运用。离合器需要同步操作。 有些装置例如线性驱动装置或电机操作螺杆驱动器必须运行到一定的限度然后停顿下来。为着这些用途就需要超载释放保护离合器。这些离合器通常用弹簧加 载,以使得在达到预定的力矩时释放。当到达超载点时听到的 “ 喀嚓 ” 声就被认定为是所希青岛理工大学本科毕业设计(论文)说明书 38 望的信号声。 超越离合器或连轴器允许机器的被动构件 “ 空转 ” 或 “ 超越 ” ,因为主动驱动件停顿了或者因为另一个动力源使被动构件增加了速度。这种离合器通常使用装 在外套筒和内轴件之间的滚子或滚珠。该内轴件,在它的周边加工了数个平面。驱动作用是靠在套筒和平面 之间契入的滚子来获得。因此该离合器与具有一定数量齿 的棘轮棘爪机构等效。 磁液离合器或制动器相对来说是一个新的发展,它们具有两平行的磁极板。这些磁极板之间有磁粉混合物润滑。电磁线圈被装入磁路中
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