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Y3180 型滚齿机 主轴 设计 说明书 CAD 图纸

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内容简介：

摘 要齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床。主传动箱是滚齿机最重要的部件。齿轮加工中的动力传递和变速主要都是通过主传动箱来完成的。传动箱紧固在床身的背面，其内装有主传动进给差动机构构件和走刀挂轮架及分度轴部件，分度挂轮架也在其中。主传动箱的第一根轴端部连接叶片泵，主电机开动后，叶片泵向机床各自动润滑点提供润滑油，向刀架立柱的液压缸供给压力油。主传动箱中的齿轮传动主要满足四条传动链的要求，特别是两条内传动链：展成运动链和附加运动链。主传动中的轴的设计，要考虑动载和主传动箱结构的要求，设计出来的轴安装好后不能与其他的零部件干涉。在设计的过程中，既要考虑到运动和动力的要求，还要注意不能使结构太臃肿，因此在本滚齿机主传动链的设计中对一些传动比做了适当的调整。走刀挂轮架与分度轴部件安装在主传动箱的后面。设计出的主传动箱能满足加工要求，保证加工精度，且满足强度、刚度、寿命、工艺性与经济性等方面的要求，并使机床运行平稳，工作可靠，结构合理，装卸方便，便于维修与调整。关键词：内传动链；主传动箱；分度轴AbstractThe gear hobbing machine is one kinds of tools with high technology and the complex structure. The master drive box is the most important part of the gear hobbing machine. In the gear processing, power transmission and the speed change mainly is completes through the master driving box. The gear box fastening on the machine tool bodys back, there are the differential transmission, the dividing spindle, and the gear dividing swing frame in it. The first axis nose in main transmission box connects with vane pump. After main electromotor starting, the vane pump supplies the oil each lubricating points and the hydraulic pressure vessels. In the main drive box are four transmission chains, specially two interior transmission chains: the meshing movement chain and the increment motion chain. Design of the axes in main drive box must consider the moving load and structure request of the master drive box, and they cannot interfere with other part after installed. In design process, the movement and the power request must be considered, and the structure can not be too fat. Therefore, some transmission ratios of the drive chain have been made the suitable adjustment. The dividing spindle and the gear swing frame for feeding are installed on the main transmission gear box behind. The main transmission gear box must satisfy some demands, such as intensity, rigidity, life, movement stability, structure rationality, convenience in loading and unloading, machining precision, and technical and economical demands.Key words: interior transmission chain; main transmission gear box; the dividing spindle; the gear swing frame for feeding29目 录摘要IAbstractII目 录1第一章 前言1第二章 滚齿机总体设计32.1总体方案论证32.2 拟定传动方案32.3 确定详细传动方案52.4 床身72.5 主传动箱72.6 刀架立柱82.7 滚刀牙箱82.8 工作台82.9 外支架8第三章 主传动链的设计93.1 主电动机的选择93.2 传动比的计算及分配103.3 V带的设计计算113.4 主传动链的动力计算143.4.1 第二级变速齿轮的动力计算143.4.2 第三级变速齿轮(锥齿轮)的动力计算153.4.3 第四级变速齿轮的动力计算163.5 主传动链中轴的最小径的估算18第四章 主传动箱装配结构设计224.1 主传动箱内分齿挂轮的调整234.2 主传动箱内差动挂轮的调整234.3 变速挂轮的调整24第五章 分度轴及走刀挂轮架的设计265.1 确定分度轴的材料及热处理方法265.2 分度轴的结构设计265.3 分度轴强度的校核275.4 走刀挂轮架的设计28第六章 结论30参考文献31致 谢32附 录33第一章 前言齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统，由于齿轮使用的量大面广，齿轮加工机床已成为汽车、摩托车、工程机械、船舶等行业的关键设备。特别是，随着汽车工业的高速发展，对齿轮的需求量日益增加，对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高，使齿轮加工机床在汽车、摩托车等行业中占有越来越重要的作用。滚齿机是齿轮加工机床中的一种，其占齿轮加工机床拥有量的40%50%。它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。随着重型车市场的高速扩张和产销量的迅速增长，变速箱和齿轮制造行业的内部竞争必将进一步加剧，为齿轮机床行业增加了良性发展的大好机会，各生产厂商大规模技改投资齿轮加工机床。目前国际上生产滚齿机的强国美国、德国和日本，也是世界经济强国和汽车生产大国。美国Gleason-pfauter公司，德国的Liebherr 公司，日本的三菱重工公司、坚藤、清和公司和意大利的SU公司是国外最具实力的滚齿机制造商。这些公司目前生产的滚齿机都是全数控式的，中小规格滚齿机都在朝着高速方向发展，所有高效机床均采用了全密封护罩加油雾分离器及磁力排屑器的方式部分地解决环保问题。近年来，为更好地满足滚齿加工中的绿色制造，德国Liebherr 公司早在十几年前就开始研究高速干式切削滚齿机。日本三菱重工则是最早将高速干式切削滚齿机商品化的制造商，它们的成功还得益于滚刀制造技术的提高。目前，Liebherr、Gleason-pfauter、三菱重工、SU、坚藤和清和均开发了适用于高速干式切削的滚齿机产品。在特别重视环保的世界著名齿轮制造商中，如德国ZF公司、美国Ford汽车公司等使用高速干式滚齿已成为主流。在我国上海汽车齿轮公司及陕西发士特公司也已开始采购三菱重工公司生产的干式切削滚齿机。近几年，我国在滚齿机设计技术方面研究的主要内容经历了从传统机械式滚齿机通过数控改造发展为2-3轴（直线运动轴）实用型数控高效滚齿机，到全新的六轴四联动数控高速滚齿机的开发。滚齿机加工（钢件）全部采用湿式滚齿方式。目前，国内主要滚齿机制造商重庆机床厂及南京二机床有限责任公司生产的系列数控高效滚齿机已采取全密封护罩加油雾分离器和磁力排屑器的方式部分地解决环保问题。世界上滚齿机产量最大的制造商重庆机床厂从2001年开始研究面向绿色制造的高速干切滚齿技术，2002年初研制成功既能干切又能湿切的YKS3112六轴四联动数控高速滚齿机，2003年初又开始研制面向绿色制造的YE3116CNC7高速干式切削滚齿机，即将进入商品化阶段。本次所设计的滚齿机主传动箱是Y3180系列普通型滚齿机的主要部件之一，该机床主要用于单件、小批和成批圆柱齿轮与蜗轮的铣削加工。机床最大切削模数8mm，铣削圆柱齿轮最大外径为800mm，铣刀最大垂直行程长度为350mm，滚刀转速范围为40200rpm。在正常情况下，其加工精度要求达到78级精度，表面粗糙度Ra达3.2m。主要设计任务是机床主传动设计，主传动箱装配结构设计，分度轴及走刀挂轮架设计和主传动箱零件结构设计。主传动箱紧固在床身的背面，其内装有主传动进给差动机构构件，主传动进给与差动挂轮均在其中。牙箱的第一根轴端部连接叶片泵，当主电机开动后，叶片泵开始工作，向机床各部位自动润滑点供给润滑油，并向刀架立柱的液压缸提供压力油。主传动箱中的齿轮传动主要满足四条传动链的要求，特别是两条内传动链：展成运动链和附加运动链。主传动中轴的设计要同时考虑动载和主传动箱结构的要求，设计出来的轴安装好后不能与其他零部件干涉。在设计过程中，既要考虑到运动和动力的要求，还要注意不能使结构太臃肿，因此在本滚齿机的主传动链的设计中对一些传动比做了适当的调整。传统滚齿机在加工过程中有以下特点：(1)滚削齿轮时，应用切削液可提高刀具寿命，改善加工表面质量和利于排出切削热而不致引起机床的热变形。但是，在高速切削过程中切削液的飞溅和形成的油雾对生态环境和人类特别有害，变质切削液的排放也会严重污染环境。(2)机床漏、混油严重。(3)加工成本高。机床的材料用量、能耗、油耗及附加费大，湿式齿轮加工中消耗的切削液及切削液附加装置的费用占加工成本的20%左右。(4)生产效率低下，加工质量差，难以满足现代企业生产的要求。开发研制新的滚齿机可以使公司拥有更大的市场份额，创造更好的经济效益和社会效益，同时在技术上达到一个新的高度。第二章 滚齿机总体设计2.1总体方案论证滚齿加工是依照交错轴螺旋齿轮啮合原理进行的。用齿轮滚刀加工的过程，就相当于一对螺旋齿轮啮合的过程。将其中的一个齿轮的齿数减少到一个或几个，螺旋角增大到很大，呈螺杆状，再开槽并铲背，使其具有切削性能，就成了齿轮滚刀。机床使滚刀和工件保持一对螺旋齿轮副啮合关系作相关旋转运动时，就可在工件上滚切出具有渐开线齿廓的齿槽。滚齿时，切出的齿廓是滚刀切削刃运动轨迹的包络线。滚齿时齿廓的成形方法是展成法，成形滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动就是展成运动，再加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运动，就可切出整个齿长。其设计依据如下：a) 最大切削模数8mm；b) 铣削圆柱齿轮最大外径800mm；c) 铣刀最大直径180mm；d) 最大加工宽度320mm；e) 铣刀最大垂直行程长度350mm；f) 滚刀转数范围40200r/min。g) 主电机功率及转速5.5kw，1440r/min。2.2 拟定传动方案加工直齿圆柱齿轮时，滚刀轴线与齿轮端面倾斜一个角度，其值等于滚刀螺旋升角，使滚刀螺纹方向与被切齿轮齿向一致。它需具有以下三条传动链： a) 主运动传动链：电动机M123滚刀，是一条外联系得传动链，实现滚刀的旋转运动。其中，为置换机构，用以变换滚刀的转速。b) 展成运动传动链：滚刀3456工作台，是内联系传动链，实现渐开线齿廓的复合成形运动。对单头滚刀而言，滚刀转一转，工件应转过一个齿，所以要求滚刀与工作台之间必须保持严格的传动比关系。其中换置机构为，用于适应工件齿数和滚刀头数的变化，其传动比的要求很精确。由于工作台的旋转方向与滚刀螺旋角的旋向有关，故在这条传动链中，还设有工作台变向机构。c) 轴向进给运动传动链：工作台612111087刀架，是一条外传动链，实现齿宽方向直线形齿形的运动。其中，换置机构为，用于调整轴向进给量的大小和方向，以适应不同加工表面粗糙度的要求，轴向进给运动是一个独立的简单运动，作为外联系传动链它可以使用独立的运动源来驱动，这里所以用工作台作为间接运动源，是因为滚齿时的进给量通常以工件每转1转时，刀架的位移量来计量，且刀架运动速度较低，采用这种传动方案，不仅满足了工艺上的需要，还能简化机床的结构。图2-1所示为滚切直齿圆柱齿轮齿轮的传动原理图。图2-1 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图斜齿圆柱齿轮在齿长方向为一条螺旋线，为了形成螺旋线齿线，在滚刀作轴向进给运动的同时，工件还应作附加旋转运动B3（简称附加运动），且这两个运动之间必须保持确定的关系：滚刀移动一个螺旋线导程S时工件应准确地附加转过1转，因此，加工斜齿轮时的进给运动是一个螺旋运动，是一个复合运动。实现滚切斜齿轮所需成形运动的传动原理图如图2-2所示。其中，主运动、展成运动以及轴向运动传动链与加工直齿轮时相同，只是在刀架与工作台之间增加了一条附加运动链：刀架-8-9-10-11-12-uy-13-14-u合成-5-ux-6-7-工作台。在保证刀架沿工作台轴线方向移动一个螺旋导程s时，工件附加转过1转，形成螺旋线齿线。图2-2 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图2.3 确定详细传动方案本次所设计的Y3180型滚齿机，它主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，也可用于手动径向进给加工蜗轮。因此，传动系统中共有6条传动链，它们分别是主运动链、展成运动链、轴向进给运动链、附加运动链、工作台的水平送进运动链和快速移动刀架的运动链。Y3180型机床的传动系统图如图2-3所示。图2-3 Y38型机床的传动系统图其传动路线如下：a) 主运动：由电动机经过三角皮带轮传到轴I-轴II轴IV（或者由轴III轴IV）中间经过变速挂轮，由轴IV轴V轴VI轴VII滚刀。b) 展成运动：滚刀主轴传至分齿蜗轮和工作台的动力，则由轴V轴IX经过差动机构再经轴X轴XI分齿挂轮轴XII轴XIII到工作台。c) 进给运动：由轴XIII轴XIV经进给挂轮轴XV轴XIX轴XX轴XXI轴XXII的丝杆使刀架滑板上下运动。d) 附加运动：由轴XV轴XVI轴XVII经过差动挂轮架轴XVIII到差动蜗轮副。e) 工作台的水平进给：在工作台下面的床身中间安有一根水平丝杆XXIV通过手柄用方头扳手来移动工作台，可作水平进给。f) 刀架的快速移动：机床刀架的快速移动，是由主电动机来拖动的，将位于操作者一侧床身上的手柄搬到快速位置，则传动路线由马达经三角皮带轴I轴II轴X轴XVI轴XV轴XIX轴XX轴XXI轴XXII丝杆旋转快速移动。其主要四条传动链的表达式如下：a) 主运动：电动机滚刀主电动机（带轮）滚刀b) 展成运动：滚刀工作台滚刀合成机构分度挂轮工作台c) 进给运动：工作台刀架进刀挂轮刀架d) 附加运动：刀架工作台刀架差动机构合成分度挂轮工作台2.4 床身 床身为箱型结构，与底座铸成一个整体，左上部是方形导轨安放工作台，右上部固定刀架立柱，床身内部安装有差动机构，床身后端连出分齿挂轮架背面为主传动箱，主电动机及冷却电动机都装在床身上，方形导轨中间装一丝杠作移动工作台之用，在分度挂轮架处的手柄，供铣正齿轮或斜齿轮时操纵使用。2.5 主传动箱主传动箱紧固在床身的背面，其内装有主传动进给差动机构机件，主传动进给与差动挂轮架均在其中。主传动箱的第一根轴的端部连接叶片泵，主电动机开动后，叶片泵被带动输出油，供给机床各部位自动润滑点的润滑油及刀架立柱的液压缸压力油。2.6 刀架立柱刀架立柱紧固在床身上方，其中有主传动的花键轴、伞齿轮和垂直进给丝杆，另外还有平衡刀架滑板的液压油缸。刀架滑板置于V型导轨上，前面是操纵板（电气按钮）。另装有手柄供手动升降刀架滑板之用。手摇升降刀架时，先将手柄搬至“开”位置将给合子脱开，使摇动轻便。2.7 滚刀牙箱滚刀牙箱固定在刀架滑板上，滚刀主轴孔为莫氏4号锥度，滚刀心轴插入此孔，用拉紧螺栓将心轴固牢拉紧在主轴上。为了保证主轴与前轴承的适当间隙，将前轴承做成外锥并开口。调整轴承上的两个螺母，可以使前轴承座轴向移动，使前轴承孔收缩便可消除主轴与轴承间过大的间隙。后轴承可与主轴一起沿着轴线移动40毫米，以便在滚刀工作部分磨钝时，把锋利的部分移到切削部分来工作。移动后轴承是利用与后轴承相连的钳在滚刀牙箱壳体上的调整紧锁螺栓进行的，因为牙箱上套装后轴承的孔是开口的。调整时应首先将拉紧开口的锁紧螺栓松开，调整好后并把它拧紧。松开压紧螺钉，摇动手柄，可以使滚刀牙箱转动一定角度。2.8 工作台工作台为箱形，装在床身的方形导轨上，工作台壳体以其环形表面支承工作台，并以其锥孔来定工作台中心。分度蜗轮与工作台壳体连在一起，分度蜗杆与工作台座连在一起。内壳体油室可提供润滑油润滑分度蜗轮副。2.9 外支架 外支架固定在工作台壳体上，它上面有燕尾形导轨。支承工件心轴的支臂，可沿导轨移动。支臂上有一专用手柄，供支臂夹紧在支架上之用。当使用外支架时，最大加工直径为450毫米。超过450毫米，就应取下外支架，才可以加工。第三章 主传动链的设计主运动链从电动机到滚刀，其传动路线表达式如下：主电动机（带轮）滚刀运动平衡式为：3.1 主电动机的选择主切削力的估算：滚齿切削的最大扭矩（用铸铁齿轮计算） (kgf.m) (3-1) (kgf.m) (3-2)式中:为切削深度系数是切削深度a和齿高的比值，Z为所要加工齿轮的齿数、分别为工件材料、齿轮螺距角、工件硬度修正系数；模数8mm；进给量取；切削深度取340mm；。切削速度查得，根据式(3-1)得:(kgf.m) (kgf.m)根据，滚刀直径mm，得:取效率，则机床电动机的功率：选电动机功率，为满足转速和滚齿机结构的要求，选择电动机的转速为。查机械设计手册V2.0（软件版）选择的电动机的型号为：Y132S-4。3.2 传动比的计算及分配22根据要求本次设计的滚齿机的最低转速为40r/min，电动机的转速为1440r/min,可求得主传动的总传动比： =如图2-3所示，滚齿机采用5级变速。其传动比的分配如下：第二级变速：齿轮变速选择传动比，查22表7.3-14，选用齿轮对：则实际传动比。误差为=2%，满足要求。第三级变速：挂轮组变速变速挂轮组如下：28/22，35/25，32/28，38/32，25/35，22/38，18/42。其对变速挂轮决定滚刀轴的变速范围。第四级变速：齿轮变速选择传动比=1.15，查表7.3-14，选用齿轮对：则实际传动比。误差为=1.7%，满足要求。第五级变速：齿轮变速选择传动比，查表7.3-14，选用齿轮对：则实际传动比。误差为0，满足要求。第一级：带轮变速对第三级变速挂轮来说，当使滚刀轴达到最低转速40r/min时，所选用的挂轮对必须是传动比最大的那对，即42/18。总传动比的校核：=36实际传动比等于理论传动比。3.3 V带的设计计算在V带的设计计算中所用到的图表均指18中的图表。选择V带型号根据文献5中查表4.6得工作情况系数。a)确定计算功率b) 选择V带型号按、查图4.11，选A型V带。确定带轮直径、a) 选取小带轮直径参考图4.11及表4.4，选取小带轮直径。b) 验算带速V在525内，合适。c) 确定从动带轮直径确定中心距和带长a) 初选中心距由式（4.23）取b)求带的基准长度由式（4.24） 根据文献5中查表4.2得c) 计算中心距由式（4.25）d) 确定中心距调整范围由式（4.26） 360mm 309mm验算小带轮包角 合适确定V带根数Za) 确定额定功率由，及，查表4.5，得单根A型V带的额定功率分别为1.14和1.32，用线性插值法求时的额定功率值：b) 确定V带根数Z由式（4.28）， 确定 根据文献5中查表4.7得 确定包角系数 根据文献5中查表4.8得 确定长度系数 根据文献5中查表4.2得 计算V带根数z 根根 取根，合适。3.4 主传动链的动力计算3.4.1 第二级变速齿轮的动力计算齿轮对参数为：， (3-3)下列计算中用到的图表均出于徐锦康主编：机械设计，高等教育出版社一书。a) 计算K查表6.2，选择使用系数。查图6.10得动载系数。查图6.13得齿向载荷分布系数b) 小齿轮传递的转矩取带轮传动的机械效率P=c) 大小齿轮的接触疲劳强度极限，取由=27查表6.4得，滚齿机的工作寿命为10年，每天工作300天。按齿面硬度查图6.9得大小齿轮的接触疲劳强度极限：，。d) 弯曲疲劳寿命系数，查图6.7取=0.8，=0.85e) 计算许用应力，取弯曲疲劳安全系数=2，应力修正系数=1.6得：=将K=1.42,，=128，=27代入式(3-1)，得，取 。3.4.2 第三级变速齿轮(锥齿轮)的动力计算齿轮对参数为：， (3-4)下列计算中用到的图表均出于徐锦康主编：机械设计，高等教育出版社一书。a) 计算K查表6.2，选择使用系数。查图6.10得动载系数。查图6.13得齿向载荷分布系数b) 小齿轮传递的转矩取带轮传动的机械效率P=c) 大小齿轮的接触疲劳强度极限，取，有 则锥齿轮的当量齿数。 由=32查表6.4得，。滚齿机的工作寿命为10年，每天工作300天。按齿面硬度查图6.9得大小齿轮的接触疲劳强度极限=240MPa，=220MPa。d) 弯曲疲劳寿命系数，查图6.7取=0.88，=0.90。e) 计算许用应力，取弯曲疲劳安全系数=1.4，应力修正系数=2，得：=301.7MPa=282.86MPa将K=1.42, ,，, =24，=301.7MPa,代入式(3-1)。得，取齿轮标准模数 m=4.5。3.4.3 第四级变速齿轮的动力计算齿轮对参数：， (3-5)a) 计算K查表6.2，选择使用系数。中查图6.10得动载系数。查图6.13得齿向载荷分布系数。b) 小齿轮传递的转矩取带轮传动的机械效率P=c) 大小齿轮的接触疲劳强度极限，取由=27查表6.4得，滚齿机的工作寿命为10年，每天工作300天。按齿面硬度查图6.9得大小齿轮的接触疲劳强度极限=240MPa，=220MPa。d) 弯曲疲劳寿命系数，查图6.7取=0.88，=0.90e) 计算许用应力，取弯曲疲劳安全系数=1.4，应力修正系数=2得：=301.7MPa=282.86MPa将K=1.42, ,，,=301.7, =20代入式(3-3)。得，取 。根据结构的需要，主传动链中还有三对等速传动的齿轮，其参数分别如下：从II轴到III轴的齿轮： ， ，从V轴到VI轴的锥齿轮： ，, mm，mm mm从VI轴到VII轴的锥齿轮： ，, ， 3.5 主传动链中轴的最小径的估算a) I轴材料：45钢调质 (3-6)查表11.3取计算常数c=120。，代入式(3-4)得：，考虑强度要求取。b) II轴材料：45钢调质，查表11.3取c=120，=23.73mm取mmc) III轴材料：45钢调质，轴的最小轴径大于轴的最小径就可以满足强度要求。即mm，取mm。d) IV轴材料：45钢调质，查表11.3得c=110,kW=31.5mm取mm。e) V轴材料：45钢调质，查表11.3取c=110，=30.37mm取mm。f) VIII轴材料：45钢调质，查表11.3取c=110，=42mm取。 g) XXIII轴材料调质：45钢，查表11.3取c=120,=20.6mm取mm。h) XVI轴材料：45钢调质，查表11.3取c=120,。=20.8mm取mm。i) XV轴材料：45钢调质，查表11.3取c=120,。=15.4mm取。j) XIX轴材料：45钢调质，查表11.3取c=120,。=22.1mm取mm。j) XX轴材料：45钢调质，查表11.3取c=110,kW。=28.2mm取mm。其结构尺寸见零件图。第四章 主传动箱装配结构设计主传动箱选用的材料为HT250，因为灰铸铁价格比较便宜，是应用最广泛的铸铁材料，在各类工厂的总产量中灰铸铁占80%以上。在铸铁中HT250适合于较大载荷和重要零件。在本类型机床中，主传动箱要保证尺寸，不容易变形，而且要有较好的表面硬度和耐磨性，所以通常要对灰铸铁进行热处理。铸件在铸造冷却过程中容易产生内应力，从而导致变形和裂纹，针对主传动箱结构复杂而且精度要求较高，就要进行消除内应力退火。除此之外，进行表面淬火也可使其工作表面有较高的硬度和耐磨性。主传动箱是滚齿机的重要部件。它是变速和传递各主轴运动动力的部件。传动箱紧固在床身的背面，其内装有主传动进给差动机构构件，并且主传动进给、差动挂轮均在其中。牙箱的第一根轴端部连接叶片泵，当主电机开动后，叶片泵被带动负责向机床各部分自动润滑点提供润滑油及向刀架立柱的液压缸提供压力油。其结构示意图如下，详细结构见附件里的主传动箱装配图。图4-1 主传动箱壳体结构示意图1、5、12、18、20六角螺钉；2内螺纹孔锥销；3、6托座；4挂轮架；7锥尾固定螺钉；9、14盖；10半圆头螺钉；11主传动箱壳体；13、16内六角螺钉；15内螺纹锥销；8纸垫；17、19、22接盘；23直角接头；24管接头；25管套；26螺帽； 4.1 主传动箱内分齿挂轮的调整铣切螺旋齿轮时需要使用差动装置，所以此时就应该使床身尾部的手柄2扳至接通位置，使它接上差动蜗轮，这时虽然在“e”“f”轮搭成1:1的传动，因差动传动比为1:2，所以分齿挂轮的调整公式应为，这是由于此时即使差动蜗轮不动，轴IX与X也是1:2的传动了，故此应该按照上述公式搭分齿挂轮。4.2 主传动箱内差动挂轮的调整差动挂轮架是根据下列公式调整： (4-1)式中：法向模数 滚刀头数 被加工齿轮的螺旋角如何计算出搭配齿轮的齿数，是实际工作中遇到的困难，虽然计算方法很多，但这些方法计算出的齿轮不一定是机床上备有的齿数的齿轮，或是计算出的齿轮达不到机床精度要求。有鉴于此，对于挂轮的选择可根据山达可夫“挂轮选取表”来选择，例如：设被加工的螺旋齿轮为：=100 m=4.5 =1右旋，用逆铣法。（因比值0.88752，在挂轮选取表没有，可另取比值0.88751，其实际误差为0.00001，此差数对于加工7级精度齿轮无影响。） 按此比值于挂轮选取表中查得此数为。若此比数的齿轮已被分度挂轮所占用，那么应该按照表上另一近似值再来计算重配差动交换齿轮，或重新计算分度挂轮也可以。如果差动挂轮架的交换齿轮已被进给挂轮所占用，则进给交换齿轮可以由相近似齿数的齿轮来代替。4.3 变速挂轮的调整变速挂轮调整时根据被加工齿轮速度的要求，参照速度计算图选择变速挂轮和滚刀。根据不同的挂轮组产生不同的滚刀转速，再选用不同的滚刀，同种转速形成不同的线速度，利用对数坐标建立如下速度图。速度计算图如下：图4-2 速度计算图第五章 分度轴及走刀挂轮架的设计5.1 确定分度轴的材料及热处理方法轴的常用材料是碳素钢、合金钢及球墨铸铁。碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性低，热处理及化学处理可得到较高的综合力学性能（尤其在耐磨性和抗疲劳强度两个方面），应用最多。滚齿机上的分度轴要有好的耐磨性和抗疲劳强度，所以，选用碳钢，分度轴的材料采用45优质碳素钢。先进行调质HB220250，再部分采用高频淬火。使抗拉强度极限，屈服极限，弯曲疲劳强度，剪切疲劳强度，许用弯曲应力。5.2 分度轴的结构设计轴的结构主要取决于轴在机器中的安装位置及形式；轴的毛坯种类；轴上作用力的大小和分布情况；轴上零件的布置及固定方式；轴承类型及位置；轴的加工工艺及其它要求。不论具体情况如何，轴的结构一般满足以下几个方面的要求：（1）轴和轴上的零件要有准确的工作位置；（2）轴上零件应便于装拆和调整；（3）轴应具有良好的制造工艺性；（4）轴的受力合理，有利于提高强度和刚度；（5）节省材料，减轻重量；（6）形状及尺寸有利于减小应力集中。阶梯轴各轴段直径的变化要求：配合性质不同的表面，直径应有所不同；加工精度、粗糙度不同的表面，一般直径应有所不同；还应便于轴上零件的装拆。通常从轴端最小直径开始考虑轴上配合零部件的标准尺寸、结构特点和定位、固定、装拆、受力情况对轴结构的要求，依次确定各轴段的直径。根据以上规则设计出其结构，示意图如下：图5-1 分度轴示意图其详细结构见附件里的分度轴。5.3 分度轴强度的校核对分度轴进行受力分析，由于分度轴除了受到本身重力的作用，在x，y，z三个方向上没受到其他力的作用，因而不承载弯矩，只受扭矩的作用。可将其力学模型简化如下：图5-2 分度轴简化的力学模型此力学模型为圆轴扭转，横截面上每个点都处于纯剪切状态，切应力沿径向线性分布，横截面上最大切应力位于圆轴表面。查12表11.2轴的常用材料及其主要力学性能，得。轴的最大许用弯矩： (5-1)根据材料力学可知：实心圆截面的抗扭截面模量为 (5-2) 空心圆截面的抗扭截面模量为 (5-3)式中为轴的外径，（为截面的内径）。对应其结构可知，危险截面可能在两个位置，即在装齿轮和蜗杆的两处，他们的外径分别为mm，mm。将数据代入式5-1，得1截面处，2截面处。分度轴在工作时传递的最大转矩: =轴在工作时传递的最大转矩小于截面1和2处的许用弯矩。若1截面处看作空心截面，且，则得，可知当1截面为空心截面的时候也满足强度要求。分度轴满足强度的要求。5.4 走刀挂轮架的设计走刀挂轮架的材料采用HT200，正火处理。其结构示意图如下：图5-3 走刀挂轮结构示意图分度轴与走刀挂轮架为一个部件，走刀挂轮与分度轴的装配结构关系见附件2分度轴及走刀挂轮架装配图。第六章 结论所设计的机床为Y3180系列普通型滚齿机，机床主要用于单件、小批和成批圆柱齿轮的加工，滚齿机的主传动箱传动级数少 ，结构简单紧凑，主传动箱中的零件绝大多数采用标准件，使制造成本大大降低。能实现的转速范围为40200r/min, 铣刀的最大垂直行程长度为350mm。在主传动箱的设计中，为了保证结构紧凑，对主传动链中的传动比做了适当的调整。设计出的主传动箱能使机床满足强度、刚度、寿命、工艺性与经济性等方面的要求，满足加工要求，保证加工精度，并使机床运行平稳，工作可靠，结构合理，装卸方便，便于维修与调整。为期三个月的毕业设计即将结束，回顾整个过程，我觉得收获很大。毕业设计是检查学生综合设计能力的一个重要环节，是对学生独立设计能力的一次考验。通过理论与实践相结合，找出了我在设计中的不足之处和能力欠缺之处，加深了我对所学理论知识的理解和掌握，强化了毕业设计中的感性认识，提高了独立创新设计的能力