齒輪自動倒角機的設計【含CAD圖紙和說明書】

齒輪自動倒角機的設計【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,齒輪,自動,倒角,設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 本科畢業(yè)論文(設計)開題報告 論 文 題 目： 齒輪自動倒角機 學 院： 專 業(yè) 、班 級： 學 生 姓 名： 學 生 學 號： 指導教師（職稱）： 一、選題依據(jù) 1．論文（設計）題目 齒輪自動倒角機 2．研究領域 非標準機械設計 3．論文（設計）工作的理論意義和應用價值 齒輪作為機械中重要的傳動零件，其加工可分為粗加工和精加工。粗加工有滾齒、 插齒等，精加工有剃齒、磨齒等。在經過粗加工后，齒的端部會產生飛邊，且通常伴 隨著毛刺。 由于鋒利的棱角和毛刺的存在，影響其外觀、傳動精度、再加工和裝配，并產生 傳動噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤滑效果下降，更主要的是降低了齒輪 的質量，還會導致整個機械系統(tǒng)不能正常工作, 使可靠性、穩(wěn)定性降低。當存在毛刺 的機器作機械運動或振動時, 脫落的毛刺會造成機器滑動表面過早磨損、噪音增大。 因此我們必須考慮給齒輪倒角。過去，沒有齒輪倒角設備，該工藝都是通過工人的手 工進行的，工作環(huán)境惡劣，不但勞動效率低下，對工人的操作要求高，而且加工質量 不高，嚴重影響生產進度。以前，用戶對倒角的質量要求不高，齒輪倒角不作為很重 要的工藝，并且生產任務量少，手工倒角可以滿足質量和效率的要求，但是隨著科學 技術的發(fā)展和市場的不斷擴大，用戶對產品的質量要求越來越高，齒輪倒角不再是可 粗可精可有可無的工藝，已經成為很重要的生產工藝，甚至因為倒角質量達不到要求 導致產品不合格，并且生產任務量也越來越大，手工生產已滿足不了生產的需要。 因此有必要對齒輪倒角工藝的原理進行分析并設計出相應的機床。以適應現(xiàn)代對 齒輪倒角加工的生產需要。 齒輪倒角機是一種很好的用于給齒輪倒角去除毛刺，去飛邊的自動化機械設備， 它采用雙刀分離結構，刀具進給，一齒切削完畢，刀軸讓刀、工件分度并開始下一次 的切削。從開始切削起，工件轉一周即可完成一個零件的倒角加工。進給方式一般采 用刀具進給也可根據(jù)需要采用工件進給方式。同時極大的提高齒輪的嚙合精度，有效 地降低了傳動過程中的振動和噪音，提高了齒輪的工作壽命?？傊摍C床為機械行 業(yè)提供了可靠的傳動零部件。 齒輪倒角機是用于變速箱滑移齒輪齒端倒圓角、倒尖角以及倒尖拱形角的齒輪加 工機床, 是汽車、拖拉機、機床齒輪的批量生產必不可缺的設備。齒輪倒角機的類型 有指狀銑刀型和端面銑刀型。 齒輪倒角機 總體結構 為臥式 布局, 采 用模塊化 設計, 具有調整 操作方便 ,穩(wěn)定性 好等優(yōu)點。齒輪倒角機采用用硬質合金機夾刀(刀具形式根據(jù)加工件選定)。此機床具 有高效、加工質量好,操作 簡便等特點,因此它即能 滿足小批量新產品的試制加工 ,又 能適合于大批量規(guī)?；a的需要，是汽車齒輪加工的理想設備。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 隨著生產幾十年發(fā)展和使用要求的提高，齒輪正朝著高精度、高強度、高承載、 低噪聲、輕量化及長壽命方向發(fā)展。對齒輪輪齒進行倒角是控制齒輪噪聲等的一個十 分重要的工藝措施，已引起國內外齒輪加工制造普遍的關注和重視。 4.1 國內概況 中國的齒輪倒角機床研究制造已有幾十年歷史，從九十年代初至今近二十多年間 發(fā)展較快。目前有三種系列，分別是臥式指形銑刀倒角機、立式指形銑刀倒角機、端 面銑刀倒角機。共有四種品種，分別是最大工件直徑 200mm、320mm、500mm、800mm。 從手工到半自動再到自動，隨著科學技術和經濟的發(fā)展，齒輪加工業(yè)對于齒輪加工機 床的性能要求不斷提高，反之，齒輪加工機床制造業(yè)對于齒輪加工又具有導向作用， 形成有機的聯(lián)動發(fā)展。為此，一批能適應社會科技和經濟發(fā)展節(jié)拍的新產品應運而生。 安徽六安金城機械有限公司、溫嶺市美日機床有限公司、重慶機床有限公司、陜西秦 川機床有限公司、天津第一機床總廠、天津市達鑫精密機械設備有限公司等眾多廠家 都對齒輪倒角機研發(fā)和生產。YKD9320C 數(shù)控齒輪倒角機是天津第一機床總廠開發(fā)的 數(shù)控齒輪倒角機，該機床采用四軸數(shù)控系統(tǒng), 即兩個倒角軸, 一個倒棱軸及一個工件 分度軸, 完成切削進給, 讓刀運動和工件圓周分度運動，主要用于汽車、摩托車、拖 拉機變速箱換擋齒輪的倒角加工, 可加工盤狀齒輪、齒圈等的齒部倒尖角和圓弧角并 有專門機構可倒棱, 可在完成輪齒一側倒角的同時加工另一側的倒棱。南京第二機床 廠經過對 Y9380 型齒輪倒角機的改進，使得它成為了可倒高低齒圓角的倒角機。同時 還生產了 YX9332 端面銑刀型高效齒輪倒角機，新一代端面銑刀型高效齒輪倒角機， 其目的主要用于變速箱滑移齒輪, 便于引導兩齒輪進入相互嚙合。還如天津精誠機床 廠制造的 YH9325F 和 YH9332G 型倒角機，最 近一種新式的旋風式齒輪倒角機也開始 應用于生產之中，這種機床采用工件與刀具的連續(xù)轉動來進行加工，生產效率得到進 一步提高。 4.2 國外概況 國外的齒輪倒角機床自動化程度、精密度較高。發(fā)達國家已經廣泛的將齒輪倒角 工序同其他的齒輪加工工序組合在一起，形成多功能加工機床，能夠滿足多工位、多 工序的機械加工要求。生產廠家可根據(jù)倒角的設計圖紙，迅速的進行調整并進行加工。 例如德國的 Prawema 數(shù)控倒角機, 除可高效倒角外, 機床還可配齊自動上下料部件。 此類機床運 用數(shù)控旋 分原理 , 除作倒 角外還可 作多面體 、端面 齒和端面 槽的高效加 工。 4.3 倒角機床發(fā)展趨勢與不足 目前，倒角機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、 并聯(lián)驅動化、網(wǎng)絡化、極端化、綠色化已成為倒角機床發(fā)展的趨勢和方向。 我們應看清形勢，充分認識國產倒角機床的不足，努力發(fā)展先進技術，加大技術 創(chuàng)新與培訓服務力度，以縮短與發(fā)達國家之間的差距。 （1）不斷加強技術創(chuàng)新是提高國產倒角機床水平的關鍵。 國產倒角機床缺乏核心技術，從高性能倒角機床系統(tǒng)到關鍵功能部件基本都依賴 進口，即使近幾年有些國內制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產品的功能、性能 的可靠性仍然與國外產品有一定差距。近幾年國產倒角機床制造商通過技術引進、海 內外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進倒角機床技術，但缺乏對機床結構與精 度、可靠性、人性化設計等基礎性技術的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產倒 角機床的技術水平、性能和質量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認 可。 （2）制造水平與管理手段依然落后。 一些國產倒角機床制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以 普通機床與低效刀具為主，裝配調試完全靠手工，加工質量在生產進度的緊逼下不能 得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產倒角機床制造商的生產管理依然沿用原始的手工臺賬 管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生產規(guī)模。如國外機床制 造商能做到每周裝調出產品，而國內的生產周期過長且很難控制。因此我們在引進技 術的同時應注意加強自身工藝技術改造和管理水平的提升。 （3）服務水平與能力欠缺也是影響國產倒角機床占有率的一個重要因素。 由于倒角機床產業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務 水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售后服務。 有些企業(yè)派出的人員對生產的倒角機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好倒角機 床，更不能指導用戶使用好機床；有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好 的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務應從研究用戶的加工產 品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔 具，配備專業(yè)的培訓人員和良好的培訓環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機床的最大效益、加工出 高質量的最終產品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產倒角機床的市場占有率。 （4）加大倒角機床專業(yè)人才的培養(yǎng)力度。 從我國倒角機床的發(fā)展形式來看需要三種層次的倒角機床技術人才：第一種是熟 悉倒角機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車 間技術操作人員；第二種是熟悉倒角機床機械結構及倒角機床系統(tǒng)軟硬件知識的中級 人才，要掌握復雜模具的設計和制造知識，能夠熟練應用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件， 同時有扎實的專業(yè)理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經驗；第三種是精 通倒角機床結構設計以及倒角機床系統(tǒng)電氣設計、能夠進行倒角機床產品開發(fā)及技術 創(chuàng)新的倒角機床技術高級人才。我國應根據(jù)需要有目標的加大人才培養(yǎng)力度，為我國 的倒角機床產業(yè)提供強大的技術人才支撐。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題 （1）齒輪自動倒角機運動參數(shù)設計 （2）齒輪自動倒角機的結構設計設計 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1）設計齒輪自動倒角機的意義； （2）分析目前國內外齒輪倒角相關技術優(yōu)缺點，找出該領域所存在的問題； （3）倒角方法的選擇 （4）齒輪自動倒角機的總體結構方案設計； （5）齒輪自動倒角機的結構設計； （6）齒輪自動倒角機主要零部件的設計。 3.本論文（設計）預期取得的成果 （1） 通過所查閱的相關資料和文獻，了解齒輪倒角意義，以及目前國內外的相關 技術。 （2） 最終提交設計說明書一份； （3） 外文參考文獻翻譯一份； （4） 繪制齒輪自動倒角機的總裝配圖； （5） 主要零部件圖紙。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)） （1）調查、收集相關的資料。 （2）國內外不同齒輪倒角方法的認識和比較。 （3）齒輪自動倒角機運動及動力參數(shù)的選擇。 （4）齒輪自動倒角機的結構設計。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：收集齒輪自動倒角機相關資料，準備撰寫開題報告 第 2 周：閱讀整理所收集資料 第 3 周：完成開題報告，交指導老師修改 第 4 周：完成開題報告并進行答辯 第 5 周：齒輪自動倒角機總體方案設計 第 6 周：齒輪自動倒角機的運動參數(shù)分析和計算 第 7 周：齒輪自動倒角機的傳動系統(tǒng)設計，進行中期撿查。 第 8 周：齒輪自動倒角機的結構設計-------繪制裝配圖 第 9 周：齒輪自動倒角機的結構設計-------修改完善裝配圖 第 10 周：齒輪自動倒角機的結構設計----繪制零件圖 第 11 周：撰寫齒輪自動倒角機設計說明書 第 12 周：完成齒輪自動倒角機設計說明書，上交老師 第 13 周：修改完善齒輪自動倒角機設計說明書 第 14 周：翻譯外文資料 第 15 周：修改完善所有設計內容，準備答辯 四、需要閱讀的參考文獻 [1].柯建宏.機械制造技術基礎課程設計[M].華中科技大學出版社,2013 [2].成大先.機械設計手冊單行本[S].北京：化學工業(yè)出版社，2004 [3].韓澤光.機械設計課程設計[M].北京：北京航空航天大學出版社,2013 [4].石榮.在滾齒機上進行齒輪倒角[J].機械工程師,2011 [5].程進.齒輪倒角專機與刀具的設計[J].機械工藝師,1993,03:8-10. 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Int J Paediatr Dent,2014,245 附：文獻綜述或報告 一、國內現(xiàn)狀 最近幾十年，我國經濟發(fā)展迅速，加入到WTO后，以其市場和資源優(yōu)勢逐漸變成 全球制造中心，也使我國數(shù)十萬大、中、小型企業(yè)面對著前所未有的挑戰(zhàn)。目前，我 國在某些制造行業(yè)，例如紡織、輕工業(yè)等等具有競爭活力，發(fā)展勢頭強勁，入世后能 夠發(fā)揮比較優(yōu)勢，獲得較多發(fā)展機遇，而在高新技術制造領域，最近幾年雖也有所發(fā) 展，但在技術等方面基本上依靠境外投資，在多數(shù)領域尚未完成自主發(fā)展。 近幾年我國汽車領域發(fā)展很快，汽車產業(yè)已經成為國民經濟的第四大支柱產業(yè)， 我國也成為第四大汽車生產國。隨著汽車產業(yè)的發(fā)展，其機械換檔裝置中重要的零一 同步器的要求也越來越高，而國內制造廠家對其內外花鍵齒端倒角的加工一直存在困 難，表現(xiàn)就是該工序的準備時間即調整機床的時間過長，根據(jù)倒角的不同形式，準備 時間少則半天，多則幾天甚至更長，而且精度也很難保證，不僅同步器的內外花鍵， 其他齒輪的倒角加工也面I臨著同樣的問題，例如變速箱中齒輪倒角的加工。造成這 種情況的主要原因有： 國內對齒輪倒角的設計原理和制造方法不很了解，國內沒有針對齒輪倒角的研發(fā) 機構，只能靠國外的圖紙進行仿造。 齒輪倒角加工歷史雖然很長，但是由于汽車行業(yè)的興起以及齒輪倒角樣式的不斷 更新，所以目前的齒輪倒角加工可以算上新興制造行業(yè)。總體來說，國內對齒輪倒角 加工方面的研究還是不多，目前倒角加工的重點已經從以前單一的平面倒角加-FN現(xiàn) 在各式各樣的異型倒角加工，國內從技術、設備等方面都欠缺。 齒輪倒角機雖然是輔助機床，但是結構復雜，以國內倒角機為例，一臺臥式倒角 機共有15個左右的軸，3—4個數(shù)控軸，比一般主要機床要復雜的多，這就造成了其制 成本較高，國內生產廠家對輔機的重視不夠，不愿意花高價購買。鑒于復雜程度、利 潤等等方面的考慮，使得國內機床制造廠家對倒角機床的制造和研發(fā)熱情不高，目前 國內僅有數(shù)家制造廠家能夠制造數(shù)控倒角機床，間接導致國內倒角機床的性能遠遠落 后于國外機床，特別是對于異性倒角的理論計算和調整十分困難Ⅲ。 無論是倒角形式、倒角機床還是檢測倒角的方法，目前國內的情況是： 國家沒有國家標準，行業(yè)也沒有行業(yè)標準，甚至企業(yè)沒有企業(yè)標準，導致企業(yè)、 用戶、機床制造廠家之間交流與合作比較困難。鑒于倒角加工存在的問題，國內很多 學者對其進行了研究，天津大學機械學院結合天津某同步器廠對于同步器內外花鍵齒 端倒角加工的問題，開發(fā)了一套參數(shù)計算與仿真系統(tǒng)(在本文以下內容中稱為原系 統(tǒng))，在一定程度上解決了部分倒角形式的加工問題。本文將以其為基礎，對其作進 一步補充和完善，并從機床本身出發(fā)，設計解決該系統(tǒng)在實際應用時未能解決的一些 難題最后將該系統(tǒng)應用在網(wǎng)絡環(huán)境中，建立基于web的計算仿真系統(tǒng)，力圖在現(xiàn)有的 技術條件下，進一步提高加工精度，縮短機床調整時間，提高勞動生產率。 二、國外現(xiàn)狀 對 美 國 產 齒 輪 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) ， 美 國 無 論 是 通 用 公 司 ， 還 是 博 格 華 納 ， GE.BUCYRUS,ALLISON，TEREX,CAT,等公司，生產的無論是閉式或開式的齒輪，均對其 經行倒角，雖然美國尚沒有統(tǒng)一的齒輪倒角國家標準，但是各公司對齒輪倒角有著相 同的共識——必須倒角，并按各自公司的有關標準進行實施。國外對這一技術的應用 十分重視，足以表明齒輪倒角的重要性和必要性。 近4～5年來．國際上齒輪加工機床行業(yè)已逐步形成Gleason/Pfauter/Hugh集團、 Kapp/Niles集團、SigmaΣPool集團、Samputensili/Modul集團等幾大跨國集團?？? 向用戶提供成套齒輪加工技術與裝備。 三、目前趨勢 進入 21 世紀，我國經濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床 制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加 入世界貿易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進倒角機床的發(fā)展是解決機床 制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關鍵。隨著制造業(yè)對倒角機床的大量需求以及計算機技術和現(xiàn) 代設計技術的飛速進步，倒角機床的應用范圍還在不斷擴大，并且不斷發(fā)展以更適應 生產加工的需要。本文簡要分析了倒角機床高速化、高精度化、復合化、智能化、開 放化、網(wǎng)絡化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢，并提出了我國倒角機床發(fā)展中存在的一 些問題。 1.高速化 隨著汽車、國防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應用，對 倒角機床加工的高速化要求越來越高。 （1）主軸轉速：機床采用電主軸（內裝式主軸電機），主軸最高轉速達 200000r/min； （2）進給率：在分辨率為 0.01μm 時，最大進給率達到 240m/min 且可獲得復雜 型面的精確加工； （3）運算速度：微處理器的迅速發(fā)展為倒角機床系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展提 供了保障，開發(fā)出 CPU 已發(fā)展到 32 位以及 64 位的倒角機床系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆 赫、上千兆赫。由于運算速度的極大提高，使得當分辨率為 0.1μm、0.01μm 時仍能 獲得高達 24～240m/min 的進給速度； （4）換刀速度：目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在 1s 左右，高的 已達 0.5s。德國 Chiron 公司將刀庫設計成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布 置，其刀到刀的換刀時間僅 0.9s。 2 高精度化 倒角機床精度的要求現(xiàn)在已經不局限于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變 形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。 （1）提高 CNC 系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給， 使 CNC 控制單位精細化，并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已 開發(fā)裝有 106 脈沖/ 轉的內藏 位置檢測 器的交 流伺服電 機，其位 置檢測精 度可達到 0.01μm/脈沖），位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法； （2）采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償 等技術，對設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。研究結果表明，綜合誤差補 償技術的應用可將加工誤差減少 60%～80%； （3）采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，并通過仿真預測機床 的加工精度，以保證機床的定位精度和重復定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不 同運行條件下完成多種加工任務，并保證零件的加工質量。 3 功能復合化 復合機 床的含義 是指在 一臺機床上 實現(xiàn)或 盡可能完 成從毛坯 至成品的 多種要素 加工。根據(jù)其結構特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床如鏜銑 鉆復合——加工中心、車銑復合——車削中心、銑鏜鉆車復合——復合加工中心等； 工序復合型機床如多面多軸聯(lián)動加工的復合機床和雙主軸車削中心等。采用復合機床 進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差， 提高了零件加工精度，縮短了產品制造周期，提高了生產效率和制造商的市場反應能 力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產方法具有明顯的優(yōu)勢。 加工過程的復合化也導致了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國 Index 公司最新 推出的車削加工中心是模塊化結構，該加工中心能夠完成車削、銑削、鉆削、滾齒、 磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復雜零件的全部加工。隨著現(xiàn)代機械加工要求 的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動倒角機床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。 在 2005 年中國國際機床展覽會（CIMT2005）上，國內外制造商展出了形式各異 的多軸加工機床（包括雙主軸、雙刀架、9 軸控制等）以及可實現(xiàn) 4～5 軸聯(lián)動的五軸 高速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑削中心等。 4 控制智能化 隨著人工智能技術的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產柔性化、制造自動化的發(fā)展需求， 倒角機床的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個方面： （1）加工過程自適應控制技術：通過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進給電機 的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進行識別，以辯識出刀具的受 力、磨損、破損狀態(tài)及機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實時調整加工參數(shù)（主 軸轉速、進給速度）和加工指令，使設備處于最佳運行狀態(tài)，以提高加工精度、降低 加工表面粗糙度并提高設備運行的安全性； （2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇：將工藝專家或技師的經驗、零件加工的一般與 特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構造基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化 與選擇器”，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、 縮短生產準備時間的目的； （3）智能故障自診斷與自修復技術：根據(jù)已有的故障信息，應用現(xiàn)代智能方法實 現(xiàn)故障的快速準確定位； （4）智能故障回放和故障仿真技術：能夠完整記錄系統(tǒng)的各種信息，對倒角機床 發(fā)生的各種錯誤和事故進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的 辦法，積累生產經驗； （5）智能化交流伺服驅動裝置：能自動識別負載，并自動調整參數(shù)的智能化伺服 系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝置。這種驅動裝置能自動識別 電機及負載的轉動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化和調整，使驅動系統(tǒng)獲得最 佳運行； （6）智能 4M 倒角機床系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、 快速檢測和快速響應的有效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工 （Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即 4M）融合在一個系統(tǒng)中，實 現(xiàn)信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。 5 體系開放化 （1）向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新 設計和調整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就 意味著系統(tǒng) 的開發(fā) 費用將大 大降低而 系統(tǒng)性能 與可靠性 將不斷改 善并處 于長生命 周 期； （2）向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充功能、提供硬軟件產品的各種組合以 滿足特殊應用要求； （3 ） 倒 角 機 床標 準 的 建 立 ： 國際 上 正 在 研 究 和 制定 一 種 新 的 CNC 系 統(tǒng) 標 準 ISO14649（STEP-NC），以提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個 生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程乃至各個工業(yè)領域產品信息的標 準化。標準化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關的勞動消 耗。 6 驅動并聯(lián)化 并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構移動部件質量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能 沿固定導軌進給、作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機 床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構驅動， 通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標聯(lián) 動倒角機床加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機 器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。 并聯(lián)機床作為一種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向， 受到了國際機床行業(yè)的高度重視，被認為是“自發(fā)明倒角機床技術以來在機床行業(yè)中 最有意義的進步”和“21 世紀新一代倒角機床加工設備”。 7 極端化（大型化和微型化） 國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎產業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良 好的倒角機床的支撐。而超精密加工技術和微納米技術是 21 世紀的戰(zhàn)略技術，需發(fā) 展能適應微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微 切削加工（車、銑、磨）機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需 求量正在逐漸增大。 8 信息交互網(wǎng)絡化 對于面臨激烈競爭的企業(yè)來說，使倒角機床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以 保證信息流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享，又 能實現(xiàn)倒角機床的遠程監(jiān)視、控制、培訓、教學、管理，還可實現(xiàn)倒角機床裝備的數(shù) 字化服務（倒角機床機床故障的遠程診斷、維護等）。例如，日本 Mazak 公司推出新 一代的加工中心配備了一個稱為信息塔（e-Tower）的外部設備，包括計算機、手機、 機外和機內攝像頭等，能夠實現(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線 幫助排除故障等功能，是獨立的、自主管理的制造單元。 9 新型功能部件 為了提高倒角機床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應用 成為必然。具有代表性的新型功能部件包括： （1）高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸部件的集成，具有體積小、轉 速高、可無級調速等一系列優(yōu)點，在各種新型倒角機床中已經獲得廣泛的應用； （2）直線電動機：近年來，直線電動機的應用日益廣泛，雖然其價格高于傳統(tǒng)的 伺服系統(tǒng)，但由于負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等關鍵技術的應用，機械 傳動結構得到簡化，機床的動態(tài)性能有了提高。如：西門子公司生產的 1FN1 系列三 相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機 床以及動態(tài)性能和運動精度要求高的機床等；德國 EX-CELL-O 公司的 XHC 臥式加工中 心三向驅動均采用兩個直線電動機； （3）電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化倒 角機床的結構，具有傳動環(huán)節(jié)少、結構緊湊等一系列優(yōu)點。 中國作為一個制造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的比較優(yōu)勢， 而在產品的技術創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的倒角機床產業(yè) 不能安于現(xiàn)狀，應該抓住機會不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進技術，加大技術創(chuàng)新與 人才培訓力度，提高企業(yè)綜合服務能力，努力縮短與發(fā)達國家之間的差距。力爭早日 實現(xiàn)倒角機床產品從低端到高端、從初級產品加工到高精尖產品制造的轉變，實現(xiàn)從 中國制造到中國創(chuàng)造、從制造大國到制造強國的轉變。 作 為 一 名 大 學 生 ，我 還 不具 備 設 計 出 以 上 那 么 先 進 的 倒 角 機 床 ， 所 以 我 設 計的 是 簡 易齒 輪 自 動 倒角 機 ， 以 達 到齒 輪 倒 角目 的 。 審 核 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內容、工作安排、文獻綜述等方面進行評 閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日 公章： 摘 要 齒輪作為機械領域中重要的傳動零件，它的加工制造一直受到人們的重視。其加工可分為粗加工和精加工。粗加工有滾齒、插齒等，精加工有剃齒、磨齒等。在經過粗加工后，齒的端部會產生飛邊以及毛刺。由于鋒利的棱角和毛刺的存在，影響其外觀、傳動精度、再加工和裝配，并產生傳動噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤滑效果下降，更主要的是降低了齒輪的質量，而且還會導致整個機械系統(tǒng)不能正常工作，因此我們需要考慮給齒輪倒角去毛刺。現(xiàn)在齒輪加工后的去翻邊毛刺已成為齒輪加工的必要工序。 本設計中的倒角并不是指圓柱倒角，而是小倒角，也就是齒廓倒棱，所以我設計用磨頭進行倒角，即磨棱倒角。由此我設計一個磨棱倒角機來實現(xiàn)對齒輪的自動倒角。本文對齒輪倒角技術進行了分析，并提出了齒輪自動倒角機的可行性方案。對機床進行了整體工作原理的設計和分析。對機床在工作情況下進行受力分析，設計出傳動方案，并對其傳動件進行設計、計算。得出了較合理的設計方案，解決了大型齒輪磨棱倒角效率低、工時長的問題，設計的齒輪磨棱倒角機有較為廣闊的使用前景。 關鍵詞：齒輪加工；機床結構設計；傳動系統(tǒng)；磨削；磨棱倒角 Abstract As an important mechanical part of the machinery field, the processing and manufacturing of the gear has always been taken seriously. Its processing can be divided into rough processing and finishing. It has a rolling teeth, inserted teeth, etc. When processed, the end of the tooth produces a flying edge, usually accompanied by a burr. Due to the presence of sharp edges and burrs, affect the appearance, the transmission accuracy and machining and assembly, and transmission noise, so the performance of the gear reliability, life and lubrication effect, more important is to reduce the quality of the gear, but also will cause the whole mechanical system can not work normally, so we need to consider for gear chamfering deburring. Along with the development of science and technology, the processing of the gear has become higher and higher, and the gear processing has become the necessary procedure of gear processing. This chamfering in the topic does not mean that the gear end chamfering, but a small chamfer, namely tooth profile chamfer, so I design using the chamfering grinding head, grinding chamfer edges. So I design a grinding machine to make the automatic chamfer of gear. In this paper, the technology of gear chamfering Angle is analyzed, and the feasible scheme of gear automatic chamfering machine is put forward. The design and analysis of the whole principle of machine tool. In the working condition of machine tool, the driving plan is designed and the transmission is designed and calculated. The more reasonable design scheme is obtained, solve the low efficiency of large gear grinding chamfer edges, long hours, design of gear grinding edges there are broad prospects for the use of the chamfering machine. Key words: gear processing; grinding machine structure design;driving system; grinding; edge grinding and chamfering 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 課題背景 1 1.2齒輪磨棱機研究目的和意義 1 1.3齒輪磨棱機國內外發(fā)展狀況 2 1.4課題概述 3 1.4.1 齒輪磨棱的實質和種類 3 1.4.2 磨棱的作用 3 1.4.3 齒輪磨棱機的分類及工作 4 1.5 本課題主要研究內容 4 第2章 齒輪磨棱倒角運動分析 5 2.1 隨動系統(tǒng) 5 2.2 磨頭的選擇 5 2.3 磨頭的磨削力分析 8 2.4 磨頭位置及角度分析 9 2.4.1 磨頭位置 9 2.4.2 磨棱角度分析 10 2.5 磨削過程中力平衡分析及調節(jié) 11 2.6本章小結 11 第3章 齒輪磨棱機結構設計 13 3.1 機床總體結構分析及設計思路 13 3.1.1 待磨削齒輪的規(guī)格 13 3.1.2 預確定齒輪磨棱機床的技術參數(shù) 13 3.1.3 機床總體機構分析及設計思路 13 3.2 回轉工作臺的設計 15 3.2.1 傳動系統(tǒng)的設計 15 3.2.2 檢測臺的設計及其它部件的介紹 35 3.3 本章小結 37 結 論 38 參考文獻 39 附錄1：外文翻譯 43 附錄2：外文原文 39 致 謝 53 - 53 - 齒輪自動倒角機 1 緒論 1.1 課題背景 在大型設備中的齒輪其模數(shù)和齒數(shù)往往都很大，其質量也自然很大，對這樣的齒輪其裝夾和加工通常都很困難，特別是像齒輪齒廓磨棱這樣的特殊工藝將更為困難。因此目前對于大型齒輪的齒廓磨棱國內外還沒有專門的設備進行，因此有必要針對大型齒輪的齒廓磨棱的相關原理進行分析并對機床進行設計。 目前由于沒有專用的設備，該工藝都是通過工人的手工進行的。先用磨頭手工粗倒棱，然后用油石拋光，這種做法工人的勞動強度大，工作環(huán)境惡劣，勞動效率低下，對工人的操作要求高，而且加工質量不高。過去，用戶對倒棱的質量要求不高，齒輪倒棱不作為很重要的工藝，并且生產任務量少，手工倒棱可以滿足質量和效率的要求，但是隨著科學技術的發(fā)展和市場的不斷擴大，用戶對產品的質量要求越來越高，齒輪倒棱不再是可粗可精可有可無的工藝，已經成為很重要的生產工藝，甚至因為倒棱質量達不到要求導致產品不合格，并且生產任務量也越來越大，手工生產已滿足不了生產的需要。 因此有必要對齒端倒棱工藝的原理進行分析并設計出相應的機床。以適應現(xiàn)代對齒輪倒棱加工的生產需要。 1.2齒輪磨棱機研究目的和意義 齒輪作為重要的傳動零件，由于毛刺的存在，影響其外觀、傳動精度、再加工和裝配，并產生傳動噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤滑效果下降，更主要的是降低了齒輪的質量[1]。由于毛刺的存在會導致整個機械系統(tǒng)不能正常工作, 使可靠性、穩(wěn)定性降低。當存在毛刺的機器作機械運動或振動時, 脫落的毛刺會造成機器滑動表面過早磨損、噪音增大。因此我們必須考慮去除齒輪的毛刺。而齒輪磨棱機恰是一種很好的用于給齒輪去除毛刺的設備，他在齒輪生產中是極為重要的[3]。齒輪磨棱機是一種用于給齒輪去翻邊毛刺的自動化機械設備，它采用氣動或電動的高速轉動，帶動砂輪片進行磨削工作，該機床為汽車、摩托車、工程機械、減速器、機器制造等行業(yè)提供了可靠的裝備，極大的提高傳動零件的嚙合精度，有效地降低了傳動噪音。 1.3齒輪磨棱機國內外發(fā)展狀況 隨著生產幾十點發(fā)展和使用要求的提高，齒輪正朝著高精度、高強度、高承載、低噪聲、輕量化及長壽命方向發(fā)展。對齒輪輪齒進行倒棱是控制齒輪噪聲等的一個十分重要的工藝措施，已引起國內外齒輪加工制造杭寅普遍的關注和重視[4]。 19世紀末，為了磨削插齒刀，在美國創(chuàng)制了大平面砂輪磨齒機。20世紀初，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，德國研制出錐面砂輪磨齒機，美國采用成形砂輪磨削汽車齒輪。1914年，為了提高齒輪精度，瑞士制造出碟形砂輪磨齒機，采取了補償砂輪磨損等措施。30年代后期，瑞士又研制出蝸桿砂輪磨齒機，提高了效率。對美國產齒輪的研究發(fā)現(xiàn)，美國無論是同應公司，還是博格華納、GE、BUCYRUS、AllisonTransmissions、TEREX、CAT等公司，生產地無論是閉塞式與或是開放式的齒輪，均對其進行倒棱。雖然美國商務通移動齒輪倒棱國家標準，但個公司對齒輪倒棱有著相同的共識——必修倒棱，并且按各公司的有關標準進行實施。國外對這一技術的應用十分重視，足以表明齒輪倒棱的重要性和必要性[6]。 中國的齒輪磨床研究制造已有四十余年歷史，從八十年代初至今近二十多年間發(fā)展較快，制造出七個系列60余種規(guī)格的齒輪磨床。其中1997年由秦川機床集團有限公司研制成功的YK7250蝸桿砂輪磨齒機（數(shù)控八軸五聯(lián)動）在國際機床博覽會上被有關專家譽為“具國際水平的機床”，標志著中國齒輪磨床制造技術水平跨入世界先進行列。 隨著科學技術和經濟的發(fā)展，齒輪加工業(yè)對于齒輪加工機床的性能要求不斷提高，反之，齒輪加工機床制造業(yè)對于齒輪加工又具有導向作用，形成有機的聯(lián)動發(fā)展。為此，一批能適應社會科技和經濟發(fā)展節(jié)拍的新產品應運而生[6]。溫嶺市美日機床有限公司、重慶機床有限公司、寶雞虢西磨棱機廠、陜西秦川機床有限公司、天津第一機床總廠等眾多廠家都對齒輪磨棱機研發(fā)和生產。其中寶雞虢西磨棱機廠生產的"YM系列齒輪磨棱倒角機"是由科技人員經多年研發(fā)、精心設計而成，主要應用于各種齒形零件的磨棱倒角加工。該系列機床已有三項技術取得了國家專利，并獲得陜西省優(yōu)秀專利二等獎。 圖1-1 重慶識金實驗檢測設備有限公司生產的SJ-1C2氣動雙磨頭齒輪磨棱倒角機 1.4課題概述 1.4.1 齒輪磨棱的實質和種類 倒棱實質上是小倒角，也就是在齒輪的齒形加工后對所有裸露的尖角再倒一個小倒角為了與齒輪兩端的大倒角相區(qū)別，故稱為倒棱。倒棱是沿輪齒斷面的倒角，是防止由于小的磕碰造成齒面突起而產生噪聲和損傷嚙合齒面的一項重要措施。倒棱又分為齒頂?shù)估夂妄X廓倒棱[8]。 1.4.2 磨棱的作用 1.降低齒輪嚙合時的噪聲； 2.提高齒輪嚙合精度，減少嚙合沖擊； 3.減小扒齒，延長齒輪使用壽命； 4.減少熱處理時的應力集中； 5.避免膠合打齒的危險； 6.在對硬齒面滾、刮、磨以及滾、刮工藝中有利于刮刀切入，有效地避免打刀和刀刃崩缺； 7.齒輪倒棱后不僅外形美觀，而且比較安全，在齒輪的裝配與調試中，手不易被劃傷[7]。 1.4.3 齒輪磨棱機的分類及工作 磨齒機的工作原理分成形法和展成法(見齒輪加工)兩類。按展成法加工的磨齒機根據(jù)砂輪形狀可分為 4種：①碟形砂輪磨齒機 ②錐面砂輪磨齒機 ③蝸桿砂輪磨齒機?、艽笃矫嫔拜喣X機[4]。 齒輪磨棱機采用錐形砂輪磨齒, 該磨齒是按齒輪齒條嚙合原理進行加工的。 砂輪相當于假想齒條上的一個齒, 工件節(jié)圓沿假想齒條節(jié)線作純滾動。工件通過展成運動鏈, 作展成運動( 往復移動和繞自身軸線的反復轉動)。 移動和轉動必須保持一定的相對關系, 即工件轉1 轉, 其移動長度應等于磨削節(jié)圓圓周的展開長度。這樣就可磨出所需的漸開線齒形。 砂輪倒角是將工件( 齒輪)固定于旋轉軸并與旋轉軸一起旋轉( 如圖1) , 砂輪片由電動機帶動旋轉, 砂輪片由于重力的原因作用于齒輪, 齒輪勻速旋轉, 砂輪片沿著齒輪的邊緣進行切削運動, 將齒輪邊緣的棱邊磨成斜角。由于工件在電機帶動下旋轉, 當磨完一個齒后, 將自動磨下一個齒。這樣只需工件轉一轉, 即可完成加工[10]。 1.5 本課題主要研究內容 1. 根據(jù)基本技術參數(shù)，給出齒輪磨棱機總體結構初步設計方案。 2.進行磨削力，功率，運動行程等方面的計算，確定各個零部件的具體外形尺寸并進行強度校核。完成總裝圖及部分零件圖。 3.根據(jù)工件所要加工的形狀及尺寸要求，進行總體設計。 4.傳動方案的設計。 5.生產能力、磨削力、傳送功率的計算。 2 磨棱倒角運動分析 2.1 隨動系統(tǒng) 隨動系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，輸出量是機械位移、速度或者加速度。因此隨動系統(tǒng)這一術語，與位置或速度，或加速度控制系統(tǒng)是同義語。在隨動系統(tǒng)中，有一類，它的參考輸入不是時間的解析函數(shù)，如何變化事先并不知道(隨著時間任意變化)?？刂葡到y(tǒng)的任務是在各種情況下保證輸出以一定精度跟隨著參考輸入的變化而變化。 微機位置伺服系統(tǒng)概述在自動控制系統(tǒng)中，把輸出量能夠以一定準確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)，亦稱伺服系統(tǒng)。 在控制系統(tǒng)中若給定的輸入信號是預先未知且隨時間變化的并且系統(tǒng)的輸出量隨輸入量的變化而變化這種系統(tǒng)就稱為隨動系統(tǒng)?？焖俑櫤蜏蚀_定位是隨動系統(tǒng)的兩個重要技術指標。 2.2 磨頭的選擇 根據(jù)待加工零件的材料、磨削率以及加工要求的表面粗糙度來選擇砂輪，這是挑選磨具的一般規(guī)律。砂輪的選取一般按照這幾個分類進行選?。杭催x取磨粒，選取粒度，選取硬度，選取結合劑，選取組織，選取形狀，外徑、厚度、內徑。 使用結合劑將較多微小的磨粒凝結成一定比例形狀的磨削工具稱為磨具，目前所使用的磨料，它的種類可劃分為以下幾種： 剛玉類，氧化鋁（Al2O3）是它的主要成分。硬度低于SiC類，然而其韌性較好，一般用于磨削屬于抗拉能力較強的工件材料（例如鋼料）。還能劃分成白玉剛和棕剛玉，的顏色呈現(xiàn)為棕褐色，和比較，它的硬度小且韌性較好，適宜碳鋼等材料的磨削；和GZ對比，GB的硬度較高，然而韌性確較低，應用于高速鋼精磨淬火鋼等這些工件。另外還存在單晶剛玉，各個粒子差不多都屬于單晶體，其多面體的形狀為球狀，在進行生產時會生成這類單晶體，由于GD因為將較多晶體進行機械碾碎，然后在砂粒內形產生殘余應力，所以和GB與GZ比較，它的硬度和韌性都較高，并且磨削性能也高。適宜成型、不銹鋼、以及精密這三類磨削。當機械工件加工時，因為快速冷卻導致產生極微細的晶體結構稱為微晶剛玉，很多微小的切削刃存在于各個砂粒中，GW磨料的韌性比GZ和GB的高且強度也比它們大，并且具有良好的自銳性，這是因為這些微晶穩(wěn)定地結合在一起。在磨削力很大的情況下，僅失去微小的碎塊，并且在GW處造成刃口，所以磨削效率高以及消耗少是使用砂輪進行磨削的特點，對于難度較大的成型磨削以及磨削不銹鋼等這些特別鋼體材料，包括磨削光潔度，GW比較適用。在提煉GB過程中加入的氧化鉻用以增強它的磨削能力，這種剛玉稱為鉻鋼玉，顏色一般為紫紅色或者玫瑰紅，與GB的硬度相似，比GB的韌性好，在磨削加工過程中，難以損壞工件以及產生裂縫，能夠極好的維持砂輪的外形。對于儀表部件、成型磨削、以及磨削精密部件的光潔度，用GG比較適合。除此之外，還可應用于冶煉結剛玉、鈦鋼玉和鋯剛玉等等。 碳化硅（SiC）類，和剛玉比較，它的硬度較高而且脆性也大，在粉碎之后，新的尖銳刃口會在晶體表面上分化出來，適合磨削硬度大且脆性高的材料，例如鑄鐵。SiC還可以劃分成黑SiC以及綠SiC。其中TH中存在很多的雜質，所以純度比TL低，并且價錢合理，購買它成本低，經濟適用。在磨削鑄鐵等材料時比較適合用TH，TL中存在的雜質較少，它的硬度比TH略高。對于硬度極高且不易磨削的脆性材料，例如tungsten carbide alloy等，比較適合用TL。 金剛石類，其硬度極高，而且價錢也是這些分類中最高的一種，它可以劃分成人造類和天然類。因為它存在人口較尖、硬度極強、難以損壞、磨削過程中產生的熱量少，并且精度以及表面光潔度極高等特點，所以該類砂輪可以使用的時間較長。在硬質合金磨削過程中，若是使用TL，那么極易在表面出現(xiàn)裂縫。但是若采用的砂輪是屬于金剛石磨料的，那么這種情況就不會出現(xiàn)，因此其極其適合磨削的材料是屬于硬度極高的，就如硬質合金等。在磨削鋼鐵的過程中，因為金剛石和鋼鐵之間會發(fā)生化學反應，產生的化學親和力較強，所以砂輪會迅速損壞。 綜上所訴，選取磨料的原則主要是判斷工件屬于何種材料。按照設計需求，因為這個機床是向剛完成粗加工的大齒輪二次加工，也就是合金鋼沒有進行淬火，因此選擇的剛玉類磨具，再按照設計需要以及價格，最終選擇GZ，類型：A。 磨料顆粒的尺寸通過磨料粒度體現(xiàn)出來，要確保其擁有充足的切削刃數(shù)，那么必須選取好磨粒形狀以及尺寸大小，這樣才能足夠確保它擁有對應的切削性能。影響選定粒度的因素，主要有兩種，即工件加工的Ra要求以及要確保生產率。普通情況下，普遍應用的磨具最多的就是中等磨粒。在精磨、研磨以及拋光過程中一般選擇細粒度磨具。進行批量生產時，首先要達到零件粗糙度設計要求，其次盡可能選取粒度稍微粗一點的磨具，使之能達到提升生產率的要求。但是在小批量貨物單件加工情況下，首先側重思慮零件的加工是否符合質量要求，因此選取的磨具其粒度要小，這樣才能有優(yōu)勢。盡管這個機床是對齒輪完成去毛刺、飛邊等加工，然而由于齒輪屬于比較精密且關鍵的零件，因此選取的磨具粒度號位于區(qū)間，通過查表，粒度號選定：F40。 磨粒被結合劑連接的穩(wěn)定水平稱為磨具硬度，當有外力時，若磨具輪廓上的磨粒，極易掉落，那么表示其硬度比較小，相反，硬度比較高。結合劑是對磨具硬度造成影響的關鍵成分。它的使用性能受磨具硬度的影響比較大。為了達到適宜加工各類工件材料以及滿足磨削加工的要求，要求設有各類硬度等級的磨具能夠讓其挑選使用。磨具硬度代號有硬至軟的排序為： Y，T，S，R，Q，P，N，M，L，K，J，H，G，F(xiàn)，E，D，C，B，A 根據(jù)設計需求查選擇中硬度型號：M。 將若干細小的磨粒粘合為一體，以達到擁有指定外形以及需求強度，這是結合劑的重要功能。在進行磨削時，因為有結合劑輔助，磨粒可以實現(xiàn)對零件的磨削。當磨粒以及發(fā)生鈍化時，還可以讓其準時破碎或者脫落。這樣就可以使磨具維持優(yōu)良的磨削功能。結合劑根據(jù)磨削速度、方法和零件Ra要求等，來選取?，F(xiàn)在所用齒輪磨齒機，其使用的結合劑，大多數(shù)是陶瓷類。按照查表選取陶瓷結合劑的型號為：V。 氣孔、結合劑以及磨料這三個的容積比例就是磨具組織。通常使用配方的方法來控制。它的表示方法有兩類：第一類：使用磨粒占有的磨具容積%，即普遍所講的磨粒率；第二類：使用氣孔占有%和尺寸，即氣孔率。磨具組織根據(jù)第一類表示，總共劃分為十五個組織號，即分類的規(guī)則為：將百分之六十二的磨粒率定為零號，此后每次降低百分之二，組織號提高一，依次往后推。根據(jù)磨粒率，磨具組織號從小至大的排序為： 14，13，12，11，10，9，8，7，6，5，4，3，2，1，0 磨粒占有的體積%數(shù)越大，說明組織號越小且組織精密，雖然磨具比較容易被切削阻礙，并且磨削效率小，然而確可以承擔較高的磨削壓力。磨具輪廓較難改變，要求很小的磨削Ra。通常的，對于磨削精度極高且加工壓力較大的工件，適合選用精密組織的磨具。普通的磨削，選用中等組織的磨具就可以了。對于接觸面積多和材料不硬的部件，可以選用松組織的磨具。然而砂輪確適合對工件壓力偏低的條件。按照設計需求，查選擇組織號：6。 為了滿足不同的磨削加工形式以及確保磨削加工能夠在正常條件下進行，那么必須要確定磨具確切的幾何形狀和尺寸大小，。按照該機床的加工需要，且通過查，選擇圓頭錐磨頭，它的型號是：17b。外徑mm，厚度mm，孔徑mm。 圖2-1 磨頭尺寸視圖 2.3 磨頭的磨削力分析 所謂磨削力，也就是在磨粒對零件磨削過程中，磨粒所受到的力，磨削力能夠分為2個力，也就是垂直于磨粒的以及與磨粒相切的，它們能夠與結合力保持穩(wěn)定。當某種材料齒輪被磨削時，首先必須先滿足磨棱角度的要求，在此前提下，影響切削力的重要因素為磨頭的線速度（v），至于其他的因素，都為次要因素。根據(jù)下方圖2.3分析得出，磨削過程中，在磨棱角度被滿足之后，可以經過調整磨頭的v以及磨頭的受力F，就能調整磨棱寬度，然后成功滿足需要加工的尺寸。 圖2-2 磨頭磨削力分析 2.4 磨頭位置及角度分析 2.4.1 磨頭位置 磨頭的空間布置的目標是：和相比，齒頂以及齒根的磨棱角度與其相差的+、-數(shù)值大體相同。 對齒根進行加工時，其示意圖為下圖： 圖2-3齒根加工過程切削點的坐標 磨頭對齒根進行切削的過程中，切削點坐標(X，Y)公式如下：: （2-1） 對齒漸開線進行加工時，其示意圖為下圖： 圖2-4齒漸開線加工過程切削點的坐標 磨頭對齒漸開線進行切削加工過程中，切削點坐標（X，Y）公式如下： x=x y=-x （2-2） 2.4.2 磨棱角度分析 磨削角度滿足下式： （2-3） 式中： 根據(jù)上面的公式（2-3）可以得出：和是影響磨棱角度的主要因素。 和滿足下式： （2-4） 根據(jù)（2-4）推論出下式： （2-5） 根據(jù)（2-5）得出：磨頭軸線與齒輪端面的角度取決于L和x的比值，即L/x，通過此來達到影響磨削角度的目的。 2.5 磨削時分析力平衡以及調整 在磨削過程中，磨頭對自身的固定點關鍵是受到一個力的作用，也就是部件對磨頭的切向力Ft ；磨頭固定點受到2個轉矩的作用，第一個是對應的調節(jié)力F所引起的轉矩，第二個是磨頭主軸重力G所引起的轉矩。由于它受到這2個轉矩作用，所以在ZOY平面內磨頭能夠恰當?shù)男D確定的角度，以使得力矩保持平衡狀態(tài)，以至于完成隨動式的加工。分析磨頭的受力得到下圖2-7： 圖2-6 磨頭力平衡分析 通過圖2-7力平衡分析得出， （2-6） （2-7） 已經完成設計的磨頭，它的Lg，Lf這兩個參數(shù)都為確定值， 僅僅是Ft能夠任意調整，當調節(jié)Ft時，F(xiàn)也會隨著Ft的調節(jié)而得到調節(jié)，這就可以實現(xiàn)對磨削寬度的調整。 2.6 本章小結 根據(jù)對理論知識的分析，能夠讓我們明白，在機械中，設計適當?shù)某叽绱笮∫约昂线m的角度，能夠使得磨頭可以隨動的加工制造出滿足角度需求的棱角。當調節(jié)Ft時，F(xiàn)也會隨著Ft的調節(jié)而得到調節(jié)，這就可以實現(xiàn)對磨削寬度的調整。 不過呢，這些都只是理論性的知識分析。在進行生產實踐時，你會發(fā)現(xiàn)還有很多的問題需要我們去解決和高度重視，極有可能有些是不在理論知識中的。這就要求我們要多實踐，實踐才能出真知。舉一個例子，在現(xiàn)實的生產過程中，齒輪轉速的高低會改變磨頭的受力大小，然而能夠推測出在磨頭轉速較高的情況下，這種影響是較小的。不過如果齒輪轉速過于低的話，那么會特別影響磨頭的受力情況。 第3章 設計磨棱機機床結構 3.1 機床總體結構分析及設計思路 3.1.1 待磨削齒輪的規(guī)格 加工齒輪直徑（mm） 200～800mm 加工模數(shù)（mm） 2～16mm 3.1.2 預選定機床的主要參數(shù) 見表3-1 3.1.3 機床總體機構分析及設計思路 根據(jù)第二章的理論性知識原理分析，能夠懂得在使用該原理對齒輪進行磨削加工的過程中，磨頭的主軸近似垂直于齒輪中心孔軸心。 當機床進行磨削加工的時候，齒輪的寬度會發(fā)生變化，所以在設計磨頭主軸時，必須使其相對于齒輪端面的位置距離可以進行調節(jié)。為滿足這種需求，該齒輪磨棱機機床可以使用人工調節(jié)的方式，使用這種方式來調節(jié)磨頭主軸相對與齒輪工作臺這兩者之間的距離。 因為本機床需要加工齒數(shù)與模數(shù)不一樣的齒輪，因此要滿足在機床Y方向磨頭主軸是可以調節(jié)的，即要求擁有可調性能。但是具體條件具體分析，例如當齒輪只需要具體加工一次時，這種調節(jié)只需要調節(jié)一次。所以可以使用手動調節(jié)。 此外固定齒輪的工作臺需要進行低速旋轉，同時在實際加工齒輪的過程中，必須保持工作臺的持續(xù)轉動，還需要實現(xiàn)轉速能夠調節(jié)。綜上所訴，所以電源選擇電動機，同時為了保證空間大小，節(jié)省空間，選擇帶輪傳動。 本機床設計對磨頭的要求是轉速必須要高并且功率要小，同時因為受到結構以及質量的約束，所以調速機構或者變速箱不可以成為被選擇用以進行調速，故選擇馬達，馬達極易進行調節(jié)轉速。 根據(jù)上面的分析，可以確定本次設計的機器一共要求完成四個運動。在這四個運動中，有兩個運動使用手輪進行調節(jié)、其中有一個運用電動機進行調節(jié)、還有一個采用馬達來完成調節(jié)。磨頭主軸的空間位置通過使用兩個手輪來進行調整。按照上面的需求，磨棱機床的結構設計可以劃分為兩大部分：一、用于齒輪固定的回轉工作臺；二、用于固定磨頭主軸的檢測架。第一步是先根據(jù)預定需求把上訴兩個部分的結構完全設計出來。那么磨棱機大概結構就可以大致被設計出來了，它的結構簡圖見下圖3-1： 表3-1 技術參數(shù) 技術參數(shù) 單位 參數(shù)指標 工件模數(shù)范圍 mm 2～16 工件直徑范圍 mm 200～800 磨頭主軸轉速 rpm 60-100 加工效率 秒 /件 300 磨頭電機功率 kw 1.5 磨頭主軸的前端面至工件主軸端面的機動距離 mm 大于100 磨頭主軸回轉角度 度 10 工作臺主軸安裝孔徑 mm 500 回轉工作臺轉速 r/min 4--10 工件主軸電動機功率 kw 1.0 電動機轉速 r/min 720 機床外型尺寸 mm 1200x1200x1500 圖3-1 機床示意圖 3.2 回轉工作臺的設計 根據(jù)上面的分析，可以知道回轉工作臺的驅動裝置選擇電機進行驅動，通過電機，可以帶動帶輪轉動，從而直接使得回轉工作臺發(fā)生轉動。其傳動的示意圖如下圖3-3所示： 圖3-2 回轉工作臺傳動簡圖 通過示意圖可以看出，它的設計有三個部分，一是設計其傳動系統(tǒng)、二是設計工作臺，三是設計其它零部件。 3.2.1 設計傳動系統(tǒng) 確定各級傳動比、選擇電動機型號、設計帶輪、兩個傳動齒輪的計算、軸的計算以及選取還有計算蝸輪蝸桿等，這些都是設計傳動系統(tǒng)的核心內容。傳動系統(tǒng)如圖3-4所示： (a) (b) 傳動系統(tǒng)示意圖3-3 1. 選擇電動機 機床進行加工過程中，電機輸出功率計算公式為： （3-1） （3-1）中： （3-2） （3-3） (1) 確定（3-1）、（3-2）、（3-3）公式中的參數(shù) 根據(jù)經驗公式，計算出磨削力的大小為： N 在選擇磨頭的直徑時，按照最大直徑10mm進行計算，這樣可以得出主軸的最高線速度V為： V=170m/s 下面進行、、、的選?。? ：齒輪傳動效率， =0.97 ：蝸桿傳動效率， =0.73 ：離合器傳動效率，=0.99 ：帶傳動效率， =0.94 (2) 將上述數(shù)據(jù)依次代入（3-2）和（3-3）得： (3) 電動機的選擇 根據(jù)，進行查表，其額定功率選取，載荷最大時，轉動速度是 選定型，屬于籠型三相異步電機 2. 分配傳動比 這個區(qū)間的轉速就是使工作臺旋轉的的速度，根據(jù)已經選取了的電機轉速，計算傳動比，選取。圓柱齒輪要求低于，蝸輪蝸桿要求低于，帶輪要求低于，因此大致確定，,,,。由此計算出總傳動比，設計合理。3. 齒輪的設計 (1) 對齒輪需要進行精度、齒數(shù)、熱處理以及材料的選取設計。 由于本次設計的齒輪磨棱機速度低，所以選擇8級精度即可。（這是根據(jù)查表GB/T10095—2000得出的）。 材料選擇。根據(jù)設計要求，按[1]查表，對于小齒輪，選擇鋼，并進行調質，其齒面硬度是；大齒輪也是選擇鋼，正火處理， 它的齒面硬度是，它們之間齒面硬度差距是40HBS，選擇恰當。齒數(shù)的選擇，先選定小齒輪，那么就可以得出大齒輪。 它們的齒數(shù)比為： ，設計合理。 因為它們的齒面硬度都，屬于軟齒面，因此可以按照齒面接觸疲勞強度進行設計，再使用齒根彎曲疲勞強度進行校核。 (2) 按照齒面接觸疲勞強度計算，根據(jù)公式　 　 　　　 　 　?。?-4） 1) 設計式（3-4）中的各類參數(shù)： ----小齒輪傳遞的轉矩，單位N·m， N·m； ----載荷系數(shù)，在計算設計過程中，由于v的值不知道，又未能選定，所以載荷系數(shù)可以先選定為1.8，即 ----齒寬系數(shù)，根據(jù)[1]查表8.6得出，取齒寬系數(shù)； ----彈性系數(shù)，根據(jù)[1]查表8.6得出，； ----區(qū)域系數(shù)，根據(jù)[1]查表8.6得出，=2.5 ------齒數(shù)比， ----許用接觸應力， ，公式中， 應力循環(huán)次數(shù) 按照，，根據(jù)[1]查表得，，；選定安全系數(shù). 因此： 所以： 代入公式（3-4）得： =67.84mm 2)圓周速度v的計算； m/s 3) 齒寬b的計算： mm 4)齒寬和齒高之比的計算： 模數(shù) 齒高 所以： 5) 的計算，按照上述，精度等級為級，查表選擇。 直齒輪 查[1]中的表7-6得出； 查[1]中的表7-8并采用插值法查出為8級精度、當非對稱布置作為小齒輪的相對支承的時候： 根據(jù)，查[1]中的圖7-16得；因此載荷系數(shù)K為： 6)對已算出分度圓直徑按照現(xiàn)實的K進行校核得出： 7) 模數(shù)m的計算： ,選定標準模數(shù) mm mm mm 9) 齒寬b的計算： mm 選取， (3)齒根彎曲疲勞強度的校核 其校核的公式為： 1) 確定出式中各個參數(shù) 載荷系數(shù)： 2) 小齒輪與大齒輪的和分別為： 小齒輪 大齒輪 3) 的計算，查[1]中圖表得到小齒輪；大齒輪的。 根據(jù)[1]中圖表查得 彎曲疲勞的安全系數(shù)，那么 4) 小齒輪受到的圓周力大小為： 5) 計算校核 因此大、小齒輪都合理。 4. 帶輪設計 (1) 選擇帶型： 按照上面設計結果，可以知道是小帶輪轉動速度區(qū)間。 按照設計的功率，選擇帶型為B型。 (2) 帶輪的基準直徑與的確定： 回轉工作臺的主軸需要安裝上大帶輪，因為要加工的齒輪比較大，所以工作臺的直徑也要求很大。對于主軸內孔直徑，也需要設計成比較大的直徑。按照所需加工的最大齒輪直徑的二分之一進行計算是，那么設計大帶輪時，大帶輪直徑要大于該尺寸大約，即高于。所以選定其直徑：，那么的配對的小帶輪。 (3) 帶速度的驗算： 進行帶速的設計過程中，不能設計太高。應該要求，其中m/s。 　 　　　 （3-5） （3-5）式中： ----帶速，單位m/s； ----小帶輪直徑，單位mm； ------小帶輪轉速，單位r/min； 將這些參數(shù)帶人（3-5）式中，得到： m/s 滿足要求，設計合理。 (4) V帶基準長度與中心距的確定： 較小的中心距，能夠保證傳動結構能夠緊密的連接在一起，然而若帶的長度過小，就會造成繞過帶輪的次數(shù)過多在單位時間內，從而會導致帶的壽命下降。反之，當中心距太大時，在帶輪進行高速轉動過程中，極易造成帶在工作的時候發(fā)生顫動。進行帶輪設計的時候，通常按下式對中心距進行初步的選?。? 　　　 　 （3-6） 由此： 　 初選mm 計算帶基準長度時采用下面的式子 mm 通過查表，選定基準長度mm . 實際軸間距： mm (5) 小帶輪包角的計算 可以通過提高小帶輪包角來增強其傳動性能，其設計式子如下： (6) 確定V帶根數(shù)： 　　　　　　　　　　　　　　　　　（3-7） 式中: ----包角修正系數(shù)，選擇時，由于包角時對帶輪的傳動性能有一定的影響，根據(jù)[1]查表7.8得出，； ----帶長修正系數(shù)，選擇時需要想到帶長不確定為特定時，其壽命會受到一定的影響，根據(jù)[1]查表7.2得出，； ----- V帶單根傳遞功率，根據(jù)[1]查表7.3得出，kW； ----傳動比不為1時額定功率增量，根據(jù)[2]查表14.1得： kW； 因此： ?。?。 (7) 初拉力的確定： 為了使帶輪能夠進行正常的傳動，是關鍵因素。帶的傳動性能以及壽命長短也受影響。當過小時，比較容易發(fā)生打滑，發(fā)揮傳動能力比較困難；當過大時，會減少帶的使用期限，并且會增加軸承以及軸的受力。對 于單根普通V帶，其初拉力按照下面的式子進行計算： 　　　　　 （3-8） 公式（3-8）中各個符號的意思和前面的一樣，其中表示普通V帶kg/m，根據(jù)[1]查表7.1得出kg/m。 N (8) 軸上壓力的計算： 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　?。?-9） （3-9）中個個符號和前面所提的意思一樣 ，因此： N 5. 蝸輪蝸桿傳動設計 蝸桿以及蝸輪這兩部分構成了蝸桿傳動，其用以傳輸相交軸之間的動力以及旋轉運動，兩相交軸的交錯角普通情況下是。在傳動過程中，主動件蝸桿一般屬于主動件，而蝸輪則屬于從動件。蝸桿傳動在很多機器或者儀器中都被普遍應用。 在傳動過程中，可以得到較大傳動比、且傳動過程平穩(wěn)、發(fā)生的噪聲很小、結構十分的緊湊等等，這些都是蝸桿傳動時所具有的優(yōu)勢。其傳動比極高，當它使用于分度機構的時候，i可以高達1000。使用于動力傳動時，i一般為8~80。傳動效率偏低是蝸桿傳動存在的關鍵缺點；在傳動時，為了達到減少摩擦并且比較扛得住研磨的目的，一般使用青銅來對蝸輪齒圈進行制造，因此其價格過高。 蝸桿根據(jù)形狀分類，可劃分成：環(huán)面蝸桿以及圓柱蝸桿。 根據(jù)螺旋面形狀的不同，圓柱蝸桿還可以劃分成分兩類，一類是阿基米德蝸桿（或稱為蝸桿）；另一類是漸開線蝸桿（或稱為蝸桿）。 ZA蝸桿與梯形螺紋這兩者的車削方式雷同。它所采用的車刀其切削刃夾角，在進行加工時，蝸桿的軸線被切削刃所在平面經過。所以齒形被切出來的，在軸線的截面中，其側邊呈現(xiàn)的齒條為直線；但是蝸桿軸線被垂直的截面中，齒形為ZA螺旋線。 對于ZI蝸桿，它的齒形有兩種，在蝸桿軸線與其垂直的截面中齒形是漸開線；在蝸桿軸線的截面中，齒形呈現(xiàn)為凸廓曲線。該類蝸桿，能夠和圓柱齒輪一樣，使用滾刀進行銑切，在成批生產時比較適合用它。 與螺紋相同，蝸桿也具有左旋與右旋的區(qū)別，普遍使用的為右旋類蝸桿。 通常情況下的動力傳動，一般根據(jù)9級精度（）、8級精度（）以及7級精度（適合蝸桿圓周速度）來進行制造。磨損、點蝕以及膠合等這些都是使用蝸桿傳動時所會發(fā)生的幾個重要的失效方式。因為使用蝸桿傳動時，齒面之間會發(fā)生很大的相對滑動，并且伴隨著熱量的產生，這就會造成潤滑時，溫度增加導致潤滑劑濃度下降，潤滑條件邊的糟糕，提升了發(fā)生膠合的概率。對于閉式傳動，若散發(fā)熱量不及時，蝸桿傳動承受載荷的性能就會由于膠合從而受到影響。閉式傳動中若發(fā)生潤滑密封不緊密或者對于開式傳動，那么就會特別突出顯得蝸輪輪齒的磨損嚴重。 根據(jù)蝸桿傳動的特征，要求蝸桿副材料具有充足的強度，然而具有優(yōu)良的抗膠合性能以及減小摩擦和抗磨能力才是關鍵要求。所有蝸輪的齒圈一般選擇青銅制造，利用其和鋼制蝸桿（經過淬硬磨削的）配對。 合金鋼或者碳素鋼普遍用于制造蝸桿，制造蝸桿時必須保證硬度較高并且需要齒面光潔。當蝸桿用于高速重載時一般選用（淬火滲碳到）、；或者、45(表面淬火)、等，同時還應進行磨削。對于普通的蝸桿，進行調制處理時選擇 40、45等碳素鋼（硬度為）。對于人工傳動或者低速情況，蝸桿允許不用經過熱處理，所以可以選擇鑄鐵。 對于蝸桿傳動使用于高速傳動的情況，一般選擇 錫青銅（）來制造蝸輪，其耐磨能力以及抗膠合性能都很好，它的移動速度能夠使用的上限是，使用這種材料比較方便完成切削加工，但它的價格卻很貴。對于蝸桿傳動中滑動速度的情況，我們可以選擇含錫量比較少的錫青銅（）。對于鋁青銅（），其特點是鑄造功能較好、價廉、耐沖擊、并且具有充足的強度，然而它的抗膠合能力卻比不上錫青銅，并且切削能力也比較差，所以通常將其使用在的傳動中。對于速度比較小的傳動情況，灰鑄鐵或者球墨鑄鐵是比較好的選擇。當然還可以選擇提升尼龍或者尼龍材料來制造蝸輪。 由于較多的蝸桿一般都與軸相配，所以可以叫做蝸桿軸。 蝸輪是允許單獨制造成整體的。然而為了減少珍貴的有色金屬的使用，普通情況下選擇組合式結構來制造尺寸較大的蝸輪，也就有色金屬用于齒圈的制造，鑄鐵或者鋼則用來制造輪芯。對于使用組合結構的情況，使用過盈連接可以將齒圈與輪芯間連接起來。為了保證能夠安全工作，將顆螺釘圓周的安裝到接合面上。為了使鉆孔更加方便，材料相對比較硬的一邊應該距離螺孔中心線。工作溫度改變不大并且尺寸比較小的場合適用于該結構。還可以選擇鉸制孔用螺栓將輪芯和輪圈也連接起來，因為該方式便于裝卸，所以一般適用在破損時急需更換齒圈或較大尺寸的地方。當蝸輪需要大量生產加工時，青銅齒圈可以普遍在鑄鐵輪芯上通過澆鑄被加工出來。 容易發(fā)熱且發(fā)熱量比較大、以及傳動效率小是蝸桿傳動的劣勢，所以如果散熱工作不及時進行，就會影響箱體內潤滑效果，使得潤滑失效并且油溫增加，從而加速了輪齒的破損，嚴重時更是會發(fā)生膠合。所以閉式蝸桿傳動若有確保能夠連續(xù)工作，熱平衡計算是必須要進行的。 蝸輪的設計： (1) 主要傳動尺寸的初步計算 對于蝸桿傳動，根據(jù)齒面接觸疲勞強度設計，按照下式：　 　 　　　 　 　?。?-10） 式中 ----蝸輪的轉矩，單位N·m， N·m； ----載荷系數(shù)，在設計過程中，由于不知道值，也還未選定，所以可以先選定為. ----齒寬系數(shù)，根據(jù)查表可得，選定； ----彈性系數(shù)，根據(jù)查表可得，； ----齒數(shù)比，，蝸桿頭數(shù)初步選定為1，則有，； ----重合度系數(shù)，的選取是根據(jù)重合度來進行的，蝸輪蝸桿選定； 根據(jù)[1]可得，； (3-10)中----許用接觸應力，，公式中，，應力循環(huán)次數(shù)，中，表示蝸輪旋轉360度，位于相同側的齒面嚙合次數(shù)，齒輪的工作期限通過表示，因此： 由，，根據(jù)[1]查表選擇，，，安全系數(shù)選定為. 由此： 由此： ----節(jié)點區(qū)域系數(shù)，根據(jù)[1]查表選定； ----螺旋角系數(shù)，根據(jù)蝸輪，選取 由此： (2) 傳動尺寸的選定 1)載荷系數(shù)的計算： m/s 根據(jù)[1]查出， 根據(jù)[1]查出， 根據(jù)[1]查出， 根據(jù)[1]查出， 由此： 2) 由于和兩者差距很大，因此要修正，根據(jù)： mm 選定 3)模數(shù)m的確定： mm 選定。 蝸輪蝸桿不需要進行彎曲強度的校核。 設計蝸桿： (3) 材料以及許用應力的確定 對于蝸桿，選擇鋼，表面需經過淬火處理，選擇硬度，根據(jù)蝸輪設計公式，選定 (4) 蝸桿頭數(shù)Z的確定，傳動效率的估計 因為，根據(jù)[4]查表，選定，那么 因為，根據(jù)[4]查表，估計。 (5) 蝸輪轉矩的確定 N·m (6) 使用系數(shù)的選定，表示綜合彈性系數(shù) 選定， (7) 接觸系數(shù)的選定 假設，根據(jù)[4]查出，選定 (8) 中心距a的計算 mm 取 (9) 蝸桿齒數(shù)，蝸桿直徑系數(shù)，蝸輪齒數(shù)，模數(shù)，中心距，蝸桿導程角的確定。 根據(jù)查得： 根據(jù)查得： 取，，，， 取 根據(jù)查出： 取 接觸強度足夠，合理。 導程角 下表為蝸輪蝸桿經常使用的尺寸： 表蝸輪蝸桿經常使用的尺寸 名 稱 計 算 公 式 蝸 桿 蝸 輪 蝸桿分度圓直徑，蝸輪分度圓直徑 d1=mq=56mm d2=mz2=133mm 齒頂高 ha=m=3.15mm ha=m=3.15mm 齒根高 hf=1.2m=3.78mm hf=1.2m=3.78mm 蝸桿齒頂圓直徑，蝸輪喉圓直徑 da1=m(q+2)=62.3mm da2=m(z2+2)=139mm 齒根圓直徑 df1=m(q-2.4)=49mm df2=m(z2-2.4)=125mm 蝸桿軸向齒距，蝸輪端面齒距 pa1=pt2=px=πm=9.9mm 徑向間隙 c=0.20m=0.63 中心距 a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)=100mm 5. 軸的設計 （1）軸I的設計 軸I連接的是蝸輪并通過離合器連接帶輪 已知參數(shù)： 求作用在齒輪上的力： 因已知蝸輪的分度圓直徑為 而 由受力分析,帶輪上： ，， 2)．初步確定軸的 根據(jù)[1]15-2式初步估算軸的。軸的材料選定為45鋼，調質處理。根據(jù)[1]表15-3，取，所以得： 為了便于計算，把軸的各段按照從左到右編號:1、2、3、4、5、6。 軸端直徑=35mm，取， ， 1) 軸的結構設計 為達到小帶輪能夠進行軸向定位的要求，左端1-2段選擇雙孔軸端擋圈JB/ZQ ，右端則需求制造出一軸肩，并且要和軸承的尺寸配對，所以取，和軸承32213（GB/T297）的孔徑一樣。因為軸承和帶輪這兩者的直徑差別過大，因此要求有過渡段，，，。 每個軸段的公差配合和Ra如下：軸承處為，，帶輪處是，，Ra=3.2μm，蝸輪處是。 帶輪和蝸輪的軸向固定，選擇軸肩以及雙孔軸端擋圈，反裝角接觸球軸承，2個支承點相距的大小取=60mm。 軸的結構圖如以及裝配圖如下圖： 圖3-4軸I裝配圖 圖3-5軸I尺寸圖 2) 鍵連接的強度校核 蝸輪處選用A型平鍵，與蝸輪連接處鍵的尺寸，寬度。軸與轂連接緊湊， 與小帶輪連接處鍵的尺寸 因與小帶輪連接處鍵的尺寸及軸徑均較小且受載大，故只需校驗此鍵2。 鍵2連接傳遞轉矩T為， 驗算擠壓強度 鍵的工作長度，查表12-2，取 滿足擠壓強度。 3）軸I的彎矩與扭矩分析 軸I的危險截面為小帶輪或者蝸輪的中點截面, 圖3-6軸I的彎矩和扭矩圖 表3-3 軸I的危險截面受力分析 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎距M 總彎距 扭距T 按彎矩進行對軸的強度校核 在校核過程中，僅僅對軸所受最高彎距以及扭距的截面進行校核（也就是校核危險截面C的強度），根據(jù)[1]查表15-5及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸是單向旋轉，扭轉切應力屬于脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 由[1]查表15-1得。因此，故安全。 (3)主軸的計算 由于主軸的作用是用于使回轉臺轉動，所以根據(jù)帶輪，確定直徑為D=560mm，精度級別為n5,長度為600mm 6. 選擇軸承和潤滑 (1) 求比值： 根據(jù)表16.11查出，,Y=0因此當量動載荷N (2) 徑向基本額定動載荷值Cr的計算 根據(jù)查出，， 根據(jù)查出，對于蝸桿軸，采用型角接觸球軸承，其參數(shù)，，所以型角接觸球軸承的,該值和初步估計值相差不大，合理。 由于本設計加工的齒輪為大齒輪，因此回轉工作臺主軸受到很大的軸向力，由此采用圓錐滾子軸承用于安裝在主軸上，檢測架右邊安裝主軸工作臺。由于回轉工作臺要求進行低速轉動，所以不會選擇的潤滑油是稀油。綜上選擇干油來完成對主軸的潤滑。 使用蝸輪蝸桿時，因為它產生大量的熱量且發(fā)生較大的摩擦，因此選擇油池來進行潤滑，同時該潤滑方式也用于周圍的其他軸承。 3.2.2 設計磨棱機檢測臺和簡要介紹其它零件 1. 檢測臺的設計 在進行設計檢測臺時，必須要確保能夠完成3個主要運動：第一個是磨頭主軸的轉動，其他兩個是位于XOY平面內，在X和Y方向上的直線滑動。 在加工齒輪時，調節(jié)檢測臺在X和Y方向上的直線滑動，可以在相同尺寸內經過一次調定即可。所以絲杠螺母通過使用手柄調整可以完成這兩個直線滑動。由于人工用于手柄上的力較小，因此無需校核。 2. 氣動馬達 在氣壓進行傳輸?shù)倪^程中，把壓力能轉變成機械能，同時發(fā)生轉動，這類由氣壓形成動力的執(zhí)行元件稱為氣動馬達。容積式是普遍使用的氣動馬達，其工作原理是：通過容積在工作腔內發(fā)生的改變來完成做功。它主要分為這幾種類型：活塞式、葉片式以及齒輪式。 氣動馬達的功能等同于液壓馬達或者電機，都是動力來源裝置。也就是利用輸出轉矩來造就驅動機構能夠進行轉動。 (1) 氣動馬達工作原則以及分類 　　普遍使用的氣動馬達有3類，第一類是活塞式、第二類是葉片式(或叫滑片式)、第三類是薄膜式。 比較活塞式和葉片式這兩者：葉片式具有較高的轉動速度，而扭矩稍小，活塞式具有較大的扭矩而轉動速度偏低。但是它和液壓馬達進行比較的話，它自身的轉速較高，扭矩也小。 葉片式類工作原理：當氣體從孔進入馬達時，就開始分成兩種流動路線：第一種是氣體通過槽到達葉片低端，然后推動葉片出來，從而使得葉片能夠緊密貼于定子內壁。第二種是氣體從孔進入其他對應工作空間，這些空間是密封的，然后在2個葉片上面發(fā)生作用。因為2葉片被推出不同的長度，使得出現(xiàn)轉矩差，導致了轉子和葉片能夠逆時針轉動。氣體在完成做功之后，流出來的位置是定子上的孔，其他殘余氣體通過孔占流出。如果變換輸入氣體的方向，那么轉子的轉動方向就可以改變。徑向活塞式類工作原則：氣體通過進氣口流到配氣閥，然后流到氣缸，使得連桿和活塞能夠進行運動，從而造成曲軸發(fā)生旋轉運動。在曲軸發(fā)生旋轉過程中，也會造就安裝于曲軸上的配氣閥發(fā)生同步運動，從而導致了氣體進入配氣閥的角度位置的不同，那么進入的氣缸也不同，這樣就可以輪