摘要滾齒機(jī)是齒輪滾刀加工齒輪的專(zhuān)用機(jī)床，在齒輪加工中應(yīng)用最廣泛，機(jī)床主要由床身、大立柱、工作臺(tái)、小立柱、傳動(dòng)箱、刀架等幾部分組成。其床身為箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分隔開(kāi)兩個(gè)箱、一個(gè)液壓箱、一個(gè)冷卻箱，其右上部的導(dǎo)軌為 V－平導(dǎo)軌，工作臺(tái)殼體置于其上，可以沿導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)。大立柱堅(jiān)固在床身的左上方，刀架滑板裝在大立柱的雙 V 導(dǎo)軌上，其上裝有擋塊，滾切工作時(shí)可根據(jù)工件的需求，將撞塊調(diào)到適當(dāng)位置，當(dāng)進(jìn)刀到位撞下?lián)鯄K時(shí)，可使機(jī)床自動(dòng)停車(chē)。本論文結(jié)合 Y315 滾齒機(jī)的基本要求和特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)滾齒機(jī)的總體設(shè)計(jì)和后立柱設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行了介紹。主要工作有一下幾個(gè)方面：1.緒論部分主要是介紹了 Y315 滾齒機(jī)的組成、工作原理和傳統(tǒng)滾齒機(jī)的生存空間2.方案設(shè)計(jì)主要是采用功能分析法分析 Y315 滾齒機(jī)的各功能并求解，確定最佳方案并進(jìn)行分析3.技術(shù)設(shè)計(jì)主要是計(jì)算繪圖所需要的主要尺寸，并且對(duì)主要零件：后立柱鏈輪和連輪軸進(jìn)行計(jì)算，校核4.總體設(shè)計(jì)和人機(jī)工程設(shè)計(jì)主要是著重介紹合理利用人機(jī)工程進(jìn)行 Y215 滾齒機(jī)的總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：滾齒機(jī)；總體設(shè)計(jì)；人機(jī)工程IAbstractGear 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 engineeringII目 錄摘要 IABSTRACT II目錄 .III第一章 緒論 .11.1Y315 滾齒機(jī)的主要組成 11.2 傳統(tǒng)滾齒機(jī)的主要工作原理 .11.3 傳統(tǒng)滾齒機(jī)的生存空間 .2第二章 方案設(shè)計(jì) .42.1 明確總功能 .42.2 功能原理方案的選擇 .42.3 功能圖分解 .52.4 最佳方案的分析及確定 .142.5 計(jì)算滾刀的速度和功率并選擇電動(dòng)機(jī) .18第三章 Y315 滾齒機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì) .243.1 后立柱鏈輪和鏈的計(jì)算 .243.2 軸計(jì)算 .323.2.1 小鏈輪軸的計(jì) 算……………………………………………………………323.2.2 大鏈輪軸的計(jì)算……………………………………………………………36第四章 總體設(shè)計(jì) .404.1 綜述 .404.2 總體造型設(shè)計(jì) .404.3 各大部件的尺寸設(shè)計(jì) .414.3.1 機(jī)架設(shè)計(jì)………………………………………………………………….…414.3.2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)………………………………………………………………….42第五章 人機(jī)工程設(shè)計(jì) .445.1 機(jī)器造型設(shè)計(jì) .445.2 工作環(huán)境設(shè)計(jì) .455.3 機(jī)器的色彩設(shè)計(jì) .46III參考文獻(xiàn) .49致謝 .50附件 151附件 2550第一章 緒論1.1Y315 滾齒機(jī)的主要組成滾齒機(jī)是齒輪滾刀加工齒輪的專(zhuān)用機(jī)床，在齒輪加工中應(yīng)用最廣泛，機(jī)床主要由床身、大立柱、工作臺(tái)、小立柱、傳動(dòng)箱、刀架等幾部分組成。Y315 只是傳統(tǒng)滾齒機(jī)中的一個(gè)型號(hào)。其床身為箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分隔開(kāi)兩個(gè)箱、一個(gè)液壓箱、一個(gè)冷卻箱，其右上部的導(dǎo)軌為 V－平導(dǎo)軌，工作臺(tái)殼體置于其上，可以沿導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)。大立柱堅(jiān)固在床身的左上方，刀架滑板裝在大立柱的雙 V導(dǎo)軌上，其上裝有擋塊，滾切工作時(shí)可根據(jù)工件的需求，將撞塊調(diào)到適當(dāng)位置，當(dāng)進(jìn)刀到位撞下?lián)鯄K時(shí)，可使機(jī)床自動(dòng)停車(chē)。小立柱固定在工作臺(tái)底座上，其上有雙V 導(dǎo)軌。支承工件心軸的支架可在導(dǎo)軌上由液壓驅(qū)動(dòng)上下移動(dòng)。傳動(dòng)箱、進(jìn)給箱分別緊固在大立柱的后面和側(cè)面，內(nèi)裝有主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給、分齒、差動(dòng)機(jī)構(gòu)以及調(diào)整各個(gè)傳動(dòng)鏈的掛輪架。該機(jī)床具有主運(yùn)動(dòng)、分齒運(yùn)動(dòng)、垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及加工斜齒輪的差動(dòng)運(yùn)動(dòng)。1.2 傳統(tǒng)滾齒機(jī)的主要工作原理Y315 滾齒機(jī)是利用展成原理加工漸開(kāi)線齒輪，適用于成批單件小批量生產(chǎn)中滾切圓柱直齒齒輪，斜齒齒輪及蝸輪。本機(jī)床還可用花鍵滾刀加工 6 齒以及 6 齒以上的短花鍵軸。本機(jī)床特別適用于批量加工齒輪，當(dāng)工件首件調(diào)整好并加工完后，液壓工作臺(tái)，可以將工件快速撤離刀具，當(dāng)?shù)诙€(gè)工件安放在工作臺(tái)上后，液壓工作臺(tái)又可以將工件不再找正的快速推進(jìn)到原來(lái)已經(jīng)找好的工位上去開(kāi)機(jī)加工，故可以用于大批量生產(chǎn)加工各種齒輪。而且本機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，操作和維修方便，造價(jià)低廉。在工程中，齒輪加工的方法很多，如鑄造、精鍛、熱軋、粉末冶金、切削加工等，但最基本的是切削加工方法，按其切齒原理可分為成型法和范成法兩類(lèi)。成型法是指用與被切齒輪齒間形狀相符的成型刀具，直接切出齒形的加工方法，如銑齒,成型法磨齒等。由于成型法加工齒輪需要專(zhuān)用的成型刀具，制造費(fèi)用高，并不適合多類(lèi)型齒輪加工，所以大多數(shù)加工使用范成法加工，范成法又稱(chēng)展成法或包絡(luò)法，是利用其共軛齒廓互為包絡(luò)的原理進(jìn)行齒輪加工。其刀具有齒輪插刀、齒條插刀和滾刀。1315 滾齒機(jī)的工作原理是利用范成法來(lái)加工齒輪的，其主要工作工程有：1.切削運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）即滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其切削速度由變速齒輪的傳動(dòng)比決定。2．分齒運(yùn)動(dòng)即工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的速度必須和滾刀的旋轉(zhuǎn)速度保持齒輪與齒條的嚙合關(guān)系。其運(yùn)動(dòng)關(guān)系由分齒掛輪的傳動(dòng)比來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于單線滾刀，當(dāng)滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，齒坯需轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒的分度角度，即 1/z 轉(zhuǎn)（z 為被加工齒輪的齒數(shù)）。3．垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 即滾刀沿工件軸線自上而下的垂直移動(dòng)，這是保證切出整個(gè)齒寬所必須的運(yùn)動(dòng)，由進(jìn)給掛輪的傳動(dòng)比再通過(guò)與滾刀架相連接的絲桿螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)。在滾齒時(shí)，必須保持滾刀刀齒的運(yùn)動(dòng)方向與被切齒輪的齒向一致，然而由于滾刀刀齒排列在一條螺旋線上，刀齒的方向與滾刀軸線并不垂直。所以，必須把刀架扳轉(zhuǎn)一個(gè)角度使之與齒輪的齒向協(xié)調(diào)。滾切直齒輪時(shí)，扳轉(zhuǎn)的角度就是滾刀的螺旋升角。滾切斜齒輪時(shí)，還要根據(jù)斜齒輪的螺旋方向，以及螺旋角的大小來(lái)決定扳轉(zhuǎn)角度的大小及扳轉(zhuǎn)方向。1.3 傳統(tǒng)滾齒機(jī)的生存空間傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)，其特征為哥主軸采用機(jī)械式的傳動(dòng)形式，包括差動(dòng)、分齒、工件軸、滾刀軸和進(jìn)給等。由于傳動(dòng)鏈固有的理論誤差和安裝間隙，造成速度很慢，精度很低。工作時(shí)，滾刀裝在滾刀主軸上，由主電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪副和渦輪副驅(qū)動(dòng)作螺旋運(yùn)動(dòng)；刀架可沿立柱導(dǎo)軌垂直移動(dòng)，還可以繞水平軸線調(diào)整一個(gè)角度。工件安裝在工件軸上，由分度渦輪副帶動(dòng)的附加運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)可沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)，以適應(yīng)不同工件直徑和徑向進(jìn)給。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)于 1952 年發(fā)明了數(shù)控機(jī)床。此后的幾十年中，數(shù)控技術(shù)一直不斷發(fā)展，bing 且不斷完善。數(shù)控滾齒機(jī)通過(guò)取消傳統(tǒng)滾齒機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與滾刀主軸以及電機(jī)與工作臺(tái)的直聯(lián)，大大縮短了傳動(dòng)鏈，減少了傳動(dòng)元件的制造誤差以及間隙和裝配誤差對(duì)齒輪加工的影響。所以在注重效率和效益的前提下，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是，盡管滾齒機(jī)向數(shù)控方向發(fā)展是大勢(shì)所趨，傳統(tǒng)滾齒機(jī)傳統(tǒng)滾齒機(jī)憑借著自身廉價(jià)成本的優(yōu)勢(shì)還是仍占據(jù)著一定的市場(chǎng)份額。首先，我國(guó)人口眾多，勞動(dòng)力廉價(jià)，傳統(tǒng)滾齒機(jī)易于操作，維護(hù)簡(jiǎn)單，而且價(jià)格便宜，廠家使用會(huì)獲得更多的利潤(rùn)，因此，仍有不少?gòu)S家使用此類(lèi)滾齒機(jī)。其次，數(shù)控滾齒機(jī)造價(jià)高昂，對(duì)操作的技術(shù)工人的素質(zhì)要求高，需經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)，這將使使用成本大大的提高。對(duì)于一2些資金比較緊張的中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)是很難使用如此高端的產(chǎn)品的。第三，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)可知：數(shù)控機(jī)床適合于單件小批量和形狀比較復(fù)雜的產(chǎn)品，若用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大批量生產(chǎn)，不但使產(chǎn)品生產(chǎn)成本增加，也會(huì)使數(shù)控機(jī)床的加工精度降低。同時(shí)，對(duì)于一般精度要求的產(chǎn)品，普通機(jī)床就能滿(mǎn)足其精度要求，若用高精度機(jī)床或者數(shù)控機(jī)床加工不但會(huì)使成本增加，而且還會(huì)使機(jī)床的精度降低。所以傳統(tǒng)滾齒機(jī)完全退出江湖在當(dāng)前社會(huì)勞動(dòng)力發(fā)展水平下還是不現(xiàn)實(shí)的。也就是說(shuō)，傳統(tǒng)滾齒機(jī)的生存空間還會(huì)維持較長(zhǎng)一段時(shí)間。3第二章 方案設(shè)計(jì)2.1 明確總功能滾齒機(jī)是齒輪滾刀加工齒輪的專(zhuān)用機(jī)床，在齒輪加工中應(yīng)用最廣泛。機(jī)床主要由床身、大立柱、工作臺(tái)、小立柱、傳動(dòng)箱、刀架等幾部分組成。Y3150E 型滾齒機(jī)主要用于滾切直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。此外，使用渦輪滾刀時(shí)，還可以用手動(dòng)徑向進(jìn)給法滾切渦輪。也可用于加工花鍵軸。圖 2-1 Y315 功能分析黑箱圖通過(guò)對(duì)輸入、輸出的轉(zhuǎn)換，我們可以獲得所需要的零件，所以得到機(jī)床的總功能是在一定的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)控制和輔助操作，將齒輪毛胚加工成齒輪。機(jī)床的主要系統(tǒng)應(yīng)該由動(dòng)力系統(tǒng)，切削系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)來(lái)完成將齒輪毛坯加工成齒輪的功能。2.2 功能原理方案的選擇（1）成形法成型法就是直接使用齒輪成型銑刀將齒谷銑出，用與被加工的齒輪齒槽形狀相同的成型刀具切削齒輪。齒輪的表面是漸開(kāi)線柱面。形成母線的方法是成型法，不需要表面成行運(yùn)動(dòng)。形成導(dǎo)線的方法是相切法，需要兩個(gè)成形運(yùn)動(dòng)。一個(gè)是盤(pán)形銑刀的的旋轉(zhuǎn)，一個(gè)是齒坯的軸向移動(dòng)。兩個(gè)都是簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)。銑完一個(gè)齒槽后，退回原處。齒坯做分度運(yùn)動(dòng)————轉(zhuǎn)過(guò) 360°／Z（Z 是被加工齒輪的齒數(shù)） 。加工模數(shù)較大的齒輪時(shí)，常用指狀齒輪銑刀。所需運(yùn)動(dòng)與用盤(pán)銑刀相同。齒輪的齒廓形狀決定于基圓直徑，從公式 d=mzcosа 可以看出，即使齒輪的模數(shù)相同，對(duì)于不同的齒數(shù)，齒形還是不一樣的。實(shí)際上，不可能每種齒數(shù)都用一把刀，而是采用 84把一套或 15 把一套的齒輪銑刀。每把銑刀可以切幾個(gè)齒數(shù)的齒輪，而刀具齒形是按刀號(hào)能切的最小齒數(shù)制造的，若用來(lái)切其它齒數(shù)的齒輪，就會(huì)產(chǎn)生誤差。這種刀具的優(yōu)點(diǎn)是在銑床上就能獲得齒輪,在設(shè)備受限制的情況下考慮.缺點(diǎn)不少,為了減少刀具的數(shù)量而將齒數(shù)分段,在一段齒數(shù)內(nèi)用一把刀,從而齒型會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差.這種方法的加工精度不高，生產(chǎn)效率也低。但可以用通用機(jī)床加工，多用于對(duì)精度要求不高的修配行業(yè)。（2）展成法展成法是利用刀具和齒輪形成展成運(yùn)動(dòng),來(lái)加工齒輪.主要有滾齒和插齒,滾齒是模擬蝸桿齒輪嚙合來(lái)加工的。展成法加工齒輪運(yùn)用齒輪嚙合原理。切齒過(guò)程中，模擬某種齒輪副的切齒過(guò)程，如交錯(cuò)軸齒輪副、齒輪-齒輪副、齒輪-齒條幅等。把其中的一個(gè)作為刀具來(lái)加工另外一個(gè)。被加工齒的齒廓表面是在刀具和工件包絡(luò)過(guò)程中，由刀具切削刃的位置連續(xù)變化形成的。范成法加工齒輪的優(yōu)點(diǎn)是只要模數(shù)和壓力角相同，一把刀具可以加工任意齒數(shù)的齒輪。生產(chǎn)效率和加工精度都比較高。因此在齒輪加工中，范成法應(yīng)用最為廣泛。2.3 功能圖分解（1）功能分解①總功能范成切齒進(jìn)給 差動(dòng) 主傳動(dòng)動(dòng)力 分齒總功能分解②5動(dòng)力電機(jī) 內(nèi)燃機(jī) 其它交流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī) 風(fēng)能 水能 太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)功能系統(tǒng)分析③分齒定傳動(dòng)比 變傳動(dòng)比機(jī)械傳動(dòng) 電軸機(jī)械傳動(dòng)數(shù)控分齒 液壓控制 分齒掛輪分齒系統(tǒng)功能分析④進(jìn)給定傳動(dòng)比進(jìn)給 變傳動(dòng)比進(jìn)給機(jī)械進(jìn)給 數(shù)控進(jìn)給 液壓進(jìn)給 掛輪進(jìn)給進(jìn)給系統(tǒng)功能分析6⑤差動(dòng)差動(dòng)合成 差動(dòng)傳動(dòng)差動(dòng)系統(tǒng)功能分析⑥主傳動(dòng)定傳動(dòng)比傳動(dòng)變傳動(dòng)比傳動(dòng)定軸輪系 復(fù)合輪系 周轉(zhuǎn)輪系 有級(jí)變速 無(wú)級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)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 備注主傳動(dòng)定軸輪系 周轉(zhuǎn)輪系 復(fù)合輪系 帶傳動(dòng)塔輪鋼球錐輪無(wú)級(jí)變速分齒 定軸輪系 周轉(zhuǎn)輪系 分齒掛輪 液壓控制 分齒掛輪進(jìn)給 定軸輪系 周轉(zhuǎn)輪系 周轉(zhuǎn)輪系 液壓進(jìn)給 掛輪進(jìn)給差動(dòng) 圓柱齒輪差動(dòng)圓錐齒輪差動(dòng)渦輪蝸桿差動(dòng)圓柱齒輪差動(dòng)圓錐齒輪差動(dòng)動(dòng)力 交流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī) 交流電動(dòng)機(jī)圖 47（3）功能元求解方案分析1）主傳動(dòng)：方 案 簡(jiǎn) 圖 方 案 說(shuō) 明方案1定軸輪系：由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的齒輪組成的系統(tǒng)。傳動(dòng)時(shí)各齒輪的幾何軸線位置不變，圖示為三級(jí)齒輪減速器采用的定軸輪系方案2周轉(zhuǎn)輪系：該機(jī)構(gòu)有一固定的太陽(yáng)輪，自由度為 1，其傳動(dòng)比計(jì)算方法與差動(dòng)輪系相同。方案3復(fù)合輪系：由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或者幾個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成，如圖示，該輪系用于較大的傳動(dòng)比，適當(dāng)?shù)倪x配各齒輪的齒數(shù)，可以獲得結(jié)構(gòu)緊湊的大傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)。復(fù)合輪系多用于變速器。方 帶傳動(dòng)塔輪：主軸8案4I 上的塔輪與從動(dòng)軸 II 上的塔輪其裝置方向恰相反，各級(jí)帶輪直徑的選取，都以統(tǒng)一帶長(zhǎng)為基準(zhǔn)。通過(guò)改變不同帶輪接觸，即可使從動(dòng)軸獲得不同的轉(zhuǎn)速。該變速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用于兩軸間距較大的場(chǎng)合。方案5塔齒輪有級(jí)變速：在軸 I 上裝有寶塔齒輪（由少到多的7 個(gè)齒輪） ，通過(guò)齒輪 2，3，3’驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪 4，操作手柄 M 使齒輪 2 依次與寶塔輪上的每個(gè)齒輪嚙合，從動(dòng)輪4 可以得到 7 種轉(zhuǎn)速9方案6鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速：將鋼球 3 緊壓在主、從動(dòng)錐輪1、2 上，通過(guò)摩擦力傳動(dòng)。鋼球 3 可以在軸 III 上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，改變軸 III的傾斜角，即可以改變錐齒輪 1、2的傳動(dòng)半徑R1、R2 實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。該機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，相對(duì)滑動(dòng)小，體積小，但是鋼球精度要求高。 、常用機(jī)床，電影機(jī)械中。2）分齒方 案 簡(jiǎn) 圖 方 案 說(shuō) 明方案1分齒掛輪：此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，空間占地少，傳動(dòng)平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)較大范圍、較多級(jí)別的變速。且易加工、易安裝，所以成本低10方案2主、從動(dòng)軸軸線垂直相交，滾子 1 與平盤(pán)2 經(jīng)彈簧 3 壓緊，依靠摩擦力傳動(dòng)，移動(dòng)滾子 1 即可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但幾何滑動(dòng)大，磨損快，多用于儀表機(jī)構(gòu)和某些輕機(jī)械中。3)進(jìn)給方 案 簡(jiǎn) 圖 方 案 說(shuō) 明方案 1液壓進(jìn)給：傳動(dòng)范圍大，易用于機(jī)床。并且傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，易于維護(hù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)性好114）差動(dòng)方 案 簡(jiǎn) 圖 方 案 說(shuō) 明方案1弧錐環(huán)盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器：動(dòng)弧錐環(huán)盤(pán) 1 的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)中間環(huán)盤(pán) 2，依靠摩擦力傳遞給從動(dòng)弧錐環(huán)盤(pán) 3.中間環(huán)盤(pán) 2繞 O 點(diǎn)傳動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)改變主、從動(dòng)弧錐盤(pán)的運(yùn)動(dòng)半徑，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。該機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，相對(duì)滑動(dòng)小，效率高，但是制造困難。常用于機(jī)床、拉絲機(jī)械中。方案2圓柱齒輪差動(dòng)：太陽(yáng)輪1、4 分別與軸 A、B 固結(jié)，行星輪 2、3 為一二聯(lián)齒輪，分別與太陽(yáng)輪 1、4 嚙合，并可繞軸 C 自傳，同時(shí)隨H 繞 A、B 軸線公轉(zhuǎn)，系桿H做成箱體形。當(dāng) A、B 軸以相同轉(zhuǎn)速相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)輪 1、4 將使系桿 H 以相同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，若 A、B 軸轉(zhuǎn)速不等，則系桿 H 轉(zhuǎn)度為：13242413Hzznn??其中 是齒輪131、2、3、4、的齒數(shù)，12是太陽(yáng)輪 1、4 和系14Hn桿 H 的轉(zhuǎn)速方案3圓錐齒輪差動(dòng)：太陽(yáng)輪4、5 尺寸相同，與行星輪3 和系桿 H 組成差動(dòng)輪系，系桿 H 與齒輪 2 固結(jié)，其運(yùn)動(dòng)由主運(yùn)動(dòng)錐齒輪 1 輸入。當(dāng)錐齒輪 1 轉(zhuǎn)速已知時(shí)太陽(yáng)輪 4、5 的轉(zhuǎn)度與主運(yùn)動(dòng)輪1 轉(zhuǎn)速的關(guān)系為： 1452znn??其中 齒輪 1、2 的齒數(shù)1太陽(yáng)輪 1、4 和系桿45nH 的轉(zhuǎn)速方案4連桿差動(dòng)合成：此機(jī)構(gòu)多用于剎車(chē)系統(tǒng)。將操縱桿 1 向左拉，通過(guò)差動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)使桿 4、6 上的制動(dòng)塊均衡的施加作用力，這樣，就可以使車(chē)輪軸上不會(huì)受到附加的剎車(chē)力。132.4 最佳方案的分析及確定為了實(shí)現(xiàn)形成漸開(kāi)線的范成運(yùn)動(dòng)，在機(jī)床的傳動(dòng)中，包括一條確定它的軌跡（漸開(kāi)線） ，屬于“內(nèi)聯(lián)系”傳動(dòng)性質(zhì)的傳動(dòng)鏈，稱(chēng)為范成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。以及另一條確定速度的，屬于“外聯(lián)系”傳動(dòng)性質(zhì)的傳動(dòng)鏈，稱(chēng)為主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。為了能夠考慮到各評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要程度，可以采用有效值法的總分記分方法。首先是確定了六項(xiàng)評(píng)價(jià)目標(biāo)，按重要程度依次為功能滿(mǎn)足程度、經(jīng)濟(jì)性、使用可靠性、可操作性和維護(hù)性、外觀及環(huán)保。按判別表法定各評(píng)價(jià)目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)。1)加權(quán)系數(shù)判別計(jì)算表比較目標(biāo)評(píng)價(jià)目標(biāo)功能滿(mǎn)足度經(jīng)濟(jì)性 使用可靠性可操作性維護(hù)性 外觀及環(huán)保得分 ik加權(quán)系數(shù) = ig1nik??功能滿(mǎn)足度2 2 3 3 4 14 0.233經(jīng)濟(jì)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維護(hù)性 1 2 2 2 2 9 0.150外觀及環(huán)保0 1 1 2 2 6 0.100=60 =11nik??1nig?14經(jīng)以上判別表可得，個(gè)評(píng)判目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)為：評(píng)價(jià)目標(biāo) 功能滿(mǎn)足度經(jīng)濟(jì)性 使用可靠性可操作性 維修性 外觀及環(huán)保加權(quán)系數(shù) 0.233 0.167 0.200 0.150 0.150 0.1002)最佳方案的選擇a.主傳動(dòng)傳動(dòng)方案比較功能得分 ip輪系功能滿(mǎn)足程度得分經(jīng)濟(jì)性得分使用可靠性得分可操作性得分維護(hù)性得分外觀及環(huán)保得分N =1nipg??定軸輪系3 4 4 4 4 3 3.667周轉(zhuǎn)輪系3 4 4 4 3 3 3.517復(fù)合輪系4 3 4 4 3 3 3.583塔齒輪變速3 4 4 3 4 3 3.583帶傳動(dòng)塔輪3 4 4 3 4 3 3.583鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速3 3 4 4 4 3 3.500b.分齒傳動(dòng)方案比較功能得分 ip功能滿(mǎn)足程度經(jīng)濟(jì)性得分使用可靠性得可操作性得分維護(hù)性得分外觀及環(huán)保得N =15分齒 得分 分 分 1nipg??掛輪變速4 5 4 4 5 4 4.317數(shù)控分齒5 2 5 5 1 5 3.899三軸滑移齒輪變速4 4 4 4 4 4 4.000液壓分齒4 3 2 3 3 4 3.133c.進(jìn)給傳動(dòng)方案比較功能得分 ip進(jìn)給功能滿(mǎn)足程度得分經(jīng)濟(jì)性得分使用可靠性得分可操作性得分維護(hù)性得分外觀及環(huán)保得分N =1nipg??掛輪變速5 5 5 4 5 4 4.750數(shù)控進(jìn)給5 2 4 5 3 5 3.999液壓進(jìn)給4 3 3 4 4 4 3.63316d.差動(dòng)傳動(dòng)方案比較功能得分 ip差動(dòng)功能滿(mǎn)足程度得分經(jīng)濟(jì)性得分使用可靠性得分可操作性得分維護(hù)性得分外觀及環(huán)保得分N =1nipg??掛輪變速5 5 4 4 5 4 4.550無(wú)級(jí)變速器4 4 3 3 4 4 3.650數(shù)控變速5 2 4 5 3 5 3.849圓柱齒輪差動(dòng)輪系4 4 5 4 5 4 4.350圓錐齒輪差動(dòng)輪系5 4 5 4 5 5 4.683渦輪蝸桿差動(dòng)輪系3 5 2 3 3 3 3.134數(shù)控差動(dòng)輪系5 2 4 5 2 5 3.849e.動(dòng)力傳動(dòng)方案比較功能得分 ip動(dòng)力功能滿(mǎn)足程度得分經(jīng)濟(jì)性得分使用可靠性得分可操作性得分維護(hù)性得分外觀及環(huán)保得分N =1nipg??電動(dòng)機(jī) 5 4 5 5 5 4 4.733內(nèi)燃機(jī) 4 3 4 3 4 3 3.583由以上圖表得出變傳動(dòng)比傳動(dòng)部分的最佳方案：17①主傳動(dòng)采用：定軸輪系；②分齒采用：變速掛輪、三軸滑移齒輪變速；③進(jìn)給：變速掛輪；④差動(dòng)合成：圓錐齒輪差動(dòng)合成；⑤動(dòng)力：電動(dòng)機(jī)。3)最佳方案的組合與選擇a.最佳方案的組合方案組合 方案說(shuō)明方案 1定軸輪系+ 變速掛輪+圓錐齒輪差速器+電動(dòng)機(jī)此方案采用掛輪系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，充分體現(xiàn)了掛輪系統(tǒng)的要點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，變速范圍廣，價(jià)格低廉，易于維修。方案 2定軸輪系+ 三軸滑移齒輪系+ 圓錐齒輪差速器+電動(dòng)機(jī)此系統(tǒng)采用三軸滑移齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，充分體現(xiàn)了滑移齒輪變速的特點(diǎn)：不需要改變傳動(dòng)路線，可省去移換機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化操作。也可用于按等差或等比級(jí)數(shù)排列的變速箱內(nèi)。但設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜。b.最佳方案的選擇功能得分 ip動(dòng)力功能滿(mǎn)足程度得分經(jīng)濟(jì)性得分使用可靠性得分可操作性得分維護(hù)性得分外觀及環(huán)保得分N =1nipg??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 為最佳的設(shè)計(jì)方案，所以我們將按照方案 1 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。182.5 計(jì)算滾刀的速度和功率并選擇電動(dòng)機(jī)（1）滾刀轉(zhuǎn)速的計(jì)算由于 Y315 滾齒機(jī)加工齒輪模數(shù) m≤8mm，查參考文獻(xiàn)[1]知：當(dāng)齒輪毛坯材料為鋼材時(shí)，應(yīng)將計(jì)算分為 1.5—6mm 和 7—26mm 兩個(gè)范圍來(lái)計(jì)算，但是考慮到 Y315 滾齒機(jī)的最大加工模數(shù)小于 8mm，故將第二個(gè)范圍修改為 7—8mm；當(dāng)齒輪毛坯為灰鑄鐵時(shí)，只有一個(gè)計(jì)算范圍，即：1.5—26mm，同樣考慮到此次設(shè)計(jì)的要求，修改為1.5—8mm。a．當(dāng)齒輪毛坯材料為鋼材時(shí)①若被加工齒輪模數(shù)為 1.5—6mm：查參考文獻(xiàn)[1]得：…………（2—1）5.032.67.081fTkVv?查參考文獻(xiàn)[1]可以確定切削速度修正系數(shù) ＝1.0，耐用度 ＝21600。vT查參考文獻(xiàn)[2]可得進(jìn)給量 ～ ，0.4f?mr將 、 、 帶入公式（2—1）計(jì)算得：vkTf…… I0.670.320.58379~1.01~V ms???（ 4）②若被加工齒輪模數(shù)為 7—8mm：查參考文獻(xiàn)[1]得：…………（2—2）0.67.320.51vkVTf?查參考文獻(xiàn)[1]可以確定切削速度修正系數(shù) ＝1.0，耐用度 ＝21600。vT查參考文獻(xiàn)[2]可得進(jìn)給量 ～ ， 7—8mm，0.4f?mr?將 、 、 、 帶入公式（2—2）計(jì)算得：vkTfm0.670.30.50.11~78V??（ 4） （ ）19…… II0.37~1.824/ms?比較 I、 II 可知：在計(jì)算滾刀最高轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)取 V=1.1730m/s查參考文獻(xiàn)[2]可知滾刀最大直徑 160dm?則滾刀的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)為： 6010.734.2in.146vrnd????b．當(dāng)齒輪毛坯材料為鑄鐵時(shí)查參考文獻(xiàn)[1]得：…………(2—3)16.03.2.08.67mfTkVv?切削速度修正系數(shù) ＝ 1.0，耐用度 ＝57600。vk查參考文獻(xiàn)[2]得 ～ ，0.4f?r將 、 、 帶入（2—3）得：vkT0.80.0.3.161729~0.7465(4~)8V ms???此時(shí)滾刀的最低轉(zhuǎn)速為.minvrnd??因此，為了使?jié)L刀既能滿(mǎn)足加工模數(shù) 的鋼料齒輪的轉(zhuǎn)速，又能滿(mǎn)足加工模8?數(shù) m≤8mm 的灰鑄鐵齒輪的轉(zhuǎn)速，滾刀的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)為： 。4~10/minnr?（2）滾刀切削功率的計(jì)算a． 當(dāng)齒輪毛坯材料為鋼材時(shí)查參考文獻(xiàn)[1]得：…………(2-4)mpmkdVfP037.19.246??功率修正系數(shù) 1.pk查參考文獻(xiàn)[2]得： ～ ，模數(shù) ，滾刀的最大直徑04f?r8?。016dm?根據(jù)前面的滾齒刀具的速度計(jì)算，切削速度取 0.3079—1.1730m/s。為滿(mǎn)足大功率要求，所以要取 較大者， 的大小取決于 的大小。因此mpmp0.9fv20只要比較 與 ，然后取較大者即可。0.91fv0.92f因?yàn)? 4173.542???0.90.92.0fv得 0.91fv.92f因此取 0.907ff?將以上結(jié)果代入公式 IV 得：0.917362482598mPkw????b． 當(dāng)齒輪毛坯材料為鑄鐵時(shí)查參考文獻(xiàn)[1]得：…………（2-5）mpmkdVfP037.19.62??功率修正系數(shù) 1.pk查參考文獻(xiàn)[2]得： ～ ，模數(shù) ，滾刀的最大直徑.4f?r8?。016dm?根據(jù)前面的滾齒刀具的速度計(jì)算，切削速度取 0.3079—1.1730m/s。為滿(mǎn)足大功率要求，所以要取 較大者， 的大小取決于 的大小，然mpmp0.9fv后取 與 較大的值即可。0.91fv0.92f因?yàn)?4360.159???0.90.9272.fv得 .1f0.9fv因此取 0.9.2.51v?21將以上結(jié)果代入公式 V 得：0.91.73624862.017mPkw????因?yàn)榇蠊β誓軡M(mǎn)足小功率的要求，所以取加工鋼料和鑄鐵料中功率較大者，因此，得出滾刀的切削功率為 。.59mk?（3）選擇電動(dòng)機(jī)a．電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)功率傳動(dòng)原理： …………（2-6）MwaP?， 、 、 分別是帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)（包括軸承損失）的效率7123a???1?23和其它傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的功率。取 ， ， ，10.920.975?30.8?則 ，代入公式 VI 得：861a?.3.450MwaPkw?查參考文獻(xiàn)[3]得，選擇電機(jī)功率為 4kw 的相應(yīng)電機(jī)。b．計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速已知滾刀的轉(zhuǎn)速范圍為： ，根據(jù)滾刀的轉(zhuǎn)速范圍粗略取滾4~10/minnr?刀刀主軸的變速級(jí)為：44，64，84，104，124，140。為了使速度主傳動(dòng)中的變速掛輪傳動(dòng)平穩(wěn)，掛輪的尺寸不至過(guò)大，取 B/A=0.4～1.8。查參考文獻(xiàn)[4]得：……（2-7）15272820643AnB????刀 電將 VII 變換得：15272820刀電40.~.1.3???（ ） 4~18?r/min查參考文獻(xiàn)[3]選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1440r/min 的相應(yīng)電機(jī)。c．選擇電動(dòng)機(jī)22根據(jù)所求得的電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速范圍，查參考文獻(xiàn)[3]選型號(hào)為 Y112M-4 的電機(jī)，該電機(jī)的具體參數(shù)如表 2-15。 表 2-15型號(hào)額定功率kw轉(zhuǎn) 速 1minr??電流 A效率（%）功率因數(shù)cos?堵 轉(zhuǎn) 電 流額 定 轉(zhuǎn) 矩 堵 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 最 大 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩重量/kgY112M-4 4 1440 8.77 84.5 0.82 7.0 2.2 2.3 4723第三章 Y315 滾齒機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)3.1 后立柱鏈輪和鏈的計(jì)算查參考資料[6]得成人功率 P=0.15kw，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪一般轉(zhuǎn)速 n=40r/min，即小鏈輪的轉(zhuǎn)速 =n=40r/min 1n現(xiàn)估算支臂的體積：根據(jù)支臂零件圖上所標(biāo)注的尺寸對(duì)支臂的體積 V 估計(jì)如下：V=?? ??2154603817034257029470621 ????????????????+238135???062.m?支臂材料為灰鑄鐵，從參考文獻(xiàn) 16 中可查得其密度為 。370mkg??支臂質(zhì)量： ??kgV8.43062.7????（1）選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù) 大鏈輪的齒數(shù)13z21.6934.5zi???（2）確定鏈輪功率查參考文獻(xiàn)[5]得： )13(????????PKzAca，將 帶入 I 計(jì)算功率得：06.2,.1?zAKAZkwca 39.5P?單排鏈的計(jì)算功率 工況系數(shù) 主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)AZK（3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距選擇單排鏈鏈條，雖然多排鏈能減小鏈輪直徑，傳動(dòng)更平穩(wěn)，噪聲小，但是價(jià)格貴，并且此處設(shè)計(jì)并不要求必須用小尺寸鏈輪，從經(jīng)濟(jì)型和滿(mǎn)足功能性的角度看，我們選擇單排鏈。24根據(jù) 和 =40r/min 查參考文獻(xiàn)[7] 得：caP?0.39kw1n可以選擇 TG127。相應(yīng)的鏈條節(jié)距 p=12.70mm（4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距查參考文獻(xiàn)[5]得初選中心距公式 0(3~5)ap?)2-(3??????將 p=12.70mm 帶入 II 計(jì)算得0a?(3~5)12.70386m?取 400mm。查參考文獻(xiàn)[5]得鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)公式： )3-()2(20110 ?????????apzzpaL?將 400mm， ， ，p=12.70mm 帶入 III 計(jì)算得：013?50pL?241.72()8.3.740????取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) =87 節(jié)p查參考資料[6]得到中心距計(jì)算系數(shù) 10.2489f?鏈傳動(dòng)的最大中心距公式： ……(3-4)112[()]pafLz??將 、p=12.70mm、 =87、 、 帶入 IV 計(jì)算得：10.2489f?3?5a.7[8(35)]97.6498mm? ?（5）計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式查參考文獻(xiàn)[6]得鏈速計(jì)算公式： ……(3-5)160nzpv??將 =40r/mi、 、p=12.70mm 帶入 V 計(jì)算得：1n13z?25v?40132.7/0.1/6mss??根據(jù) 和鏈號(hào) TG127，查參考資料[7] 可知應(yīng)該采用人工定期脂潤(rùn)滑。.（6）計(jì)算壓軸力查參考資料[6]得有效圓周力計(jì)算公式： 7)-(3610??????????????eFpKvp?鏈輪垂直布置時(shí)的壓軸力系數(shù) .5p將 P=0.15kw 和 v=0.11m/s 帶入 VI 計(jì)算得：eF?0.15364N??將 、 帶入 VII 計(jì)算得：.pKeF?1.05364132N?（7）查參考資料[7]得 TG127 鏈條的主要參數(shù)（12B-1-87 GB/T 1243——1997）：連接銷(xiāo)軸最低破斷載荷Q（kfg）鏈號(hào)節(jié)距p（mm）滾子直徑dmax內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1min銷(xiāo)軸直徑dzmax內(nèi)鏈板高度 h外鏈節(jié)外寬b2L1 L2過(guò)渡銷(xiāo)軸L3每米重量q（kgf/m）A級(jí)B級(jí)TG12712.708.517.754.5512.0 14.048.109.7020.530.7 18001800（8）計(jì)算鏈輪尺寸