齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)

齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì),齒輪自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì),齒輪,自動(dòng),倒角,設(shè)計(jì) 大連大學(xué) 2017 屆畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì) ） 題目名稱(chēng)： 齒輪 自動(dòng) 倒角機(jī)設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)（班級(jí)）： 機(jī)英 132 學(xué) 生 姓 名： 莫 潔 指 導(dǎo) 教 師： 辛士珍 評(píng) 閱 人 ： 李 吉 院 長(zhǎng)： 吳蒙華 DALIAN UNIVERSITY - - 齒輪 自動(dòng)倒角機(jī) 總計(jì)：畢 業(yè)論 文： 47 頁(yè) 表 格： 3 表 插 圖： 13 幅 指導(dǎo)教師： 辛士珍 評(píng) 閱 人： 李 吉 完成時(shí)間： 2017.05.19 - I - 摘 要 齒輪作為機(jī)械領(lǐng)域 中重要的傳動(dòng) 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(jīng)過(guò)粗加 工后，齒的端部會(huì)產(chǎn)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(dòng)精度、再加工和裝配，并產(chǎn)生傳動(dòng)噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤(rùn)滑效果 下降，更主要的是降低了齒輪的 質(zhì)量，而且還 會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)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(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)用 磨頭進(jìn)行倒角，即磨棱倒角。由此我設(shè)計(jì)一個(gè)磨棱倒角機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪的自動(dòng)倒角。 本 文對(duì)齒輪倒角 技術(shù)進(jìn)行了分析，并提出了 齒輪自動(dòng)倒角 機(jī)的 可行性方案。對(duì)機(jī)床進(jìn)行了 整體工作原理的設(shè)計(jì)和分析。對(duì)機(jī)床 在 工作情況下進(jìn)行受力分析，設(shè)計(jì)出傳動(dòng)方案，并 對(duì)其傳動(dòng)件進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算。得出了較合理的設(shè)計(jì)方案，解決了大型齒輪磨棱 倒角 效率 低、 工時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題， 設(shè)計(jì)的 齒輪磨棱倒角 機(jī) 有較為廣闊的使用前景 。 關(guān)鍵詞：齒輪加工 ； 機(jī)床 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) ； 傳動(dòng)系統(tǒng) ； 磨削 ； 磨棱 倒角 - II - 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 - III - 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(jī)研究目的和意義 . 1 1.3齒輪磨棱機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r . 1 1.4課題概述 . 3 1.4.1 齒輪磨棱的實(shí) 質(zhì)和種類(lèi) . 3 1.4.2 磨棱的作用 . 3 1.4.3 齒輪磨棱機(jī)的分類(lèi)及工作 . 4 1.5 本課題主要研究?jī)?nèi)容 . 4 第 2 章 齒輪磨棱 倒角運(yùn)動(dòng) 分析 . 5 2.1 隨動(dòng)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 . 8 2.4.1 磨頭位置 . 8 2.4.2 磨棱角度分析 . 9 2.5 磨削過(guò)程中力平衡分析及調(diào)節(jié) . 10 2.6本章小結(jié) . 10 第 3 章 齒輪磨棱 機(jī) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) . 11 3.1 機(jī)床總體結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)思路 . 11 3.1.1 待磨削齒輪的規(guī)格 . 11 3.1.2 預(yù)確定齒輪磨棱機(jī)床的技術(shù)參數(shù) . 11 3.1.3 機(jī)床總體機(jī)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)思路 . 11 3.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) . 13 3.2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 13 3.2.2 檢測(cè)臺(tái)的設(shè)計(jì)及其它部件的介紹 . 30 3.3 本章小結(jié) . 32 - IV - 結(jié) 論 . 33 參考文獻(xiàn) . 34 附錄 1：外文翻譯 . 43 附錄 2：外文原文 . 34 致 謝 . 47 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 1 - 1 緒論 1.1 課題背景 在大型設(shè)備中的齒輪其模數(shù)和齒數(shù)往往都很大，其質(zhì) 量也自然很大，對(duì)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(duì)于大型齒輪的齒 廓 磨棱國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的設(shè)備進(jìn)行，因此有必要針對(duì)大型齒輪 的齒 廓 磨棱的相關(guān)原理進(jìn)行分析并對(duì)機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)。 目前由于沒(méi)有專(zhuān)用的設(shè)備，該工藝都是通過(guò)工人的手工進(jìn)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(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣 ，勞動(dòng)效率低下，對(duì) 工人的操作要求高，而且加工質(zhì)量不高。過(guò)去， 用戶 對(duì)倒棱的質(zhì)量要求不高，齒輪倒棱 不 作為 很重要的工藝，并且生產(chǎn)任務(wù)量少，手工倒棱可以滿足質(zhì)量和效率的要求，但是 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，用戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高，齒輪倒棱不 再是可粗可精可有可無(wú)的工藝，已經(jīng)成為很重要的生產(chǎn)工藝，甚至因?yàn)榈估赓|(zhì) 量達(dá)不到 要求導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，并且生產(chǎn)任務(wù)量也越來(lái)越大，手工生產(chǎn) 已 滿足不了生產(chǎn) 的 需要 。 因此有必要對(duì)齒端倒棱工藝的原理進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的 機(jī)床。 以適應(yīng)現(xiàn)代對(duì)齒 輪倒棱加工的生產(chǎn)需要。 1.2 齒輪磨棱機(jī) 研究目的和意義 齒輪作為重要的傳動(dòng)零件，由于毛刺的存在，影響其外觀、傳動(dòng)精度、再加工和裝 配，并產(chǎn)生傳動(dòng)噪音，以至使齒輪的性能可靠性、壽命和潤(rùn)滑效果下降，更主要的是降 低了齒輪的質(zhì)量 1。 由于毛刺的存在會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)不能正常工作 , 使可靠性、穩(wěn) 定性降低 。 當(dāng)存在毛刺的機(jī)器作機(jī)械運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)時(shí) , 脫落的毛刺會(huì)造成機(jī)器滑動(dòng)表面過(guò) 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(jī)恰是一種很好的 用于給齒輪去除毛刺的設(shè)備，他在齒輪生產(chǎn)中是極為重要的 3。齒輪磨棱機(jī)是一種用于 給齒輪去翻邊毛刺的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，它采用氣動(dòng)或電動(dòng)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)砂輪片進(jìn)行 磨削工作，該機(jī)床為汽車(chē)、摩托車(chē)、工程機(jī)械、減速器、機(jī)器制造等行業(yè)提供了可靠的 裝備，極大的提高傳動(dòng)零件的嚙合精度，有效地降低了傳動(dòng)噪音。 1.3 齒輪磨棱機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 隨著生產(chǎn)幾十點(diǎn)發(fā)展和使用要求的提高，齒輪正朝著高精度、高強(qiáng)度、高承載、低 噪聲、輕量化及長(zhǎng)壽命方向發(fā)展。對(duì)齒輪輪齒進(jìn)行倒棱是控制齒輪噪聲等的一個(gè)十分重 要的工藝措施，已引起國(guó)內(nèi)外齒輪加工制造杭寅普遍的關(guān)注和重視 4。 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 2 - 19 世紀(jì)末，為了磨削 插齒刀 ，在美國(guó)創(chuàng)制了大平面砂輪磨齒機(jī)。 20 世紀(jì)初， 隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，德國(guó)研制出錐面砂輪磨齒機(jī)，美國(guó)采用成形砂輪磨削汽車(chē) 齒輪。 1914 年，為了提高齒輪精度，瑞士制造出碟形砂輪磨齒機(jī)，采取了補(bǔ)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(jī)，提高了效率。 對(duì)美 國(guó)產(chǎn)齒輪的研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó)無(wú)論是同應(yīng)公司，還是博格華納、 GE、 BUCYRUS、 AllisonTransmissions、 TEREX、 CAT 等公司，生產(chǎn)地?zé)o論是閉塞式與或是開(kāi)放式的齒 輪，均對(duì)其進(jìn)行倒棱。雖然美國(guó)商務(wù)通移動(dòng)齒輪倒棱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但個(gè)公司對(duì)齒輪倒棱有 著相同的共識(shí) 必修倒棱，并且按各公司的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施。國(guó)外對(duì)這一技術(shù)的應(yīng) 用十分重視，足以表明齒輪倒棱的重要性和必要性 6。 中國(guó)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(gè)系列 60 余種規(guī)格的齒輪磨床。其中 1997年由秦川機(jī)床集團(tuán)有限公司 研制成功的 YK7250 蝸桿砂輪磨齒機(jī)（數(shù)控八軸五聯(lián)動(dòng)）在國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上被有關(guān)專(zhuān) 家譽(yù)為 “ 具 國(guó)際水平的機(jī)床 ” ，標(biāo)志著中國(guó)齒輪磨床制造技術(shù)水平跨入世界先進(jìn)行列。 隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，齒輪加工業(yè)對(duì)于齒輪加工機(jī)床的性能要求不斷提高，反之， 齒輪加工機(jī)床制造業(yè)對(duì)于齒輪加工又具有導(dǎo)向作用，形成有機(jī)的聯(lián)動(dòng)發(fā)展。為此，一批 能適應(yīng)社會(huì)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展節(jié)拍的新產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生 6。溫嶺市美日機(jī)床有限公司、重慶 機(jī)床有限公司、 寶雞虢西磨棱機(jī)廠 、 陜西秦川機(jī)床有限公司、天津第一機(jī)床總廠等眾 多廠家都對(duì)齒輪磨棱機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)。其中 寶雞虢西磨棱機(jī)廠生產(chǎn)的 YM 系列齒輪磨棱 倒角機(jī) 是由科技人員經(jīng)多年研發(fā)、精心設(shè)計(jì)而成，主要應(yīng)用于各種 齒形零件的磨 棱倒角加工。該系列機(jī)床已有三項(xiàng)技術(shù)取得了國(guó)家專(zhuān)利，并獲得陜西省優(yōu)秀專(zhuān)利 二等獎(jiǎng)。 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 3 - 圖 1-1 重慶識(shí)金實(shí)驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 SJ-1C2氣動(dòng)雙磨頭齒輪磨棱倒 角 機(jī) 1.4 課題概述 1.4.1 齒輪磨棱的實(shí)質(zhì)和種類(lèi) 倒棱實(shí)質(zhì)上是小倒角，也就是在齒輪的齒形加工后對(duì)所有裸露的尖角再倒一個(gè)小倒 角為了與齒輪兩端的大倒角相區(qū)別，故稱(chēng)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(chǎn)生噪聲和損傷嚙合齒面的一項(xiàng)重要措施。倒棱又分為齒頂 倒棱和齒廓倒棱 8。 1.4.2 磨棱的作用 1.降 低齒輪嚙合時(shí)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(zhǎng)齒輪使用壽命 ； 4.減少熱處理時(shí)的應(yīng)力集中 ； 5.避免膠合打齒的危險(xiǎn) ； 6.在對(duì)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(diào)試中，手不易被劃傷 7。 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 4 - 1.4.3 齒輪磨棱機(jī)的分類(lèi)及工作 磨齒機(jī)的工作原理分成形法和展成法 (見(jiàn)齒輪加工 )兩類(lèi)。按展成法加工的磨 齒機(jī)根據(jù)砂輪形狀可分為 4 種 ： 碟形砂輪磨齒機(jī) 錐面砂輪磨齒機(jī) 蝸桿砂 輪磨齒機(jī) 大平面砂輪磨齒 機(jī) 4。 齒輪磨棱機(jī)采用錐形砂輪磨齒 , 該磨齒是按齒輪齒條嚙合原理進(jìn)行加工的 。 砂輪 相當(dāng)于假想齒條上的一個(gè)齒 , 工件節(jié)圓沿假想齒條節(jié)線作純滾動(dòng) 。 工件通過(guò)展成運(yùn)動(dòng)鏈 , 作展成運(yùn)動(dòng) ( 往復(fù)移動(dòng)和繞自身軸線的反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng) )。 移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)必須保持一定的相對(duì)關(guān) 系 , 即工件轉(zhuǎn) 1 轉(zhuǎn) , 其移動(dòng)長(zhǎng)度應(yīng)等于磨削節(jié)圓圓周的展開(kāi)長(zhǎng)度 。 這樣就可磨出所需的 漸開(kāi)線齒形 。 砂輪倒角是將工件 ( 齒輪 )固定于旋轉(zhuǎn)軸并與旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn) ( 如圖 1) , 砂輪片由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn) , 砂輪片由于重力的原因作用于齒輪 , 齒輪勻速旋轉(zhuǎn) , 砂輪 片沿著齒輪的邊緣進(jìn)行切削運(yùn)動(dòng) , 將齒輪邊緣的棱邊磨成斜角 。 由于工件在電機(jī)帶動(dòng)下 旋轉(zhuǎn) , 當(dāng)磨完一個(gè)齒后 , 將自動(dòng)磨下一個(gè)齒 。 這樣只需工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) , 即可完成加工 10。 1.5 本課題主要研究?jī)?nèi)容 1. 根據(jù)基本技術(shù)參數(shù)，給出齒輪磨棱機(jī)總體結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方案。 2.進(jìn)行磨削力，功率，運(yùn)動(dòng)行程等方面的計(jì)算，確定各個(gè)零部件的具體外形尺寸并進(jìn) 行強(qiáng)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(jìn)行總體設(shè)計(jì)。 4.傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 。 5.生產(chǎn)能力、磨削力、傳送功率的計(jì)算。 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 5 - 2 磨棱 倒角 運(yùn)動(dòng) 分析 2.1 隨動(dòng)系統(tǒng) 隨動(dòng)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(jī)械位移、速度或者加速 度。因此隨動(dòng)系統(tǒng)這一術(shù)語(yǔ)，與位置或速度，或加速度控制系統(tǒng)是同義語(yǔ)。在隨動(dòng)系統(tǒng) 中，有一類(lèi)，它的參考輸入不是時(shí)間的解析函數(shù)，如何變化事先并不知道 (隨著時(shí)間任 意變化 )?？刂葡到y(tǒng)的任務(wù)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(jī)位置伺服系統(tǒng)概述在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，把輸出量能夠以一定準(zhǔn)確度跟隨輸 入 量 的變化而變化的系統(tǒng)稱(chēng)為隨動(dòng)系統(tǒng)，亦稱(chēng)伺服系統(tǒng)。 在控制系統(tǒng)中若給定的輸入信號(hào)是預(yù)先未知 且隨時(shí)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(chēng)為隨動(dòng)系統(tǒng)?？焖俑櫤蜏?zhǔn)確定位是隨動(dòng)系統(tǒng)的兩個(gè) 重要技術(shù)指標(biāo)。 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(lái) 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(gè)分類(lèi)進(jìn)行 選取 ： 即 選取磨粒 ， 選取 粒度 ， 選取 硬度， 選取 結(jié)合劑 ，選取組織，選取形狀 ， 外徑、厚度、內(nèi)徑。 使 用結(jié)合劑 將較多微小的磨粒凝結(jié) 成一定 比例 形狀的磨削工具 稱(chēng)為磨具 ， 目前所使 用的 磨料 ，它 的種類(lèi)可 劃分 為以下幾種： 剛玉類(lèi) ， 氧化鋁（ Al2O3） 是它的主要成分 。 硬 度低于 SiC類(lèi) ， 然而其 韌性 較 好， 一 般用于 磨削 屬于 抗拉 能力較強(qiáng) 的 工件材料 （ 例 如鋼料）。 還能 劃 分 成 白玉剛 )(GB 和 棕 剛玉 )(GZ ， )(GZ 的顏色 呈現(xiàn)為棕 褐色， 和 )(GB 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(duì)比， GB的硬度較 高， 然而 韌性 確較 低， 應(yīng) 用于高速鋼 精磨淬 火鋼 等 這些工件 。 另外 還 存在 單晶剛玉 )(GD ， 各 個(gè) 粒子 差不多 都 屬于 單晶體， 其 多面 體 的形狀為 球狀 ，在 進(jìn)行 生產(chǎn) 時(shí) 會(huì) 生成 這 類(lèi) 單晶體， 由于 GD 因 為 將 較 多晶體 進(jìn)行 機(jī)械 碾碎，然后 在砂粒內(nèi)形 產(chǎn)生殘余 應(yīng)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(lèi) 磨削。 當(dāng) 機(jī)械工件 加工 時(shí) ，因 為快速 冷卻 導(dǎo)致產(chǎn)生 極 微細(xì)的 晶體結(jié)構(gòu) 稱(chēng)為 微晶剛 玉 )(GW ， 很多 微小的切削刃 存在于 各 個(gè)砂粒 中 ， GW 磨料的韌性 比 GZ 和 GB 的 高 且 強(qiáng)度 也比它們 大， 并且具有 良好的自銳 性 ，這是因?yàn)檫@些 微晶 穩(wěn)定 地 結(jié)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(jìn)行 磨削的特點(diǎn) ， 對(duì)于 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 6 - 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(guò)程中 加入 %31 的氧化鉻 )32( OCr 用以增強(qiáng)它的 磨削能力，這種剛 玉稱(chēng)為 鉻鋼玉 )(GG ， GG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(guò)程中 ，難以損壞 工件 以及 產(chǎn)生 裂縫 ， 能夠 極好的維持 砂輪 的 外形 。 對(duì)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(yīng)用于冶煉 結(jié)剛玉、鈦鋼玉 和 鋯剛玉等 等 。 碳化硅（ SiC）類(lèi)， 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(huì)在 晶 體表 面上 分化 出 來(lái) ，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 )(TH 以及 綠 SiC )(TL 。其中 TH 中存在很多的 雜質(zhì)， 所以純度比 TL 低 ， 并且價(jià)錢(qián)合理，購(gòu) 買(mǎi)它成本低 ， 經(jīng)濟(jì)適用。在 磨削鑄鐵等材料 時(shí)比較適合用 TH， TL中存在的 雜質(zhì) 較 少， 它的 硬度比 TH略 高 。對(duì)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(lèi)， 其 硬度 極 高， 而且 價(jià)錢(qián) 也 是這些分類(lèi)中 最 高 的一種 ， 它 可 以 劃 分 成 人造 類(lèi) )(JR 和 天然 類(lèi) )(JT 。因?yàn)樗嬖?人口 較 尖 、 硬度 極強(qiáng)、難以損壞、 磨削 過(guò)程中產(chǎn)生 的 熱 量 少， 并且 精度 以及 表面光潔度 極 高 等特點(diǎn) ， 所以該類(lèi) 砂輪 可以使用的時(shí)間較長(zhǎng) 。 在 硬 質(zhì)合金 磨削過(guò)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(huì)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(zhì)合金等 。在磨削 鋼鐵 的過(guò)程中，因?yàn)?金剛石和鋼鐵之間 會(huì)發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，產(chǎn)生的 化學(xué)親和力 較 強(qiáng)， 所以砂輪會(huì) 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(shè)計(jì)需求 ，因?yàn)?這 個(gè)機(jī)床 是 向 剛完成 粗 加工的 大 齒輪 二次加工 ，也就是 合金鋼 沒(méi)有 進(jìn)行 淬火 ，因此選擇的 剛玉類(lèi) 磨具 ，再按照 設(shè)計(jì)需要以及價(jià)格，最終選擇 GZ， 類(lèi)型 ： A。 磨料顆粒的尺寸通過(guò)磨料 粒度體 現(xiàn)出來(lái) ，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(duì)應(yīng) 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(chǎn)率 。 普通情況下 ，普遍 應(yīng)用的磨具最多的就是中等磨粒 。在精磨、研磨以及拋光過(guò)程中一般選擇細(xì)粒度磨具。 進(jìn)行 批 量 生產(chǎn) 時(shí) ， 首先要達(dá)到零件 粗糙度 設(shè)計(jì)要求 ， 其次盡可能選取 粒度 稍微粗一點(diǎn) 的 磨具， 使之能達(dá)到提升 生產(chǎn)率 的要求。但是在小批量貨物單件 加工 情況下， 首先側(cè)重思 慮零件的加工是否符合質(zhì)量要求，因此選取的 磨具 其粒度要小，這樣才能有 優(yōu)勢(shì) 。 盡管 這個(gè)機(jī)床是對(duì) 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(guān)鍵 的零件， 因此選取 的 磨具 粒度號(hào)位于 4630 FF 區(qū)間 ， 通過(guò) 查 表 20062484/ TGB ， 粒度號(hào) 選定 ： F40。 磨粒 被結(jié)合劑連接 的穩(wěn)定 水平稱(chēng)為磨具 硬度 ， 當(dāng)有外力時(shí) ，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(jié)合劑 是對(duì) 磨具硬度 造成影響 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 7 - 的關(guān)鍵 成分 。 它的 使用性能 受磨具硬度的影響 比較 大 。為了 達(dá)到適宜加工各類(lèi)工件材料 以及滿足磨削加工的要求，要求設(shè)有各類(lèi)硬度等級(jí)的磨具能夠讓其挑選使用。 磨具硬度 代號(hào)有硬至軟的排序 為： Y， T， S， R， Q， P， N， M， L， K， J， H， G， F， E， D， C， B， A 根據(jù)設(shè)計(jì) 需求 查 19942484/ TGB 選擇 中硬度 型號(hào) ： M。 將 若干 細(xì)小的 磨粒粘合為一體，以達(dá)到擁有指定外形 以及需求 強(qiáng)度 ，這是 結(jié)合劑的 重要功能 。 在進(jìn)行磨削時(shí)，因?yàn)橛薪Y(jié)合劑 輔助 ， 磨粒 可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的 磨削 。當(dāng) 磨粒 以 及發(fā)生鈍化時(shí) ，還可以讓 其 準(zhǔn) 時(shí) 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(jié)合劑 根據(jù) 磨削速度 、 方法和零 件 Ra 要求等 ， 來(lái) 選取 。 現(xiàn)在所用 齒輪 磨齒 機(jī) ，其使 用 的 結(jié)合劑，大多數(shù) 是陶 瓷 類(lèi) 。 按照 查表 19942484/ TGB 選取 陶瓷結(jié)合劑 的 型號(hào) 為： V。 氣孔、結(jié)合劑以及磨料這三個(gè)的容積比例就是磨具 組織。通常使用 配方 的方法 來(lái)控 制。 它的表示方法有兩類(lèi) ： 第一類(lèi) ： 使 用磨粒 占有的磨具容積 %， 即普遍所講 的磨粒率 ； 第二類(lèi) ： 使 用氣孔占有 %和 尺寸 ， 即 氣孔率 。磨具組織 根據(jù)第一類(lèi)表示， 總共劃 分 為 十 五個(gè)組織號(hào)，即 分 類(lèi) 的規(guī)則 為： 將 百分之六十二 的磨粒率定為零 號(hào)， 此后 每次 降低百分 之二 ，組織號(hào) 提高 一 ， 依次 往后推 。 根據(jù) 磨粒率 ，磨具組織號(hào)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(shuō)明組織號(hào)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(dān)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(duì)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(duì)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(duì)工件壓力 偏低 的 條件 。 按照 設(shè)計(jì) 需求， 查 19942484/ TGB 選擇組織 號(hào)： 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(jìn)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(jī)床 的 加工需要 ，且通過(guò) 查 20062484/ TGB ，選擇 圓頭錐磨頭 ，它的 型號(hào)是 ： 17b。 外徑 10D mm，厚度 32T mm， 孔徑 6H mm。 D T H L 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 8 - 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(duì)零件磨削 過(guò)程中 ，磨粒 所受到的 力， 磨削力能夠 分為 2 個(gè)力 ，也就是 垂直于磨粒的 Fv 以及 與磨粒相切的 Fr ， 它們 能夠與 結(jié)合力 保持穩(wěn)定 。 當(dāng) 某 種 材料齒輪 被磨削時(shí) ， 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(guò)程中，在 磨棱角度 被 滿足 之后 ， 可以經(jīng)過(guò)調(diào)整 磨頭的 v以及 磨頭的受力 F，就能調(diào)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(biāo)是： 和 45 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(duì) 齒根 進(jìn)行加工時(shí)，其 示意圖 為 下 圖 42 ： 圖 2-3 齒根 加工過(guò)程 切削點(diǎn)的 坐標(biāo) 磨頭 對(duì) 齒根 進(jìn)行切削 的過(guò)程中， 切 削點(diǎn)坐標(biāo) (Xg ， Yg )公式如下： : 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 9 - 2tan1 1 x x y x g g （ 2-1） 對(duì)齒 漸開(kāi)線 進(jìn)行加工時(shí)，其 示意圖 為下圖 52 ： 圖 2-4 齒漸開(kāi)線 加工過(guò)程 切削點(diǎn)的 坐標(biāo) 磨頭 對(duì) 齒 漸開(kāi)線 進(jìn)行切削加工過(guò)程中， 切削點(diǎn) 坐 標(biāo)（ Xj ， Yj ） 公式如下： xj =x3 yj =-x3 2tan （ 2-2） 2.4.2 磨棱角度分析 磨削角度滿足下式： 290 1 x （ 2-3） 式中： 根據(jù)上面的公式（ 2-3）可以得出 ： 1 和 x 是 影響磨棱角度 的主要因素 。 1 和 x 滿足下式： xLx x 2 t a nt a n 1 （ 2-4） 根據(jù)（ 2-4）推論出下式 ： 1 2t a na rc t a n 1 x lx （ 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(guò) 此來(lái)達(dá)到 影響磨削 角度 的目的 。 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 10 - 2.5 磨削 時(shí) 分析 力平衡以及調(diào)整 在 磨削 過(guò)程中， 磨頭對(duì) 自身的固定 點(diǎn) 關(guān)鍵是受到一個(gè) 力的作用， 也就是部件 對(duì)磨頭 的切向力 Ft ； 磨頭 固定 點(diǎn) 受到 2個(gè) 轉(zhuǎn)矩 的作用，第一個(gè)是 對(duì)應(yīng) 的調(diào)節(jié)力 F所 引起的轉(zhuǎn) 矩，第二個(gè)是磨頭 主軸 重力 G所引起 的 轉(zhuǎn)矩 。 由于它受到 這 2個(gè)轉(zhuǎn)矩 作用 ，所以 在 ZOY 平面內(nèi) 磨頭能夠恰當(dāng) 的 旋 轉(zhuǎn) 確定的 角度 ，以使得 力矩 保持 平衡 狀態(tài) ， 以至于完成 隨動(dòng)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(guò) 圖 2-7 力 平衡 分析 得出 ， gttf LGLFLF （ 2-6） f gtt L LGLFF （ 2-7） 已經(jīng)完成設(shè)計(jì) 的磨頭 ，它的 Lg， Lf 這兩個(gè)參數(shù)都為確定 值， 僅僅是 Ft 能夠任意調(diào) 整 ， 當(dāng) 調(diào)節(jié) Ft 時(shí)， F 也會(huì)隨著 Ft 的調(diào)節(jié)而得到調(diào)節(jié)，這就可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 磨削寬度 的調(diào)整 。 2.6 本章小結(jié) 根據(jù)對(duì) 理論 知識(shí)的 分析 ，能夠讓 我們 明白，在機(jī)械中， 設(shè)計(jì) 適當(dāng) 的 尺寸 大小以及合 適的 角度， 能夠使得 磨頭 可以 隨動(dòng) 的加工制造 出 滿足 角度 需求 的棱角。 當(dāng) 調(diào)節(jié) Ft 時(shí)， F 也會(huì)隨著 Ft 的調(diào)節(jié)而得到調(diào)節(jié)，這就可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 磨削寬度 的調(diào)整 。 不過(guò)呢， 這 些都 只是理論 性的知識(shí) 分析 。 在 進(jìn)行 生產(chǎn)實(shí)踐 時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)還有很多的 問(wèn)題需要我們?nèi)ソ鉀Q和高度重視，極有可能有些是不在理論知識(shí)中的。這就要求我們要 多實(shí)踐，實(shí)踐才能出真知。 舉一個(gè)例子 ， 在現(xiàn)實(shí)的 生產(chǎn) 過(guò)程 中 ， 齒輪 轉(zhuǎn)速的高低會(huì)改變 磨頭的受力 大小 ， 然而能夠推測(cè)出 在磨頭轉(zhuǎn)速 較高的情況下，這種 影響 是較小的 。 不過(guò) 如果 齒輪轉(zhuǎn)速 過(guò)于 低 的話，那么會(huì)特別影響 磨頭 的 受力 情況 。 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 11 - 3 設(shè)計(jì) 磨棱 機(jī) 機(jī)床 結(jié)構(gòu) 3.1 機(jī)床總體結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)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(yù) 選定 機(jī)床的 主要 參數(shù) 見(jiàn)表 3-1 3.1.3 機(jī)床總體機(jī)構(gòu)分析及設(shè)計(jì) 思路 根據(jù) 第 二 章的 理論性知識(shí) 原理分析 ，能夠懂得在使用 該 原理 對(duì)齒輪 進(jìn)行 磨削 加工 的 過(guò)程中 ，磨頭 的 主軸 近似垂直于 齒輪中心孔軸心。 當(dāng) 機(jī)床 進(jìn)行磨削 加工 的時(shí)候， 齒輪的寬度 會(huì)發(fā)生變化 ， 所以在設(shè)計(jì) 磨頭主軸 時(shí)，必 須使其 相對(duì)于 齒輪端 面 的 位置距離可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。為滿足這種需求，該齒輪磨棱 機(jī) 機(jī) 床 可以使用 人工調(diào)節(jié)的 方式，使用這種方式來(lái)調(diào)節(jié) 磨頭主軸相對(duì)與齒輪工作臺(tái) 這兩者之間 的 距離 。 因?yàn)楸?機(jī)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(jī)床 Y方向 磨頭主軸 是可以調(diào)節(jié)的，即要求擁有 可調(diào) 性能 。但是具體條件具體分析，例如當(dāng)齒輪只需要 具體 加工 一次 時(shí)，這種 調(diào)節(jié) 只需要調(diào)節(jié) 一次 。所以 可 以使 用手動(dòng)調(diào)節(jié)。 此外固定 齒輪的工作臺(tái) 需要進(jìn)行 低速旋轉(zhuǎn)， 同時(shí) 在 實(shí)際 加工 齒輪的 過(guò)程中 ，必須保 持工作臺(tái)的持續(xù) 轉(zhuǎn)動(dòng) ，還需要實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)速 能夠 調(diào) 節(jié)。綜上 所訴 ，所以 電源 選擇 電動(dòng)機(jī)， 同 時(shí)為了保證空間大小， 節(jié)省空間， 選擇 帶輪傳動(dòng)。 本機(jī)床設(shè)計(jì)對(duì) 磨頭 的要求是 轉(zhuǎn)速 必須要 高 并且 功率 要 小， 同時(shí)因?yàn)槭艿?結(jié)構(gòu) 以及 質(zhì) 量 的約束，所以 調(diào)速機(jī)構(gòu)或者變速箱 不 可以成為被選擇用以進(jìn)行 調(diào)速， 故選擇 馬達(dá) ，馬 達(dá)極易進(jìn)行調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 。 根據(jù)上面的分析，可以確定本次設(shè)計(jì)的 機(jī)器 一共要求完成四 個(gè)運(yùn)動(dòng) 。在這四個(gè)運(yùn)動(dòng) 中，有兩 個(gè) 運(yùn)動(dòng)使用 手輪 進(jìn)行 調(diào)節(jié)、 其中有一 個(gè) 運(yùn) 用電動(dòng)機(jī) 進(jìn)行調(diào)節(jié) 、 還有一 個(gè) 采用 馬 達(dá)來(lái) 完成調(diào)節(jié) 。磨頭主軸的空間位置 通過(guò)使用兩個(gè) 手輪 來(lái)進(jìn)行調(diào)整。 按照上面的需求， 磨棱 機(jī)床的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 可以劃分為 兩 大 部分： 一、用于 齒輪 固定 的回轉(zhuǎn)工作臺(tái) ；二、用于 固定 磨頭主軸 的檢測(cè)架 。 第一步是先根據(jù) 預(yù)定 需 求 把上訴 兩 個(gè) 部分的結(jié)構(gòu) 完全 設(shè)計(jì)出 來(lái)。 那么磨棱機(jī)大概 結(jié)構(gòu)就 可 以大致 被 設(shè)計(jì) 出 來(lái)了 ， 它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖 3-1： 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 12 - 表 3-1 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 單位 參數(shù)指標(biāo) 工件模數(shù)范圍 mm 2 16 工件直徑范圍 mm 200 800 磨頭主軸 轉(zhuǎn)速 rpm 60-100 加工效率 秒 /件 300 磨頭 電機(jī)功率 kw 1.5 磨頭主軸的前端面至工件 主軸端面的機(jī)動(dòng)距離 mm 大于 100 磨頭主軸回轉(zhuǎn)角度 度 10 工作臺(tái)主軸安裝孔徑 mm 500 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)速 r/min 4-10 工件主軸電動(dòng)機(jī)功率 kw 1.0 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 720 機(jī)床外型尺寸 mm 1200 x1200 x1500 圖 3-1 機(jī)床示意圖 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 13 - 3.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 根據(jù)上面的分析，可以知道 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 的驅(qū)動(dòng)裝置選擇 電機(jī) 進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)， 通過(guò) 電機(jī) ， 可以帶動(dòng) 帶輪 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而直接使得回 轉(zhuǎn) 工作臺(tái) 發(fā)生 轉(zhuǎn)動(dòng)。 其傳動(dòng)的 示意 圖如 下 圖 3-3所 示： 圖 3-2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng) 簡(jiǎn)圖 通過(guò)示意圖可以看出，它的 設(shè)計(jì) 有三個(gè)部分，一是設(shè)計(jì)其 傳動(dòng)系統(tǒng)、 二是設(shè)計(jì) 工作 臺(tái) ，三是 設(shè)計(jì) 其它 零 部件。 3.2.1 設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng) 確定 各級(jí)傳動(dòng)比、 選擇 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) 、 設(shè)計(jì)帶輪、 兩 個(gè) 傳動(dòng)齒輪的計(jì)算 、軸的計(jì)算 以 及選取還有計(jì)算 蝸輪蝸桿等 ，這些都是設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng) 的核心內(nèi)容。 傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 3-4 所 示： 電機(jī) 大齒輪 蝸桿 小齒輪 (a) 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 14 - 蝸桿 離合器 蝸輪 小帶輪 大帶輪 主軸 (b) 傳 動(dòng)系統(tǒng)示意圖 3-3 1. 選擇電動(dòng)機(jī) 機(jī)床進(jìn)行加工過(guò)程中，電機(jī)輸出功率計(jì)算公式為 ： wd PP （ 3-1） （ 3-1） 中 ： kwFvP w 1000 （ 3-2） 4321 （ 3-3） (1) 確定 （ 3-1）、（ 3-2） 、 （ 3-3） 公式中的參數(shù) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式， 計(jì)算出 磨削 力的大小 為 ： 15F N 在選擇 磨頭 的 直徑 時(shí)，按照 最大直徑 10mm 進(jìn)行 計(jì)算， 這樣可以得出 主軸 的 最高線 速度 V 為： V=170m/s 下面進(jìn)行 1 、 2 、 3 、 4 的選取 ： 1 ：齒輪傳動(dòng)效率， 1 =0.97 2 ：蝸桿傳動(dòng)效率， 2 =0.73 3 ：離合器傳動(dòng)效率， 3 =0.99 4 ：帶傳動(dòng)效率， 4 =0.94 (2) 將上述 數(shù)據(jù) 依次代入（ 3-2）和（ 3-3） 得 ： kwFvP d 86.366.01000 170151000 (3) 電動(dòng)機(jī) 的選擇 根據(jù) kwPd 86.3 ， 進(jìn)行查表 ， 其 額定功率 選取 kw4 ，載荷最大 時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度是 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 15 - min720r 選 定 81160 MY 型 ，屬于 籠型三相 異步電 機(jī) 2. 分配 傳動(dòng)比 sr/104 這個(gè)區(qū)間的轉(zhuǎn)速 就是使 工作臺(tái) 旋轉(zhuǎn) 的 的速度 ， 根據(jù) 已經(jīng)選取了的 電機(jī) 轉(zhuǎn) 速 min/720r ， 計(jì)算 傳動(dòng)比 18072104720 i ，選取 150i 。 圓柱齒輪 1i 要求低于 10， 蝸輪蝸桿 2i 要求低于 80 ，帶輪 3i 要求低于 4 ， 因此大致確定， 21i , 252i , 33i ,。 由 此計(jì)算出 總傳 動(dòng)比 1503252321 iiii ， 設(shè)計(jì) 合理。 3. 齒輪的設(shè)計(jì) (1) 對(duì)齒輪需要進(jìn)行精度、 齒數(shù) 、熱處理以及 材料 的選取設(shè)計(jì) 。 由于本次設(shè)計(jì)的 齒輪磨棱機(jī)速度 低，所以選擇 8 級(jí)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(shè)計(jì)要求， 按 1查表 27 ， 對(duì)于 小齒輪 ，選擇 45 鋼， 并進(jìn)行 調(diào)質(zhì)， 其 齒面硬度 是 HBS230 ；大齒輪也是選擇 45 鋼，正火 處理 ， 它的 齒面硬度 是 HBS190 ， 它們之間 齒面 硬 度 差距是 40HBS， 選擇 恰當(dāng) 。齒數(shù)的選擇， 先選定 小齒輪 271z ，那 么就可以得出 大齒輪 2z 5427211 zi 。 它們的 齒數(shù)比 為： 2 2754 21 zzu ， 設(shè)計(jì) 合理。 因?yàn)?它們 的 齒面硬度 都 HBS350 ，屬于 軟齒面，因此可以 按 照齒面 接觸 疲勞強(qiáng)度 進(jìn)行 設(shè)計(jì) ， 再使用 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 進(jìn)行校核 。 (2) 按 照 齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算 ， 根據(jù) 公式 3 21 12 H HE d ZZuuKTd （ 3-4） 1) 設(shè)計(jì) 式（ 3-4）中的各類(lèi) 參數(shù)： 1T -小齒輪傳遞 的轉(zhuǎn)矩， 單位 Nm， 2.5172086.31055.91055.9 60061 nPT Nm； K -載荷系數(shù)， 在計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程中 ， 由于 v 的 值 不知道 ， VK 又 未能選定 ， 所以 載 荷系數(shù) tK 可以先選定為 1.8，即 8.1tK d -齒寬系數(shù)， 根據(jù) 1查 表 8.6 得出 ，取齒寬系數(shù) 1d ； EZ -彈性系數(shù)， 根據(jù) 1查 表 8.6 得出 ， M PaZ E 8.189 ； HZ -區(qū)域系數(shù)， 根據(jù) 1查 表 8.6 得出 ， HZ =2.5 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 16 - u -齒數(shù)比， 2u H -許用接觸應(yīng)力， H HNH SZ lim ， 公式中 aH MP5901lim ， M PaH 4702lim 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) haLnN 11 60 811 1011.33300817206060 haLnN 8812 10555.12 1011.3 uNN 按照 1N ， 2N ， 根據(jù) 1查 表 得， 92.01 HNK ， 95.02 HNK ；選定 安全系數(shù) 0.1S . 因此 ： M P aS H HH 8.5420.1 59092.0K 1limHN11 M P aSK H HHNH 5.4460.1 47095.0 2lim22 所以： M P aHH 5.446 2 代入公式 （ 3-4）得 ： 3 2 3 2 1 5.446 5.28.189 2 12 1 2.518.12 12 H HE d t t ZZ u uTK d =67.84mm 2)圓周速度 v 的計(jì)算 ； 56.2100060 72084.6714.3100060 1 ndv t m/s 3) 齒寬 b 的計(jì)算 ： 84.6784.671 td db mm 4)齒寬和 齒高 之 比 hb 的計(jì)算 ： 模數(shù) mm Zdm tt 26.23084.671 齒高 mmmh t 09.526.225.225.2 所以： 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 17 - 33.1309.5 84.67 hb 5) vK 的計(jì)算， 按照上述 smv /56.2 ， 精度 等級(jí)為 8 級(jí)，查表 選擇 13.1vK 。 直齒輪 1 FH KK 查 1中的 表 7-6得出 1AK ； 查 1中的表 7-8 并采用插值法查出為 8 級(jí)精度、當(dāng)非對(duì)稱(chēng)布置作為小齒輪的相對(duì) 支承的時(shí)候： 根據(jù) 33.13hb ， 456.1HK 查 1中的 圖 7-16 得 41.1FK ；因此 載荷系數(shù) K 為： 645.1456.1113.11 HHvA KKKKK 6)對(duì)已算出 分度圓直徑 按照 現(xiàn)實(shí) 的 K 進(jìn)行校核得出： 83.658.1645.184.67 33 tt K Kdd 7) 模數(shù) m 的計(jì)算 ： 44.22783.6511 zdm ,選定 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 5.2m 5.67275.211 mzd mm 135545.222 mzd mm 25.1012 1355.672 21 dda mm 9) 齒寬 b 的計(jì)算 ： 5.675.6711 db d mm 選取 mmb 651 ， mmb 602 (3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 的校核 其 校核 的 公式為 ： FSaFatF bm YYKF 1) 確定 出 式中各個(gè)參數(shù) 載荷系數(shù)： 593.141.1113.11 FFVA KKKKK 2) 小齒輪與大齒輪的 FaY 和 SaY 分別 為： 小齒輪 58.1,65.2 11 SaFa YY 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 18 - 大齒輪 7808.1180.2 22 SaFa YY ， 3) F 的計(jì)算 ，查 1中圖表 )(24.7 b 得到 小齒輪 MPaFE 4301 ；大齒輪的 MPaFE 3802 。 根據(jù) 1中 圖 表 21.7 查 得 92.0,89.0 21 FNFN KK 彎曲疲勞 的 安全系數(shù) 3.1S ， 那么 M P aM P aSK M P aM P aSK FEFN F FEFN F 9.2683.1 38092.0 4.2943.1 43089.0 22 2 11 1 4) 小齒輪 受到的 圓周力 大小為 ： NNdTF 67.170660/102.5122 311 5) 計(jì)算 校核 2 11 22 12 1 11 1 46.6058.165.2 7808.11808.218.65 18.655.25.67 58.156.267.1706593.1 F SaFa SaFa FF F SaFat F M P aM P aYY YY M P aM P abm YYKF 因此 大 、小齒輪 F 都合理。 4. 帶輪設(shè)計(jì) (1) 選擇 帶型： 按照 上面 設(shè)計(jì) 結(jié)果，可以知道 min/3514 r 是 小帶輪 轉(zhuǎn)動(dòng)速度區(qū)間 。 按照 設(shè)計(jì) 的 功率 kwPd 0.3 ， 選擇 帶型為 B 型。 (2) 帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d 與 2d 的確定 ： 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主軸需要安裝上大帶輪 ， 因?yàn)?要加工的 齒輪 比 較大 ，所以 工 作 臺(tái) 的 直 徑 也要求很大。對(duì)于 主軸內(nèi)孔直徑 ，也需要設(shè)計(jì)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(jìn)行 計(jì)算 是 mm400 ， 那么設(shè)計(jì) 大帶輪 時(shí)， 大帶輪 直徑 要大于 該 尺 寸 大約 mm200 ， 即高于 mm600 。所以選定 其 直徑 ： mmdd 7002 ， 那么 的 配對(duì)的 小帶 輪 mmdd 2001 。 (3) 帶速度 v 的驗(yàn)算 ： 進(jìn)行帶速 v 的 設(shè)計(jì) 過(guò)程中，不能 設(shè)計(jì) v 太高 。 v 應(yīng)該 要求 maxvv ，其中 25max v m/s。 100060 11 ndv d （ 3-5） （ 3-5） 式中 ： v-帶速， 單位 m/s； 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 19 - 1d -小帶輪直徑， 單位 mm； 1n -小帶輪轉(zhuǎn)速， 單位 r/min； 將這些參數(shù)帶人（ 3-5）式中，得到： 35.0100060 3520014.3100060 11 ndv d m/s maxv 滿足 要求 ，設(shè)計(jì)合理。 (4) V 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL 與 中心距 a 的確定 ： 較小的 中心距， 能夠保證 傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 能夠 緊密 的 連接在一起 ，然而若帶的長(zhǎng)度過(guò)小 ， 就會(huì)造成 繞過(guò)帶輪的次數(shù) 過(guò)多在 單位時(shí)間內(nèi) ， 從而會(huì)導(dǎo)致 帶的壽命 下降 。 反之 ，當(dāng) 中心 距 太 大 時(shí) ， 在 帶 輪進(jìn)行 高速 轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 ， 極易造成 帶 在 工作 的時(shí)候發(fā)生顫動(dòng) 。 進(jìn)行帶輪 設(shè)計(jì) 的 時(shí) 候，通常按 下 式對(duì) 中心距 0a 進(jìn)行 初步 的選?。?. 21021 27.0 dddd ddadd （ 3-6） 由此： 70020027002007.0 0 a mm600 0a mm1800 初選 7000 a mm 計(jì)算帶 基準(zhǔn)長(zhǎng)度 0dL 時(shí)采用 下 面的式子 31107004 200700700200214.37002422 20 2122100 a ddddaL ddddd mm 通過(guò) 查表 ，選定 基準(zhǔn)長(zhǎng)度 3150dL mm . 實(shí)際軸間距： 7202 311031507002 00 dd LLaa mm (5) 小帶輪包角 的計(jì)算 可以通過(guò)提高 小帶輪 包角 來(lái)增強(qiáng)其 傳動(dòng) 性能 ， 其設(shè)計(jì)式子 如下： 1202.1403.57720 2007001803.57180 121 a dd dd (6) 確定 V 帶根數(shù)： L d KKPP Pz 00 （ 3-7） 式中 : K -包角修正系數(shù)， 選擇 K 時(shí)，由于包角 180 時(shí)對(duì)帶輪的 傳動(dòng) 性能 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 20 - 有一定的 影響， 根據(jù) 1查 表 7.8 得出 ， 89.0K ； LK -帶長(zhǎng)修正系數(shù)， 選擇時(shí)需要想 到帶長(zhǎng) 不確定為特定 時(shí) ，其壽命會(huì)受到 一定的影響 ， 根據(jù) 1查 表 7.2 得出 ， 11.1LK ； 0P - V 帶單根 傳遞功率， 根據(jù) 1查 表 7.3 得 出 ， 88.00 P kW； 0P -傳動(dòng)比 不為 1 時(shí) 額定功率增量 ， 根據(jù) 2查 表 14.1 得 ： 05.0P kW； 因此： 22.311.189.005.088.0 00.300 Ld KKPP Pz 取 4。 (7) 初拉力 0F 的 確定 ： 為了使 帶 輪能夠進(jìn)行正常的 傳動(dòng) ， 0F 是關(guān)鍵 因素 。 帶的傳動(dòng) 性能以及 壽命 長(zhǎng)短也 受 0F 影響 。 當(dāng) 0F 過(guò)小 時(shí)，比較容 易 發(fā)生 打滑，發(fā)揮 傳動(dòng)能力 比較困難；當(dāng) 0F 過(guò) 大 時(shí)， 會(huì) 減少 帶的使用 期限 ， 并且會(huì)增加 軸承 以及 軸 的受力。對(duì) 于 單根普通 V 帶 ， 其 初拉力 按照下面 的 式子進(jìn)行計(jì)算 ： mv K KvzPF d 5.25000 （ 3-8） 公式（ 3-8） 中各 個(gè) 符號(hào) 的意思和前面的一樣 ， 其中 m 表示 普通 V 帶 kg/m， 根據(jù) 1 查 表 7.1 得 出 06.0m kg/m。 NmvK KvzPF d 154035.006.096.0 96.05.2435.0 00.35005.2500 220 N (8) 軸上 壓力 Q 的計(jì)算 ： 2sin2 1 0 zFQ （ 3-9） （ 3-9）中個(gè) 個(gè)符號(hào) 和前面所提的意思一樣 ， 因此： 110882 2.140s i n4154022s i n2 10 zFQ N 5. 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 蝸桿 以及 蝸輪 這兩部分 構(gòu)成了 蝸桿傳動(dòng)， 其用以傳輸相交 軸之間的動(dòng)力 以及旋轉(zhuǎn) 運(yùn) 齒 輪自動(dòng)倒角機(jī) - 21 - 動(dòng) ，兩 相交軸的交 錯(cuò)角 普通 情況下是 90 。 在傳動(dòng)過(guò)程中 ， 主動(dòng)件 蝸桿 一般屬于主動(dòng)件 ， 而蝸輪則屬于從動(dòng)件 。蝸桿傳動(dòng) 在很多 機(jī)器 或者 儀器中 都被普遍 應(yīng)用 。 在傳動(dòng)過(guò)程中，可以得到較大 傳動(dòng)比、 且 傳動(dòng) 過(guò)程 平穩(wěn) 、 發(fā)生的 噪聲 很小 、 結(jié)構(gòu) 十 分的 緊湊 等 等 ，這些都是蝸桿傳動(dòng) 時(shí)所具有 的優(yōu)勢(shì) 。 其傳動(dòng)比極高，當(dāng)它使用于 分度機(jī) 構(gòu) 的時(shí)候， i可以高達(dá) 1000。使用于 動(dòng)力傳動(dòng) 時(shí) ， i一般為 880。 傳動(dòng)效率 偏低是 蝸桿 傳動(dòng) 存在的關(guān)鍵缺點(diǎn) ； 在傳動(dòng)時(shí)，為了達(dá)到減少摩擦并且比較扛得住研 磨 的目的 ， 一般 使用 青銅 來(lái) 對(duì) 蝸輪齒圈 進(jìn)行 制造， 因此其價(jià)格過(guò) 高。 蝸桿根據(jù) 形狀 分類(lèi)， 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(lèi)，一類(lèi)是 阿基米德蝸桿（ 或 稱(chēng)為 ZA 蝸桿） ；另一類(lèi)是 漸開(kāi)線蝸桿（ 或稱(chēng)為 ZI 蝸桿）。 ZA 蝸桿 與 梯形螺紋 這兩者的車(chē)削方 式雷同 。 它 所 采用的 車(chē)刀 其 切削刃夾角 402 ， 在 進(jìn)行 加工 時(shí) ， 蝸桿 的 軸線 被 切削刃 所在 平面 經(jīng)過(guò) 。 所以 齒形 被切出來(lái)的 ， 在 軸線的截面 中，其 側(cè)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(duì)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(kāi)線 ； 在 蝸桿軸線的截面 中 ，齒形呈現(xiàn)為 凸廓曲線 。 該類(lèi) 蝸桿 ，能夠和 圓 柱齒輪 一樣，使 用滾刀 進(jìn)行 銑切 ，在 成批生產(chǎn) 時(shí)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(lèi) 蝸桿。 通常情況下的 動(dòng)力傳動(dòng)， 一般根據(jù) 9級(jí)精度 （ smV /5.11 ） 、 8級(jí)精度（ smV /31 ） 以及 7 級(jí)精度（ 適合 蝸桿圓周速度 smV /5.71 ） 來(lái)進(jìn)行 制造。 磨損 、 點(diǎn)蝕 以及 膠合 等 這些都是使用蝸桿 傳動(dòng)時(shí) 所會(huì)發(fā)生 的 幾個(gè)重要的 失效 方式 。 因?yàn)槭褂?蝸桿傳動(dòng) 時(shí)， 齒面 之 間 會(huì)發(fā)生很大 的相對(duì)滑動(dòng)， 并且伴隨著 熱量 的產(chǎn)生 ， 這就會(huì) 造成 潤(rùn)滑 時(shí)， 溫度 增加導(dǎo) 致潤(rùn)滑劑濃度下降 ，潤(rùn)滑條件 邊的糟糕 ， 提升 了 發(fā)生 膠合的 概率 。 對(duì)于 閉式傳動(dòng) ， 若 散 發(fā) 熱 量 不及時(shí) ，蝸桿傳動(dòng) 承受載荷的性能 就會(huì)由于 膠合 從而受到 影響。 閉式傳動(dòng)中 若發(fā) 生潤(rùn)滑密封不緊密或者對(duì)于 開(kāi)式傳動(dòng) ， 那么就會(huì)特別突出顯得 蝸輪輪齒的磨損 嚴(yán)重 。 根據(jù) 蝸桿傳動(dòng)的 特征 ， 要求 蝸桿副材料 具有充足的 強(qiáng)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(guān)鍵要求 。 所有 蝸輪的齒圈 一般選擇 青銅 制造 ， 利用其 和 鋼