齒輪倒角機的結(jié)構(gòu)設(shè)計（全套含CAD圖紙）
齒輪倒角機的結(jié)構(gòu)設(shè)計（全套含CAD圖紙）,齒輪,倒角,結(jié)構(gòu)設(shè)計,全套,cad,圖紙
摘 要
齒輪作為機械領(lǐng)域重要的傳動零件，應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其加工制造一直受到人們的重視。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對齒輪的加工要求越來越高，齒輪加工后的去翻邊毛刺已成為齒輪加工的必要工序。齒輪翻邊毛刺的去除對其外觀、傳動精度、再加工和裝配等都有很大的提高。并且能夠降低機械傳動產(chǎn)生的噪音，提高齒輪配合精度，從而提高齒輪的可靠性、壽命和潤滑效果。
本文對齒輪磨棱倒角技術(shù)進行了分析，并提出了齒輪倒角機的可行性方案。對機床進行了整體工作原理的設(shè)計和分析，其中傳動機構(gòu)是設(shè)計的重點內(nèi)容。主要可以分為兩大類，第一是主軸傳動部分，第二是砂輪空間運動部分。通過中間的設(shè)計連接件，將兩部分有機結(jié)合起來，組成齒輪倒角機。對機床在工作情況下進行受力分析，設(shè)計出傳動方案，并對其傳動件進行設(shè)計、計算。最后對其外形與導軌進行了設(shè)計，得出了較合理的設(shè)計方案，使齒輪磨棱倒角方便快捷。解決了大型齒輪磨棱效率低、工時長的問題，設(shè)計的倒角機有較為廣闊的使用前景。
關(guān)鍵詞：齒輪加工；磨棱倒角；機床設(shè)計；傳動系統(tǒng)；磨削
I
ABSTRACT
Gear as the mechanical field important mechanical parts, the processing and manufacturing has been the subject of much attention. With the development of science and technology, gear processing requirements of increasingly high, gear processing to turn over burr has become a necessary step in gear machining. Gear burr removal flanging on the appearance, transmission accuracy, processing and assembly are improved greatly. And can reduce the mechanical noise, thereby improving the gear reliability, service life and lubricating effect.
The gear chamfering technology are analyzed, and puts forward the feasible scheme of gear chamfering machine. The working principle of the machine design and analysis. The machine in the condition of force analysis, design of transmission scheme, and the transmission part design, calculation. The more reasonable design scheme, solved large gear chamfering low efficiency, long working hours, the design of edge grinding machine has a broad application prospect.
Key Words：gear processing;Edge grinding and chamfering;machine tool design;driving system; grinding
I
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1設(shè)計齒輪倒角機的出發(fā)點 1
1.2齒輪倒角機相關(guān)歷史 1
1.3重點內(nèi)容解析 2
2 齒輪倒角機的總體機構(gòu)設(shè)計 3
2.1設(shè)計參數(shù) 3
2.2設(shè)計傳動方案 3
3 齒輪旋轉(zhuǎn)臺設(shè)計 5
3.1動力源設(shè)計 5
3.2工作臺設(shè)計 22
4 齒輪倒角機的導軌設(shè)計 25
4.1主要臥式導軌設(shè)計 25
4.2立柱導軌的設(shè)計 26
5 結(jié)論 28
參考文獻 30
附錄1：外文翻譯 31
附錄2：外文原文 37
致 謝 43
齒輪倒角機結(jié)構(gòu)設(shè)計
1 緒論
1.1設(shè)計齒輪倒角機的出發(fā)點
齒輪通過連續(xù)嚙合傳遞運動和動力，是重要的傳動部件。但是在生產(chǎn)的過程中會有毛刺產(chǎn)生。毛刺使齒輪的嚙合不穩(wěn)定，這會影響齒輪傳動的精度，不平穩(wěn)的傳動將會使齒輪的壽命縮短，還會使齒輪之間的潤滑效果下降，繼而對后續(xù)加工和裝配造成不必要的影響，并且這樣的傳動必然伴隨著噪音的產(chǎn)生。整個機械系統(tǒng)要嚴謹，不能因為齒輪這一單一零件而影響了整個系統(tǒng)。不管是機械運轉(zhuǎn)還是噪音的產(chǎn)生都會伴隨著振動，而毛刺會因為震動而轉(zhuǎn)移，在齒輪轉(zhuǎn)動中與齒面相互擠壓，嚴重損壞齒輪齒面，因此我們要在加工生產(chǎn)中想辦法排除毛刺。隨著技術(shù)的發(fā)展，各種加工方法百花齊放。但最初人們能想到的方法就只有手工加工，用油石或者其他的加工工具拋光砂輪磨出的菱角。但傳統(tǒng)加工，費時費力，而且根本打不到較高的精度，無法保證倒角的準確度。但以今天機械領(lǐng)域的水平，我們完全可以通過某一臺機器來實現(xiàn)去毛刺這個目標，在以前達不到的水平或者沒有能達到相當高度的技術(shù)而不敢想的一些技術(shù)，在現(xiàn)在我們完全有能力去完成。現(xiàn)代人對各種物質(zhì)的質(zhì)量要求越來越嚴格，甚至到了苛刻的地步，傳統(tǒng)手工工藝已經(jīng)完全滿足不了人們的需求，所以我們要不斷的更新各種設(shè)備。
我們需要一種可以滿足以下要求，成本低，精度高并且效率高的，專門用于對齒輪磨棱倒角的機器。使齒輪可以滿足大部分人的要求。
齒輪倒角機應(yīng)求而生，它是給齒輪磨棱倒角去毛刺的可靠的，專業(yè)的設(shè)備并且不可或缺，經(jīng)過內(nèi)部零件傳動，使砂輪片高速旋轉(zhuǎn)并固定在齒輪輪廓線上，進行磨棱倒角。真正的達到提高精度，增加齒輪壽命，平穩(wěn)降噪。從而使齒輪應(yīng)用的領(lǐng)域如：交通領(lǐng)域，醫(yī)療器械，生產(chǎn)領(lǐng)域等所有用到齒輪的東西。提供了最為可靠的傳動零部件，來讓它們更充分發(fā)揮其作用。
1.2齒輪倒角機相關(guān)歷史
20世紀初，滾齒刀頻繁應(yīng)用于機械領(lǐng)域，為了其需求，美國設(shè)計師設(shè)計出了砂輪磨齒機。不久德國緊隨其后研制出了錐面磨齒機。美國則更進一步具有了成型的對齒輪進行倒角的砂輪銑刀。1914年瑞士的碟形砂輪磨齒機彌補了齒輪精度的不足，而且還進行了一些列措施來補償砂輪磨損。到了四十年代初期，由瑞士設(shè)計師結(jié)合渦輪蝸桿技術(shù)制造出的蝸桿砂輪磨齒機，大大提高了盛產(chǎn)效率。隨著業(yè)內(nèi)專業(yè)人士對齒輪的研究，發(fā)現(xiàn)美國會對所有齒輪進行二次加工，去除毛刺。人們發(fā)現(xiàn)了這點并且疑惑為什么？這就引出了生產(chǎn)者們對齒輪磨棱倒角的重視，即對毛刺的重視。經(jīng)過不斷的實驗以及測試。終于發(fā)現(xiàn)了去除毛刺的優(yōu)點。從而引起了齒輪的一次小的革命。
從七十年代末到現(xiàn)在的幾十年里，中國也在此領(lǐng)域沉浸了50多年的時間了，先后研制出的各種類齒輪倒角機數(shù)不勝數(shù)，發(fā)展何等之迅猛。其中由秦川機床在1997年研發(fā)的YK7250蝸桿砂輪磨齒機，在當時世界上是最具先進水平的機器之一。它也標志著中國在這一領(lǐng)域正式具有世界先進水平，在世界機械工藝占有一席之地。時代在變更，技術(shù)也在不斷地進步著，而齒輪制造業(yè)也必然會向著高的品質(zhì)，高的傳動效率和高的精度發(fā)展，這是必然的趨勢。這也迎合著人們不斷提高的要求，齒輪加工設(shè)備必不可少這一觀點逐漸步入了機械人們的眼球。大批專業(yè)人士開始組建齒輪倒角機的生產(chǎn)隊伍，同時發(fā)展成了生產(chǎn)廠家，其中寶雞虢西磨棱機廠更是當時的代表工廠。當時比較先進的齒輪倒角機"YM"系列齒輪倒角機就是其成功的標志，一段時間的沉淀后，相關(guān)工程技術(shù)人員不斷的改進和調(diào)整，主要對磨棱倒角進行精確加工。以至于造就該機床三項技術(shù)國家專利。
1.3重點內(nèi)容解析
該設(shè)計的難點在于多部件配合傳動，以至于設(shè)計傳動機構(gòu)的精度要求比較大，容易出錯。整體設(shè)計中，傳動機構(gòu)可以說是本設(shè)計的核心設(shè)計。所以我將其分為兩部分來設(shè)計，一是驅(qū)動部分，二是砂輪的傳動機構(gòu)，二者之間配合運作就是我們要設(shè)計的齒輪倒角機。
2 齒輪倒角機的總體機構(gòu)設(shè)計
2.1設(shè)計參數(shù)
認識到毛刺的危害以及二次加工后的優(yōu)點后，去除毛刺等對齒輪的二次加工已經(jīng)成為生產(chǎn)齒輪的一大重要步驟。根據(jù)有關(guān)規(guī)定設(shè)計壽命一般在10年以上，參考其他機器，本設(shè)計的使用壽命設(shè)計為12-15年。
齒輪參數(shù)約束： 模數(shù) 0.5-6mm 直徑100-400mm
設(shè)計動力： 主軸功率 0.015kw 轉(zhuǎn)速 2-9r/min
2.2設(shè)計傳動方案
2.2.1主軸傳動
本設(shè)計中主軸所受軸向載荷比較大，但沒有很高的轉(zhuǎn)速要求?？梢哉f作為機器的脊梁，其設(shè)計不能有錯誤，不然會影響之后的設(shè)計，其設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2.1。
原理：源動力首選電機，因為電機轉(zhuǎn)速過快，想要達到設(shè)計速度需要加入減速器，在減速器與電動機之間加入聯(lián)軸器得到指定速度，定主軸轉(zhuǎn)速與減速器的底速軸同步，將一傘齒輪與低速軸嚙合，使其轉(zhuǎn)速動力能傳到主軸，達到真正的同步速度。齒輪裝配在三抓卡盤上，三抓卡盤與主軸裝配在一起，從而軸帶動爪，爪帶動齒輪，真正的達到傳動要求，最終結(jié)果是齒輪得到點擊的扭矩，并達到設(shè)計速度勻速轉(zhuǎn)動。電機的經(jīng)過減速器減速后，通過錐形齒輪將速度傳給主軸，主軸旋轉(zhuǎn)帶動三爪卡盤，齒輪安裝在卡盤上。最后齒輪得到設(shè)計的速度勻速旋轉(zhuǎn)。
圖2.1 主軸傳動
2.2.1磨削工具的運動
本設(shè)計中砂輪的空間運動只有橫向和縱向兩個，并且要選擇能達到要求長度的砂輪機，其砂輪要可以覆蓋一半的橫向三爪卡盤。其傳動機構(gòu)如圖2.2所示
圖2.2 砂輪傳動原理圖
其原理為：絲杠螺母導軌上固定一連有立柱導軌的可移動滑塊，轉(zhuǎn)動絲杠，帶動滑塊旋轉(zhuǎn)，從而使立柱縱向移動。砂輪再橫向連接一個導軌，導軌末端套在立柱導軌上，使砂輪跟隨立柱上下移動，從而達到動絲杠調(diào)整砂輪機的縱向移動。
3 齒輪旋轉(zhuǎn)臺設(shè)計
3.1動力源設(shè)計
3.1.1動力源的選擇
選取可調(diào)速的電機為動力源。滿足工作原件的無級調(diào)速，定其為臥式機構(gòu)來方便人員操控。
（1）計算電機工作功率為：
①根據(jù)中旗國際齒輪磨棱倒角機的設(shè)計經(jīng)驗，取齒輪在加工時候所受的徑向力為300N，按最大轉(zhuǎn)速及最大加工尺寸計算
（3.1）
②電動機輸出功率
（3.2）
（3.3）
查機械設(shè)計手冊，?。?
彈性聯(lián)軸器
直齒圓柱齒輪
滾動軸承
③確定電動機額定功率
（3.4）
（3.5）
⑵選擇轉(zhuǎn)速
（3.6）
直齒圓柱齒輪傳動比：
⑷確定電動機型號
根據(jù)額定功率和最高轉(zhuǎn)速，選用網(wǎng)上現(xiàn)有的3RK15GN-C調(diào)速電機，其自帶初級減
速器，減速比為1：10，調(diào)速范圍為15r/min～125r/min，具體參數(shù)列表如下：
表3.1 電機參數(shù)表
電動機型號
額定功率w
電機轉(zhuǎn)速
電動機
質(zhì)量
傳動裝置傳動比
同步
滿載
3RK15GN-C
150
130
125
6.8
1
3.1.2總傳動比及其分配
⑴總傳動比
（3.7）
（3.8）
⑵各齒輪間傳動比
（3.9）
（3.10）
兩級齒輪的傳動比均在推薦值3~6范圍內(nèi)。
3.1.3傳動部件的運動及動力參數(shù)
⑴各軸轉(zhuǎn)速n（）
（3.11）
（3.12）
（3.12）
⑵各軸輸入功率P（Kw）
各軸間傳遞效率：
==0.98
==0.91
==0.91
⑶各軸輸入轉(zhuǎn)矩T（） （3.12）
0軸：
I軸：
II軸：
III軸：
⑷數(shù)據(jù)一覽表
表3.2 各傳動軸參數(shù)
項目
軸0
輸入軸I
中速軸II
輸出軸III
轉(zhuǎn)速
125
125
28.9
8
功率w
150
147
134
122
轉(zhuǎn)矩
11.94
11.7
46.1
151.7
傳動比
1
4.33
3.6
效率
0.98
0.91
0.91
3.1.4高速齒輪的設(shè)計計算
⑴齒輪種類，精度等級，材料、齒數(shù)
①初選直齒輪。
②該機械轉(zhuǎn)動速度不高，選用7級精度（GB10095-88）。
③輸入端齒輪用40Gr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS；輸出齒輪用45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS。二者材料硬度相差合適。
④選小齒輪1齒數(shù)；大齒輪2齒數(shù)。齒輪壓力角α=20°。
⑵按齒面接觸強度設(shè)計
由式（10—9a）進行試算，即
（3.13）
①確定各代號數(shù)值
a.載荷系數(shù)
b.小齒輪轉(zhuǎn)矩
c.由表10-7，
選取齒寬系數(shù)
d.由表10-6，查得。
e.由圖10-21（d），查得。
f.由式（10-13）得
（3.14）
（3.15）
g.由圖10-19，查得
h.計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1.2
由式（10—12）：
（3.16）
②設(shè)計計算
a.計算，代入得：
b.圓周速度
（3.17）
c.齒寬
d.齒寬高之比
模數(shù)
齒高
e.載荷系數(shù)
根據(jù)，7級精度。
由圖10-8，查得；
直齒
由表10-2，查得使用系數(shù)；
由表10-4，根據(jù)齒輪的具體工作情況，查得；
由圖10-13得；
故載荷系數(shù)
f.校正分度圓直徑
由式（10-10a）
mm （3.18）
g.模數(shù)
=0.85mm （3.19）
⑶按齒根彎曲強度設(shè)計
由式（10-5）
（3.20）
①各計算數(shù)值
a.由圖10-20c，查得；
b.由圖10-18查得
c.彎曲疲勞許用應(yīng)力
取安全系數(shù)S=1.5，
由式（10-12）
（3.21）
d.計算載荷系數(shù)K
（3.22）
e.查取齒形系數(shù)
由表10-5可查得
f.查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5可查得
g.計算并比較
②設(shè)計計算
對比計算結(jié)果，，圓整為，取
這樣選擇，不僅保證了齒面接觸疲勞強度，又保證了齒根彎曲疲勞強度，而其緊湊
⑷幾何尺寸計算
①分度圓直徑
②中心距
（3.23）
③計齒輪寬度
（3.24）
3.1.5輸出端齒輪的計算
⑴選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)
①選用直齒圓柱齒輪。
②轉(zhuǎn)速低，7級精度（GB10095-88）。
③小齒輪40Gr(調(diào)質(zhì))，硬度280HBS；大齒輪45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度240HBS。硬度相差40HBS。
④選；。壓力角α=20°。
⑵按齒面接觸強度設(shè)計
由式（10—9a）
（3.25）
①確定各數(shù)值
a.試選擇載荷系數(shù)
b.小齒輪1傳遞轉(zhuǎn)矩
c.由表10-7，選取齒寬系數(shù)
d.由表10-6，查得
e.由《圖10-21（d），查得接觸疲勞強度極限 。
f.由式（10-13）。
（3.26）
（3.27）
g.由圖10-19，查得
h.計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，S=1.2
由式（10—12）：
（3.28）
②設(shè)計計算
a.計算，代入得：
b.計算
（3.29）
c.齒寬
d.齒寬高比
模數(shù) （3.30）
齒高 （3.31）
e.計算載荷系數(shù)
根據(jù)，7級精度。
由圖10-8，查得；
直齒輪
由表10-2，查得；
由表10-4，查得；
由圖10-13得；
故
f.更正分度圓直徑
由式（10-10a）
mm （3.32）
g.計算模數(shù)
=1.432mm （3.33）
⑶按齒根彎曲強度設(shè)計
由式（10-5）
（3.34）
①確定各數(shù)值
a.由圖10-20c，查得；
b.由圖10-18查得
c.算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取S=1.5，
由式（10-12）
（3.35）
d.計算載荷系數(shù)K
（3.36）
e.查取齒形系數(shù)
由表10-5查得
f.查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5查得
g.計算 （3.37）
②設(shè)計計算
對比計算結(jié)果取由彎曲強度算得的模數(shù)，圓整為，取接觸強度算得，算出齒輪齒數(shù)
這樣選擇，在滿足齒面接觸疲勞強度的同時，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊。
⑷幾何尺寸計算
①分度圓直徑
②中心距
（3.38）
③齒寬
（3.38）
計算匯總
表3.3 各吃齒輪參數(shù)
齒輪
項目
齒輪1
齒輪2
齒輪3
齒輪4
齒數(shù)z
30
131
43
155
模數(shù)(mm)
0.7
1
壓力角(°)
20°
齒頂圓直徑(mm)
22.4
93.1
45
157
分度圓直徑(mm)
21
91.7
43
155
齒根圓直徑(mm)
19.25
89.95
40.5
152.5
齒寬(mm)
23
21
47
43
3.1.6軸的計算及校核
⑴輸出軸
①查表得到電機數(shù)值如下
②齒輪所受徑向力
查表得齒輪的分度圓直徑d為
（3.39）
③計算軸的直徑極限值
查所學書籍《機械設(shè)計》藝一書，式子
（3.40）
教材《機械設(shè)計》中表中取
教材《機械設(shè)計》中
綜上算出聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩數(shù)值為
（3.41）
算得的比額定值小，選擇轉(zhuǎn)矩，定為彈性聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的長度，直徑數(shù)值依次為,，，。
④裝配設(shè)計
a. 裝配方式的選取
圖3.1 低速軸裝配圖
b.設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)尺寸
安裝聯(lián)軸器時，考慮裝配要求所以第5段的直徑； ，的長度要比第7段長，設(shè) 。預(yù)選軸承。因為直齒輪的傳動特點是徑向力很小，定其為深溝球軸承。由，查機械設(shè)計手冊，定軸承，誤差去除，內(nèi)表面與軸長度s=1mm。所以；。定位誤差與裝配誤差取。安裝位置；固定輪距，取。齒輪高h大于0.07倍的直徑,??；同時滿足條件b1.4倍的齒高，取。
倒角機頂蓋長31mm，端蓋距聯(lián)軸器，這樣有利于一段時間后的維護和修理,。第二輪和第四輪之間相距c=8mm;輪和箱子內(nèi)側(cè)相距5毫米。軸承離箱體1毫米。已知軸承寬14毫米，
軸如圖3.2
圖3.2 小轉(zhuǎn)速軸結(jié)構(gòu)圖
c.零件位置的確定
根據(jù)機械設(shè)計手冊的平鍵截面各部件都采用最常用的平鍵連接，A型。其他也用平鍵，C型。
⑤計算軸上的載荷分布情況
做出軸的載荷分布圖，危險截面是截面c。計算出的、填入表3.4：
表3.4 危險截面受力分析
載荷
水平受力
鉛直受力
F
M分
M總
T3
圖3.3 低速軸受力分析圖
⑥計算軸的強度得到
p=11.6mPa （3.41）
45鋼（調(diào)質(zhì)）的[]=60MPa ，符合安全規(guī)定中的數(shù)值要求。
⑵.軸1和軸2的結(jié)構(gòu)
材料定為45鋼。軸的結(jié)構(gòu)裝配圖及具體尺寸設(shè)計如下
圖3.4 裝配圖1
圖3.5 尺寸圖1
圖3.6 裝配方式2
圖3.7 軸2尺寸圖
中間位置斷面為軸1的最不安全截面，軸2裝配間隙為截面。
軸1受力填入表3.5
表3.5 軸I的危險截面受力分析
受力
水平受力
鉛直受力
F
M分
M總
T1
（3.42）
材料45鋼（調(diào)質(zhì)）[]=60MPa 符合安全規(guī)定。
軸的受力分析
表3.6 軸II的危險截面受力分析
受力
水平受力
鉛直受力
F
M分
M總
T總
軸的強度
=4.66MPa （3.43）
材料45鋼（調(diào)質(zhì)）的[]=60MPa 符合要求
3.1.7平鍵的選擇和設(shè)計
用鋼來制作平鍵，因為其硬度大，耐磨性好。
整體材料選用和平鍵材質(zhì)一致，查資料得
=110
鍵連接無問題。
式中的k等于0.5倍鍵度。其中平鍵長度等于長-寬。
各鍵的尺寸及所受的載荷
表3.7 各鍵的參數(shù)
分類
寬(毫米)
高(毫米)
t(毫米)
長(毫米)
類型
扭矩
N*mm
MPa
MPa
1軸
4.0
4.0
3.0
17.0
C
1230
11.4
4.6
2軸
左
6.0
5.0
6.0
40.0
A
4560
40.7
16.3
右
6.0
6.0
5.0
16.0
A
4610
23.6
9.36
3軸
左
6.0
5.0
6.0
36.0
A
15160
38.4
11.9
右
5.0
6.0
5.0
25.0
C
15060
49.6
17.4
沖擊后：
=60~90MPa =60MPa
表中數(shù)據(jù)與計算值對比，所有平鍵都在計劃范圍內(nèi)。
3.1.8計算軸承數(shù)據(jù)并檢驗
深溝球軸承，軸向力f=0。
根據(jù)所學教材查得球軸承的數(shù)值為3。深溝球軸承的P=Fr，
（3.43）
（3.43）
各軸參數(shù)如下
表3.8 各軸參數(shù)
分類（N）
長度 (毫米)
C
1軸
左
64.9.
64.7
17
96
9986
右
19.3
19.8
17
29.8
3597.5
2軸
左
1.6
11
17
10.1
335.3
右
-167
124
17
207.2
13018.3
3軸
左
59.9
80
20
95.2
7825.6
右
130.5
138.9
20
190.6
9964.5
同軸按動載荷大的選取軸承：
1軸 額定動載：Cr=14.1 kN
2軸 額定動載：Cr=13.13 kN
3軸 額定動載：Cr=16.1 kN
3.2工作臺設(shè)計
3.2.1齒輪傳動設(shè)計
為幫證加工精度，減速器的傳動軸必須保證水平放置，工作臺要繞著垂直面旋轉(zhuǎn)。這就需要一組錐齒輪來完成目標，使其固定在在軸上，根據(jù)所受的力定為圓錐滾子軸承，如圖3.8
圖3.8 錐齒輪裝配圖
錐齒輪軸與減速器低速軸通過彈性套銷聯(lián)軸器連接在一起。兩個圓錐滾子軸承反向安裝在齒輪軸上，中間用套筒隔開，右邊的軸承的右端靠在軸肩上，左端的軸承的左端的下一臺階軸上加工有螺紋，通過螺母擰緊來固定軸承，而軸承的外圓面與軸承套配合安裝在一起，軸套中間設(shè)計有一段向內(nèi)突出的軸肩，用來固定外圈不向內(nèi)竄動，整個軸套放在軸承座上，軸承座方上下蓋，用螺栓連接固定在底板上，軸承套的左端用螺釘固定在軸承座上，這樣就限制了軸的5個自由度。錐齒輪安裝在軸的右端，跟左邊的圓錐棍子軸承一樣，用螺母固定。
軸承選用圓錐滾子軸承尺寸為25mm，55mm，16.5mm，15mm，13mm，33mm。
靜載荷的數(shù)值為=42KN，額定動載荷的數(shù)值為=40.3KN。齒輪參數(shù)為直徑60mm，齒數(shù)21，，模數(shù)3mm，，，如下圖3.9
圖3.9 齒輪軸結(jié)構(gòu)圖
3.2.2設(shè)計主軸參數(shù)
在本設(shè)計中主軸是整個設(shè)計中最重要的傳動件，具有傳扭矩，固定卡盤的作用，有徑向力。所以，主軸上連卡盤，下接齒輪，其上有固定零件的卡盤和螺母。圓錐滾子軸承嵌于主軸上，反向安裝，套上用于隔離的套筒。其裝配圖如3.10，
圖3.10 主軸安裝圖
各部位用螺母固定，軸承之間加套筒隔離，減少摩擦，禁止其移動。兩軸承反向安裝，上面軸頂住工件。軸承相對軸套不能移動，軸套相對軸承固定，再將軸套插入留好的孔中，輔以螺母，加蓋固定。整個系統(tǒng)只剩單一自由度。
下端的錐齒輪同上一級齒輪，靜動載荷分別為靜92.8KN，動73.2KN。扭距389N*m，最高轉(zhuǎn)速能達到2000r/min的普通三爪卡盤。主軸參數(shù)如圖
圖3.11 主軸結(jié)構(gòu)圖
4 齒輪倒角機的導軌設(shè)計
4.1主要臥式導軌設(shè)計
整體呈u型，其下端水平，用螺母定于工作臺上，工作臺上有能和臥式導軌相對應(yīng)的小突起，起到固定作用。導軌的橫截面如圖所示
圖3.12 導軌截面圖
U形巢可以安裝工件，有足夠大的地方供導軌運行，兩側(cè)空洞能安裝并固定導軌。底部帶有螺紋和突起的滑塊行走在導軌之上。凸臺可以與工件配合，將絲杠穩(wěn)固在導軌上。這樣，絲杠動則滑塊也會跟著移動，導軌系統(tǒng)的裝配圖如圖3-13所示。
導軌位于正中央，其上安裝一帶小孔的滑塊，立柱導軌插入小孔。構(gòu)成了立式導軌滑塊定在導軌上和安在導軌上的絲杠相互配合。達到限制5個自由度的要求，兩端的軸承，導軌，絲杠，兩兩配合。在右側(cè)安裝轉(zhuǎn)輪手動旋轉(zhuǎn)絲杠，右端安裝旋轉(zhuǎn)手輪，手輪焊接圓柱短棒。
圖3.13 導軌安裝圖
4.2立柱導軌的設(shè)計
立柱導軌支撐著砂輪機的滑塊，并使其能在導軌上運動不受限制，立柱常常配有螺紋，是螺母在其上面配合。上下移動的螺母承載了大部分砂輪機工作時的反作用力。并且，螺母還支撐著滑塊，使得滑塊能跟隨其一起運動，動螺母帶動滑塊。滑塊上面的鍵限制滑塊只能在導軌上移動，不能轉(zhuǎn)動。螺母一側(cè)要加工出一個凹槽，來限制滑塊的移動。用工具轉(zhuǎn)動螺母，滑塊隨著螺母豎直移動，又因為滑塊不能轉(zhuǎn)動，螺母橫向不能移動。其裝配如圖3.14。
圖3.14 立柱導軌安裝圖
砂輪機安裝在滑塊上面，滑塊能完成的移動，砂輪也能完成，通過系統(tǒng)的配合，砂輪能沿著工件邊緣移動工作。其主要原理為：砂輪機收到氣壓和彈簧的力的作用，因為力的作用相互性，二力平衡。這就實現(xiàn)了砂輪在齒輪表面的動作，裝配如圖3.15。
圖3.15 浮動系統(tǒng)裝配圖
工作過程：砂輪機連接工作臺，工作臺與軸相對不能移動，軸插在帶有小孔的滑塊上與滑塊配合，可以轉(zhuǎn)動，不能移動。將以杠桿與軸相連，通過鍵和螺母使其達到一定的移動要求，將杠桿與軸接連在一起，確保不會發(fā)生相對的移動，做到同步運動，中間加入平鍵傳遞旋轉(zhuǎn)所需力。然后，轉(zhuǎn)動杠桿，滑塊移動，這樣，就可以通過轉(zhuǎn)動杠桿來轉(zhuǎn)動夾持塊。在杠桿的另一端下方以彈簧支撐并固定，上方頂住氣壓缸，不工作時，彈簧給杠桿一個向上的力使其向上移動，杠桿帶動砂輪上移。工作時，氣壓使杠桿向下移動，砂輪機也下移加工齒輪，調(diào)整氣壓大小來控制磨棱倒角的深度。
5 結(jié)論
此設(shè)計針對立式齒輪倒角機進行設(shè)計，主要是對加工出的齒輪進行二次加工，磨掉一次加工產(chǎn)生的棱角和毛刺，使齒輪表面更加平滑，棱角也不會影響其工作。
磨棱倒角的作用：使齒輪表面更加光滑，減少了運轉(zhuǎn)磨耗，延長了齒輪的使用壽命，提高了傳動精度，還降低了噪音的產(chǎn)生。
該設(shè)備為半自動磨棱倒角設(shè)備，主要由兩部分組成：
（1）回轉(zhuǎn)工作臺
這部分應(yīng)用的是獨立的電機，保證其回轉(zhuǎn)的速度可調(diào)。
回轉(zhuǎn)工作臺需要達到非常低轉(zhuǎn)速要求，一般為2-7r/min。這就需要很多減速器將電機的高轉(zhuǎn)速降低到我們所需的速度。我們選取自帶減速器的電機進行初次減速。使其速度平穩(wěn)之后再由其他減速器把速度減到我們的要求值。齒輪倒角機是很精細的裝置，其工作時要求切向力很小，轉(zhuǎn)速極慢，而且還要能夠隨齒輪的不同調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度，對電機的要求是速度慢但準確，可控制型。動力順序，電機→減速器→主軸→齒輪。
圖5.1 齒輪倒角機裝配圖
（2）砂輪機浮動系統(tǒng)
砂輪機為氣動，保證其達到一定高的速度。
砂輪浮動系統(tǒng)部分主要是要實現(xiàn)浮動，它由導軌，螺紋導柱，螺母，滑塊和浮動裝置組成，通過各元件之間相互牽連，相互限制來達到浮動特效，即使砂輪機沿著齒輪齒廓線移動。其中右側(cè)手柄控制前后移動，螺母手柄控制上下移動。夾持軸，氣壓，彈簧，杠桿等組成了浮動裝置，杠桿和軸相連，其連接方式為鍵連接，各元件都經(jīng)過某種設(shè)計固定在其應(yīng)在的位置，杠桿擺動，牽引軸擺動。氣缸和彈簧與杠桿一側(cè)上下相接，使杠桿受力可以上下顫動，工作時，氣壓壓迫彈簧，杠桿向下移動，帶動砂輪對齒輪進行加工。
加工順序：將齒輪放入三爪卡盤，擰緊固定→根據(jù)所需精度，角度和深度調(diào)節(jié)砂輪位置→設(shè)置氣壓，轉(zhuǎn)速再啟動電機和砂輪機→開始加工→加工完成，關(guān)閉氣壓缸，然后關(guān)閉砂輪機和電機，卸下工件。
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附錄1：外文翻譯
物理出版 2012年第25期1451-1456
2012國際會議關(guān)于固態(tài)元件與材料科學
齒輪倒角機的計算機模擬
劉惚然
中國杭州浙江大學科技，
摘要
為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，在過去的許多年里，生產(chǎn)者作出了巨大的努力，找到倒角的新方法。其中一個是倒角銑刀，應(yīng)用在在銑削機床工具。這種方法適用于中，小批量的生產(chǎn)。刀具壽命長，加工質(zhì)量穩(wěn)定。在本文中，齒輪和前刀面之間嚙合的原理被應(yīng)用到。其設(shè)計原理和倒角銑刀的計算方法被提出。本文還做了一些計算機模擬
關(guān)鍵詞：齒條，倒角量，基本蝸桿
1.簡介
為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，多年來，許多工廠生產(chǎn)齒輪是錐齒輪的新方法，它是利用齒輪倒角滾刀，滾齒普通倒角。這種方法適用于中，小批量的生產(chǎn)，刀具壽命長，穩(wěn)定的加工質(zhì)量。過程中，滾刀做的是同時連續(xù)切削運動，沒有走空現(xiàn)象，而且在滾刀參加多齒刀片，加工效率高。在這篇論文中，嚙合的齒輪和齒條的原則，提出了倒角滾刀的設(shè)計原理和計算方法，對滾刀基本蝸桿和研究的倒角倒角滾刀刀片形狀分析，設(shè)計了兩個反向角滾刀，其中之一是齒輪倒角倒角滾刀，另一個換檔倒角倒角滾刀較小。
2.倒角銑刀的設(shè)計
倒角齒輪的輪廓是由一個基本的前刀面形成。倒角面是錐形前刀面的共軛面。
圖1 倒角銑刀的基本前刀面
圖2 倒角銑刀的基本齒輪
在上圖中，從軸的橫向面的距離：
從軸的參考圓的切線的距離：
基齒輪節(jié)圓的半徑Rfu：
銑刀的齒根的最大半徑：
為了計算銑削刀具的軸向截面輪廓，需要兩個靜止坐標系統(tǒng)：
圖3 倒角銑刀的基本概況
這兩個系統(tǒng)之間的關(guān)系：
由于該齒輪的基本輪廓是選擇在xo yo z平面上，方程（5）中yo=0或：
一般情況，我們選擇任意點（xo,yo,zo），它們的關(guān)系為方程：
把方程（5）代入式（6），我們可以得到本結(jié)齒輪的基本方程在系統(tǒng)上：
讓輪廓線圍繞的倒角銑刀軸，以θ為旋轉(zhuǎn)參數(shù)，我們可以精確倒角銑刀的基本輪廓。
為了找到基本輪廓上的軸向平面X u Qu Zu，在方程（9）中讓,我們就會得到：
這樣一來，在軸向剖面X u Qu Zu，輪廓的基本公式：
3．計算機仿真倒角銑刀
在UG上通過環(huán)形銑刀仿真倒角的處理
圖4 UG仿真環(huán)形銑刀倒角處理
圖5 UG仿真環(huán)形銑刀倒角處理
圖6 UG仿真環(huán)形銑刀倒角處理的結(jié)果
圖7 UG仿真漸開線銑刀倒角工藝
圖8 UG仿真漸開線銑刀倒角工藝
圖9 UG仿真漸開線銑刀倒角處理的結(jié)果
附錄2：外文原文
致 謝
在老師和同學的幫助下，用了一個多月時間終于完成了這篇論文。首先在這里感謝我的指導教師-李吉老師。感謝您對我的無私指導和幫助，不厭其煩的查看我的論文修改。還要感謝學校為我提供的免費數(shù)據(jù)庫，使我能在數(shù)據(jù)庫中查到我想要的資料。
這一個月來的辛苦讓我深刻認識到我對所學知識掌握的不足，很多地方都要請教老師和同學，沒有他們的幫助我無法完成這篇論文。我還意識到光有理論沒有實踐的壞處，很多理論上成立的東西，真正實踐起來就不那么容易了，真的是紙上得來終覺淺??！這樣我以后就會認識到實踐的重要作用。
再次感謝我的老師和朋友，大學與你們度過了美好的四年時光！愿我們的羈絆永存，老師桃李滿天下，友誼地久天更長！
我深深知道自己知識的淺薄，對專業(yè)的無知，所以盡管我努力的一遍一遍的改正錯誤，在這篇論文中還是會有這樣那樣的錯誤，歡迎所有讀者批評指正！
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