齒輪倒角機結構設計

齒輪倒角機結構設計,齒輪倒角機結構設計,齒輪,倒角,結構設計 大 連 大 學 本科畢業(yè)論文 (設計 )開題報告 論 文 題 目 ： 齒輪倒角機結構設計 學 院： 機械工程學院 專 業(yè) 、 班 級： 機械設計制造及其自動化、 145 班 學 號： 14431111 學 生 姓 名： 苑紅超 指導教師（職稱）： 李吉（副教授） 2018 年 01 月 02 日 填 2 一選題依據(jù) 1 論文（設計）題目 齒輪倒角機結構設計 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 是 常見的傳動部件，我們的大部分交通工具、生產生活工具都離不開齒輪， 齒輪也是機械行業(yè)的象征。齒輪作為重要的傳動零件，其加工也比較復雜，其成型加 工分別為 鍛造制坯 ，車削加工，滾齒、插齒，剃齒。在經(jīng)過這些成型加工后，齒輪兩 端端面輪廓線往往都是很鋒利的，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。同時， 由于鋒利的棱角和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 。 因此我們必須考慮給齒輪磨棱倒角。 前些年 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(jīng)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。 而齒輪倒角機恰是一種很好的用于給齒輪磨棱倒角去除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，達到磨棱 倒角的作用，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。 4.目前研究的概況和發(fā)展趨勢 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普遍的關注和重視。 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 3 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。 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(jīng)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(jīng)濟發(fā)展節(jié)拍的新產品應運而生 。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(jīng)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。 4 二論文（設計）研究的 內容 1重點解決的問題 在齒輪的成型加工完成后，齒輪兩端的輪廓線是比較鋒利的，并帶著許多毛刺， 從而影響其外觀、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。同時， 由于鋒利的棱角 和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 。因此，必 須進行磨棱倒角加工，目前普遍使用的是齒輪磨棱倒角機，它在一定程度上解決了上 述問題。目前的齒輪磨棱倒角機都是由兩個高速轉動軸帶動砂輪片進行磨削加工，而 砂輪的運動軌跡是一個隨動系統(tǒng)所控制的軌跡，跟 隨對象為齒輪本身。因此，在同一 個齒廓的兩個面上，存在上下坡砂輪片所受阻力不同，會發(fā)生倒角不均勻現(xiàn)象；同時， 跟隨對象是間于倒角與未倒角之間，也就是說它的跟隨對象是一個不確定的軌跡。所 以，砂輪在同一個齒廓的兩側上下坡時候的阻力不同，加上跟隨的對象的不確定，導 致了倒角不均勻，影響倒角美觀的同時，也會使得齒輪在工作中發(fā)生應力分散不均勻， 影響齒輪的壽命。本設計將設計一種新的跟隨系統(tǒng)，使得跟隨對象為確定軌跡，同時， 要使得加載在齒輪上的來自砂輪的壓力恒定，不受上下坡的影響，從而改善倒角不均 勻的問題。 2擬開展研究的幾個 方面（論文寫作大綱或設計思路） （ 1）設計齒輪磨棱倒角機的意義；（ 2）對目前國內外齒輪磨棱倒角相關技術， 機床作優(yōu)缺點的比較，找出該領域所存在的問題；（ 3）磨棱倒角方法的選擇（ 4）齒 輪磨棱倒角機的總體結構方案設計；（ 5）齒輪磨棱倒角機的結構設計；（ 6）齒輪磨 棱倒角機主要零部件的設計。 3本論文（設計）預期取得的成果 通過所查閱的相關資料和文獻，了解齒輪磨棱倒角意義，以及目前國內外的相關 技術。 最終提交設計說明書一份；外文參考文獻翻譯一份；繪制齒輪磨棱倒角機的總裝 配圖；主要零部件圖紙。 5 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）通過網(wǎng)絡或者是圖書，調查、收集相關的資料。 （ 2）國內外不同齒輪磨棱倒角方法的認識和比較。 （ 3）齒輪磨棱倒角機運動及動力參數(shù)的選擇。 （ 4）齒輪磨棱倒角機的結構設計。 2 論文（設計）進度計劃 第一周 第四周 查閱并收集相關的資料，了解國內外現(xiàn)有齒輪磨棱倒角機床設計的信息和動態(tài)， 比較其設計方案，找出其中存在的問題，并盡可能地加入本次設計內容，找出 其中比較好的設計，認真學習其工作原理和設計方法，為本設計做好準備。根 據(jù)老師下達 的設計任務書寫出開題報告。） 第五周 總體機構方案，并計算傳動機構的相關參數(shù)和動力源的選擇。 第六周 傳動方案設計 。 第七周 第八周 齒輪磨棱倒角機的結構設計。 第九周 第十周 完成裝配圖和主要零件圖和主要零件圖。 第十一周 第十二周 完成設計說明書（文字與計算及外文資料翻譯一篇）。 第十三周 修改和完善說明書 第十四周 準備答辯。 6 四 需要閱讀的參考文獻 1胡運林 .大模數(shù)齒輪倒角機的研制 J.機械制造 ,2003,41(2). 2牛靜娟 ,劉淑云 .弧齒錐齒輪齒頂線自動倒角設備研究 J.精密制造與自動化 ,2010,(3) . 3胡昌軍 ,錢瑞明 .基于回轉切削機床的齒輪倒角加 工運動分析與動態(tài)仿真 J.機械傳動 ， 2008, 32(1). 4張艷冬 ,金陽陽 ,栗福生 .大模數(shù)齒輪倒角機器人 J.機械制造與自動化 ,2012,41(5). 5楊建東 ,田春林 .高速研磨技術 M.北京 :國防工業(yè)出版社 ,2003. 6吳敏鏡 .毛刺及去毛刺技術 J.航天工藝 ,1999,(03):47-49. 7劉延俊 ,關浩 ,周德繁等主編 . 液壓與氣壓傳動 M.北京：高等教育出版社 2006. 8孫桓 ,陳作模等主編 .機械原理 M. 北京：高等教育出版社 2005. 9濮良貴 ,紀名剛主編 .機械設計 M. 北京：高等教育出版社 2005. 10方世杰 .機械優(yōu)化設計 M.北京：機械工業(yè)出版社 .2003. 11方鍵 .機械結構設計 M.北京：化學工業(yè)出版社 .2006. 12Ignacio Gonzalez-Perez; Alfonso Fuentes.Modified Surface Topology of Involute Helical Gears Developed for Improvement of Bearing Contact and Reduction of Transmission Errors J .Power Transmission and Gearing Conference,2005,4742Xb(5b):571-584. 13Milos Nemcek; Zdenek Dejl.Geometric Calculations of the Chamfered Tip and the Protuberance Undercut of a Tooth Profile J .11th International Power Transmission and Gearing Conference, 2011,54853(8):203-211. 14M. Maatar; P. Velex.Quasi-Static and Dynamic Analysis of Narrow-Faced Helical Gears With Profile and Lead Modifications J .J. Mech. Des ， 1997,119(4):474-480. 15Hrayr Darbinyan. Task Based Conceptual Design Method for Gear Chamfering MechanismsM.Springer Netherlands:2013-06-15. 7 附：文獻綜述或報告 齒輪磨棱倒角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、農 用車、工程機械、減 速機械、機器制造等行業(yè)提供了便利可靠的 傳動 裝備，極 大的提高了傳動零件的嚙合精度，有效的降低了傳動噪音。 在現(xiàn)有機械加工中，磨棱倒角有柔性和硬性兩大類，現(xiàn)有的柔性技術大概 金剛砂制成半流體狀砂漿 ,當回轉體機械零件在砂漿中高速旋轉時 ,其上的棱邊 和毛刺與砂粒高速碰撞 ,將棱邊磨成圓弧面 ,尖角磨成球面 ,而曲率半徑大的表 面磨削量極其微小 .而硬性技術主要是利用高速旋轉的 砂輪齒輪 進行磨削加工， 已達到磨棱倒角去毛刺的作用。而在齒輪磨棱倒角中，柔性技術會對齒面造成 一定的磨損，導致齒輪的質量下降，所以只能用硬性砂輪磨削加工。 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。 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(jīng)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(jīng)濟 發(fā)展節(jié)拍的新產品應運而生 。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。 針對大模數(shù)齒輪倒角加工 ， 對現(xiàn)有倒角機進行了分析 ， 提出了旨在解決大 模數(shù)齒輪裝夾困難、 設備體積大、耗能高等弊端的設計思路 ， 設計了一種大模 數(shù)齒輪倒角機器人 4； 針對一種目前國內研究較少的回轉切削機床 ， 分析了對漸 開線齒輪進行倒角加工時的運動情況 ， 得出了該機床在進行倒角加工時刀具切 削刃的軌跡方程 .并對齒輪倒角 加工過程用計算機進行了仿真，為用回轉切削機 床對齒輪進行倒角加工的理論研究提供了基礎 3； 研制了一種大模數(shù)齒輪倒角 機，并與傳統(tǒng)倒角機進行了比較，傳統(tǒng)倒角機的指狀銑刀的軸線垂直于齒輪軸 線，而大規(guī)模倒角機的指狀銑刀的軸線與齒輪軸線平行，銑刀沿齒槽的端面輪 8 廓線運動，從而銑出正確的倒角 1。 綜上所述，齒輪磨棱倒角正在朝著自動化程度高，生產速度快的特點發(fā)展， 但是智能化的機器人生產，顯然成本太高，而傳統(tǒng)的人工倒角又不能滿足工作 效率和生產質量，所以，在如今的機械生產中，半自動的齒輪磨棱倒角機床是 最能被生產商所接受的。自然，它的市場價值也是很大的，它不僅能滿足模棱 倒角加中工效率和質量的要求，而且它的價格也很合理。在它的基礎上做出相 應的改進，使得其加工效率和自動化程度有所提高，應該是磨棱倒角機的發(fā)展 方向。 寶雞虢西磨棱機廠生產的 YM 系列齒輪磨棱倒角機 是由本廠科技人員經(jīng)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。并且已被中 國第一汽車集團公司、東風汽車公司、中國重汽集團公司、陜西法士特齒輪有 限公司、江西江鈴集團、第一拖拉機股份公司、重慶機床工具工業(yè)公司、廣西 柳工機械股份有限公司等叁百多個廠家采用，頗受用戶的好評。 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)模化生產的需要，是汽車齒輪加工的 理想設備。 結構及原理：電機與主軸用聯(lián)接器連接傳功，刀具是插在錐度孔里用背帽 固緊。加工模數(shù)大小齒倫時，調整轉套與調整套 的偏心距來達到要求，然后固 定在一起。加工齒角深淺由立柱導軌絲杠調整。分度是靠立柱棘爪推動工件齒 輪轉 動，溜板同時移動到定位卡板為止，正好轉了一個齒完成了分度的過程， 手把繼續(xù)壓住。然后轉動機頭往復進 行倒齒角。刀具停在高點位置，等待工件 退出再送進完成分度過程，才擺動機頭進行加工。定位卡板根據(jù)模數(shù)的大小更 換。 Y9350 齒輪倒角機是 雙磨頭半自動多功能齒輪磨棱倒 角設備，廣泛適用于 圓柱齒輪、直 錐齒、內齒輪、蝸輪、非圓齒輪、 鏈輪等各種齒輪類零件端面 齒形的倒角加工，尤其是在硬面上倒角最 為適宜。 該倒角機利用工件的轉動、 砂輪的旋轉，將重力及切削反力結合 在一起，達到一種動態(tài)平衡，使之具有自 適應功能。使用該機磨削出的倒棱帶寬度為 0.31.2mm，倒 角為 1555 ， 可根據(jù)工件的要求進行調節(jié)，這對于提高齒輪的傳動 質量，降低齒輪的傳動噪 音具有明顯作用。該齒輪倒角機除裝卸工件外，可自動完成工作循環(huán)。其操作 方 便，調整維護簡單，生產效率高 。 齒輪倒角機安全操作規(guī)程： 1.操作人員經(jīng)考試合格取得操作證，方準進行操作。操作者應熟悉本機的 性能、結構等，并要遵守安全和交接班制度。 9 2.工作前應嚴格按照潤滑規(guī)定進行注油，并保持油量適當，油路暢通，油 標 (窗 )醒目，油杯、油氈等清潔。 3.檢查安全裝置、電器裝里，各操作手柄是否安全可靠靈活，空運轉 5min 左右，確認完好后方準使用。 4.機床開動后，操作者應經(jīng)常注意各部運轉情況音響、溫升及潤滑等如有 異常立即停車，排除故障。 5.正確調整工作臺高度，正確安裝與調整刀具，使鐵刀的頂端距工件齒根 0.1-0.2mm，并拉緊固定，合理選擇切削用量，試切一齒認為合格可繼續(xù)工作， 并經(jīng)常檢查刀具緊固及磨損情況。 6.加工大螺旋角的斜齒園柱齒輪時，齒形定位板和分齒撐桿應按被加工工 件的螺旋角大小和旋向配制。 7.遇到突然情況停車時，應先退刀再停車，禁止用鈍刀切削。 8.當繼續(xù)加工未完成的工件時，應先檢查工件，刀具、掛輪分齒，確定正 確后再進行工作。 9.工作后，必須檢查清掃設備，做好日常保養(yǎng)工作，將各種手柄 (開關 )置 于空檔 (零位 )，切斷電源，達到整齊、清潔、 潤滑 、安全。 10.認真填寫有關記錄。 10 審 核 意 見 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：