齒輪倒角機結(jié)構(gòu)設計含7張CAD圖
齒輪倒角機結(jié)構(gòu)設計含7張CAD圖,齒輪,倒角,結(jié)構(gòu)設計,cad
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用到。其設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
任務書
論文(設計)題目：齒輪倒角機結(jié)構(gòu)設計
工作日期：2018年01月05日 ~ 2018年05月05日
1.選題依據(jù):
隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和使用要求的提高，齒輪輪齒進行倒棱是使齒輪向著高精度
，高強度，高承載，低噪音，輕量化及長壽命方向發(fā)展的一個十分重要的工藝措施，已引起國內(nèi)外齒輪加工制造行業(yè)普遍的關(guān)注和重視。無論生產(chǎn)閉式的齒輪還是生產(chǎn)開式的齒輪，都需要對倒棱進行加工，美國雖然尚沒有統(tǒng)一的齒輪倒棱標準，但是各公司對齒輪倒棱都有著各自的標準。國外對這一技術(shù)的應用十分重視，足以表明齒輪倒棱的重要性和必要性。
2.論文要求(設計參數(shù)):
1.搜集資料，了解國內(nèi)外有關(guān)研究概況，寫出開題報告。
2.提出完整的設計方案，對相關(guān)參數(shù)進行計算，并獲得相應的曲線圖。
3.編寫詳盡的設計說明書，字數(shù)不少于10000字。
4.翻譯有關(guān)外文資料不少于2000字。
3.個人工作重點:
1.進行材料收集。
2.根據(jù)實際情況進行方案設計。
3.對各個設計參數(shù)進行計算。
4.相關(guān)參數(shù)曲線圖的繪制。
5.圖紙的設計及繪制，說明書的撰寫。
4.時間安排及應完成的工作:
第1周：接受設計任務,杏閱相關(guān)資料,了解課題的背景和發(fā)展狀況第2周：完成本設計可行性和可靠性分析
第3周：完成相關(guān)外文文獻翻譯第4周：完成開題報告答辯
第5周：設計幾種原理方案，完成方案的優(yōu)化比較,論證并選擇最優(yōu)方案 第6周：完成齒輪倒角機總體方案設計及參數(shù)計算
第7周：計算并完成倒角機內(nèi)部傳動軸的設計第8周：計算電機參數(shù)并選擇合適的電機
第9周：完善相關(guān)結(jié)構(gòu)設計并畫出結(jié)構(gòu)圖第10周：完成整機裝配圖及部分原理圖第11周：完成所有設計計算與圖紙繪制第12周：撰寫畢業(yè)論文并完善
第13周：準備畢業(yè)答辯第14周：完成畢業(yè)答辯
5.應閱讀的基本文獻:
[1]方世杰主編.機械優(yōu)化設計,機械工業(yè)出版社.2003年3月. [2]曹桄,高學滿主編.金屬切削機床掛圖,上海交通大學出版社.1984年8月. [3]吳宗澤,羅圣國主編.機械設計課程設計手冊,高等教育出版社.1982年12月. [4]華東紡織工學院,哈爾濱工業(yè)大學,天津大學.機床設計圖冊,上海科學技術(shù)出版社． [5]方鍵主編.機械結(jié)構(gòu)設計,北京化學工業(yè)出版社,2006年. [6]戴曙主編.金屬切削機床,北京機械工業(yè)出版社.1993年. [7]濮良貴主編.機械設計,北京高等教育出版社.2001年. [8]唐仲文主編.機電一體化技術(shù)應用實例,北京機械工業(yè)出版社.1994年. [9]大連理工大學畫教研室編.機械制圖,高等教育出版社出版.2003. [10]隋明明主編,史藝農(nóng)審.機械設計基礎,機械工業(yè)出版社出版.2000. [11]卜炎主編.機械傳動裝置設計手冊,機械出版社出版.1999.
指導教師簽字：
XX
教研室主任意見：
同意
簽字：XX 2017年12月14日
教學指導分委會意見：
同意
簽字：XX 2017年12月15日 學院公章
一．選題依據(jù)
1．論文（設計）題目
齒輪倒角機結(jié)構(gòu)設計
2．研究領(lǐng)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)量不高。過去，用戶對倒棱的質(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，但是隨著科學技 術(shù)的發(fā)展和市場的不斷擴大，用戶對產(chǎn)品的質(zhì)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(chǎn)工藝，甚至因為倒棱質(zhì)量達不到要求導 致產(chǎn)品不合格，并且生產(chǎn)任務量也越來越大，手工生產(chǎn)已滿足不了生產(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)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?，該機床為機械行業(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(chǎn)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(nèi)外齒輪加工制造普遍的關(guān)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(chǎn)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(chǎn)地無論是閉塞式與或是開放式的齒
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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(guān)標準進行實施。國外對這一技術(shù) 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(guān)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(shù)水平跨入世界先進 行列。 隨著科學技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)。其中寶雞虢西磨棱機廠生產(chǎn) 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(shù)取得了國家專利， 并獲得陜西省優(yōu)秀專利二等獎。
二．論文（設計）研究的內(nèi)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(chǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(cè)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(nèi)外齒輪磨棱倒角相關(guān)技術(shù)， 機床作優(yōu)缺點的比較，找出該領(lǐng)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(jié)構(gòu)方案設計；（5）齒輪磨棱倒角機的結(jié)構(gòu)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(guān)資料和文獻，了解齒輪磨棱倒角意義，以及目前國內(nèi)外的相關(guān) 技術(shù)。
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。
三．論文（設計）工作安排
1 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設計參數(shù)）
（1）通過網(wǎng)絡或者是圖書，調(diào)查、收集相關(guān)的資料。
（2）國內(nèi)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(jié)構(gòu)設計。
2 論文（設計）進度計劃第一周~第四周
查閱并收集相關(guān)的資料，了解國內(nèi)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(nèi)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(gòu)方案，并計算傳動機構(gòu)的相關(guān)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(jié)構(gòu)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。
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(zhuǎn)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(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003.
[6]吳敏鏡.毛刺及去毛刺技術(shù)[J].航天工藝,1999,(03):47-49.
[7]劉延俊,關(guān)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(jié)構(gòu)設計[M].北京：化學工業(yè)出版社.2006.
[12]Ignacio 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. [13]Milos Nemcek; Zdenek Dejl.Geometric Calculations of the Chamfered Tip and th e Protuberance Undercut of a Tooth Profile［J］.11th International Power Transmission and Gearing Conference, 2011,54853(8):203-211.
[14]M. 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. [15]Hrayr Darbinyan. Task Based Conceptual Design Method for Gear Chamfering Mechanisms[M].Springer Netherlands:2013-06-15.
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(zhuǎn)動,帶動砂輪片進行磨削工作，該機床為汽車、摩托車、農(nóng) 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(shù)大概 金剛砂制成半流體狀砂漿,當回轉(zhuǎn)體機械零件在砂漿中高速旋轉(zhuǎn)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(shù)主要是利用高速旋轉(zhuǎn)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(shù)會對齒面造成 一定的磨損， 導致齒輪的質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(guān)標準進行實施。國外對這一技術(shù)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(guān)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(shù)水平跨入世界先進行列。 隨著科學技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)。
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(nèi)研究較少的回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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
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(chǎn)速度快的特點發(fā)展， 但是智能化的機器人生產(chǎn)，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(chǎn)質(zhì)量，所以，在如今的機械生產(chǎn)中，半自動的齒輪磨棱倒角機床是 最能被生產(chǎn)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(zhì)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(chǎn)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(shù)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(jié)構(gòu)為臥式布局， 采用模塊化設計，具有調(diào)整操作方便， 穩(wěn)定性好等優(yōu)點。齒輪倒角機采用用硬質(zhì)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(zhì)量好， 操作簡便等特點， 因此它即能滿足小批量新產(chǎn)品的試制加工，又能適合于大批量規(guī)?；a(chǎn)的需要，是汽車齒輪加工的 理想設備。
結(jié)構(gòu)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(diào)整轉(zhuǎn)套與調(diào)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(diào)整。分度是靠立柱棘爪推動工件齒 輪轉(zhuǎn) 動， 溜板同時移動到定位卡板為止，正好轉(zhuǎn)了一個齒完成了分度的過程， 手把繼續(xù)壓住。然后轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)動、砂輪的旋轉(zhuǎn)，將重力及切削反力結(jié)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 0.3~1.2mm，倒 角為 15°~55°， 可根據(jù)工件的要求進行調(diào)節(jié)，這對于提高齒輪的傳動 質(zhì)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(diào)整維護簡單，生產(chǎn)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(jié)構(gòu)等，并要遵守安全和交接班制度。
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(zhuǎn) 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(zhuǎn)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(diào)整工作臺高度，正確安裝與調(diào)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(guān))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(guān)記錄。
指導教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評 閱）
審
核 教研室主任意見
意見
簽字： 年 月 日
簽字： 年 月 日
學院教學指導委員會意見
簽字： 年 月 日公章：
齒輪倒角機結(jié)構(gòu)設計
摘 要
齒輪作為機械領(lǐng)域重要的傳動零件，應用于各個領(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計和分析，其中傳動機構(gòu)是設計的重點內(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，設計出傳動方案，并對其傳動件進行設計、計算。最后對其外形與導軌進行了設計，得出了較合理的設計方案，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)設計 3
2.1設計參數(shù) 3
2.2設計傳動方案 3
3 齒輪旋轉(zhuǎn)臺設計 5
3.1動力源設計 5
3.2工作臺設計 22
4 齒輪倒角機的導軌設計 25
4.1主要臥式導軌設計 25
4.2立柱導軌的設計 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
1 緒論
1.1設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?，F(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。
齒輪倒角機應求而生，它是給齒輪磨棱倒角去毛刺的可靠的，專業(yè)的設備并且不可或缺，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，滾齒刀頻繁應用于機械領(lǐng)域，為了其需求，美國設計師設計出了砂輪磨齒機。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
該設計的難點在于多部件配合傳動，以至于設計傳動機構(gòu)的精度要求比較大，容易出錯。整體設計中，傳動機構(gòu)可以說是本設計的核心設計。所以我將其分為兩部分來設計，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計的齒輪倒角機。
2 齒輪倒角機的總體機構(gòu)設計
2.1設計參數(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)定設計壽命一般在10年以上，參考其他機器，本設計的使用壽命設計為12-15年。
齒輪參數(shù)約束： 模數(shù) 0.5-6mm 直徑100-400mm
設計動力： 主軸功率 0.015kw 轉(zhuǎn)速 2-9r/min
2.2設計傳動方案
2.2.1主軸傳動
本設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，其設計不能有錯誤，不然會影響之后的設計，其設計結(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)臺設計
3.1動力源設計
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）
查機械設計手冊，取：
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力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1.2
由式（10—12）：
（3.16）
②設計計算
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.查取應力校正系數(shù)
由表10-5可查得
g.計算并比較
②設計計算
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力
取失效概率為1%，S=1.2
由式（10—12）：
（3.28）
②設計計算
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.查取應力校正系數(shù)
由表10-5查得
g.計算 （3.37）
②設計計算
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《機械設計》藝一書，式子
（3.40）
教材《機械設計》中表中取
教材《機械設計》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裝配設計
a. 裝配方式的選取
圖3.1 低速軸裝配圖
b.設計軸的結(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 。預選軸承。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工作臺設計
3.2.1齒輪傳動設計
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設計主軸參數(shù)
在本設計中主軸是整個設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計
4.1主要臥式導軌設計
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?；瑝K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
此設計針對立式齒輪倒角機進行設計，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。
該設備為半自動磨棱倒角設備，主要由兩部分組成：
（1）回轉(zhuǎn)工作臺
這部分應用的是獨立的電機，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)過某種設計固定在其應在的位置，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。
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(zhuǎn)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(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003.
[6]吳敏鏡.毛刺及去毛刺技術(shù)[J].航天工藝,1999,(03):47-49.
[7]劉延俊,關(guān)浩,周德繁等主編. 液壓與氣壓傳動.北京：高等教育出版社 2006.
[8]孫桓,陳作模等主編.機械原理. 北京：高等教育出版社 2005.
[9]濮良貴,紀名剛主編.機械設計. 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(jié)構(gòu)設計[M].北京：化學工業(yè)出版社.2006.
[12]Ignacio 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.
[13]Milos 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.
[14]M. 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.
[15]Hrayr Darbinyan. Task Based Conceptual Design Method for Gear Chamfering Mechanisms[M].Springer Netherlands:2013-06-15.
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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用到。其設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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