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徐州工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
徐州工程學(xué)院 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)
設(shè)計（論文）題目 內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭的設(shè)計
Annual Gear Gear Cutter Gear AugerComputer-Aided Design
學(xué) 生 姓 名 張文斌
班 級 04機本（2）
起 止 日 期 08.2.25——08.6.2
指 導(dǎo) 教 師 韓翔
教研室主任 張元越
發(fā)任務(wù)書日期 2008年 2月 25日
1.畢業(yè)設(shè)計的背景：
我國現(xiàn)正處于傳統(tǒng)機床向數(shù)控機床過渡時期，經(jīng)濟(jì)性數(shù)控化改造有非常廣闊的市
場?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)利用電子技術(shù)、計算機技術(shù)使數(shù)控機床向高開放性、高可靠性和高
速度、高精度的方向發(fā)展，因此，本課題研究的目的將是在保持經(jīng)濟(jì)性的前提下開發(fā)
新型的銑削動力頭，促進(jìn)我國的機床改造。
2.畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容和要求：
本課題運用CAD技術(shù)對內(nèi)齒輪銑齒機動力銑削頭進(jìn)行設(shè)計能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計周
期、減輕設(shè)計人員的工作強度、降低設(shè)計成本、增強企業(yè)的市場競爭能力。
一 廣泛查閱資料，了解國內(nèi)外CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；深入分析研究銑齒機的結(jié)構(gòu)。
二 對內(nèi)齒輪銑齒機銑削頭進(jìn)行方案的論證。
三對電動機的選擇和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。
四 完成銑削頭的總體的裝配圖和零件圖的設(shè)計。
五 完成內(nèi)齒輪銑齒機的論文編寫工作。
3.主要參考文獻(xiàn)：
濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計.高等教育出版社,2001
章富元.對我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的思考.中國機械工程,1999
吳宗澤 主編.機械設(shè)計實用手冊.冶金工業(yè)出版社,1999
賈云福，張世昌.機械制造工藝學(xué).機械工業(yè)出版社,2004
孫恒 陳作模 .機械原理（第六版）.高等教育出版社,2001
4.畢業(yè)設(shè)計(論文)進(jìn)度計劃(以周為單位)：
起 止 日 期
工 作 內(nèi) 容
備 注
第1，2周
根據(jù)老師要求，查閱相關(guān)資料。
第3，4周
制定內(nèi)齒輪銑齒機的總體方案。
第5，6周
選定銑齒機的電動機和軸承，軸承蓋，進(jìn)行軸的強度校核。
第7，8周
進(jìn)行內(nèi)齒輪銑齒機的上蓋和底座的設(shè)計。
第9，10周
用CAD進(jìn)行設(shè)計總體裝配圖和零件圖。
第11，12周
完成說明書。
第13，14周
對畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行不斷的完善。
第15，16周
深入了解設(shè)計的思想，對畢業(yè)答辯進(jìn)行準(zhǔn)備。
教研室審查意見：
室主任
年 月 日
學(xué)院審查意見：
教學(xué)院長
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課 題 名 稱： 內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭的設(shè)計
學(xué) 生 姓 名：
指 導(dǎo) 教 師：
所 在 學(xué) 院： 徐州工程學(xué)院
專 業(yè) 名 稱： 機械設(shè)計制造及其自動化
說 明
1．根據(jù)《徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，學(xué)院教學(xué)院長批準(zhǔn)后實施。
2．開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。
3．畢業(yè)設(shè)計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。
4．本報告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。
5. 課題類型填：工程設(shè)計類；理論研究類；應(yīng)用（實驗）研究類；軟件設(shè)計類；其它。
6、課題來源填：教師科研；社會生產(chǎn)實踐；教學(xué)；其它
課題
名稱
內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭的設(shè)計
課題來源
社會生產(chǎn)實踐
課題類型
工程設(shè)計
選題的背景及意義
我國現(xiàn)正處于傳統(tǒng)機床向數(shù)控機床過渡時期，經(jīng)濟(jì)性數(shù)控化改造有非常廣闊的市場?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)利用電子技術(shù)、計算機技術(shù)使數(shù)控機床向高開放性、高可靠性和高速度、高精度的方向發(fā)展，因此，本課題研究的目的將是在保持經(jīng)濟(jì)性的前提下開發(fā)新型的銑削動力頭，促進(jìn)我國的機床改造。
研究內(nèi)容擬解決的主要問題
本課題運用CAD技術(shù)對內(nèi)齒輪銑齒機動力銑削頭進(jìn)行設(shè)計能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、減輕設(shè)計人員的工作強度、降低設(shè)計成本、增強企業(yè)的市場競爭能力。
完成內(nèi)容：
對內(nèi)齒輪銑齒機銑削頭方案選定。對電動機的選擇和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。軸承，軸承蓋，和軸的校核。銑削頭的總體的裝配圖和零件圖的設(shè)計。內(nèi)齒輪銑齒機的論文編寫工作。
研究方法技術(shù)路線
一 廣泛查閱資料，了解國內(nèi)外CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；深入分析研究銑齒機的結(jié)構(gòu)。
二 對內(nèi)齒輪銑齒機銑削頭進(jìn)行方案的論證。
三對電動機的選擇和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。
四 完成銑削頭的總體的裝配圖和零件圖的設(shè)計。
五 完成內(nèi)齒輪銑齒機的論文編寫工作。
研究的總體安排和進(jìn)度計劃
第1，2周，根據(jù)老師要求，查閱相關(guān)資料。
第3，4周，制定內(nèi)齒輪銑齒機的總體方案。
第5，6周，選定銑齒機的電動機和軸承，軸承蓋，進(jìn)行軸的強度校核。
第7，8周，進(jìn)行內(nèi)齒輪銑齒機的上蓋和底座的設(shè)計。
第9，10周，用CAD進(jìn)行設(shè)計總體裝配圖和零件圖。
第11，12周，完成說明書。
第13，14周，對畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行不斷的完善。
第15，16周，深入了解設(shè)計的思想，對畢業(yè)答辯進(jìn)行準(zhǔn)備。
主要參考
文獻(xiàn)
濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計.高等教育出版社,2001
章富元.對我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的思考.中國機械工程,1999
吳宗澤 主編.機械設(shè)計實用手冊.冶金工業(yè)出版社,1999
賈云福，張世昌.機械制造工藝學(xué).機械工業(yè)出版社,2004
孫恒 陳作模 .機械原理（第六版）.高等教育出版社,2001
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見
學(xué)院意見
教研室主任簽名：
年 月 日
教學(xué)院長簽名：
年 月 日
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
圖書分類號：
密 級：
摘 要
內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭通過安裝在改進(jìn)的數(shù)控磨削銑齒機上，用來加工一定系列的直齒內(nèi)齒輪。動力頭采用雙頭盤形銑刀來加工不同齒廓的齒面，通過數(shù)控回轉(zhuǎn)臺以及數(shù)控上下滑臺實現(xiàn)全齒的銑削，當(dāng)回轉(zhuǎn)一周即完成一內(nèi)齒輪的銑削工作。
主要研究內(nèi)容如下：
銑削動力頭的驅(qū)動電機的選型。
傳動使用的螺旋錐齒輪選擇，設(shè)計和計算。
銑刀安裝與調(diào)整方式等的選擇。
運用AutoCAD繪制銑削動力頭的整體裝配圖、整體零件圖、齒輪裝配結(jié)構(gòu)圖、銑刀安裝和調(diào)整結(jié)構(gòu)圖等。
關(guān)鍵詞：銑削動力頭；螺旋錐齒輪；內(nèi)齒輪；銑齒機
ABSTRACT
Inner gear cutter milling power head through installs on the improvement numerical control milling machine bed, using for certain series the straight tooth annular gear. The power head uses the double headed disc cutter to process the different tooth profile the tooth face, the sliding table realizes the entire tooth milling through about the numerical control rotary abutment as well as the numerical control, when rotates a week namely to complete an milling annular gear.
Main research content as follows:
Choosing for Milling power head actuation electrical machinery
The transmission use spiral bevel gear chooses, design and computation.
The milling cutter installs the way and so on the choice.
Using AutoCAD plan milling power head overall assembly drawing, overall detail drawing, gear assembly structure drawing, milling cutter installment and adjustment structure drawing and so on
This topic development inner gear cutter milling power head through installs on the improvement numerical control milling machine bed, uses for certain series the straight tooth annular gear. The power head uses the double headed disc cutter to process the different tooth profile the tooth face, the sliding table realizes the entire tooth milling through about the numerical control rotary abutment as well as the numerical control, when rotates a week namely to complete an milling annular gear.
KEY WORDS：Milling power head spiral bevel gear annular gear numerical control milling machine bed
目錄
1 緒論 1
1.1計算機輔助設(shè)計概述 1
1.2計算機輔助設(shè)計的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2
1.3銑齒機簡介 4
1.3.1 轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪切削方法 4
1.3.2 轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪加工用刀盤 5
1.3.3 調(diào)整計算 5
1.3.4 試制 5
1.3.5 轉(zhuǎn)盤錐齒輪副接觸區(qū)的修正 6
1.3.6 刀具的刃磨 6
1.3.7 檢驗標(biāo)準(zhǔn) 6
1.3.8 檢驗項目 7
1.3.9 主要生產(chǎn)廠及輸往國家和地區(qū) 7
1.3.10 包裝及儲運 7
1.3.11 齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 8
1.4 本課題完成的主要工作 10
2 內(nèi)齒輪銑齒機總體結(jié)構(gòu)方案的選定 11
2.1 我國銑齒機設(shè)計現(xiàn)狀和存在的問題 11
2.2 銑齒機總體布局的基本要求 12
2.3 傳動的方案分析和設(shè)計 12
2.4 電動機的選擇和傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 14
2.4.1 電動機的概述 14
2.4.2 結(jié)構(gòu)及各部分的作用 14
2.4.3 原理 15
2.4.4 分類 15
2.4.5 檢驗標(biāo)準(zhǔn) 15
2.4.6 檢驗 16
2.4.7 包裝及儲運 16
2.4.8選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式 17
2.5 銑齒機基礎(chǔ)的選擇 21
2.6 銑齒機在基礎(chǔ)上的固定和調(diào)整 22
2.6.1 固定方式的選擇 22
3 動力頭的結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計 24
3.1 動力頭的總體結(jié)構(gòu) 24
3.1.1箱體 24
3.1.2螺旋錐齒輪 24
3.2.聯(lián)軸器 26
3.3軸承 29
3.4 軸承蓋 30
3.5 齒輪軸 30
3.6軸的計算 32
3.7花鍵聯(lián)接的選用 36
4 內(nèi)齒輪銑齒機箱體的設(shè)計 39
4.1銑齒機箱體概述 39
4.2箱體的材料和時效處理 39
4.2.1 箱體的材料選擇 39
4.2.2 箱體的時效處理 40
4.3 箱體的截面形狀及肋板布置 40
4.3.1截面形狀 40
4.3.2 肋板布置 40
4.5 方案的選定 42
5 總結(jié) 43
參 考 文 獻(xiàn) 44
致 謝 45
附錄 46
9
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
1 緒論
1.1計算機輔助設(shè)計概述
計算機輔助設(shè)計(computer aided design,CAD)是一種用計算機硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計的方法與技術(shù)，包括設(shè)計，繪圖、工程分析與文檔制作等設(shè)計活動，它是一種新的設(shè)計方法，也是一門多學(xué)科綜合應(yīng)用的新技術(shù)。
從技術(shù)角度看，CAD技術(shù)把產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)化為存儲在計算機中的數(shù)字化模型，從而為后續(xù)的工藝，制造，管理等環(huán)節(jié)提供了共享的信息源。
現(xiàn)在CAD技術(shù)已不僅僅用于自動繪圖或三維建模，而已成為一種廣義的、綜合性的關(guān)于設(shè)計的新技術(shù)，它涉及以下基礎(chǔ)技術(shù)∶
(1)圖形處理技術(shù)。如二維交互圖形技術(shù)、三維幾何造型技術(shù)及其他圖形輸入輸出技術(shù)
(2)工程分析技術(shù)。如有有限元分析、優(yōu)化設(shè)計方法、物理特性計算（如面積、體積、慣性矩等計算）、模擬仿真以各行各業(yè)中的工程分析等。
(3)數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交換技術(shù)。如產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)、數(shù)據(jù)庫、異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和接口等。
(4) 文檔處理技術(shù)。如文檔制作、編輯及文字處理等。
(5) 界面開發(fā)技術(shù)。如圖形用戶界面、網(wǎng)絡(luò)用戶界面、多通道多媒體智能用戶界面等。
(6) 基于Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和開發(fā)技術(shù)。
任何設(shè)計都表現(xiàn)為一種過程，每個過程都由一系列設(shè)計活動組成。活動間既有串行的設(shè)計活動，也有并行的設(shè)計活動，目前設(shè)計中的大多數(shù)活動都可以用CAD技術(shù)來實現(xiàn)，但也有一些活動目前尚很難用CAD技術(shù)來實現(xiàn)，如設(shè)計的需求分析、設(shè)計的可行性研究等。將設(shè)計的過程中能用CAD技術(shù)實現(xiàn)的活動集合在一起就構(gòu)成了CAD過程，圖（1）說明了設(shè)計過程與CAD過程的關(guān)系。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計過程中越來越多的活動都能用CAD工具加以實現(xiàn)，因此，CAD技術(shù)的覆蓋面將越來越寬，以至整個設(shè)計過程就是CAD過程。
圖1 設(shè)計過程與CAD過程的關(guān)系
在過去50多年中，CAD技術(shù)經(jīng)歷了五個主要發(fā)展時期∶
(1)世紀(jì)50年代。美國麻省理工學(xué)院（MIT）于1950年在它研制的名為“旋風(fēng)”的計算機上采用了陰極射線管（CRT）做成的圖形終端，并能被動地顯示圖形。
(2) 20世紀(jì)60年代。這是交互式計算機圖形學(xué)發(fā)展的最重要時期。1962年美國學(xué)者Ivan Sutherland研究出了名為Sketchpad的系統(tǒng)，這是一個交互式圖形系統(tǒng)，能在屏幕上進(jìn)行圖形設(shè)計與修改，開始出現(xiàn)CAD術(shù)語。
(3) 20世紀(jì)70年代。計算機交互圖形技術(shù)和三維幾何造型技術(shù)(線框、曲面和實體模型)為CAD技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?？偟恼f，70年代是CAD單元技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用階段，個功能模塊漸趨完善，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，應(yīng)用主要集中在計算機繪圖和有限元分析方面，集成性差。
(4) 20世紀(jì)80年代。隨著超級微型機和32位字長的工程工作站迅速占領(lǐng)市場，各CAD廠商將原來在大型機和小型機上的CAD/CAM系統(tǒng)紛紛向新的硬件平臺移植或重新開發(fā)。這一階段的應(yīng)用特點是∶從二維繪圖發(fā)展為三維建模，實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM的集成，應(yīng)用取得了顯著效益
(5) 20世紀(jì)90年代。隨著世界市場的多變與激烈競爭，隨著各種先進(jìn)設(shè)計理論和先進(jìn)制造模式的發(fā)展，隨著高檔微機、操作系統(tǒng)和編程軟件的發(fā)展，隨著因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，CAD技術(shù)正在經(jīng)歷著前所未有的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，正向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。
1.2計算機輔助設(shè)計的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
CAD技術(shù)推動了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計革命，對加速工程建設(shè)和縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、增強企業(yè)的市場競爭能力與創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。CAD技術(shù)已成為衡量國家科技與工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，成為企業(yè)信息化的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
分析CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)在四個方面∶
1．集成化
在一個由多種軟件組成的復(fù)雜系統(tǒng)中，例如計算機集成制造（CIMS）、并行工程（CE）等，集成的含義有多種，一般有功能集成、信息集成 過程集成及動態(tài)聯(lián)盟中企業(yè)的集成此處所說的集成是指信息集成。由于設(shè)計是產(chǎn)品開發(fā)的首要環(huán)節(jié)，因此，CAD信息處于產(chǎn)品生命周期中信息鏈的源頭。為了提高系統(tǒng)的集成水平，CAD技術(shù)必須在以下幾個方面提高水平∶
(1) 數(shù)字化產(chǎn)品建模。必須提供針對產(chǎn)品全生命周期的統(tǒng)一的產(chǎn)品模型，該模型應(yīng)該符合某種標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范，其內(nèi)容應(yīng)該包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀、設(shè)計過程以及設(shè)計所用的知識；在建模技術(shù)上，應(yīng)該能提供性能優(yōu)良的特征建模、參數(shù)化設(shè)計、變量化設(shè)計等方法。
(2) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換。除了提供按目前已有的交換規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā) 中性交換文件及其接口（如DXF,IGES,STEP文件）外，還需要發(fā)展新的交換思想和規(guī)范（如VRML,XML文件等）。
(3) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)與提高PDM軟件性能，有效管理與產(chǎn)品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)以及與產(chǎn)品相關(guān)的所有過程。
(4) 繼續(xù)改進(jìn)與開發(fā)各種CAx(CAD,CAE,CAPP…)以及DFx(DFA,DFM,DFT…)并使它們有機地集成起來。
2．網(wǎng)絡(luò)化
因特網(wǎng)及Web技術(shù)的發(fā)展，迅速將設(shè)計工作推向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的模式，因此，CAD技術(shù)必須在以下幾個方面提高水平∶
能夠提供基于因特網(wǎng)的完善的協(xié)同設(shè)計環(huán)境。
提供網(wǎng)上多種CAD應(yīng)用服務(wù)，例如設(shè)計任務(wù)規(guī)劃，設(shè)計沖突檢測與消
解、網(wǎng)上虛擬裝配等工具。
3．智能化
現(xiàn)有的CAD技術(shù)在機械設(shè)計中只能處理數(shù)值型的工作，包括計算，分析與繪圖。然而在設(shè)計活動中存在另一類符號推理型工作，包括方案構(gòu)思與擬定、最佳方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、評價、決策以及參數(shù)選擇等。這些工作賴于一定的知識模型，采用符號推理方法才能獲得圓滿解決。因此將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)技術(shù)，與傳統(tǒng)CAD技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化CAD系統(tǒng)是機械CAD發(fā)展的必然趨勢。以下幾個問題應(yīng)該給予更多的注意∶
(1) 發(fā)展新的設(shè)計理論與方法。例如并行設(shè)計的理論，概念設(shè)計的理論，創(chuàng)新設(shè)計的理論等。
(2)繼續(xù)深入研究機械設(shè)計型專家系統(tǒng)的一些基本理論與技術(shù)問題。例如設(shè)計知識模型的表示與建模、知識獲取、工具系統(tǒng)的技術(shù)等。
4．標(biāo)準(zhǔn)化
隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化問題越來越顯出它的重要性。迄今已制定了不少標(biāo)準(zhǔn)，隨著技術(shù)進(jìn)步，新標(biāo)準(zhǔn)還會出現(xiàn)，基于這些標(biāo)準(zhǔn)推出的有關(guān)軟件是一批寶貴的資源，用戶的應(yīng)用開發(fā)常常離不開它。
1.3銑齒機簡介
銑齒機可使用于重型機器制造、造船、礦業(yè)、石油和冶金工業(yè)中, 用來少量或成批加工大模數(shù)的螺旋錐齒輪。其主要參數(shù)如下:
加工錐齒輪最大直徑<1 600 mm
加工錐齒輪的平均法向模數(shù)8～ 22
加工錐齒輪最大外齒高(大端) 60 mm
加工錐齒輪最大齒面寬250 mm
加工錐齒輪的齒數(shù)范圍10～ 50
加工錐齒輪的節(jié)錐角5～ 80°
切齒最大傳動比10∶1
最大雙曲線位移±260 mm
1.3.1 轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪切削方法
轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪切削方法的選擇取決于齒型參數(shù)、生產(chǎn)特點、對接觸區(qū)的質(zhì)量要求等因素。
a) 粗切 通過三面或雙面刀盤在一個切削行程內(nèi)完成, 采用雙面刀盤同時切出大小齒槽的兩側(cè)齒面。
b) 精切 按照精切大小齒輪同時加工的數(shù)目和銑齒機重新調(diào)整的次數(shù)分為普通雙面法、旋轉(zhuǎn)單面法、普通單面法、雙重雙面法。綜合各種具體因素, 選擇普通雙面法進(jìn)行加工。所謂普通雙面法就是在加工大齒輪時一次調(diào)整同時加工齒的凸面和凹面, 而加工小齒輪時對齒的凸面和凹面采用不同的調(diào)整狀態(tài)單獨完成切削過程。由于切削大齒輪同時加工齒的凹凸面, 顯著提高了勞動效率, 適用于批量生產(chǎn), 但所用刀盤刀具錯刀量必須保證獲得應(yīng)有齒厚。
1.3.2 轉(zhuǎn)盤螺旋錐齒輪加工用刀盤
a) 粗切刀盤 用于粗切的刀盤通常有雙面刀盤和三面刀盤。雙面刀盤具有外刀和內(nèi)刀。三面刀盤有外刀、內(nèi)刀和中刀。雙面刀盤主要用于滾切法粗切節(jié)錐角50°以內(nèi)的齒輪; 三面刀盤則是用切入法粗切節(jié)錐角大于50°的齒輪。采用切入法粗切大齒輪, 應(yīng)該使用3 面刀盤, 帶外、中、內(nèi)3 種刀具, 由于不具備條件, 只好改為雙面刀盤, 其結(jié)果可導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。
b) 精切刀盤 精切刀盤通常有雙面和單面刀盤。前者具有外刀、內(nèi)刀2 種刀具型式, 可同時加工齒的凹、凸面, 用于切制大輪。單面精切刀盤用于精切小輪, 它只有內(nèi)刀或外刀, 用于切齒的凸面或凹面。
1.3.3 調(diào)整計算
a) 計算過程建立在廠家提供的公式之上并根據(jù)計算原理對其進(jìn)行了校核。
b) 了解計算過程、方法, 對調(diào)整數(shù)據(jù)進(jìn)行手算。
c) 準(zhǔn)確編制5A 284 蘇聯(lián)銑齒機調(diào)整計算程序。
d) 利用計算程序, 對示范齒輪進(jìn)行計算, 結(jié)果完全符合資料所給出的結(jié)果(包括中間、最后結(jié)果)。計算程序編制準(zhǔn)確。
e) 計算時需確認(rèn)系數(shù)F e 和F h。F e為接觸區(qū)長度系數(shù), F h 為接觸區(qū)高度系數(shù), 選取如表1。鑒于F e, F h 的選取對計算結(jié)果影響較大, 程序?qū) e, F h每隔0. 01 取值, 同時監(jiān)測幾個主要的數(shù)據(jù), 如假想冠輪齒數(shù), 徑向調(diào)整數(shù)值, 刀具形成直徑, 工作臺橫向移動, 準(zhǔn)雙曲線移動。通過計算發(fā)現(xiàn)在F e= 0. 58,F h= 0. 87 時, 最為符合要求。
表1 F e 和F h 的選取
加工精度等級齒長系數(shù)Fe 齒高系數(shù)Fh
4～ 5 0. 65～ 0. 80 0. 75～ 0. 90
6～ 7 0. 60～ 0. 75 0. 75～ 0. 90
7～ 9 0. 50～ 0. 70 0. 70～ 0. 85
10～ 12 0. 45～ 0. 65 0. 60～ 0. 80
1.3.4 試制
a) 進(jìn)刀 先將根錐角加到尺寸, 安裝距留余量, 粗切后逐漸將安裝距加到尺寸。
b) 刀高 考慮銑齒機結(jié)構(gòu)的特殊性, 兼顧刀具的重磨, 從刀尖到銑齒機刀具心軸的距離h 發(fā)生變化。理論上要求h= 0, 但采用測高量具測量h= 19 mm ,對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)整, 保證根錐角及安裝距離增加到尺寸后所切齒深準(zhǔn)確。
c) 銑齒機前后 銑齒機排削出口處規(guī)定在銑齒機后面, 其對面為銑齒機前面。在工作物架底板裝有調(diào)整銑齒機是工作物架橫向移動的機構(gòu)。移向搖臺前, 工件與刀盤間距縮小, 所切齒深增大, 相反則減少。
d) 垂直輪位 粗切時垂直輪位應(yīng)處于零位,否則所切齒形有誤。
1.3.5 轉(zhuǎn)盤錐齒輪副接觸區(qū)的修正
錐齒輪副接觸區(qū)的大小、形狀、位置對轉(zhuǎn)盤的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動、使用壽命和噪聲有直接影響。齒面接觸區(qū)是衡量轉(zhuǎn)盤錐齒輪質(zhì)量的重要標(biāo)志之一。采用以大輪為基準(zhǔn), 小輪精銑各面后分別在錐齒輪檢查機上檢查齒面接觸區(qū), 然后, 再上銑齒機根據(jù)實際情況修正小輪。
1.3.6 刀具的刃磨
刀具有2 種刃磨方式, 濕磨時, 將蘇制磨齒胎具稍加改進(jìn)后使之可在M 7130 型平面磨床上使用, 所磨刀具鋒利, 耐用。一次裝夾可磨6 把刀具, 效率高。干磨時, 可重新設(shè)計干磨胎具, 一次可磨1 把, 效率低, 但符合已有工藝習(xí)慣, 所磨刀具質(zhì)量較好, 可滿足生產(chǎn)需要。
1.3.7 檢驗標(biāo)準(zhǔn)
齒輪加工銑齒機主要采用國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，個別產(chǎn)品尚有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)均等效目前國際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)先進(jìn)國家標(biāo)準(zhǔn)，此外尚有50多個相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。所有產(chǎn)品均有質(zhì)量分等標(biāo)準(zhǔn)，出口產(chǎn)品不得低于一等品。主機的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有：GB4686-84《插齒機精度》，JB/T3193-92《插齒機技術(shù)條件》，JB/T54458-94《插齒機產(chǎn)品質(zhì)量分等》，GB9059-88《精密插齒機精度》，ZBnJ56006-88《精密插齒機制造與驗收技術(shù)條件》，JB5571-91《齒條插齒機精度》，JB/T6343-92《齒條插齒機技術(shù)條件》，JB/T6606-93《高速插齒機技術(shù)條件》，JB/T6342-92《數(shù)控插齒機技術(shù)條件》，GB8064-98《滾齒機精度》，JB/T6344-92《滾齒機技術(shù)條件》，JB/T54468-94《滾齒機產(chǎn)品分等規(guī)定》，JB5569-91《精密滾齒機精度》，JB/T54505-94《精密滾齒機質(zhì)量分等規(guī)定》，JB/T6345-92《重型滾齒機技術(shù)條件》，JB/T5570-91《臥式滾齒機精度》，JB/T6346-92《臥式滾齒機技術(shù)條件》，ZBJ56005.2-88、JB/T6597-93《小模數(shù)齒輪滾齒機精度》，ZBJ56005.3-88《小模數(shù)齒輪滾齒機制造驗收技術(shù)要求》，JB/T4177-93《直齒錐齒輪刨齒機技術(shù)條件》，JB4176-86《直齒錐齒輪刨齒機精度》，JB/T54457-94《直齒錐齒輪刨齒機產(chǎn)品質(zhì)量分等》，JB6095-92《直齒拉齒機精度》，JB/T54011-93《直齒錐齒輪拉齒機技術(shù)條件》，JB2267-86《弧齒錐齒輪銑齒機精度》，JB/T3192-93《弧齒錐齒輪銑齒機技術(shù)條件》，JB/T54450-94《弧齒錐齒輪銑齒機質(zhì)量分等》，JB/T3732-94《剃齒機精度》，JB/T3865-92《剃齒機技術(shù)條件》，JB/T5451-94《剃齒機質(zhì)量分等》，JB3953-85《弧齒錐齒輪磨齒機精度》，JB/T3954-96《弧齒錐齒輪磨齒機技術(shù)條件》，JB3988-85《蝶形砂輪磨齒機精度》，JB3991-85《錐形砂輪磨齒機精度》，JB3993-85《蝸桿砂輪磨齒機精度》，JB3990-85《成形砂輪磨齒機精度》，JB3992-85《大平面砂輪磨齒機精度》，JBn3989-85《漸開線圓柱齒輪磨齒機制造驗收技術(shù)要求》，ZBJ56007-88《齒輪導(dǎo)角機精度》，JB/T6347-92《齒輪導(dǎo)角機技術(shù)條件》等。
1.3.8 檢驗項目
檢驗時除按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品技術(shù)條件要求檢查外，主要進(jìn)行精度和性能檢驗，各類齒輪加工銑齒機的精度，檢驗項目均在10項以上。
幾何精度：
包括安裝加工件的主軸(心軸)及工作臺等項的有關(guān)精度，安裝刀具的主軸(心軸)及刀架等項的有關(guān)精度，以及兩者間的相關(guān)和相互位置精度。
傳動精度：
包括長周期誤差和短周期誤差。
工作精度：
是指對加工件進(jìn)行測量的檢驗項目，包括周節(jié)偏差、周節(jié)累積誤差、齒向誤差和齒面粗糙度等。
精度檢驗時還須參照J(rèn)B2670-82《金屬切削銑齒機精度檢驗通則》進(jìn)行。
1.3.9 主要生產(chǎn)廠及輸往國家和地區(qū)
目前生產(chǎn)出口齒輪加工銑齒機的主要廠家有：天津第一銑齒機總廠、重慶銑齒機廠、秦川銑齒機廠、南京銑齒機廠、南京第二銑齒機廠、上海第一銑齒機廠等，其產(chǎn)品主要銷往美國、香港、東南亞、巴基斯坦、孟加拉、中東及歐洲等30余個國家和地區(qū)。
1.3.10 包裝及儲運
齒輪加工銑齒機多采用木箱包裝，各木箱生產(chǎn)廠家在制造木箱時，依據(jù)GB7284-98《框架木箱》，GB/T13384-92《機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。上述標(biāo)準(zhǔn)對包裝箱的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、含水率等項目做了具體規(guī)定。包裝箱檢驗抽樣判定時還須參照SN/T0275-93《出口商品運輸包裝木箱檢驗規(guī)程》。箱內(nèi)銑齒機應(yīng)進(jìn)行有效的固定和襯墊，其電器及加工未涂漆表面應(yīng)做防銹防潮處理，其防銹有效期為兩年。在存放及滯港期間銑齒機類產(chǎn)品應(yīng)庫內(nèi)保管，暫時露天存放時應(yīng)墊高并加苫蓋防止雨淋、水浸。箱面重心、防雨、勿倒置、輕放等標(biāo)識應(yīng)齊全，以保證運輸時產(chǎn)品完好、安全運抵目的地。
1.3.11 齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)齒輪加工銑齒機的運動關(guān)系復(fù)雜，以滾齒機(或蝸桿砂輪磨齒機)為例，在齒輪銑齒機中存在著展成分度鏈、差動鏈、進(jìn)給傳動鏈等。調(diào)整既復(fù)雜又費時?？焖仝吔?、工進(jìn)、快退的位置和距離都需要精心調(diào)試或試切才能完成，且需要的輔件多。?
??為了提高齒輪加工精度和加工效率，到了20世紀(jì)80年代以后，國內(nèi)外開始對齒輪加工銑齒機進(jìn)行數(shù)控化改造和生產(chǎn)數(shù)控齒輪加工銑齒機。特別是近年來，由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)的高精度、高速響應(yīng)交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，為齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的條件和機遇。我們將齒輪加工系統(tǒng)分為全功能和非全功能兩大類。??
1）非全功能齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)?
??配這類數(shù)控系統(tǒng)的銑齒機進(jìn)給軸為數(shù)控軸，多采用伺服系統(tǒng)。由于80年代齒輪加工數(shù)控化剛開始起步，當(dāng)時數(shù)控技術(shù)無法滿足齒輪加銑齒機展成分度鏈的高同步性的要求,因此展成分度鏈和差動鏈仍為傳統(tǒng)的機械傳動。這種數(shù)控加工方式，調(diào)整比機械式齒輪加工銑齒機要方便的多。它們可以通過幾個坐標(biāo)軸的聯(lián)動來實現(xiàn)齒向修形齒輪的加工，省去了傳統(tǒng)加工修形齒輪所需要的靠模等裝置，提高了生產(chǎn)率和加工精度。但是這類齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)屬經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，由于其展成分度鏈和差動鏈仍為傳統(tǒng)的機械式，齒輪加工精度取決于機械傳動鏈的精度。目前這種齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)多用于對現(xiàn)有機械式齒輪加工銑齒機的數(shù)控改造。?
2）全功能齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)?
??近年來，由于計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和高精度、高速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，全功能數(shù)控齒輪加工銑齒機已成為國際市場上的主流產(chǎn)品。全功能數(shù)控指不僅齒輪銑齒機的各軸進(jìn)給運動是數(shù)控的，而且銑齒機的展成運動和差動運動也是數(shù)控的。目前展成分度鏈和差動鏈的數(shù)控處理方法不盡相同，有基于軟件插補以及基于硬件控制的兩種類型。???
3）基于軟件差補的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)?
? 這類數(shù)控系統(tǒng)的刀具主軸一般采用變頻裝置控制，工件主軸通過數(shù)控指令經(jīng)伺服電動機直接驅(qū)動。目前國產(chǎn)數(shù)控齒輪加工銑齒機所配置的數(shù)控系統(tǒng)大多為國外知名品牌的通用數(shù)控系統(tǒng)，因而都是采用這種基于軟件插補的數(shù)控加工方式。?
??基于軟件插補方法的優(yōu)點是工件主軸的轉(zhuǎn)速完全由數(shù)控系統(tǒng)的軟件控制，因此，可以通過編制適當(dāng)?shù)能浖猛ㄓ玫牡毒邅砀呔瓤焖俚丶庸し菆A齒輪、修形齒輪，且加工精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的機械靠模加工方法。目前，由于控制精度、動態(tài)響應(yīng)等方面的原因，基于軟件插補的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)還不能勝任高速高精度磨齒機的要求。隨著計算機速度的不斷提高、新控制方法的出現(xiàn)和控制精度的提高，這種方法的應(yīng)用面越來越廣?；谟布刂频凝X輪加工數(shù)控系統(tǒng)在傳統(tǒng)齒輪銑齒機的展成分度鏈中，刀具和工件是由同一個電動機來拖動的，傳動鏈很長，并常需要采用精度不易提高的傳動元件(如錐齒輪、萬向聯(lián)軸節(jié)等)，所以提高銑齒機精度受到限制制。
? 目前多采用光電盤脈沖分頻分度傳動鏈。砂輪主軸以固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并帶動發(fā)信元件(如光電盤)，光電盤信號經(jīng)數(shù)字分頻后，控制工件軸伺服電機以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)精確分度傳動關(guān)系。同時把銑齒機的差動鏈也納入控制系統(tǒng)。?
??基于硬件控制的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點：采用硬件控制，特別是采用高同步精度的鎖相伺服控制時，精度高，響應(yīng)速度快。缺點：機構(gòu)上比較復(fù)雜，比軟件插補的方式多一個硬件控制電路部分。硬件控制的電子齒輪比(差動系數(shù)、主傳動比)，目前還不能做到實時修改，即不能實時改變工件主軸的轉(zhuǎn)速，因而不能用于加工非圓齒輪等。?
??非全功能數(shù)控系統(tǒng)由于加工精度取決于機械傳動鏈，仍存在交換掛輪，操作較繁，已較少使用。目前多用于現(xiàn)有機械式齒輪加工銑齒機的數(shù)控化改造；基于軟件插補的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)具有柔性大的優(yōu)點，可以很方便地通過程序控制，能加工非圓齒輪和各種修形齒輪，因而在加工精度不高的滾齒機和插齒機中有廣泛的應(yīng)用；基于硬件控制的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)，由于展成運動是直接采用硬件控制，特別是采用跟蹤精度極高的鎖相伺服技術(shù)時，能很好地保證齒輪銑齒機差動和展成運動精度，響應(yīng)速度快，但柔性差，適于加工精度要求高的磨齒機。?
??全功能的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)在國際上已是主流產(chǎn)品，也必將在國內(nèi)成為主流產(chǎn)品?
1.4 本課題完成的主要工作
本課題運用CAD技術(shù)對內(nèi)齒輪銑齒機動力銑削頭進(jìn)行設(shè)計能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、減輕設(shè)計人員的工作強度、降低設(shè)計成本、增強企業(yè)的市場競爭能力。
(1) 廣泛查閱資料，了解國內(nèi)外CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；深入分析研究銑齒機的結(jié)構(gòu)。
(2) 對內(nèi)齒輪銑齒機銑削頭進(jìn)行方案的論證。
(3) 對電動機的選擇和參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。
(4) 完成銑削頭的總體的裝配圖和零件圖的設(shè)計。
(5) 完成內(nèi)齒輪銑齒機的論文編寫工作。
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
2 內(nèi)齒輪銑齒機總體結(jié)構(gòu)方案的選定
2.1 我國銑齒機設(shè)計現(xiàn)狀和存在的問題
我國是世界上銑齒機產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場也面臨著嚴(yán)峻的形勢，一方面國內(nèi)市場對各類銑齒機產(chǎn)品特別是數(shù)控銑齒機有大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)銑齒機滯銷積壓，國外銑齒機產(chǎn)品充斥市場。90年國外數(shù)控銑齒機在我國市場的占有率僅達(dá)15%左右，而95年已達(dá)77%。嚴(yán)重影響我國數(shù)控銑齒機自主發(fā)展的勢頭。
這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外，一個主要的原因是我國生產(chǎn)的數(shù)控銑齒機品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品(包括基型、變型和專用銑齒機)的開發(fā)周期長，從而不能及時針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。具體地說，這個問題反映在下列五個方面：
(1) 我國銑齒機廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15～18個月，其中設(shè)計時間約為5～8個月，占總周期的40%左右。而國外一些先進(jìn)銑齒機廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為6～9個月，其中設(shè)計約1.5～2個月，只占25%。因此無論是產(chǎn)品開發(fā)的總周期還是設(shè)計所占的時間比例均與國外先進(jìn)水平有很大的差距。
(2) 我國工廠由于缺乏設(shè)計的科學(xué)分析工具(如分析和評價軟件、整機結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及銑齒機性能測試裝置等)，自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗和類比設(shè)計，使設(shè)計一次成功的把握性降低，往往需要反復(fù)試制才能定型，從而可能錯過新產(chǎn)品推向市場的良機。
(3) 用戶根據(jù)使用需要，在訂貨時往往提出一些特殊要求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時有的用戶臨時提出一些要求，這就需要迅速變型設(shè)計和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國外，這項修改工作在計算機的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國銑齒機廠用手工操作就至少需1～2個月，且由于這些圖紙和文件涉及多個部門，常會出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。
(4) 現(xiàn)在我國工廠設(shè)計和工藝人員中青年占多數(shù)，他們的專業(yè)知識和實際經(jīng)驗不足，又擔(dān)負(fù)著開發(fā)的重任。
(5)由于長期以來形成的設(shè)計、工藝和制造部門分立，缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式，不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見，容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改，延長了開發(fā)的周期。
為解決這些問題，必須對產(chǎn)品開發(fā)的整個過程綜合應(yīng)用計算機技術(shù)，發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù)，提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使設(shè)計、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境，使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.2 銑齒機總體布局的基本要求
(1) 銑齒機布局首先必須滿足用戶提出的各種要求。如銑齒機的加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率、和經(jīng)濟(jì)性等等。
(2) 確保實現(xiàn)即定工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置與相對運動。在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用較短的傳動鏈，以簡化機構(gòu)，提高傳動精度和傳動效率。
(3) 確保銑齒機具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗震性、熱變形及噪聲水平。
(4) 通用銑齒機必須滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和系列型譜中關(guān)于銑齒機布局方面的規(guī)定。同時，還應(yīng)最大限度地考慮銑齒機的系列化和部件的通用話程度。
(5) 對于生產(chǎn)率和自動化程度較高的銑齒機或?qū)Ｓ勉婟X機，應(yīng)力求便于自動上下料及納入自動線。
(6) 應(yīng)便于觀察加工過程；便于操作、調(diào)整和維修銑齒機，便于輸送、裝卸工件和排除切屑；注意銑齒機防護(hù)，確保安全生產(chǎn)。
(7) 銑齒機結(jié)構(gòu)簡單，合理可靠，便于加工和裝配，并注意采用新技術(shù)。
(8) 體積小，重量輕，節(jié)省原材料，降低制造成本，縮小銑齒機占地面積，外形美觀大方。
2.3 傳動的方案分析和設(shè)計
一般工作機器通常由原動機，傳動裝置和工作裝置三個基本職能部分及其操作控制裝置組成。傳動裝置傳送原動機的動力，變換及其運動，以實現(xiàn)工作裝置預(yù)定的工作要求，它是機器的主要組成部分。實踐證明，傳動裝置的重量成本通常在整臺機器中占有很大的比重；機器的工作性能和運轉(zhuǎn)費用在很大程度上也取決于傳動裝置的性能，質(zhì)量及設(shè)計布局的合理性。由此可見，在內(nèi)齒輪銑齒機中合理擬定傳動方案具有重要意義。
分析和選擇傳動裝置的類型及其組合是擬定傳動方案的重要一環(huán)，這時應(yīng)綜合考慮工作裝置的載荷，運動及其機器的其他要求，再結(jié)合各種傳動機構(gòu)的特點和適用范圍，加以分析比較，合理選擇。為便于選擇，將常用減速器的型式進(jìn)行篩選。
傳動系統(tǒng)應(yīng)有合理的順序和布局。除必須考慮各級傳動機構(gòu)所適應(yīng)的速度范圍外，下列幾點可供參考。
傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時結(jié)構(gòu)尺寸較嚙合傳動大；但帶傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，應(yīng)盡量置于傳動系統(tǒng)的高速級。
一般滾子鏈傳動不均勻，有沖擊，宜布置在低速級。
蝸桿傳動的傳動比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時，由于有較高的齒面相對滑動速度，易于形成液體動壓潤滑油膜，也有利于提高承載能力和效率。
錐齒輪的加工比較困難，一般宜置于高速級，以減少其直徑和模數(shù)。但需注意，當(dāng)錐齒輪的速度過高時，其精度也需相應(yīng)提高，此時還應(yīng)考慮能否達(dá)到所需制造精度及其成本問題。
斜齒輪傳動較直齒輪傳動平穩(wěn)，相對應(yīng)用于高速級。
開齒輪傳動一般工作環(huán)境較差，潤滑條件不良外廓緊湊性可低于閉式傳動，應(yīng)布置于在低速處。
制動器通常設(shè)在高速軸。傳動系統(tǒng)中位于自動裝置后面不應(yīng)出現(xiàn)帶傳動。摩擦傳動和摩擦離合器等重載時可能出現(xiàn)摩擦打滑的裝置。
為簡化傳動裝置，一般總是將改變運動形式的機構(gòu)布置在傳動系統(tǒng)的末端或低速處。對于許多傳動裝置也是如此，以免造成大的累積誤差和降低傳動精度。
傳動裝置的布局應(yīng)該緊湊，均勻，強度和剛度好，并且應(yīng)該適用與工廠工人操作和便于裝拆和維修。
在傳動裝置的布局中，必須注意防止因過載或疏忽兒造成機器損壞和人員傷亡，可視具體情況裝安全保險裝置。
在一臺機器中可能有幾個彼此之間必須嚴(yán)格協(xié)調(diào)運動的工作構(gòu)件。
由于本設(shè)計中的銑齒機對傳動裝置的轉(zhuǎn)速要求不高，但是必須保證其傳動的穩(wěn)定性，很耐用性，以及的一定高的轉(zhuǎn)速。
因此在這個方案中采用了錐齒輪傳動。使整個設(shè)計方案變得緊湊，均勻，剛度和強度也比較強。如圖2-1：
圖2-1內(nèi)齒輪銑齒機的傳動方案設(shè)計圖
2.4 電動機的選擇和傳動裝置運動和動力參數(shù)計算
2.4.1 電動機的概述
原動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機，內(nèi)燃機，蒸汽機，水輪機，汽輪機，液動機等。電動機構(gòu)造簡單，工作可靠，控制簡便，維護(hù)方便，一般生產(chǎn)機器上都采用電動機驅(qū)動。
電動機已經(jīng)系列化，通常有專門工廠按標(biāo)準(zhǔn)系列成批或大量生產(chǎn)。機械設(shè)計中應(yīng)該根據(jù)載荷（大小，特性及其變化情況），工作要求（轉(zhuǎn)速高低，允許差值，調(diào)速要求，起動和反轉(zhuǎn)頻繁程度），工作環(huán)境（塵土，金屬屑，油，水，高溫及爆炸氣體等），安裝要求及其尺寸，重量有無特殊限制等條件，從產(chǎn)品目錄中選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式，容量和轉(zhuǎn)速，確定具體型號。
2.4.2 結(jié)構(gòu)及各部分的作用
一般電動機主要由兩部分組成：固定部分稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子。另外還有端蓋、風(fēng)扇、罩殼、機座、接線盒等。
定子的作用是用來產(chǎn)生磁場和作電動機的機械支撐。電動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分組成。定子繞組鑲嵌在定子鐵心中，通過電流時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換。機座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。電動機運行時，因內(nèi)部損耗而發(fā)生的熱量通過鐵心傳給機座，再由機座表面散發(fā)到周圍空氣中。為了增加散熱面積，一般電動機在機座外表面設(shè)計為散熱片狀。
電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是作為電動機磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動勢，通過電流而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子的重量，傳遞轉(zhuǎn)矩，輸出機械功率的主要部件。
2.4.3 原理
電動機的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。三相交流異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理圖(圖中只示出兩根導(dǎo)條)，當(dāng)磁極沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動勢。電動勢的方向由右手定則來確定。因為運動是相對的，假如磁極不動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則導(dǎo)條中同樣也能感應(yīng)出電動勢來。在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就產(chǎn)生電流。該電流與旋轉(zhuǎn)磁極的磁場相互作用，而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力F，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。
2.4.4 分類
按其功能可分為驅(qū)動電動機和控制電動機；按電能種類分為直流電動機和交流電動機；從電動機的轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)電源頻率之間的關(guān)系來分類可分為同步電動機與異步電動機；按電源相數(shù)來分類可分為單相電動機和三相電動機；按防護(hù)型式可分為開啟式、防護(hù)式、封閉式、隔爆式、防水式、潛水式；按安裝結(jié)構(gòu)型式可分為臥式、立式、帶底腳、帶凸緣等；按絕緣等級可分為E級、B級、F級、H級等。
2.4.5 檢驗標(biāo)準(zhǔn)
電動機的檢驗標(biāo)準(zhǔn)在國際上廣泛采用的是國際電工委員會(IEC)的現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)。我國電動機生產(chǎn)的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要是國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。常用的標(biāo)準(zhǔn)有：GB755《旋轉(zhuǎn)電機基本技術(shù)要求》；GB10068《旋轉(zhuǎn)電機振動測定方法及限值》；GB10069《旋轉(zhuǎn)電機噪聲測定方法及限值》；GB1032《三相異步電動機試驗方法》；GB1029《三相同步電機試驗方法》；GB5171《小功率電動機通用技術(shù)要求》；JB1136《微型單相交流串激電動機和試驗方法》；ZBK22007-88《Y系列三相異步電動機技術(shù)條件》等。
2.4.6 檢驗
電動機的性能檢驗分為檢查試驗和型式試驗兩大類。
(1)檢查試驗項目包括：
A.繞組對接地端及繞組相互之間的絕緣電阻的測定；
B.耐電壓試驗；
C.繞組在實際冷態(tài)下直流電阻的測定；
D.電動機的空載試驗；
E.電動機的堵轉(zhuǎn)試驗；
F.空載特性及運行平滑程度檢查(軸承應(yīng)平穩(wěn)輕快，無停滯現(xiàn)象，聲音均勻和諧而無有害雜音)；
G.相序檢查；
H.直流，單相串激，交流整流子電機的火花試驗；
I.直流電動機固有轉(zhuǎn)速調(diào)整率的測定；
J.銘牌和接地標(biāo)志檢查；
K.外觀及外部裝配質(zhì)量檢查(油漆、吊環(huán)、螺栓、接線盒等)；
L.包裝檢查(內(nèi)外包裝強度，防潮措施，包裝內(nèi)的定位措施，隨機文件及附件，中性包裝因素的考核)；
M.各類電機產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的其他檢查試驗項目。
N.各類電機產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的其他檢查試驗項目。
(2)遇到下述情況之一者,必須進(jìn)行型式試驗：
①制造廠家首次試制或小批量生產(chǎn)時；
②電動機設(shè)計或工藝發(fā)生重大變動時；
③當(dāng)出廠試驗結(jié)果與從前進(jìn)行的型式試驗結(jié)果發(fā)生不可容許的偏差時；
④成批的電動機定期抽試,至少每年一次。
(3)產(chǎn)品型式試驗內(nèi)容：
①溫升負(fù)載試驗；
②噪聲、振動的測定；
③防護(hù)等級報告檢查；
④產(chǎn)品技術(shù)條件要求的其他型式試驗項目。
2.4.7 包裝及儲運
出口電動機為適合長途運輸,應(yīng)采用堅固的包裝,目前出口電動機使用的包裝有紙箱、木箱、木籠箱等,均應(yīng)符合相關(guān)的出口包裝要求。電動機應(yīng)存放在通風(fēng)良好、場地干燥的倉庫內(nèi),避免潮濕、雨淋和曝曬。搬運時應(yīng)注意文明裝卸,避免摔砸。
工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求一般應(yīng)選三相交流異步電動機。最常用的電動機是Y系列籠型三相異步交流電動機。其效率高、工作可靠、維護(hù)方便、價格低，適用于不易燃、不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。由于起動性能較好，也適用于某些要求較高起動轉(zhuǎn)矩的機械。
另外一種選擇就是帶有減速裝置的齒輪電機，其輸出轉(zhuǎn)矩較大，但轉(zhuǎn)速較低。如安吉富齒輪電機有限公司生產(chǎn)的U系列，MNGW系列減速電機。
在選型時應(yīng)考慮其工作狀況，比如需要經(jīng)常起動、制動和反轉(zhuǎn)的機械，要求電動機有較小轉(zhuǎn)動慣量和較強的過載能力，應(yīng)選用起重及冶金用的YZ（籠型）系列或YZR（繞線型）系列異步電動機。
電動機的結(jié)構(gòu)型式，按安裝位置不同，有臥式和立式兩類；按防護(hù)方式不同有開啟式、防護(hù)式（防滴式）、封閉式及防爆式等。可根據(jù)安裝需要和防護(hù)要求選擇電動機結(jié)構(gòu)型式。常用結(jié)構(gòu)型式為臥式封閉型電動機。
2.4.8選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式
生產(chǎn)單位一般用三相交流電源，如無特殊要求通常都采用三相交流異步電動機。我國已經(jīng)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的Y系列是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相交流異步電動機，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械，如金屬切削銑齒機，風(fēng)機，輸送機，攪拌機，農(nóng)業(yè)機械和食品機械等。由于Y系列電動機還具有較好的啟動性能，因此也適用于某些啟動要求高的機械。在經(jīng)常啟動，制動，反轉(zhuǎn)的場合，要求電動機轉(zhuǎn)動慣量小和過載能力大，此時宜選用起重及冶金用的YZ型或YZR型三相異步電動機。
因此要設(shè)計內(nèi)齒輪銑齒機的電動機我們必須假定一些參數(shù)。
現(xiàn)在假設(shè)：電動機的有效拉力F=2500N，齒輪的線速度V=1.6m/s。齒輪直徑D=450mm，在室內(nèi)常溫下長期連續(xù)工作，載荷平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)，環(huán)境有灰塵，無其他特殊要求。
（1）在這種情況下我們選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠三相異步電動機。
（2）確定電動機功率
工作裝置所需功率P按式（為傳動力，為轉(zhuǎn)速）
………………………...………..式(2-2)
式中，，工作裝置的效率本例考慮錐齒輪及其軸承的效率取。代入上式得：
=4.17kw
電動機的輸出效率按式（2-1）計算：
……………………………………….式(2-1)
式中為電動機軸至錐齒輪的傳動裝置總效率。為工作裝置的功率。
有式
………………………….……式(2-4)
由表2-4.取圓錐齒輪傳動效率=0.98，滾動軸承效率=0.995，8級精度齒輪傳動效率=0.97。彈性聯(lián)軸器效率=0.99，則
=0.93
故
==4.48 kw
因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率只需略大于即可。查表得Y系列電動機技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率為5.5kw。
（3）確定電動機轉(zhuǎn)速
電動機的齒輪，其轉(zhuǎn)速為：
運用公式（D為直徑，為轉(zhuǎn)速）
………………………………….式(2-3)
得
查表推薦的各傳動機構(gòu)傳動比范圍：單級圓錐齒輪傳動的范圍i=2-3，單級圓柱齒輪傳動的范圍為i=3-5，可見電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍
n=i*n=(6-15)*67.91=407.46-1018.65 r/min
符合這個范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min和1000r.min兩種，為減少電動機的重量和價格，差標(biāo)得常用的Y系列電動機Y132M2-6，其滿載轉(zhuǎn)速=960r/min。電動機的中心高，外形尺寸，軸伸尺寸等均可由表查得。
計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比
…………………………….…………..式(2-6)
分配傳動裝置各級傳動比
由式
………………………………式(2-5)
取傳動比=3，則齒輪傳動比
計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
（1）各軸的轉(zhuǎn)速由式
……………………式(2-7)
1軸
=960r/min
2軸
工作軸
各軸輸入功率由式
………………式(2-8)
得
1軸
2軸
工作軸
各軸輸入轉(zhuǎn)矩由式
………………………………………………………………………………….式(2-9)
得
1軸
2軸
工作軸
電動機輸出轉(zhuǎn)矩
表2-1將以上算得的運動和動力參數(shù)列表如下：
軸名
參數(shù)
電動機軸
1軸
2軸
工作軸
轉(zhuǎn)速（r/min）
960
960
67.91
67.91
功率P（kw）
4.48
4.43
4.32
4.20
轉(zhuǎn)矩T（N.m）
44.57
44.07
607.51
590.63
傳動比i
1
1
14.14
1
效率
0.995
0.974
0.986
0.985
2.5 銑齒機基礎(chǔ)的選擇
銑齒機的全部載荷都由其下面的地層承受。受銑齒機影響的那部分地層稱為地基，銑齒機向地基傳遞載荷的混凝土結(jié)構(gòu)就是基礎(chǔ)。銑齒機基礎(chǔ)必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，并能滿足控制振動的要求，以保證銑齒機良好運轉(zhuǎn)。
銑齒機在切削加工時，通過銑齒機各部件將切削力、傳動力和慣性力等傳給床身和箱體緊固在基礎(chǔ)上，則基礎(chǔ)可起下述作用∶
承受負(fù)荷并吸收振動，保持銑齒機的精度和壽命。
提高銑齒機床身和立柱等大件的剛度。
增加銑齒機系統(tǒng)的動剛度，消減和隔離外界振源的影響。
保證各分離部件間相對位置精度，如落地式、坑式等重型銑齒機。
常用的銑齒機基礎(chǔ)可分為以下幾種類型∶
(1) 地面 銑齒機直接安裝在車間混凝土地面上。有普通混凝土地面和加厚的混凝土地面；
(2) 單獨基礎(chǔ) 一臺銑齒機配置一個基礎(chǔ)；
(3) 聯(lián)合基礎(chǔ) 幾臺銑齒機共用一個單獨基礎(chǔ)；
(4) 隔振基礎(chǔ) 采取隔振措施的基礎(chǔ)；隔振基礎(chǔ)一般做成單獨基礎(chǔ)，也可做成聯(lián)合基礎(chǔ)。
內(nèi)齒輪銑齒機為立式銑床，它的外型尺寸較大，按其大小和重量可劃分為中型銑齒機，且其加工的齒輪精度要求較高，所以銑齒機基礎(chǔ)可選為具有隔振措施的單獨基礎(chǔ)。
2.6 銑齒機在基礎(chǔ)上的固定和調(diào)整
2.6.1 固定方式的選擇
銑齒機在基礎(chǔ)上的固定可分為用地腳螺栓固定和不用地腳螺栓固定兩大類。不用地腳螺栓固定，系指將銑齒機直接安放在基礎(chǔ)或混凝土地面上。適用范圍∶
銑齒機剛性好、穩(wěn)定性好、切削力也較小的銑齒機。
銑齒機工作狀態(tài)平穩(wěn)、切削時振動小的銑齒機。
樓面上安裝的銑齒機。
用地腳螺栓固定，是將銑齒機床身箱體緊固在基礎(chǔ)或混凝土地面上。銑齒機固定到基礎(chǔ)上可用死螺栓、可卸式螺栓及錨固式螺栓。適用范圍∶
(1) 銑齒機的剛性、穩(wěn)定性較差，且振動也較大。用地腳螺栓將銑齒機和基礎(chǔ)緊固成一體，不僅有助于提高銑齒機剛性，而且會降低銑齒機和基礎(chǔ)的總重心高度，減少振動。
(2) 銑齒機外形狹長，部件重量偏于一側(cè)，或銑齒機加工部位對底面偏心較大時。
(3) 銑齒機加工時，有較大的往復(fù)載荷，或產(chǎn)生垂直或水平方向的沖擊；或銑齒機具有高速旋轉(zhuǎn)的不平衡部件，離心力較大時。
參考以上所述，本銑齒機與基礎(chǔ)的固定方式采用地腳螺栓緊固。
2.6.2 銑齒機在基礎(chǔ)上的調(diào)整
銑齒機安裝在基礎(chǔ)上，不論是否用地腳螺栓緊固，均需調(diào)整水平，即需在床身箱體與基礎(chǔ)間放置幾個可調(diào)整導(dǎo)軌水平的支承。一般常用的調(diào)整支承是墊鐵。
銑齒機在基礎(chǔ)上的調(diào)整，應(yīng)先粗平后精平。即在灌注地腳螺栓孔前粗略找平一次，在擰緊地腳螺栓的螺母時作最后的精平工作。
找平銑齒機時，一般應(yīng)在銑齒機處于自由狀態(tài)下進(jìn)行。不應(yīng)用擰緊地腳螺栓或局部加壓等方法使其強制變形以達(dá)到精度要求。
常用的墊鐵有下列幾種∶
(1) 楔鐵。楔鐵調(diào)整時不夠方便，且與銑齒機箱體是線接觸，剛度不高，故只用于尺寸小、要求不高、安裝后不需要再調(diào)整的銑齒機。
(2) 鉤頭斜墊鐵。用于振動較大或重量10～15t的普通中小銑齒機。
(3) 螺桿調(diào)整墊鐵。采用螺桿調(diào)整，方便而準(zhǔn)確。但墊鐵滑座與銑齒機床身之間有相對滑移。用于精密銑齒機。
(4) HJX81型銑齒機墊鐵。調(diào)整時上墊鐵與銑齒機床身之間沒有相對滑移。
(5) 千斤頂式墊鐵。用于不用地腳螺栓固定的銑齒機，特別適用于高精度銑齒機。
(6) 帶有螺套的安裝調(diào)整機構(gòu)。優(yōu)點是調(diào)整方便，準(zhǔn)確度高，且調(diào)整范圍大；缺點是床身箱體要加工螺孔。
本銑齒機用鉤頭斜墊鐵來進(jìn)行銑齒機與基礎(chǔ)的調(diào)整。
3 動力頭的結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計
3.1 動力頭的總體結(jié)構(gòu)
動力頭其基本結(jié)構(gòu)均由傳動件、軸系部件、箱體及附近等所組成。
3.1.1箱體
箱體按其結(jié)構(gòu)形狀不同分為剖分式和整體式；按制造方式不同有鑄造箱體和焊接箱體。本課題將采用剖分式結(jié)構(gòu)的鑄造箱體。
剖分式箱體由箱座與箱蓋兩部分組成，用螺栓聯(lián)接起來構(gòu)成一個整體。剖分面與動力頭內(nèi)傳動件軸心線平面重合，有利于軸系部件的安裝和拆卸。本課題的動力頭采用了兩個剖分面。剖分接合面必須有一定的寬度，并且要求仔細(xì)加工。為了保證箱體的剛度，適當(dāng)?shù)募佑屑訌娎?。箱體箱體要有一定的寬度和厚度，以保證安裝穩(wěn)定性與剛度。
整體式箱體重量輕、零件少、機體加工量也少，但軸系裝配比較復(fù)雜。
箱體一般多用HT150、HT200制造。鑄造具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。當(dāng)承受重載時可采用鑄鋼箱體。鑄造箱體多用于批量生產(chǎn)。對于小批量或單件生產(chǎn)的尺寸較大的減速器可采用焊接式箱體。一般焊接箱體比鑄造箱體輕1/4~1/2，生產(chǎn)周期短。但用鋼板焊接時容易產(chǎn)生熱變形，故要求較高的焊接技術(shù)，焊成型后還許進(jìn)行退火處理。
3.1.2螺旋錐齒輪
主傳動零件采用一對準(zhǔn)雙曲線錐齒輪，為北齒生產(chǎn)，使用格利森成形刀法加工而成。
準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動是錐齒輪傳動中的普遍形式，螺旋錐齒輪是它的一種特殊情況.當(dāng)準(zhǔn)雙曲面齒輪的偏置距E12=0時，就成為螺旋錐齒輪傳動.在外形和加工方法上，準(zhǔn)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪無本質(zhì)區(qū)別，切齒計算方法差別也不大［1，2］.在實際設(shè)計中，它們的幾何計算方法卻不相同.當(dāng)偏置距E12趨近于零時，現(xiàn)行的準(zhǔn)雙曲面齒輪的幾何計算公式誤差增大，甚至失效.因此螺旋錐齒輪設(shè)計的幾何計算不能采用準(zhǔn)雙曲面齒輪幾何計算公式和計算方法.在CAD軟件開發(fā)中必須對這兩種錐齒輪分別進(jìn)行處理.