齿轮磨棱倒角机主轴箱设计说明书-毕业论文.doc
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1、毕业设计说明书题 目: 齿轮磨棱倒角机 (主轴箱的结构设计) 系 别: 机械系 专业班级: 数控082班 姓 名: 学 号: 指导教师: 职 称: 二一二年三月二十八日中文摘要齿轮倒角机采用双刀分离结构,刀具进给,一齿切削完毕,刀轴让刀、工件分度并开始下一次的切削。从开始切削起,工件转一周即可完成一个零件的倒角加工。进给方式一般采用刀具进给也可根据需要采用工件进给方式。齿轮倒角机总体结构为卧式布局, 采用模块化设计,具有调整操作方便,稳定性好等优点。齿轮倒角机采用用硬质合金机夹刀(刀具形式根据加工件选定)。此机床具有高效、加工质量好,操作简便等特点,因此它即能满足小批量新产品的试制加工,又能适
2、合于大批量规模化生产的需要,是汽车齿轮加工的理想设备。关键词: 齿轮倒角机; 倒角加工; 硬质合金机夹刀; 理想设备47AbstractGear chamfering machine adopts double knife isolated structure, feed, a tooth cutting is finished, let the knife, knife shaft workpiece indexing and start the next cutting. From the beginning of cutting, a workpiece rotating a week
3、to complete a part for processing chamfering. Feeding methods generally use the tool can also be used in accordance with the needs of the workpiece feeding way.Gear chamfering machine structure for the horizontal layout, the use of modular design, has convenient operation, good stability and so on.
4、Gear chamfering machine with hard alloy machine clamp ( tool form according to the selected processing element ). This machine has the advantages of high efficiency, good processing quality, simple operation, so it can meet the small batch trial of new products processing, and can be suitable for la
5、rge scale production needs, is the ideal equipment for processing of automobile gear.Key words: gear chamfering machine; chamfering; carbide knife-folder; ideal equipment目 录中文摘要1Abstract2目 录3前言5第二章 总体方案的设计要求162.1总体方案162.2工作原理162.3设计的技术要求18第三章 主轴箱的设计203.1主轴箱的箱体203.2.传动系统设计213.2.1传动轴I的设计计算213.2.2传动轴I的
6、计算223.2.3齿轮的验算233.3传动轴及轴上零件设计计算253.3.1传动轴的验算253.3.2齿轮的验算263.4 传动轴及轴上零件的设计计算293.4.1 传动轴的验算293.4.2齿轮的验算293.5电机的设计313.5.1驱动力计算313.5.2电机的选择33第四章 砂轮调节架的设计344.1升降螺杆的设计344.1.1确定螺纹直径344.1.2螺杆的强度校核354.1.3自锁性验算354.1.4螺杆结构354.1.5稳定性计算364.2升降螺母的设计计算374.2.1确定螺纹旋合圈数z374.2.2校核螺母的螺牙强度374.2.3螺母其它结构尺寸384.2.4螺母外径和凸缘强度
7、的计算及螺母悬置部分拉扭组合校核 3843纵向螺柱的设计与校核39第五章 除尘机的设计4151概述4152 执行标准41 53机组结构及工作原理41 54性能参数41 6.使用、维护、保养42第六章 结束语44致谢45参考文献:46第一章 前言一般地说,大多数机械零件完工前的最后一道手续是倒角,那么为什么要倒角呢?随着生产技术的发展和使用要求的提高,齿轮正朝着高精度,搞强度,高承载,低噪音,轻量化及长寿命方向发展。对齿轮轮齿进行倒棱是控制齿轮噪音等方面一个十分重要的工艺措施,已引起国内外齿轮加工制造行业普遍的关注和重视。 对美国产齿轮的研究发现,美国无论是通用公司,还是博格华纳,GE.BUCY
8、RUS,ALLISON,TEREX,CAT,等公司,生产的无论是闭式或开式的齿轮,均对其经行倒棱,虽然美国尚没有统一的齿轮倒棱国家标准,但是各公司对齿轮倒棱有着相同的共识必须倒棱,并按各自公司的有关标准进行实施。国外对这一技术的应用十分重视,足以表明齿轮倒棱的重要性和必要性。 倒棱的实质和种类 倒棱实质上就是小倒角,也就是在齿轮的齿形加工后对所有裸露的尖角在倒一个小倒角,为了与齿轮两端的大倒角相区别,故称为倒棱。倒棱又分为齿顶倒棱和齿廓倒棱。如图1. 倒角的主要原因有以下几个:1、防止凸起,没有倒角过的棱边一旦遭到碰撞就会“肿起”,不要小看一点“肿起”,如果是平面,一点凸起就会使工件放不平,安
9、装不到位,我们知道机械零件的许多尺寸公差是以百分之几毫米计的,一点凸出就会使工件的尺寸公差、形位公差超差造成次品,严重的造成机械故障甚至人生事故。2、防止锋口伤人,没有倒过角的棱边都是很锋利的,工人在搬动零件时难免会碰到,一不小心就会伤人,这是很危险的。所以除了刀具和模具外,机械零件都是需要倒角的。3、为了连接时顺畅,齿轮时机械零件它具有一般机械零件的共性,同时它又有它的特性,齿轮在许多时候是需要改变连接的,比如:汽车上的换挡,就是改变变速箱里的齿轮的连接位置,还有车床要改变主轴的转速,就要改变主轴箱里的相关齿轮的对搭,倒过角的齿轮改变对搭时会很顺畅,如果没有倒过角就会出现撘不进去的情况。倒棱
10、的作用(1) 降低齿轮啮合时的噪声。 倒棱是沿轮齿端面的倒角,是防止由于小的磕碰造成齿面凸起而产生噪音和损伤啮合齿面的一项重要措施。 (2) 提高啮合精度,减少啮合冲击。 一对齿轮在啮合的过程中,一开始进入啮合时,由于加工和轮齿的变形,极易引起啮合冲击,所以使振动增大。 (3)减少扒齿,延长齿轮使用寿命。 大小齿轮在运转时,如果不采用齿顶倒棱,则往往会出现小齿轮齿顶扒大齿轮齿根的现象。这是因为大,小齿轮齿顶的外圆一般比齿根要硬,而且此处的滑动速度较大,再加上安装时调整不当,所以在运转后往往出现大,小齿轮的齿顶互相扒对方轮齿齿根的现象,极易划出沟痕(类似于胶合)。有时将小齿轮的齿顶面也划出同样的
11、沟痕,对齿轮的寿命产生严重的影响。 (4) 减少热处理时的应力集中 倒棱后消除齿顶及齿廓的尖角有以下的优点。 a 对硬齿面齿轮,渗碳钱做适度的热前倒角,在热处理渗碳过程中可防止轮齿尖角处氧化脱碳。 b 减少淬火时的应力集中和消除热处理过程引起的淬火裂纹或开裂,这对于预防淬火开裂具有重要的作用。 (5)减少打齿的危险性 因为倒棱是沿着整个齿形裸露部分的尖角进行的,所以可避免疲劳的微裂纹源并减少应力集中,从而减少打齿的危险性。 (6)轮齿倒棱后不仅外形美观,而且比较安全,在齿轮的装配与调试中不易手被划伤。在机械厂,对机械零件的倒角重不重视,有时候是区别高手和低手的重要标志,不信你可以注意一下,一个
12、水平高超的高手肯定很重视倒角的,反过来不重视零件倒角的往往是低手。双磨头半自动弧齿锥齿轮(俗称螺旋伞齿轮)齿端磨棱倒角设备。也可满足其它齿形的锥齿轮和各类圆柱齿轮、内齿圈、非圆齿轮、链轮等齿形零件的齿端倒角加工,尤其在硬齿面上倒角最为适宜。本机床不设置复杂的分度机构、齿形靠板或对刀样板,也不用专用刀具,只是利用工件的转动,平行砂轮的旋转,以及重力与切削反力巧妙地结合,达到一种动态平衡,使磨头具有自适应能力。砂轮沿齿形进行磨削,磨出的倒棱宽0.31.2mm,倒角15-55,可按工件要求调节。机床操作简便,除装卸工件外,自动完成工作循环,维修简单、生产效率高、特别适合汽车、拖拉机桥齿生产厂家,和各
13、类齿轮生产的专业厂家大批量生产中使用。本机床不受齿数、模数的过多限制,使用范围广,调整简单省时,用于多品种小批量生产中也不失为理想的设备本机床不设置复杂的分度机构、齿形靠板或对刀样板,也不用专用刀具,只是利用工件的转动,平行砂轮的旋转,以及重力与切削反力巧妙地结合,达到一种动态平衡,使磨头具有自适应能力。砂轮沿齿形进行磨削,磨出的倒棱宽0.31.2mm,倒角15-55,可按工件要求调节。机床操作简便,除装卸工件外,自动完成工作循环,维修简单、生产效率高、特别适合汽车、拖拉机桥齿生产厂家,和各类齿轮生产的专业厂家大批量生产中使用。本机床不受齿数、模数的过多限制,使用范围广,调整简单省时,用于多品
14、种小批量生产中也不失为理想的设备。从20世纪中叶倒角机床技术出现以来,倒角机床机床给机械制造业带来了革命性的变化。倒角机床加工具有如下特点:加工柔性好,加工精度高,生产率高,减轻操作者劳动强度、改善劳动条件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。倒角机床机床是一种高度机电一体化的产品,适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。倒角机床机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 进入21世纪,我国经济与国际全面接轨,进入了一个蓬勃
15、发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机,也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力,加速推进倒角机床机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对倒角机床机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,倒角机床机床的应用范围还在不断扩大,并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了倒角机床机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势,并提出了我国倒角机床机床发展中存在的一些问题。倒角机床机床的发展趋势 1 高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用,对倒角
16、机床机床加工的高速化要求越来越高。 (1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴最高转速达200000r/min; (2)进给率:在分辨率为0.01m时,最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工; (3)运算速度:微处理器的迅速发展为倒角机床系统向高速、高精度方向发展提供了保障,开发出CPU已发展到32位以及64位的倒角机床系统,频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高,使得当分辨率为0.1m、0.01m时仍能获得高达24240m/min的进给速度; (4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右,高的已达0.5s。德国Chiron公司
17、将刀库设计成篮子样式,以主轴为轴心,刀具在圆周布置,其刀到刀的换刀时间仅0.9s。 2 高精度化 倒角机床机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度,机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。 (1)提高CNC系统控制精度:采用高速插补技术,以微小程序段实现连续进给,使CNC控制单位精细化,并采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精度(日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机,其位置检测精度可达到0.01m/脉冲),位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法; (2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术,对设备的热变形误
18、差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明,综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%80%; (3)采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度,并通过仿真预测机床的加工精度,以保证机床的定位精度和重复定位精度,使其性能长期稳定,能够在不同运行条件下完成多种加工任务,并保证零件的加工质量。 3 功能复合化 复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合加工中心、车铣复合车削中心、铣镗钻车复合复合加工中心等;工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工,减
19、少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差,提高了零件加工精度,缩短了产品制造周期,提高了生产效率和制造商的市场反应能力,相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。 加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。德国Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构,该加工中心能够完成车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序,可完成复杂零件的全部加工。随着现代机械加工要求的不断提高,大量的多轴联动倒角机床机床越来越受到各大企业的欢迎。 在2005年中国国际机床展览会(CIMT2005)上,国内外制造商展出了形式各异的多轴加工机床(包括双主轴、双刀架、9轴控制
20、等)以及可实现45轴联动的五轴高速门式加工中心、五轴联动高速铣削中心等。 4 控制智能化 随着人工智能技术的发展,为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求,倒角机床机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面: (1)加工过程自适应控制技术:通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息,利用传统的或现代的算法进行识别,以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态,并根据这些状态实时调整加工参数(主轴转速、进给速度)和加工指令,使设备处于最佳运行状态,以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备运行的安全性; (2)加工参数的智能优化与选择:将工艺专
21、家或技师的经验、零件加工的一般与特殊规律,用现代智能方法,构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”,利用它获得优化的加工参数,从而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的目的; (3)智能故障自诊断与自修复技术:根据已有的故障信息,应用现代智能方法实现故障的快速准确定位; (4)智能故障回放和故障仿真技术:能够完整记录系统的各种信息,对倒角机床机床发生的各种错误和事故进行回放和仿真,用以确定错误引起的原因,找出解决问题的办法,积累生产经验; (5)智能化交流伺服驱动装置:能自动识别负载,并自动调整参数的智能化伺服系统,包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这
22、种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量,并自动对控制系统参数进行优化和调整,使驱动系统获得最佳运行; (6)智能4M倒角机床系统:在制造过程中,加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径,将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一个系统中,实现信息共享,促进测量、建模、加工、装夹、操作的一体化。 5 体系开放化 (1)向未来技术开放:由于软硬件接口都遵循公认的标准协议,只需少量的重新设计和调整,新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容,这就意味着系
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