1、 eeee题 目 高精度滚齿机工作台设计 学生姓名 ee 学号 ee 所在学院 机 械 工 程 学 院 专业班级 ee 指导教师 王保民 _ _ 完成地点 _年 月 日eeY3150E 型滚齿机的工作台设计ee（ee）指导教师：ee摘要滚齿机是使用最广泛的齿轮加工机床，作为加工齿轮的一种重要手段，随着社会和科学技术水平的发展，对其加工精度的要求也越来越高。回转工作台作为滚齿机的一个重要的结构大件，它的特性直接关系到机床的加工精度和表面粗糙度。因此，回转工作台的设计是滚齿机设计中的一个很重要的环节。本文首先介绍了滚齿原理及 Y3150E 型滚齿机的总体结构，并对 Y3150E 型滚齿机的回转工作
2、台进行了方案设计，其中重点对带动回转工作台旋转的蜗杆传动进行了设计，校核了蜗杆轴的强度，还对安装在蜗杆轴上的轴承进行了轴承寿命分析。关键词：滚齿机；滚齿原理；回转工作台；蜗杆传动。eeAbstract The gear hobbing machine, as one of the most important way to machinegears, is widely used. As the development of seience and teehnology, the maehining preeision beeome higher and higher. In hobbing
3、machine, its rotary table is an important part influencing its machining preeision and stiffess of greatly. Hence, by means of optimizing analysis, strengthening the stiffness of hobbing machine is one effective way to improve its machining precision.This paper introduced the principle of gear hobbi
4、ng and the overall structure of Y3150E type hobbing machine, and the Y3150E type hobbing machine rotary table was designed. The worm drive makiing ratory table working is designed. Besides, the worm shaft strength was checked and the bearing installate on this worm shaft was analyed.Key words: hobbi
5、ng machine; principle of gear hobbing; rotary table; worm driveee第 I 页 共 30 页目 录第 1 章 绪论 .11.1 引言 .11.2 齿轮加工机床的国内外发展概况 .11.3 论文的主要构成 .3第 2 章 滚齿机的总体设计 .42.1 滚齿原理 .42.2 Y3150E 型滚齿机的结构 .42.3 Y3150E 型滚齿机技术规格 .52.4 回转工作台的方案设计 .62.5 回转工作台的设计结构 .62.6 本章小结 .8第 3 章 回转工作台传动部分的设计计算 .93.1 电动机的选择 .93.2 蜗杆传动的设计 .
6、93.2.1 选择蜗杆传动的类型 .93.2.2 选择材料 .93.2.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 .93.2.4 蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸 .113.2.5 校核齿根弯曲疲劳强度 .123.2.6 验算效率 .133.3 蜗杆传动的润滑 .133.3.1 润滑方法的选择 .133.3.2 润滑油的选择 .143.4 本章小结 .14第 4 章 回转工作台主要部件的设计计算 .154.1 蜗杆轴的结构设计 .154.1.1 蜗杆轴的最小直径计算 .154.1.2 蜗杆轴的强度校核 .164.2 轴承寿命分析 .174.3 本章小结 .20ee第 II 页 共 30 页总结 .21致谢
7、 .22参考文献 .23ee第 1 页 共 23 页第 1 章 绪论 1.1 引言齿轮传动是传递机器运动和动力的一种主要机械元件，它以其恒功率输出、承载能力大、传动效率高等优点而被广泛应用于各种机械设备及仪器仪表中，齿轮的质量及寿命将直接影响整机的工作性能。随着现代科学技术和工业水平的不断提高，对齿轮的制造质量要求也越来越高，齿轮的需求量也日益增加。这就要求机床制造业生产处高精度、高效率和高自动化程度的齿轮加工设备，以促进生产发展的需要。对于齿轮产品，其形状特点造成了齿轮加工的成型运动复杂、制造难度较大，所以，齿轮制造水平能够在一定程度上反映一个国家机械工业的技术水平。制造齿轮的方法有很多，如
8、铸造、热轧或冲压，但精密齿轮的加工仍然主要依靠切削法。按照形成齿形的原理不同，可以分为成形法和展成法两大类。成形法是用与被切齿轮齿槽形状完全相符的成型铣刀切出齿轮的方法；而展成法加工齿轮是利用齿轮啮合的原理，其切齿过程模拟成某种齿轮副（齿条、圆柱齿轮、蜗杆、蜗轮、锥齿轮等）的啮合过程。目前，滚齿是国内外应用最为广泛的切齿方法，一些国家滚齿机的拥有量约占所有齿轮机床总量的 45%50%，其加工原理是展成法，即把齿轮啮合副的齿条制作成刀具。另一个则作为工件，靠内联传动链强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。滚齿精度一般可以达到 78 级，当采用高精度滚刀和高精度滚齿机时，能够滚切 5 级的
9、齿轮。1.2 齿轮加工机床的国内外发展概况德国首先创造了滚齿机，美国出现了插齿机，尤其是美国格利森公司研制的刨齿机和铣齿机，使直齿锥齿轮和弧齿锥齿轮的加工机床得到了较大的发展;瑞士奥利康铣齿机的出现，使等高齿系列的摆线齿锥齿轮得到应用。随着各行业对齿轮传动提出高性能的需求，以磨齿为代表的硬齿面加工技术开始出现。上世纪 20 年代，瑞士马格公司创造了磨齿机之后，各类型的磨齿机和磨齿方法相继出现。40 年代，美国创造了剃齿机，为软齿面的高效精加工作出了贡献。50 年代初，美国首先发展了晰齿机，作为淬硬齿轮的高效光整加工设备，为齿轮生产行业广泛使用。60 年代中期，在欧美等国硬齿面制造技术的发展居主
10、导地位，相应地，硬齿面加工设备的发展令人目不暇接。齿轮加工机床的数控，ee第 2 页 共 23 页由于技术难度大和其他原因，起步较晚。但计算机数控给齿轮加工机床带来了革命性的变化，自 80 年代初进入实用期以来，进展十分迅速，德国的普法特公司已停止普通滚齿机生产，日本的三菱和瑞士的莱士豪尔公司生产的齿轮机床大部也是 CNC 型。90 年代后随着电子齿轮箱传动、误差补偿、参数化编程等技术在齿轮加工机床上的广泛应用，数控机床的发展更加迅猛。进入 21 世纪以来，由于采用先进的加工软件及数控系统，欧美等国的齿轮加工机床正向着高效、高精度、柔性化、综合化等方面发展 l。2006 年 9 月美国国际制造
11、技术展览会于芝加哥展览中心举办，2006 年 11 月第 23 届日本国际机床展览会于日本东京举办，2007 年 4 月第 10 届中国国际机床展览会在北京成功举办，2007 年 9 月欧洲国际机床展览会于汉诺威国际展览中心举办，通过近几年的国际四大机床展可以看出国外先进的齿轮加工技术和制齿机床已经呈现出全数控化、高速、高效化、高加工精度化、功能复合化及绿色化等特点 2-5。我国的齿轮机床制造业，始建于 50 年代初，开始时全面引进前苏联的技术，发展了我国第一代齿轮加工机床。从 60 年代起，通过引进、吸收德、英、美等国的先进技术并结合我国国情进行创新，开发了一系列的齿轮机床新产品，至80 年
12、代初，己达到全面更新换代。在滚、插、剃、晰、磨、锥齿轮加工、倒棱、倒角等主要齿轮加工机床方面.形成较完整的系列，贯彻了较先进的制造标准，能基本上满足我国齿轮制造业的需要，并有少量出口 6。目前，以齿轮机床制造为主业的厂家约 10 家，已成为我国机床工具行业的一个重要分支。上世纪 70 年代以后，由于现代机械设备的功率、速度、噪声与结构尺寸等工作参数的提高，以及对工作可靠性的进一步要求，目前齿轮装置的制造精度和内在质量都提高了。在很多场合使用的齿轮装置中，越来越普遍的采用材质较好的硬齿面齿轮，尤其在汽车、农机等行业，齿轮性能不断提高、批量在扩大、规格品种在增加，对齿轮加工技术在高精度、高效率、自
13、动化与柔性化等方面提出更高的要求。齿轮机床制造厂家，为适应这一新的要求，进行了一系列的基础研究，同时吸收现代科学技术的相关成果，开发了新一代的齿轮机床产品 7。尤其是计算机技术和电子技术的应用，使齿轮机床面目为之一新。齿轮加工机床的数控，由于技术难度大和其他原因，起步较晚 4。我国自 80 年代中期开始研制，通过 10 多年的努力，己能生产各类 CNC 型齿轮加工机床。进入2000 年以来，我国数控齿轮加工机床的发展己由成长期进入成熟期，并正向着高速、高效、高精度、综合化等方面发展，但在其网络化方面与国外仍然有很大差距。从 1989 年起，中国国际机床展览会每隔两年举办一次，迄今为止成功举办了
14、十届，CIMT 的展会规模一直居中国各类国际专业工业展览会之首，己成为国际先进制造技术交流与贸易的重要场所。2007 年 4 月 9 日第 10 届中国国ee第 3 页 共 23 页际机床展览会(CIMT20O7)在北京成功举行，国内齿轮加工机床参展商主要有陕西秦川机床工具集团有限公司、天津第一机床总厂、重庆机床有限责任公司、天津市精诚机床制造有限公司等，他们展出的产品充分展现了国内齿轮加工机床的“精密、高效、复合、专用、大型”的特点，与国外技术水平先进的机床相比，国产机床制造商在提高机床的可靠性、稳定性、加工效率、加工精度上下功夫，加快新产品研发力度，缩小与国外先进技术的差距，替代进口并扩大
15、出口，以改变先进的加工技术和加工设备为西方发达国家所垄断的现实 8。滚齿机是使用最广泛的齿轮加工机床，其数量约占整个齿轮加工机床的 45%左右。多数情况下，滚齿机用来加工渐开线齿形的直齿、斜齿和人字齿轮，只要工件的模数、压力角与滚刀一致，通过机床的调整便可以加工不同齿数和不同螺旋角的齿轮。实际上，只要滚刀与工件齿形共辘，就可以加工其他齿形的工件，如圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮等。大型滚齿机除按展成法工作外，尚设分度铣齿装置，用盘铣刀或指状铣刀作仿形铣齿;或附设内齿滚刀架，用特定的螺旋滚刀，按展成法滚切内齿轮。滚齿机既适用于高效率的齿形粗加工，又适用于高精度齿形精加工。由于适应范围大、调整简易、操作
16、方便，因此这种机床不论对于大量生产和成批生产的工厂，或者是小量生产和单件生产的工厂，都是一种比较经济的齿形加工设备。滚齿尺寸规格范围宽，直径从不足 1 毫米、模数不足 0.1 毫米(仪表齿轮)至直径 12 米、模数 40 毫米的工件都可滚齿。滚齿机适用于加工目前已实际应用的各种齿轮材料。由于滚齿机技术的进步，已生产出多种型号的滚齿机，可以使用硬质合金滚刀半精滚或精滚淬过火的硬齿面齿轮，可以减少磨齿余量甚至代替部分磨齿 1。由于数控技术的应用，更加拓展了滚齿机的工艺性能，但仍有其局限性，例如:不能加工窄空刀槽的齿轮块、中小尺寸的内齿轮和齿条，不能加工节曲线不封闭或凹形节曲线的非圆齿轮等。我国作为
17、一个制造业的大国，各行各业对齿轮的需求量一直都比较大，但齿轮加工技术水平却一直比较落后，要加工高精度的齿轮具有很大的难度。1.3 论文的主要构成本文是以 Y3150E 滚齿机为设计对象，主要解决 Y3150E 滚齿机回转工作台的工作原理和机械结构的设计与计算部分。设计计算部分包括蜗杆传动的设计、蜗杆轴的强度校核及轴承的寿命分析。ee第 1 页 共 23 页2.电机选择2.1 电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1 选择电动机类型2.1.2 选择电动机容量电动机所需工作功率为：；wdP工作机所需功率 为：wP；10FvPw传动装置的总效率为：；432传动滚筒 96.01滚动轴承效率 2闭式齿
18、轮传动效率 7.3联轴器效率 4代入数值得： 8.09.09.6024321 所需电动机功率为： kWFvPd 5.118.略大于 即可。d选用同步转速 1460r/min ；4 级 ；型号 Y160M-4.功率为 11kW2.1.3 确定电动机转速取滚筒直径 mD50in/6.12506rvnw1.分配传动比（1）总传动比 62.1.54wmni(2)分配动装置各级传动比ee第 2 页 共 23 页取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 03.4.10ii则低速级的传动比 8.2.6012i2.1.4 电机端盖组装 CAD 截图图 2.1.4 电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1 电动机轴mNrkWnPTpmd81.6950i/42.02.2.2 高速轴
