1、湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目：Y3150E 型滚齿机的刀架设计专 业： 机械设计制造及其自动化学 号： 2010963037 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2014 年 5 月 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书全套图纸，加 153893706论文（设计）题目： Y3150E 型滚齿机的刀架设计 学号： 2010963037 姓名： 曾建主 专业： 兴湘机械设计制造及其自动化 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求研究内容：以 8mm 最大加工模数为基本参数，对滚齿机刀架进行设计，拟定总体方案，进行结构设计，对主要的零件进行设计计算和强度校核。使设计的刀架可用于齿轮加工，
2、最后用 CAD 软件生成图纸。具体内容如下： 1.明确设计任务，查阅相关资料，翻译相关外文资料，写出开题报告。 2.完成滚齿机刀架结构设计计算 3.完成刀架结构装配图设计 4.整理图纸，撰写设计说明书。 基本要求： 1技术指标要求符合设计要求 。 2绘制测试台总装配图和主要零件图。要求图纸不少于 2.5 张 A0 图纸。 3翻译一篇不少于 3000 字的外文文献。 4撰写毕业设计说明书，要求不少于 1 万字。 二、重点研究的问题Y3150E 型滚齿机刀架的系统设计。 三、进度安排序号 各阶段完成的内容 完成时间1 查阅文献，收集资料 第 1 周2 确定总体方案 第 23 周3 开题报告 第 4
3、 周4 主要零部件的设计与计算 第 58 周5 中期检查 第 9 周6 完成所有零部件的设计 第 1012 周7 撰写毕业设计说明书 第 1314 周8 准备答辩 第 15 周四、应收集的资料及主要参考文献1 吴宗泽. 机械设计课程设计手册. 北京：高等教育出版社，2006. 2 晏初宏. 金属切削机床. 北京：机械工业出版社，2007. 3 李洪. 实用机床设计手册M. 北京：辽宁科学技术出版社， 1999. 4 濮良贵. 机械设计.西安：高等教育出版社，2005. 5 吴良. 机床设计图册.上海：上海科学技术出版社，1979. 6 张德全.机械制造装备及其设计. 天津：天津大学出版社，20
4、03. 7 赵汝嘉. 机械设计手册( 软件版). 北京: 机械工业出版社. 2003. 8 成大先. 机械设计手册M. 北京: 化学工业出版社 , 2004. 9 王健石. 机械加工常用刀具数据速查手册M. 北京: 机械工业出版社, 2005. 10 蔡学熙 . 现代机械设计方法实用手册M. 北京: 化学工业出版社, 2004. 11 手册编委会. 机械加工工艺装备设计手册M. 北京: 机械工业出版社, 1998. 12 朱孝录 . 机械传动装置选用手册M. 北京: 机械工业出版社, 1999. 13 胡家秀 . 机械零件设计实用手册M.北京: 机械工业出版社, 1999. 湘潭大学兴湘学院毕
5、业论文（设计）评阅表学号 2010963037 姓名 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： Y3150E 型滚齿机的刀架设计 评价项目 评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计
6、、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价作者的毕业设计为 Y3150E 型滚齿机的刀架设计，论文选题符合培养目标要求，能体现学科专业特点，达到了综合训练的目的。该生具有较强的文献查阅、资料综合归纳整理的能力，能在设计工作中较熟练运用所学知识，毕业设计技术方案可行，工作量适当，设计思路较清晰，研究内容具有一定的实际应用价值，论文质量较好，同意参加答辩评阅人： 2010 年 5 月 日湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见学号： 2
7、010963037 姓名： 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 30 页 图 表 10 张论文（设计）题目： Y3150E 型滚齿机的刀架设计 内容提要： 研究内容：以 8mm 最大加工模数为基本参数，对滚齿机刀架进行设计，拟定总体方案，进行结构设计，对主要的零件进行设计计算和强度校核。使设计的刀架可用于齿轮加工，最后用 CAD 软件生成图纸。具体内容如下： 1.明确设计任务，查阅相关资料，翻译相关外文资料，写出开题报告。 2.完成滚齿机刀架结构设计计算 3.完成刀架结构装配图设计 4.整理图纸，撰写设计计算说明书。 主要特色：该滚齿机主要用于单件、小批和成批圆柱齿轮的加工
8、，设计出的刀架系统结构简单紧凑，主传动箱中的零件绝大多数采用标准件，使制造成本大大降低。能够，满足强度、刚度、寿命、工艺性与经济性等方面的要求，满足加工要求，保证加工精度并使机床运行平稳，工作可靠，结构合理，装卸方便，便于维修与调整。指导教师评语曾建主同学在毕业设计期间态度比较认真，其毕业设计的内容为 Y3150E 型滚齿机的刀架设计，在认真阅读国内外相关参考文献基础上，基本了解相关领域的研究现状。在毕业设计期间，对 Y3150E 型滚齿机的的刀架部分进行了结构设计及相关的设计计算。通过毕业设计曾建主同学对机械设计的相关技巧、以及机械设制造相关领域的基础知识的掌握有了较大的进步，初步掌握了相关
9、制图软件在机械设计中的应用。论文达到毕业设计要求，同意参加答辩，推荐毕业设计成绩为“ ” 。指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语根据答辩情况,答辩小组同意其成绩评定为 。答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见经答辩委员会讨论,同意该毕业设计成绩评定为 。答辩委员会主任： 年 月 日目录摘 要 -1第一章 绪论 -31.1 选题的依据及课题意义 -31.2 国内外滚齿机的研究发展状况 -3第二章 滚齿机总体设计 -62.1 滚齿机的工作原理 -62.2 滚齿机的结构设计 -62.3 滚齿机的传动方案设计 -72.4 主传动方案的评定与选择 -102.5 电动机的选择 -122.6 滚齿机的
10、技术规格 -13第三章 刀架结构设计 -143.1 滚刀刀架的结构介绍 -143.2 刀架结构的设计计算 -153.2.1 直齿轮的设计 -153.2.2 滚刀心轴的结构设计 -18第四章 滚刀箱及其余部件设计 -214.1 滚刀箱的设计 -214.2 滚刀牙箱设计 -234.3 刀架立柱设计 -23总 结 -24参考文献 -25致 谢 -26附录一 -27附录二 -331Y3150E 型滚齿机刀架设计摘 要滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛。在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮。这种机床使用特制的滚刀时也能加工涡轮、花键和链轮等各种特殊齿形的工件。本滚齿机由床身、立柱、
11、刀架及滑板、工作台组成。滚刀箱固定在刀架滑板上，滚刀心轴插入滚刀主轴并用拉紧螺栓固定在主轴上。为了保证主轴与前轴承的适当间隙，前轴承是做成外锥并开口。调整轴承上的两个螺母，可以使前轴承做轴向移动，使前轴承孔收缩便可消除主轴和轴承间过大的间隙。我的课题主要内容是滚齿机刀架系统设计：以 8mm 最大加工模数为基本参数，对滚齿机刀架进行设计，拟定总体方案，进行结构设计，对主要的零件进行设计计算和强度校核。使设计的刀架可用于齿轮加工，最后用 CAD 软件生成图纸。关键词：滚齿机、刀架、齿轮2Y3150E Gear Hobbing Machine Cutter Frame DesignAbstractT
12、he gear hobbing machine is special purpose machine tools cutting gear with gear hob and it is widely used.It can be used for machining spur cylindrical gears,helical cylindrical gears.With special hobbing cutter,it could machine worm gears multiple spline and sprocket wheels whose tooth profile are
13、special.This gear hobbing machine is composed of bed,column,cutter frame,slider,and machine table.Rob cutter frame is fixed on the slide of cutter rack, the hob shaft is inserted into hob spindle and fixed with the draw-in bolt on the main axle. In order to guarantee the spindle and the suitable fro
14、nt bearing gap, the front bearing has the outer cone and the aperture. Adjusting on the bearing two nuts, it causes bearing movement along the front axle when motion and causes contraction of the front bearing hole then to be possible to eliminate the gap between the main axle and the bearing. The t
15、opic main content of topic is hob-cutter frame design as well as the spindle assembly design:8mm maximum machining modulus of the basic parameters,hobbing tool holder to design,develop the overall program,structural design,the main parts of the design calculation and strength check.Make the design o
16、f the turret and the table can be used for gear cutting,finally with CAD software to generate drawings.Key words :gear hobbing machine,cutter frame, gear3第一章 绪论1.1 选题的依据及课题意义机械制造业为整个国民经济提供技术装备，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一，是国家重要的支柱产业。滚齿机基于齿轮广泛应用于汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业。它的发展不仅影响整个机械制造业的发展
17、，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。17 世纪末，出现能正确传动的轮齿。18 世纪，欧洲的工业革命进一步推广了齿轮传动的应用。20 世纪随着汽车和航空工业的发展，渐开线齿轮已在应用中占于优势。齿轮在机械制造中的作用尤为重要，它是传递运动和动力的重要零件，齿轮的质量直接影响到机电产品的工作性能、承载能力、使用寿命和工作精度等。齿轮的加工技术和加工能力反映一个国家的工业水平。而滚齿是应用最广的切齿方法，滚齿加工大多都是在滚齿机上进行的，因此滚齿机在机械加工中占有举足轻重的作用。随着机械制造业的的飞速发展，机械自动化的技术改造和技术进步步伐的加快，机械加工水平直接影响着国家经济的发展，
18、从而齿轮加工的要求更加严密精确。对产品的要求更加苛刻。为了最大化的提高产品质量和利益获得，要求齿轮加工机床具有高速、精确、自动化等特点。在现代机电产品中，虽然数控技术和液压电气传动技术占有主导的发展地位。但是由于齿轮传动的传动效率高、传动比准确，在高速重载条件下工作，齿轮传动体积小，所以应用仍然很广泛。随着科学技术的发展和机电产品精度的不断提高，相应要求滚齿机的设计也应符合高效率、高精度、低能耗，适应可持续发展道路，充分解放劳动力的要求。1.2 国内外滚齿机的研究发展状况早在公元前 400 年，中国古代齿轮用手工修锉已成型。1540 年，意大利的 J.托里亚诺在制造钟表时制成一台使用旋转锉刀的
19、切齿装置。1835 年，英国的 J.B.惠特沃思获得蜗轮滚齿机的专利。1858 年，C.席勒取得圆柱齿轮滚齿机的专利。以后几经改进，直至 1897 年德国人 H.普福特制成带差动机构的滚齿机，才圆满解决了加工斜齿轮的问题。制成齿轮形插齿刀后，美国费洛斯于 1858 年制成了插齿机。20 世纪初，由于齿轮需求量迅速发展，特别是为了满足汽车工业的生产4需要，又先后出现了插齿机、刨齿机、铣齿机、磨齿机、剃齿机和珩齿机。经过半个世纪的发展，形成了滚、插、剃、珩、磨的齿轮加工基础。在当前的齿轮制造业中，各家公司的齿轮加工工艺大致相同。汽车齿轮大多数采用滚齿剃齿热处理珩齿工艺，少数企业和部分轿车企业采用滚
20、齿热处理磨齿工艺，而重载齿轮传动业则普遍采用滚齿热处理磨齿工艺。滚齿在汽车齿轮加工方面占据了 70%以上的份额，可见滚齿在齿轮加工领域的作用不可替代。 滚齿机制造技术的发展可划分为机械式滚齿机和数控滚齿机两个阶段。传统的机械传动式滚齿机，其特征为各主轴采用机械式的传动形式，包括差动、分齿、工件轴、滚刀轴和进给等。由于传动链固有的理论误差和安装间隙，造成速度很慢，精度很低。工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机通过齿轮副和蜗轮副驱动作旋转运动；刀架可沿立柱导轧垂直移动，还可绕水平轴线调整一个角度。工件装在工件轴上，由分度蜗轮副带动旋转，与滚刀的运动一起构成展成运动。滚切斜齿时，差动机构使工件作相
21、应的附加转动。工作台(或立柱)可沿床身导轨移动，以适应不同工件直径和作径向进给。随着数控技术的发展，出现了 13 个轴数控化的滚齿机，其中的一部分轴采用伺服电机数字化控制。直到 20 世纪 80 年代，世界上才出现真正意义上的六轴数控滚齿机。在过去的 20 年中，数控滚齿机的发展可以划分为 4 代。第一代数控滚齿机的工件轴和滚刀轴等采用传统的蜗杆蜗轮副传动，速度依然较低，但精度有所提高。随着刀具技术的发展，切削线速度有了很大的提高，原来的滚齿机已不能满足刀具的高速切削要求，于是更快的第二代数控滚齿机诞生。其工件轴和滚刀轴采用齿轮副传动，速度有很大的提高。格里森凤凰牌125GH 是第二代数控滚齿
22、机的代表。第三代数控滚齿机于 90 年代末期出现，它与世界上两大齿轮装备巨头的合并不无干系。差动机构滚齿机发明人 H.普福特创办了 PFAUTER 公司，100 多年来，PFAUTER 公司不断探索，使滚齿机制造技术始终处于世界领先地位。1997 年，世界著名锥齿轮制造商美国格里森公司成功收购德国 PFAUTER 公司。通过技术的强强联手，第三代数控滚齿机 GP 系列诞生。其以全直驱技术的利用为特征，工件轴和滚刀轴的直接驱动实现了真正意义的全闭环控制。直驱技术的使用，保证了高速度；电子齿轮箱和机械间隙的数控补偿，保证了高精度。作为齿轮技术和装备的领导者，近 10 年间，基于多年的齿轮机床制造经
23、验以及不断的创新意识，格里森公司又开发出第四代滚齿机 GENESIStm 130H，这也是当今世界上唯一的第四代数控滚齿机。GENESIStm 130H 采用“三合一”的人造大理石床身，只有在高精度磨床上才使用的床身被应用于粗加工机床，可见粗加工对于后续工序的进行影响很大。同时，GENESIStm 130H 还应用了快速上下料机5构、干切技术、快换夹具、人性化的人机界面、安全集成模块等最新技术。数控滚齿机朝着超高速、超精度、超可靠性、超数字化方向发展。我国滚齿机及其自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的
24、扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。2007 年 4 月，中国本土生产的第一台带有人造大理石床身、高速主轴直驱的滚齿机正式问世。这台滚齿机经过严格测试，各项精度指标和性能完全满足格里森美国和德国标准，标志着中国齿轮机床的制造技术从此跨入了一个崭新的高度。6第二章 滚齿机总体设计2.1 滚齿机的工作原理滚齿加工是依照交错轴螺旋齿轮啮合原理进行的。用齿轮滚刀加工的过程，就相当于一对螺旋齿轮啮合的过程。如图 2.1(a)所示。将其中的一个齿轮的齿数减少到一个或几个
25、，螺旋角增大到很大，呈螺杆状，就成了蜗杆传动。如图2.1(b)所示。再将蜗杆开槽并铲背，使其具有切削性能，就成了齿轮滚刀。如图2.1(c)所示。滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿的，成形滚刀旋转运动和工件旋转运动组成的复合运动就是展成运动，再加上滚刀沿工件轴线垂直方向的进给运动，就可切出整个齿长。图 2.1 滚齿原理图2.2 滚齿机的结构设计本次所设计的 Y3150E 型滚齿机，它主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，也可用于手动径向进给加工蜗轮。图 2.2 所示是 Y3150E 型滚齿机床的外形图。机床由床身、立柱、刀架溜板、刀架、后立柱和工作台等组成。刀架溜板带动滚刀刀架可沿立柱导轨作垂直进
26、给运动和快速移动；安装滚刀的滚刀杆装在刀架的主轴上；刀架连同滚刀一起可沿刀具溜板的圆形导轨在 240范围内调整安装角度。工件安装在工作台的工件心轴上或直接安装在工作台上，随同工作台一起作旋转运动。工作台安和后立柱装在同一溜板上，并沿床身的水平导轨作水平调整移动，以调整工件的径向位置或作手动径向进给运动。后立柱上的支架可通过轴套或顶尖工件心轴的上端，以提高工件心轴的刚度，使滚切工作平稳。7图 2.2 滚齿机床外形图2.3 滚齿机的传动方案设计Y3150E 型滚齿机传动系统中共有 6 条传动链，它们分别是主运动链、展成运动链、轴向进给运动链、附加运动链、工作台的水平送进运动链和快速移动刀架的运动链
27、。其主要四条传动链的表达式如下：1) 主运动传动链：电动机(M)12置换结构(I v)34滚刀，是一条将电动机与滚刀相联系的外联系传动链。其中置换机构用以变换滚刀的转速。2) 展成运动传动链：滚刀45置换结构(I x)67工作台，是内联系传动链，实现渐开线齿廓的复合成形运动。其中置换机构用于适应工件齿数和滚刀头数的变化，其传动比的要求很精确。3) 轴向进给运动传动链：工件78置换结构(I f)910刀架升降丝杠，是一条外联系传动链，实现齿宽方向直线形齿形的运动。其中，置换机构用于调整轴向进给量的大小和方向，以适应不同加工表面粗糙度的要求。加工直齿圆柱齿轮时，它需具有以上三条传动链。图 2.3
28、所示为滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图。8图 2.3 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图4)附加运动传动链：刀架升降丝杠1213置换结构(I y)1415I 合成67置换结构（I x）89工件，加工斜齿轮时的进给运动是一个螺旋运动，是一个复合运动。实现滚切斜齿轮所需成形运动的传动原理图如图 2.4 所示。其中，主运动、展成运动以及轴向运动传动链与加工直齿轮时相同，只是在刀架与工作台之间增加了此附加运动链。图 2.4 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图92.4 主传动方案的评定与选择对于同一个系统，可以有不一样的传动方案.也可以利用不一样的传动部件，选择传动系统，不仅要考虑方案的可行性，还要考虑加工工件的经济性
29、等等。所以就下面关于各部分系统的传动选择与评定，并且列出最优方案。表 2.1 主传动传动方案表方案简图 方案说明方 案 一 定 轴 轮 系 定轴轮系方案：由设计题目的主要技术参数知，滚刀主轴的变速级为6 级，又依据经验，该传动为降速传动。越接近电动机的转动件转速越高，在电动机功率一定的情况下，传动件和传动轴的几何尺寸就越小。定轴轮系结构简单、传动结构紧凑、传动效率较高，制造和操作都比较方便，价格低廉。在此处若用定轴轮系，会是进给系统的变数技术较小。本系统只 适用于变速级数较小的场合，当变速级数较大时，会使其结构庞大。方 案 二 周 转 轮 系周转轮系有多种类型，类型选择主要依据不同类型轮系适用
30、的传动比范围以及对该轮系效率的估算传动比较大，在以传递运动为主时，可选择转化轮系为正号机构的行星轮系。传动比较大，且以传递动力为主时，应该选用转化轮系为负号机构的行星轮系。但因为负号机构传动比不能很大，可以将多个基本型行星轮系串联起来，或与定轴轮系组成混合轮系，以获得较大的传动比和较高的效率。10方 案 三 挂 轮由设计题目的主要技术参数知，滚刀主轴的变速级为 6 级，又依据经验，该传动为降速传动，需要六组不同传动比的挂轮。该变速系统原理简单，结构紧凑，制造和维护比较方便，但操作比较复杂。用于不同转速时需要不同的挂轮。在变速级数较多，变化频率较高时，所需挂轮数目就较多，一台机床就得配带同样数目
31、的挂轮，很麻烦。但可给据不同的传动比要求更换不同的齿轮。方案四带传动塔轮变速该变速机构结构简单，可用于两轴间距较大的场合，如机床。主轴 I上的塔轮与从动轴 II 上的塔轮其装置方向恰相反，各级带轮直径之选取，都以同一带长为基准。通过改变带与不同直径带轮接触，即可使从动轴获得不同转速。依据表 2.1 所示，最佳传动方案为方案三，置换结构为挂轮时，变速系统原理简单，制造和维护比较方便。可给据不同的传动比要求更换不同的齿轮。112.5 电动机的选择滚齿切削的最大扭矩（2-1.750.6.810.26.7max 1239(kgfm)MfAVZ1）（2-1.750.6.810.26.71234f 平 均
32、2）式中： 切削深度系数是切削深度 a 和齿高的比值， ；A a2.5mA所要加工齿轮的齿数；Z工件材料修正系数；1k齿轮螺距角修正系数；2为硬度修正系数。3k当切削铸铁时，模数 m=8mm，进给量取 f=3，A=0.5，切削速度 ，60m/inVZ=100，查得 ， ， ，代入式(2-1)可得：48.01k1.2k23.k 75065.806.27max9 481.23kgfM.3gf根据滚刀直径 d=160mm，有KNF17.2/dWVP40.6机床电动机的功率 ，主轴箱工作台等传动系统的传动效率为 0.72，则取E效率 ， ，选电动机功率72.0总K95.27./1.2/总 3kWEP为
33、满足转速和滚齿机结构的要求选择电动机的转速为 ，查机械140r/minn设计手册，选择的电动机的型号为：Y100L2-4。122.6 滚齿机的技术规格其设计依据如下：加工圆柱形直齿轮最大直径 有外支架 450mm 无外支架 800mm加工圆柱形斜齿轮最大直径 螺旋角为 30时 500mm螺旋角为 60时 190mm最大加工模数 钢材 6mm，铸铁 8mm；最大工件直径 500mm；最大安装刀具直径长度 160160mm；滚刀的最大垂直行程长度 300mm；滚刀转数范围 40250r/min；轴向进给量范围 0.44mm/r主电动机功率 3kW主电动机转速 1430r/min13第 3 章 刀架
34、结构设计3.1 滚刀刀架的结构介绍图 3.1 Y3150E 滚齿机滚刀刀架Y3150E 型滚齿机刀架结构如图 3.1 所示。滚刀刀架由刀架体和刀具溜板两部分组成。滚刀刀架用于支承滚刀主轴，并带动安装在主轴上的滚刀作垂直运动。滚刀主轴由两个推力球轴承和内锥外圆滑动轴承，支撑在前轴承座内。轴承磨损后可以修磨垫片，经调整后就可恢复主轴的回转精度。刀架体 1 通过六个螺栓 4 固定在刀架溜板的环形 T 形槽上(图中未示出)。刀架体可相对刀架溜板搬动一定的角度，以调整滚刀安装角。安装滚刀的刀杆 18(见图 3.1b)右端用莫氏锥体与主轴 14 的莫氏锥孔相配合，并用方头螺杆 7 经主轴通孔从后端拉紧，刀
35、杆的左端支承在后支架 16 的滑动轴承 17 内。主轴与刀杆的径向圆跳动允差为 0.005mm；圆度允差为 0.005mm；其配合部位的接14触面积应大于 85%。后支架 16 可在刀架体上沿主轴轴线方向调整，并用压板将其固定在所需的位置上。主轴 14 的前端(左端)用内锥外圆的前滑动轴承 13 支承，以承受径向力。该轴承为双层金属结构，采用钢料为底层，面衬青铜。其中 1：20 的锥孔用作滚刀主轴的轴线定位基准。由于对主轴部件的回转精度要求很高，除要求前滑动轴承内孔与外圆柱面有较高的同轴度外，还必须保证主轴与前滑动轴承的配合间隙保持在 0.0040.01mm 内。该轴承在结构上设计有油孔和油槽
36、，通过润滑系统供给清洁、充足的润滑油。前轴承 13、推力球轴承 11 安装在轴承座 15 内，经螺栓 2通过两块压板将轴承座 15 紧固在刀架体上。主轴的轴向力由两个推力球轴承11 来承受。主轴由后(右)端的花键轴通过铜套 8、花键套筒 9 支承在两个圆锥滚子轴承 6 上，由齿轮 5 带动旋转，为卸荷式主轴结构。 为调整滚刀的轴向位置(常称为串刀)，可通过串刀机构进行调整。调整时，应先松开压板螺栓 2，用手柄转动方头轴 3，经小齿轮及轴承座 15 上的齿条，带动轴承座 15、滚刀主轴一起轴向移动。调整合适后，应将压板螺栓拧紧。3.2 刀架结构的设计计算3.2.1 直齿轮的设计已知滚刀的最低转数
37、为 47.5r/min，传动效率为 ，选用直齿圆柱齿72.0总轮传动选大齿轮齿数 =80，传动比为 。1Z418021.根据齿根弯曲疲劳疲劳强度的设计： 321FSadnt YKTm 13(1)确定公式中的各计算数值1）试取载荷系数 56.t2）计算大齿轮传递的转矩总npT610.9 23mN47203.6551小齿轮传递的转矩 .452T3）由表 10-7 选取齿宽系数 。1d154）由表 10-21d 按齿面硬度查得大小齿轮的接触疲劳强度极限 MPa502lim1liH5）由图 10-20c 查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 3821FE6）由式 计算应力循环次数3考虑到工作条件工作环境以及
38、总体设计取齿轮寿命为十年，每年 300 个工作日，每个工作日安 8 个小时计算得njLN160 3式中 ：齿轮的转速，单位为 ；nmir：齿轮每转一圈时同一齿面的啮合的次数；j：齿轮的工作寿命，单位为 。hLh71 1084.63015.4760N再由传动比 得：812074.N7）由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数： 9.21FNk8）计算弯曲疲劳许用弯曲应力。取弯曲疲劳安全系数 ，由式 得4.S43SkFENF1143MPa3.24.380921 a9）查取齿形系数由表 10-5 查得 2.1FaY80.Fa10）查取应力校正系数由表 10-5 查得 7.1Sa5.12Sa1611）计算
39、大小齿轮的 并加以比较FSaY0168.3.2471FSa582FSaY因为 ，故取 进行齿根弯曲疲劳强度计算。2FSaY1FSa2Z（2）设计计算1) 试计算齿轮模数 ntm325017.1.6ntt48.2) 设计圆周速度 vs/m51.097.106248.cos1062 nzmt 533) 计算载荷系数由表 10-2 查得使用系数 =1.0。AK根据 ，7 级精度，由图 10-8 查得动载系数 。smv/81.0 3.1VK直齿轮取 ;由得 。则载荷系数3.K71.38.21.0KVA 63式中： 为使用系数； 为动载系数； 为齿间载荷分配系数； 为齿aKK向载荷分布系数。mm 56.
40、248.5617.33 ttnkm 73则取 n172.几何尺寸计算计算分度圆直径m240831Zdn 83622m9计算齿轮宽度 0612b3.校核齿面接触疲劳强度。HEHubdKTZ12 103查图 10-19，得接触疲劳寿命系数 1.15 ， 0.95。1N2N计算许用接触应力取安全系数 则1HS a5.6431705./1limMPSKHN 13292li2H 2a8/1节点区域系数 5.HZ材料系数 MPa89E校核计算得接触疲劳强度满足要求。3.2.2 滚刀心轴的结构设计图 3.2 滚刀心轴装配图181.分度轴的结构设计原则轴的结构主要取决于轴在机器中的安装位置及形式；轴的毛坯种类
41、；轴上作用力的大小和分布情况；轴上零件的布置及固定方式；轴承类型及位置；轴的加工工艺及其它要求。不论具体情况如何，轴的结构一般满足以下几个方面的要求：a.轴和轴上的零件要有准确的工作位置；b.轴上零件应便于装拆和调整；c.轴应具有良好的制造工艺性；d.轴的受力合理，有利于提高强度和刚度；e.节省材料，减轻重量；f.形状及尺寸有利于减小应力集中。2.轴上零件的布置和装配轴上零件布置得是否合理，直接关系到轴的外形、结构、尺寸及受力状况以及材料的选择。拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提。装配方案是指轴上零件的装配方向、顺序和相互关系。轴上零件可以从轴的左端、右端或从轴的两端依次装配。在此
42、选择从左端开始装配。轴的左端固定是通过锁紧螺帽和圆螺母固定的。然后套在工件心轴底座上，工件心轴底座通过六角螺钉和内螺纹孔锥销与工作台圆盘固定在一起，蜗杆和蜗轮的旋转带动了工作台圆盘的转动，这样工件心轴底座和心轴一起旋转。工件套在工件心轴上，通过六角螺帽和两个垫圈进行固定。具体结构如上图所示。工件的安装和固定有一定的要求。工件本身的准确性及安装的正确性直接影响着铣出的齿轮的好坏，因此，要提高工件的固定精度。此外，应当使工件与工作台中心同心，在夹紧力的作用下不会产生变形，可用千分表紧固在刀架上来检查工件安装的情况。3.心轴是只承受弯矩而不受扭矩，其失效形式主要有：a因疲劳强度不足而产生疲劳断裂；b因静强度不足而产生塑性变形或脆性断裂 ；c因刚度不足而产生过大弯曲及扭转变形；d高速时发生共振破坏等。拟定轴上零件的装配方案如图 3-2 滚刀心轴装配图所示：如图所示滚刀心轴上所需要定位的只有滚刀和心轴。所以对于滚刀的径向定位采用平键定位即可。对于滚刀的轴向定位，左侧采用采用轴肩或套筒，右端采用用轴套或轴肩即可。将滚刀安装在心轴上
