1、郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 专用机床的刀具进给 机构和传动系统设计 学生姓名 专业班级 机械设计制造及其自动化 学 号 院 （系） 机 电 工 程 学 院 指导教师（职称） 完成时间 专用机床刀具进给机构和传动系统设计1目 录摘 要 IAbstract .II1. 绪论 11.1 课题的提出 11.2 专用机床刀具的现状和发展趋势 11.3 工作原理和工艺动作分析 22. 方案选择 42.1 工作原理和动作分析 42.2 原始数据及设计要求 52.3 方案选择 53. 传动系统设计 83.1 电动机的选择 83.2 传动比的分配 83.3 带传动设计 .103.4 渐开线圆柱齿轮
2、传动 A 设计 133.5 渐开线圆柱齿轮传动 B 设计 174. 圆柱凸轮的设计 214.1 圆柱凸轮的设计参数 .214.2 圆柱凸轮的设计步骤 .224.3 圆柱凸轮运动规律分析 .235. 全文总结与工作展望 .265.1 全文总结 .265.2 工作展望 .27专用机床刀具进给机构和传动系统设计2致 谢 .28参考文献 .29专用机床刀具进给机构和传动系统设计I专用机床的刀具进给机构和传动系统设计摘要机床设备是机械加工行业必不可少的设备，对复杂和多工位操作的零件加工需要使用专用设备，以提高生产效率。应用多工位机床加工大批量零件，快捷高效，是机械加工的发展方向。本次设计的四工位专用机床
3、主要用于机械零件的钻孔，是在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔工作。主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔工作。当主轴箱右移退回到刀具离开工件后，工作台回转 90 度，然后主轴箱再次左移。四次工作循环后完成装 、钻、扩、铰、卸等工序。一个循环就有一个工件完成上述全部工序。本课题拟设计专用机床的刀具进给机构和传动系统，本课题的设计，将全面覆盖机械类本科专业在校期间所学的机械原理、机械设计、计算机应用等专业知识。关键字 专用机床 传动系统 进给机构 圆柱凸轮专用机床刀具进给机构和传动系统设计IISpecial machine tool fee
4、d mechanism and drive system designABSTRACTMachine tool is machining the necessary equipments, complex and multi-station machining operations need to use special equipment to improve productionefficiency.Using the multi-location engine bed processing mass components, is quickly highly effective, is
5、the machine-finishing development direction. This designs four location special purpose machine mainly uses in the machine parts the drill hole, is completes the corresponding loading and unloading work piece, the drill hole, the broaching, the reaming work separately in four locations. Its implemen
6、ting agency has two: First, is loaded with four location work piece rotary table; second, is loaded with three cutting tools headstocks which the special-purpose electric motor leads. The headstock each moves toward left feeds in one time, completes the corresponding loading and unloading work piece
7、, the drill hole, the broaching, the reaming work separately in four locations. When the headstock right lateral returns leaves the work piece after the cutting tool, the work table rotates 90 degrees, then the headstock shifts to the left once more. After four operating cycles, completes installs,
8、drills, expands, the articulation, to unload and so on working procedures. A circulation has a work piece to complete the above complete working procedure. The aim of this special machine tools designed feed mechanism and the transmission system, the task will be designed to fully cover Mechanical S
9、pecialty learned in school during the mechanical principles of machinery design, computer applications expertise.KEY WORDS Special Machine，Transmission，Feeding mechanism，Cylindrical Cam 专用机床刀具进给机构和传动系统设计11. 绪论1.1 数控机床刀具概况1.1.1 数控刀具的分类数控机床的种类很多，对数控机床进行分类有： 按工艺用途可分为:数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗铣床、数控电火花加工机床
10、、数控线切割机床、数控齿轮加工机床、数控冲床、数控液压机等各种用途的数控机床。 按伺服控制方式分:开环控制数控机床：这类机床不带位置检测反馈装置，通常用步进电机作为执行机构。输入数据经过数控系统的运算，发出脉冲指令，使步进电机转过一个步距角，再通过机械传动机构转换为工作台的直线移动，移动部件的移动速度和位移量由输入脉冲的频率和脉冲个数所决定;半闭环控制数控机床：在电机的端头或丝杠的端头安装检测元件（如感应同步器或光电编码器等） ，通过检测其转角来间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控系统中。由于大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，因此可获得较稳定的控制特性。其控制精度虽不如闭环控制数控机
11、床，但调试比较方便，因而被广泛采用;闭环控制数控机床：这类数控机床带有位置检测反馈装置，其位置检测反馈装置采用直线位移检测元件，直接安装在机床的移动部件上，将测量结果直接反馈到数控装置中，通过反馈可消除从电动机到机床移动部件整个机械传动链中的传动误差，最终实现精确定位。 按运动方式分:点位控制数控机床：数控系统只控制刀具从一点到另一点的准确位置，而不控制运动轨迹，各坐标轴之间的运动是不相关的，在移动过程中不对工件进行加工。这类数控机床主要有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等;直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置外，还要保证两点间的移动轨迹为一直线，并且对移动速度也要进行控制，
12、也称点位直线控制。这类数控机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。单纯用于直线控制的数控机床已不多见。 轮廓控制数控机床：轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制，它不仅要控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且要控制整个加工过程的每一点的速度、方向和位移量，也称为连续控制数控机床。这类数控机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床、专用机床刀具进给机构和传动系统设计2加工中心等。1,2 根据刀具结构可分为:整体式;镶嵌式,采用焊接或机夹式联接,机夹式又可分为不转位和可转位两种; 特殊型式,如复合式刀具、减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可
13、分为:高速钢刀具;硬质合金刀具;金刚石刀具;其他材料刀具,如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为:车削刀具, 分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;钻削刀具,包括钻头、 铰刀、丝锥等;镗削刀具;铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调，可换等的要求,近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀具的 30%40%,金属切除量占总数的 80%90%3,4 。1.1.2 数控刀具的特点 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比,有许多不同的要求,主要有以下特点:刚性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及热变形小;互换性好,便于快速换刀;寿命高,切削性能稳定、可靠;刀具的尺
14、寸便于调整,以减少换刀调整时间;刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除;系列化、标准化, 以利于编程和刀具管理5。刀片资料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。数控车床一般使用规范的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准。数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。惯例车削刀具为长条形方刀体或圆柱刀杆。方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，与机床刀盘之间的联接是
15、通过槽形刀架和套筒接杆来联接的模块化车削工具系统中。而刀头与刀体的联接是插入快换式系统”既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。钻削刀具 分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔等。又可用于数控镗铣床和加工中心。因此它结构和联接形式有多种。有直柄、直柄螺钉紧定、锥柄、螺纹联接、模块式联接（圆锥或圆柱联接）等多种。钻削刀具可用于数控车床、车削中心。镗削刀具 分粗镗、精镗等刀具。镗刀从结构上可分为整体式镗刀柄、模块式镗刀柄和镗头类。从加工工艺要求上可分为粗镗刀和精镗刀。铣削专用机床刀具进给机构和
16、传动系统设计3刀具 分面铣、立铣、三面刃铣等刀具。端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，面铣刀（也叫端铣刀）面铣刀的圆周外表和端面上都有切削刃。刀齿资料为高速钢或硬质合金，刀体为 40Cr 可同时进行切削，立铣刀 立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀。立铣刀的圆柱外表和端面上都有切削刃。也可单独进行切削。结构有整体式和机夹式等，高速钢和硬质合金是铣刀工作部分的常用资料。1.2 数控机床及刀具的发展全球机械加工工业市场变得既活跃又具有过度的全球竞争性。在贸易和技术的频繁往来之中，发达国家与发展中国家在竞争能力上的差别也日趋混同。同时，对产品的低成本、高性能、高品质、
17、更快捷的交货期的需求，使新产品和新技术的发展有了史无前例的发展速度和空间。在近年来，金属切削和金属成型机床的消费市场从390亿美元减少到360亿美元，其原因之一是加工中心的广泛使用。在美国加工中心的拥有量由20世纪80年代初的11%提高到现在的25%，在世界范围内，预期在1998年到2005年将由45亿美元可望达到66亿美元。在此同时，传统的铣削机床市场预计在同期内将从16亿美元下降到15亿美元。在未来的十年中，超过50%的制造业的加工需求可能将由加工中心来完成。现代刀具发展的重要特征之一是专业化、 复合化和多功能化 ,导致刀具结构日趋复杂 ,形状变得十分特异。传统的刀具工艺技术 普通机床和卡
18、具已经无法保证刀具和刀片的安装基准和切削单元之间的空间位置精度。因此 ,多轴联动的数控加工技术已经成为现代刀具企业不可缺少的手段。近年来， 随着我国经济的腾飞， 制造业的突飞猛进， 特别是汽车、摩托车等行业的发展， 在很大程度上刺激了我国刀具市场的发展与繁荣6。刀具行业在数控机床已成为制造装备主流的今天，肩负着为制造业提供关键装备 数控刀具的重任。制造业的加工技术水平受刀具行业整体水平的影响较大，而制造业的发展也会促进刀具行业的发展。根据制造业发展的需要，多功能复合刀具、高速高效刀具将成为刀具发展的主流。面对日益增多的难加工材料，刀具行业必须改进刀具材料、研发新的刀具材料和更合理的刀具结构7,
19、8。专用机床刀具进给机构和传动系统设计421世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争，这种竞争是全方位的。目前，随着国内数控机床用量的剧增，特别是随着高刚度整体铸造床身、高速运算数控系统和主轴动平衡等新技术的采用以及刀具材料的不断发展，现代切削加工朝着高速、高精度和强力切削方向发展。数控机床刀具与工具系统的性能、质量和可靠性以及刀具管理系统的水平，直接影响到我国制造业数百万台昂贵的数控机床生产效率的高低和加工质量的好坏，也直接影响到整个机械制造工业的生产技术水平和经济效益。可以说数控刀具及其管理系统水平的高低，正在成为制约我国制造业发挥数控机床加工效率的“瓶颈” 。 “工欲善其事，必先利其
20、器” ，本书正是在这样的背景下，经过反复的实践与总结，在收集国内外大量最新技术发展成果的基础上编写的9。 数控机床刀具、工具系统和刀具管理系统是发挥数控机床加工效率、保证加工质量的基础。只有先进的数控机床，没有与之相配套的先进刀具、工具系统和刀具管理系统，或者没有掌握刀具的合理使用技术，数控机床的效能就得不到充分发挥。本书正是从数控加工生产实际的角度出发，以切削过程的基本理论为基础，以掌握数控机床刀具合理使用技术、发挥数控机床效能为目标，在介绍数控加工的切削基础、已加工表面粗糙度成因、刀具材料的种类及其选用原则以及数控刀具的特点、失效形式与可靠性等基本知识的基础上，分析了数控车削刀具、数控铣削
21、刀具和孔加工刀具的种类、特点及合理使用技术，并给出各种典型材料的实用刀具。同时，结合国内外数控工具系统的最新发展成果，介绍了数控工具系统、刀具预调仪和刀具管理系统等方面的知识及相关标准。全书系统性、综合性强，与生产实践联系紧密10,11。 1.3 数控机床及刀具的发展趋势数控机床最早诞生于美国。1948年，美国帕森斯公司在研制加工直升机叶片轮廓检查用样板的机床时，提出了数控机床的设想，后受美国空军委托与麻省理工学院合作，于1952年试制了世界上第一台三坐标数控立式铣床，其数控系统采用电子管。1960年开始，德国、日本、中国等都陆续地开发、生产及使用数控机床，中国于1968年由北京第一机床厂研制
22、出第一台数控机床。1974年微处理器直接用于数控机床，进一步促进了数控机床的普及应用和飞速发展12。近年来数控刀具材料开发研究方面已有长足进步。超硬材料、 陶瓷材料、 复专用机床刀具进给机构和传动系统设计5合材料和涂层技术成为新的科研领域， 随着对数控机床高速、 高精密度等要求的提高， 新的刀具材料将不断推陈出新， 切削技术水平也将不断得以提高13。数控机床是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上代表了这个国家制造业技术水平和竞争力14。刀具行业在数控机床已成为制造装备主流的今天，肩负着为制造业提供关键装备 数控刀具的重任。制造业的加工技术水平受刀具行业整体水平的影
23、响较大，而制造业的发展也会促进刀具行业的发展。根据制造业发展的需要，多功能复合刀具、高速高效刀具将成为刀具发展的主流。面对日益增多的难加工材料，刀具行业必须改进刀具材料、研发新的刀具材料和更合理的刀具结构15。 1.硬质合金材料及涂层应用增多。细颗粒、超细颗粒硬质合金材料是发展方向；纳米涂层、梯度结构涂层及全新结构、材料的涂层将大幅度提高刀具使用性能；物理涂层（PVD）的应用继续增多。 2.新型刀具材料应用增多。陶瓷、金属陶瓷、氮化硅陶瓷、PCBN、PCD 等刀具材料的韧性进一步增强，应用场合日趋增多。 3.切削技术快速发展。高速切削、硬切削、干切削继续快速发展，应用范围迅速扩大。 4.刀具研
24、发更具针对性。刀具制造商研发的重点不再是通用品牌和通用结构。面对复杂多变的应用场合和加工条件，研发针对性更强的刀片槽形结构、牌号及相应配套刀具取代通用的槽形、牌号的刀片及刀具。5.刀具制造商角色转变。从单纯的刀具生产、供应，扩展至新切削工艺的开发及相应成套技术和解决方案的开发，为用户提供全面的技术支持和服务。6.信息化程度提高，刀具制造企业合作增强，市场竞争加剧16。2 方案选择2.1 工作原理和动作分析四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作专用机床刀具进给机构和传动系统设计6的专用加工设备。机床的执行动作有两个：一是装有工件的回转工作台的间歇转动；二是装有三把专
25、用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动） 。两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。专用机床旋转工作台有四个工作位置、（如下图所示） ，分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位的位置装钻头，的位置装扩孔钻，的位置装铰刀。刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转 90 度，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工，依次循环四次，
26、一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。图 2-1 四工位机床工作示意图2.2 原始数据及设计要求（1）刀具顶端离开工作表面 65mm，快速移动送进 60mm 后，再匀速送进专用机床刀具进给机构和传动系统设计760mm（包括 5mm 刀具切入量、45mm 工件孔深、10mm 刀具切出量，如图 2 所示） ，然后快速返回。回程和进程的平均速度之比 K=2。（2）刀具匀速进给速度为 3mm/s，工件装卸时间不超过 10s。（3）机床生产率每小时约 74 件。（4）执行机构及传动机构能装入机体内。（5）传动系统电机为
27、交流异步电动机。图 2-2 刀具行程2.3 方案选择方案一：圆柱凸轮制造成本高；行程大时，运动灵活性较差； 力的作用点相对导轨产生有害力矩；锁合好。专用机床刀具进给机构和传动系统设计8图 2-3 专用机床机构方案一方案二：凸轮-推杆齿条-双联齿轮（放大行程）-齿条（移动 转动 移动） 。专用机床刀具进给机构和传动系统设计9图 2-4 专用机床机构方案二方案三：凸轮直接驱动升程大，；凸轮机构外露，影响外观。但易更换，易改装及变换尺寸。专用机床刀具进给机构和传动系统设计10图 2-5 专用机床机构方案三方案四：凸轮- 推杆 - 摆杆（放大行程）- 滑块；图 2-6 专用机床机构方案四综上所述，选择
28、第一套方案进行设计。专用机床刀具进给机构和传动系统设计113.传动系统设计3.1 电动机的选择由生产率为每小时 74 件，可知一个运动循环所需时间 T=60/(74/60)=48.6s取 T=48s,n=1.25r/min刀具匀速送进 60mm 所需要的时间 t 匀=60/2=30s，则刀具其余移动内（包括快速送进 60mm，快速返回 120mm）共需要 18s。回转工作台静止时间为 36s，因此足够工件的装、卸所需时间。其机械运动循环图情况如表 3-1 所示。表 3-1 机械运动循环图由于 Y 系列的电机损耗低，效率高，运行温度低，运行可靠，寿命长，适合用于长期运行，负荷率高的场合。如果选用
29、主驱动电机为 Y100L1-4，其功率为 2.2KW、转速为 1420r/min。3.2 传动比的分配由生产率要求，主轴箱和回转工作台间歇运动机构的主动件转速为1.25r/min。因此机械传动西的总传动比 i 总 为 ：执行机构 运动情况工作行程 空回行程刀具主轴箱刀具在工件外 刀具在工件内 刀具在工件外回转工作台 转位 静止 转位凸轮 240 120专用机床刀具进给机构和传动系统设计12i 总 =1420/1.25=1136其传动系统采用三级：第一级为皮带传动，第二级用行星轮系，第三级用直齿圆柱齿轮传动。普通 V 带的传动比 i 带7故 i 皮 =3.2参考机械设计手册 等相关资料分配的传动
30、比如下i 皮 =3.2 i 行 =25 i46=3.6 i24=71/18图3-1 刀具进给机构方案专用机床刀具进给机构和传动系统设计13（2）各机件类型及参数（单位 mm）表 3-2 机构各部件简单信息编号 零件类型 属性 编号 零件类型 属性1 插销轮 R=60 12 圆柱齿轮 模数 2 齿数 722 小凸轮 R=130 h=20 13 圆柱齿轮 模数 2 齿数 183 槽轮 R=169.7 14 圆柱齿轮 模数 2 齿数 714 拨 轮 R=121.6 15 圆柱凸轮 R=125 L=1505 圆柱齿轮 模数 2 齿数 68 16 滚子 R=156 圆柱齿轮 模数 2 齿数 17 17
31、小齿条 模数 2 齿数 147 圆柱齿轮 模数 2 齿数 17 18a/b 圆柱齿轮 模数 2 Z=22/668 圆柱齿轮 模数 2 齿数 102 19 大齿条 模数 2 齿数 459 圆柱齿轮 模数 2 齿数 36 20 电机 2.2kw /1420 转10 圆柱齿轮 模数 2 齿数 142 21 带轮 Z 型 D=5011 圆柱齿轮 模数 2 齿数 20 22 带轮 SPZ 型 D=16023 滚子 D=163.3 带传动设计1）初始条件传动功率 P 为：2.2(kW)主动轴转速 n1 为：1420(r/min)从动轴转速 n2 为：443.75(r/min)传动比 i：3.22）选定带型
32、和基准直径设计功率专用机床刀具进给机构和传动系统设计14Ka=1.3即 Pd=2.86(kW)带型:SPZ 型查带轮基准得小带轮基准直径 dd1=50(mm)大带轮基准直径dd2=157.6(mm)选取标准值 dd2=160（mm）3)轴间距的确定初定轴间距 即 147=a0=420取 a0=280(mm)所需基准长度Ld0=900.67(mm)选取基准长度 Ld=900（mm）实际轴间距安装时需要的最小轴间距张紧或补所需的最大轴间距a=280(mm)4）额定功率及增量的确定查标准得：单跟 V 带传递的额定功率 P1=0.6(kW)专用机床刀具进给机构和传动系统设计15传动比 i1 的额定功率
33、增量 P1=0.16(kW)5)带速、包角和 V 带根数查询相关机械设计手册 确定参数小带轮包角修正系数 Ka=0.89；带长修正系数 Kl=0.87带速v=3.72(m/s)小带轮包角=257.49V 带的根数z =56)各项力的计算V 带每米长的质量 m=0.12(kg/m)单跟 V 带的预紧力Fo =140.74(N)作用在轴上的力Fr =1380.33(N)7）带轮的设计专用机床刀具进给机构和传动系统设计16图 3-2 大带轮示意图d= 20mm dd=160mm d1=（1.8 2）d=36mmZ 型带，查手册得;图 3-3 带轮牙齿示意图bd=8.5 haha=2.0mm hfmi
34、n=7.0mm e=12 f min=7可得带轮外径 da=164mm3.4 渐开线圆柱齿轮传动 A 设计专用机床刀具进给机构和传动系统设计17图 3-4 直齿轮啮合示意图1)设计参数传递功率 P=2.66(kW)传递转矩 T=57.24(Nm)齿轮 1 转速 n1=443.75r/min)齿轮 2 转速 n2=110.94r/min)传动比 i=4原动机载荷特性 SF=轻微振动工作机载荷特性 WF=中等振动预定寿命 H=10 年=87600(小时)2)布置与结构结构形式 闭式齿轮 1 布置形式 对称布置齿轮 2 布置形式 对称布置3）材料及热处理齿面啮合类型软齿面专用机床刀具进给机构和传动系
35、统设计18热处理质量级别 Q=ML齿轮 1 材料及热处理 Met1=34CrNi3Mo齿轮 1 硬度取值范围 HBSP1=269341齿轮 1 硬度 HBS1=305齿轮 1 极限应力类别 MetType1=5齿轮 2 材料及热处理 Met2=45齿轮 2 硬度取值范围 HBSP2=162217齿轮 2 硬度 HBS2=190齿轮 2 极限应力类别 MetType2=74)齿轮基本参数齿轮 1 齿数 Z1=17齿轮 1 齿宽 B1=28.114mm齿轮 1 齿宽系数 d1=0.827齿轮 2 齿数 Z2=68齿轮 2 齿宽 B2=28.114mm齿轮 2 齿宽系数 d2=0.207实际中心距A
36、=85.00 mm齿数比 U=2.89474齿轮 1 分度圆直径d1=34.00 mm齿轮 1 齿顶圆直径da1=38.00 mm齿轮 1 齿根圆直径df1=29 mm齿轮 1 基圆直径 db1=31.95 mm专用机床刀具进给机构和传动系统设计19齿轮 1 齿顶高 ha1=2.00 mm齿轮 1 齿根高hf1=2.5 mm齿轮 1 全齿高h1=4.5 mm齿轮 1 齿顶压力角 at1=31.766780 齿轮 2 分度圆直径d2=136.00 mm齿轮 2 齿顶圆直径da2=140 mm齿轮 2 齿根圆直径df2=131 mm齿轮 2 基圆直径 db2=127.80 mm齿轮 2 齿顶高ha
37、2=2.00 mm齿轮 2 齿根高 hf2=2.5 mm齿轮 2 全齿高 h2=4.5mm专用机床刀具进给机构和传动系统设计20齿轮 2 齿顶压力角 at2=24.10 齿顶高系数 ha*=1.00顶隙系数 c*=0.25压力角 *=20 端面齿顶高系数 ha*t=1.00端面顶隙系数 c*t=0.25端面压力角 *t=20.00 度端面啮合角 t=20.00 度5)强度校核数据齿轮 1 接触强度极限应力 Hlim1=594.4(MPa)齿轮 1 抗弯疲劳基本值 FE1=465.6(MPa)齿轮 1 接触疲劳强度许用值 H1=667.3(MPa)齿轮 1 弯曲疲劳强度许用值 F1=831.4(
38、MPa)齿轮 2 接触强度极限应力 Hlim2=427.1(MPa)齿轮 2 抗弯疲劳基本值 FE2=311.1(MPa)齿轮 2 接触疲劳强度许用值 H2=479.5(MPa)齿轮 2 弯曲疲劳强度许用值 F2=555.5(MPa)接触强度用安全系数 SHmin=1.1弯曲强度用安全系数 SFmin=1.40接触强度计算应力 H=933.5(MPa)接触疲劳强度校核 HH=满足齿轮 1 弯曲疲劳强度计算应力 F1=215.7(MPa)齿轮 2 弯曲疲劳强度计算应力 F2=189.0(MPa)齿轮 1 弯曲疲劳强度校核 F1F1=满足齿轮 2 弯曲疲劳强度校核 F2F2=满足3.5 渐开线圆柱
39、齿轮传动 B 的设计1)设计参数传递功率 P=2.18(kW)专用机床刀具进给机构和传动系统设计21传递转矩 T=1735(Nm)齿轮 1 转速 n1=11.75r/min)齿轮 2 转速 n2=3.26r/min)传动比 i=3.6原动机载荷特性 SF=轻微振动工作机载荷特性 WF=中等振动预定寿命 H=10 年=87600(小时)2)布置与结构结构形式 闭式齿轮 1 布置形式 对称布置齿轮 2 布置形式 对称布置3）材料及热处理齿面啮合类型软齿面热处理质量级别 Q=ML齿轮 1 材料及热处理 Met1=34CrNi3Mo齿轮 1 硬度取值范围 HBSP1=269341齿轮 1 硬度 HBS
40、1=305齿轮 1 极限应力类别 MetType1=5齿轮 2 材料及热处理 Met2=45齿轮 2 硬度取值范围 HBSP2=162217齿轮 2 硬度 HBS2=190齿轮 2 极限应力类别 MetType2=74)齿轮基本参数齿轮 1 齿数 Z1=20齿轮 1 齿宽 B1=25mm齿轮 1 齿宽系数 d1=0.625齿轮 2 齿数 Z2=72专用机床刀具进给机构和传动系统设计22齿轮 2 齿宽 B2=20mm齿轮 2 齿宽系数 d2=0.139实际中心距A=92.00 mm齿数比 U=3.6齿轮 1 分度圆直径d1=40 mm齿轮 1 齿顶圆直径da1=44.00 mm齿轮 1 齿根圆直
41、径df1=35 mm齿轮 1 基圆直径 db1=31.95 mm齿轮 1 齿顶高 ha1=2.00 mm齿轮 1 齿根高hf1=2.5 mm齿轮 1 全齿高h1=4.5 mm齿轮 1 齿顶压力角 at1=31.766780 齿轮 2 分度圆直径专用机床刀具进给机构和传动系统设计23d2=144.00 mm齿轮 2 齿顶圆直径da2=148 mm齿轮 2 齿根圆直径df2=139mm齿轮 2 基圆直径 db2=127.80 mm齿轮 2 齿顶高ha2=2.00 mm齿轮 2 齿根高 hf2=2.5 mm齿轮 2 全齿高 h2=4.5mm齿轮 2 齿顶压力角 at2=23.9 齿顶高系数 ha*=
42、1.00顶隙系数 c*=0.25压力角 *=20 端面齿顶高系数 ha*t=1.00端面顶隙系数 c*t=0.25端面压力角 *t=20.00 度端面啮合角 t=20.00 度5)强度校核数据齿轮 1 接触强度极限应力 Hlim1=594.4(MPa)齿轮 1 抗弯疲劳基本值 FE1=465.6(MPa)专用机床刀具进给机构和传动系统设计24齿轮 1 接触疲劳强度许用值 H1=788.2(MPa)齿轮 1 弯曲疲劳强度许用值 F1=831.4(MPa)齿轮 2 接触强度极限应力 Hlim2=427.1(MPa)齿轮 2 抗弯疲劳基本值 FE2=311.1(MPa)齿轮 2 接触疲劳强度许用值
43、H2=566.3(MPa)齿轮 2 弯曲疲劳强度许用值 F2=555.5(MPa)接触强度用安全系数 SHmin=1.0弯曲强度用安全系数 SFmin=1.40接触强度计算应力 H=4389.7(MPa)接触疲劳强度校核 HH=满足齿轮 1 弯曲疲劳强度计算应力 F1=5988.3(MPa)齿轮 2 弯曲疲劳强度计算应力 F2=5139.9(MPa)齿轮 1 弯曲疲劳强度校核 F1F1=满足齿轮 2 弯曲疲劳强度校核 F2F2=满足专用机床刀具进给机构和传动系统设计254 圆柱凸轮的设计4.1 圆柱凸轮的设计参数圆柱凸轮是一种空间凸轮机构。其轮廓曲线为一条空间曲线，不能直接在平面上表示。但是圆
44、柱面可以展开成平面，圆柱凸轮展开后变成为平面移动凸轮。平面移动凸轮是盘形凸轮的一个特例，它可以看做是转动中心在无穷远处的盘形凸轮。因此，可以应用盘形凸轮设计的原理和方法，来绘制圆柱凸轮的轮廓曲线的展开图。通常直动滚子从动件的圆柱凸轮的许用压力角 =25 度-35 度。过理论廓曲线上任意一点做法线 nn, nn 与 y 轴的夹角即为机构的压力角 。因此基圆柱半径必须满足 半径大于等于最大速度比上角速度与许用压力角正弦的积。既公式 maxtndsRb另外大速度，可减小圆柱凸轮的行程，故在 18a/b 处两齿轮的比值为 3，由此计算得出其半径为 95.44mm，图 4-1 圆柱凸轮经过考虑取半径为 125mm，长度取 150mm，滚子半径取 25mm。
