胡雪阳-机制11-2班-111101011274

1、燕 山 大 学 里 仁 学 院本 科 毕 业 设 计 开 题 报 告 课题名称：球形蜗杆砂轮内齿圈磨床结构设计球形蜗杆砂轮内齿圈磨床结构设计 学院（系）：学院（系）： 机械工程机械工程系系 年级专业：年级专业： 机制机制2班班 学生姓名：学生姓名： 胡雪阳胡雪阳 指导教师：指导教师： 李宇鹏李宇鹏 目录目录1234课题背景课题背景研究的基本内容，解决的主要问题研究的基本内容，解决的主要问题研究步骤、方法及措施研究步骤、方法及措施工作进度工作进度一、课题背景一、课题背景 齿轮作为重要的基础传动元件，齿轮作为重要的基础传动元件，在机械、交通、船舶、航空航天、在机械、交通、船舶、航空航天、兵器等领域

2、得到广泛的应用，因此，兵器等领域得到广泛的应用，因此，具有较好传动性能和较高承载能力具有较好传动性能和较高承载能力的齿轮在很大程度上提升了机械产的齿轮在很大程度上提升了机械产品的总体性能，在齿轮的加工过程品的总体性能，在齿轮的加工过程中，齿面的精度和承载能力成为制中，齿面的精度和承载能力成为制造的核心问题。硬齿面齿轮不仅可造的核心问题。硬齿面齿轮不仅可以使传动装置具有较高的承载能力，以使传动装置具有较高的承载能力，并可大大延长其使用寿命，缩减了并可大大延长其使用寿命，缩减了传动装置的尺寸和重量，而软齿面传动装置的尺寸和重量，而软齿面齿轮则基本被代替。齿轮则基本被代替。 齿轮加工生产现状齿轮加工

3、生产现状 现在所有的大型硬齿面内齿圈加工技术有：硬质合金插齿刀插齿、硬质现在所有的大型硬齿面内齿圈加工技术有：硬质合金插齿刀插齿、硬质合金剃齿刀剃齿、球形滚刀滚齿，磨齿主要是成形法磨齿。合金剃齿刀剃齿、球形滚刀滚齿，磨齿主要是成形法磨齿。 （1）插齿加工）插齿加工 插齿是目前较普遍使用插齿是目前较普遍使用的大型硬齿面内齿轮加工的大型硬齿面内齿轮加工方法，插齿法可以对斜齿方法，插齿法可以对斜齿内齿轮进行加工，但在实内齿轮进行加工，但在实际生产中，斜齿插齿刀的际生产中，斜齿插齿刀的前刀面为复杂的圆锥面，前刀面为复杂的圆锥面，其制造和研磨较困难，并其制造和研磨较困难，并且大型插齿机床缺乏螺旋且大型插

4、齿机床缺乏螺旋导轨，工件的回旋直径较导轨，工件的回旋直径较小，因此插齿法要实现稳小，因此插齿法要实现稳定而经济的加工大型硬齿定而经济的加工大型硬齿面内齿圈还存在许多问题。面内齿圈还存在许多问题。（2）剃齿加工）剃齿加工 剃齿加工一班要在普通的滚齿机或剃齿加工一班要在普通的滚齿机或插齿机上安装附件或在专用的内插齿机上安装附件或在专用的内齿轮剃齿机床上才能实现，一般齿轮剃齿机床上才能实现，一般用于精加工，但对于大型硬齿面用于精加工，但对于大型硬齿面内齿圈的加工，刀具耐用度和机内齿圈的加工，刀具耐用度和机床驱动力成为制约其有效加工的床驱动力成为制约其有效加工的条件。条件。（3）球形滚齿刀滚齿）球形滚

5、齿刀滚齿 滚切法是一种近年出现的加工内齿滚切法是一种近年出现的加工内齿轮的新方法，过去主要用于软齿面齿轮轮的新方法，过去主要用于软齿面齿轮的加工，滚切法是内齿轮加工方法中最的加工，滚切法是内齿轮加工方法中最容易实现的，但是球形滚齿刀加工制造容易实现的，但是球形滚齿刀加工制造及重磨的问题，限制了滚齿法高效、高及重磨的问题，限制了滚齿法高效、高精度的加工。精度的加工。（4）成形法磨齿）成形法磨齿 成型法磨齿是目前成型法磨齿是目前磨削大型硬齿面齿轮磨削大型硬齿面齿轮最常用的方法，此加最常用的方法，此加工方法由于对刀具形工方法由于对刀具形状要求极为严格，并状要求极为严格，并且但扔存在间歇分度且但扔存在

6、间歇分度积误差大、反复啮合积误差大、反复啮合易干涉、效率低等原易干涉、效率低等原理问题。理问题。国内外研究现状国内外研究现状 现在尚没有球形蜗杆砂轮内齿圈磨齿机，现在尚没有球形蜗杆砂轮内齿圈磨齿机，目前国产的大型内齿圈很多为软齿面内齿圈，目前国产的大型内齿圈很多为软齿面内齿圈，生产硬齿面内齿圈的磨齿设备被西方国家垄断，生产硬齿面内齿圈的磨齿设备被西方国家垄断，中国目前如果想要生产大型硬齿面内齿圈只能中国目前如果想要生产大型硬齿面内齿圈只能依靠进口设备加工或者直接进口零件。本次设依靠进口设备加工或者直接进口零件。本次设计主要是想要弥补这方面的空白，自主设计出计主要是想要弥补这方面的空白，自主设计

7、出可以加工大型硬齿面内齿圈的磨齿机。可以加工大型硬齿面内齿圈的磨齿机。球形蜗杆砂轮球形蜗杆砂轮 球形蜗杆砂轮对内球形蜗杆砂轮对内齿轮的磨削来源于球形齿轮的磨削来源于球形蜗杆与内齿轮的啮合原蜗杆与内齿轮的啮合原理，以球形蜗杆为基础理，以球形蜗杆为基础研制的磨削刀具成为球研制的磨削刀具成为球形蜗杆砂轮。形蜗杆砂轮。二、研究的基本内容，解决的主要问题二、研究的基本内容，解决的主要问题 （1）以连续展成磨齿原理为基础，研究新型球形蜗杆砂）以连续展成磨齿原理为基础，研究新型球形蜗杆砂轮磨削内齿的磨削工艺，使新机床结构具备加工工艺所轮磨削内齿的磨削工艺，使新机床结构具备加工工艺所需的所有运动。需的所有运动

8、。（2）设计出一种磨削大型硬齿面内齿圈的球形蜗杆砂轮）设计出一种磨削大型硬齿面内齿圈的球形蜗杆砂轮磨齿机的结构，所设计机床能够实现连续分度展成磨削磨齿机的结构，所设计机床能够实现连续分度展成磨削大型硬齿面内齿圈，并具有中等的加工精度。大型硬齿面内齿圈，并具有中等的加工精度。（3）因为机床在磨削大型硬齿面内齿圈时有高速运转的）因为机床在磨削大型硬齿面内齿圈时有高速运转的需要，所以必须要解决机床各部分装置的运动匹配问题，需要，所以必须要解决机床各部分装置的运动匹配问题，并且保证机床工作台和砂轮架的动态平衡。并且保证机床工作台和砂轮架的动态平衡。 三、研究步骤、方法及措施三、研究步骤、方法及措施（1

9、）根据磨齿机的传动原理，磨齿机在正常工作时，各部分之间运动平稳）根据磨齿机的传动原理，磨齿机在正常工作时，各部分之间运动平稳可靠，不产生干涉。可靠，不产生干涉。（2）由于磨齿机的主轴具有较高转速，所以主运动和进给运动的速度匹配）由于磨齿机的主轴具有较高转速，所以主运动和进给运动的速度匹配要精确，从而才能保证生产工件的精度要求。要精确，从而才能保证生产工件的精度要求。（3）由于磨齿机的结构大，运动部件重，所以床身及部件的材料和结构必）由于磨齿机的结构大，运动部件重，所以床身及部件的材料和结构必须达到足够的刚度要求。须达到足够的刚度要求。（4）根据磨削内齿轮的磨削原理，机床的刀具必须采用球形或者椭

10、球形蜗）根据磨削内齿轮的磨削原理，机床的刀具必须采用球形或者椭球形蜗杆砂轮，因此机床需要具备相应的调整机构，来满足这种新型道具的安装。杆砂轮，因此机床需要具备相应的调整机构，来满足这种新型道具的安装。（5）在进行机床结构布置时，一定要保障机床的动平衡，能够使机床在高）在进行机床结构布置时，一定要保障机床的动平衡，能够使机床在高速运转工作时安全平稳。速运转工作时安全平稳。（6）刀架主轴材料与轴承结构必须使主轴的刚性得以保障，从而提高磨削）刀架主轴材料与轴承结构必须使主轴的刚性得以保障，从而提高磨削时的精度与平稳性。时的精度与平稳性。 加工原理加工原理B11砂轮绕自身轴线旋转运动砂轮绕自身轴线旋转

11、运动 B13工作台展成运动工作台展成运动B12砂轮架旋转运动砂轮架旋转运动 B22工作台附加运动工作台附加运动A21砂轮架直线进给运动砂轮架直线进给运动 砂轮螺旋升角砂轮螺旋升角 工件螺旋角工件螺旋角 砂轮安装角砂轮安装角蜗杆砂轮数控磨齿机加工原理图B22B12B13A21B11=-机械传动原理图机械传动原理图蜗杆砂轮数控磨齿机传动原理图2315合成144ix567if910iy131211A21B22B13B11 B12168117内联系传动链砂轮内联系传动链砂轮-2-3-合成机构为展成运动链；合成机构为展成运动链；内联系传动链刀架丝杠内联系传动链刀架丝杠-11-12-13-14-合成机构合

12、成机构为产生螺旋线的运动；为产生螺旋线的运动；工件，工件，8,7,9，,10,11为为减小工件转速与砂轮架减小工件转速与砂轮架移动速度对齿面磨削精移动速度对齿面磨削精度的影响。度的影响。伺服系统传动示意图伺服系统传动示意图A砂轮架轴砂轮架轴向进给机构向进给机构 B-砂轮架径向砂轮架径向进给机构进给机构 C-工作台转动工作台转动驱动机构驱动机构 D-主运动机构主运动机构 E-砂轮架转动砂轮架转动驱动机构驱动机构设计初始参数初步计算初步计算1d通过普通蜗杆砂轮磨削齿轮可知，砂轮的线速度通过普通蜗杆砂轮磨削齿轮可知，砂轮的线速度约为约为35m/s，而球形蜗杆砂轮的直径为，而球形蜗杆砂轮的直径为350

13、-500mm，则工作台转速，则工作台转速其中其中 k-蜗杆砂轮头数蜗杆砂轮头数 v-蜗杆砂轮转速（蜗杆砂轮转速（mm/s） m-工工件模数件模数 -工件直径（工件直径（mm） -蜗杆砂轮直径（蜗杆砂轮直径（mm） v -主轴转速（主轴转速（r/min）2d由于缺乏设计依据，以立式车床为设计依据，立车的最大转速在由于缺乏设计依据，以立式车床为设计依据，立车的最大转速在40-60r/min,所以要设计一个新式结构以满足设计要求。所以要设计一个新式结构以满足设计要求。结构总体布局方案结构总体布局方案四、工作进度四、工作进度第一周至第四周，第一周至第四周，调研、查资料，方调研、查资料，方案设计，完成开题案设计，完成开题报告报告第九