齿轮磨棱倒角机主轴箱设计.

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

23、统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期； （2）向用户特殊要求开放：更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求； （3）倒角机床标准的建立：国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP-NC），以提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程乃至各个工业领域产品信息的标准化。标准化的编程语言，既方便用户使用，又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。 6 驱动并联化 并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工

24、灵活性和机动性不够等固有缺陷，在机床主轴（一般为动平台）与机座（一般为静平台）之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，可实现多坐标联动倒角机床加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。 并联机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向，受到了国际机床行业的高度重视，被认为是“自发明倒角机床技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代倒角机床加工设备”。7 极端化（大型化和微型化） 国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好

25、的倒角机床机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工（车、铣、磨）机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。 8 信息交互网络化 对于面临激烈竞争的企业来说，使倒角机床机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。既可以实现网络资源共享，又能实现倒角机床机床的远程监视、控制、培训、教学、管理，还可实现倒角机床装备的数字化服务（倒角机床机床故障的远程诊断、维护等）。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配备了一个称为信息

26、塔（e-Tower）的外部设备，包括计算机、手机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障报警显示、在线帮助排除故障等功能，是独立的、自主管理的制造单元。 9 新型功能部件 为了提高倒角机床机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括： （1）高频电主轴：高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点，在各种新型倒角机床机床中已经获得广泛的应用； （2）直线电动机：近年来，直线电动机的应用日益广泛，虽然其价格高于传统的伺服系统，但由于负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用，

27、机械传动结构得到简化，机床的动态性能有了提高。如：西门子公司生产的1FN1系列三相交流永磁式同步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态性能和运动精度要求高的机床等；德国EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机； （3）电滚珠丝杆：电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，可以大大简化倒角机床机床的结构，具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。 10 高可靠性 倒角机床机床与传统机床相比，增加了倒角机床系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大；工业电网电压的波动和干扰对倒角机床机床的可靠性极为不利

28、，而倒角机床机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证倒角机床机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。国外倒角机床系统平均无故障时间在710万小时以上，国产倒角机床系统平均无故障时间仅为10000小时左右，国外整机平均无故障工作时间达800小时以上，而国内最高只有300小时。 11 加工过程绿色化 随着日趋严格的环境与资源约束，制造加工的绿色化越来越重要，而中国的资源、环境问题尤为突出。因此，近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现，并在不断发展当中。在21世纪，绿色制

29、造的大趋势将使各种节能环保机床加速发展，占领更多的世界市场。 12 多媒体技术的应用 多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。除此以外，在倒角机床技术领域应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，应用于实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等，因此有着重大的应用价值。 3我国倒角

30、机床机床发展现状及思考 我国倒角机床技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进倒角机床技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国倒角机床技术和倒角机床产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国倒角机床产业发展迅速，19982004年国产倒角机床机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，但进出口逆差严重，国产机床市场占有率连年下降，1999年是33.6%，2003年仅占27.7%。1999年机床进口额为8

31、.78亿美元（7624台），2003年达27.1亿美元（23320台），相当于同年国内倒角机床机床产值的2.7倍。国内倒角机床机床制造企业在中高档与大型倒角机床机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产倒角机床机床特别是中高档倒角机床机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产倒角机床机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、倒角机床系统生产应用推广不力及倒角机床人才缺乏等。 我们应看清形势，充分认识国产倒角机床机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之间的差距。 （1）不断

32、加强技术创新是提高国产倒角机床机床水平的关键 国产倒角机床机床缺乏核心技术，从高性能倒角机床系统到关键功能部件基本都依赖进口，即使近几年有些国内制造商艰难地创出了自己的品牌，但其产品的功能、性能的可靠性仍然与国外产品有一定差距。近几年国产倒角机床机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等获得了一些先进倒角机床技术，但缺乏对机床结构与精度、可靠性、人性化设计等基础性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，国产倒角机床机床的技术水平、性能和质量与国外还有较大差距，同样难以得到大多数用户的认可。 （2）制造水平与管理手段依然落后 一些国产倒角机床机床制造商不够重视整体工艺与制造水平的提高，加

33、工手段基本以普通机床与低效刀具为主，装配调试完全靠手工，加工质量在生产进度的紧逼下不能得到稳定与提高。另外很多国产倒角机床机床制造商的生产管理依然沿用原始的手工台账管理方式，工艺水平和管理效率低下使得企业无法形成足够生产规模。如国外机床制造商能做到每周装调出产品，而国内的生产周期过长且很难控制。因此我们在引进技术的同时应注意加强自身工艺技术改造和管理水平的提升。 （3）服务水平与能力欠缺也是影响国产倒角机床机床占有率的一个重要因素 由于倒角机床机床产业发展迅速，一部分企业不顾长远利益，对提高自身的综合服务水平不够重视，甚至对服务缺乏真正的理解，只注重推销而不注重售前与售后服务。有些企业派出的人

34、员对生产的倒角机床机床缺乏足够了解，不会使用或使用不好倒角机床机床，更不能指导用户使用好机床；有的对先进高效刀具缺乏基本了解，不能提供较好的工艺解决方案，用户自然对制造商缺乏信心。制造商的服务应从研究用户的加工产品、工艺、生产类型、质量要求入手，帮助用户进行设备选型，推荐先进工艺与工辅具，配备专业的培训人员和良好的培训环境，帮助用户发挥机床的最大效益、加工出高质量的最终产品，这样才能逐步得到用户的认同，提高国产倒角机床机床的市场占有率。 （4）加大倒角机床专业人才的培养力度 从我国倒角机床机床的发展形式来看需要三种层次的倒角机床技术人才：第一种是熟悉倒角机床机床的操作及加工工艺、懂得简单的机床

35、维护、能够进行手工或自动编程的车间技术操作人员；第二种是熟悉倒角机床机床机械结构及倒角机床系统软硬件知识的中级人才，要掌握复杂模具的设计和制造知识，能够熟练应用UG、PRO/E等CAD/CAM软件，同时有扎实的专业理论知识、较高的英语水平并积累了大量的实践经验；第三种是精通倒角机床机床结构设计以及倒角机床系统电气设计、能够进行倒角机床机床产品开发及技术创新的倒角机床技术高级人才。我国应根据需要有目标的加大人才培养力度，为我国的倒角机床机床产业提供强大的技术人才支撑。目前，倒角机床机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为倒角机床机床发

36、展的趋势和方向。 中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的倒角机床产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现倒角机床机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。第二章 总体方案的设计要求2.1总体方案机床主要由多维调节砂轮支架、多维调节主轴箱、床身、全封闭上罩以及配电、配气系统组成。并配备有除尘装置。加工产品时的机床调节主

37、要是调节主轴箱和砂轮支架，以求得到工作的最佳状态。(图一)2.2工作原理本机床的切削运动是由主轴带动工件的转动、砂轮的旋转、磨头的重力P2、以及砂轮磨削工件的切削反力等几个力的结合。在磨削过程中，当砂轮从齿顶走向齿根时，在重力P2的作用下，砂轮始终贴紧工件，在等高和下滑状态下磨削。在从齿根经渐开线齿形上升到齿顶这区间时，需要一个向上的推力，这个力是两方面获得的。砂轮切削时的切削反力PQ会有一个向上的分力P3，当P3 P2时，砂轮就会被推向上方。另一方面砂轮是从偏置于工件中心位置切入工件的，在保证下滑磨削的一侧的齿形完成倒角的前提下，可以加大砂轮对工件中心的偏置量，也就是使砂轮在磨削到渐开线齿形

38、时向上爬行的坡度减缓，加上工件的转动，这个变缓的坡度也会给砂轮一个向上的分力。由此可知：切削反力和工件推动砂轮的力使砂轮被斥向上，重力和工件的转动仍使砂轮紧贴工件磨削到上一个点。这一切都是在瞬间完成的，直观看到的只是砂轮从齿根沿渐开线齿形向齿顶平稳地进行磨削。在实际操作中，P1除了磨头后部的重力外还包含进气管带来的力，P2则是包括磨头前部、砂轮的重力，以及弹力加力器的附加力。调整弹力加力器作用在磨头上的附加力，即可得到P2P1。 （图五）工作原理工件的工作角度也就是在机床上的安装角度。如图六所示，在三维空间里偏转了两个角度，在XOZ平面抬起一个r角，r（工件齿根角）。在xoy平面旋转一个角m（

39、工件中点螺旋角）。旋转r角和角的目的在于磨削时避免伤及齿面。工件是安装在主轴箱主轴上的，调整主轴箱很容易获得所需 （图六）工件安装角度的工作角度。2.3设计的技术要求1加工范围：齿轮直径 35mm-500mm齿轮模数 圆柱齿轮 1.25-10 弧齿锥齿轮 3-14最大螺旋角 55工件最大重量 40kg2磨头转速 12700r/min2气源 分离压缩空气压力0.4-0.6MPa耗气量0.32m/min24选用砂轮 高强低耗平行砂轮外径35-125、内径10、16、22厚度1-4mm5外形尺寸（长宽高） 135011001530第3章 主轴箱的设计3.1主轴箱的箱体 主轴箱中有主轴、变速机构，操纵

40、机构和润滑系统等。主轴箱除应保证运动参数外，还应具有较高的传动效率，传动件具有足够的强度或刚度，噪声较低，振动要小，操作方便，具有良好的工艺性，便于检修，成本较低，防尘、防漏、外形美观等。箱体材料以中等强度的灰铸铁HT150及HT200为最广泛,本设计选用材料为HT20-40.箱体铸造时的最小壁厚根据其外形轮廓尺寸(长宽高),按下表选取.长宽高()壁厚(mm) 500 500 300-800 500 50010-15 800 800 50012-20 由于箱体轴承孔的影响将使扭转刚度下降10%-20%，弯曲刚度下降更多，为弥补开口削弱的刚度，常用凸台和加强筋；并根据结构需要适当增加壁厚。如中型

41、车床的前支承壁一般取25mm左右，后支承壁取22mm左右，轴承孔处的凸台应满足安装调整轴承的需求。 箱体在主轴箱中起支承和定位的作用。主轴箱中共有3根轴，轴的定位要靠箱体上安装空的位置来保证，因此，箱体上安装空的位置的确定很重要。本设计中各轴安装孔的位置的确定主要考虑了齿轮之间的啮合及相互干涉的问题，根据各对配合齿轮的中心距及变位系数，并参考有关资料，箱体上轴安装空的位置确定如下：中心距(a)=1/2（d1+d2）+ym （式中y是中心距变动系数）中心距-=（56+38）/22.25=105.75mm中心距-=（50+34）/22.25=94.5mm中心距-=（30+34）/22.25=72m

42、m中心距-=（39+41）/22.25=90mm3.2.传动系统设计3.2.1传动轴I的设计计算 主轴箱由减速电机驱动，电机的输出轴以5349的齿数传动比驱动主轴箱（切勿倒置）。主轴的工作转速，也就是本设备的生产节拍，是由变频调速器调节输出频率实现的。为了尽可能的方便简化操作，避免因不正确操作造成故障，本设备配置的变频器，采用外部操作模式，并且出厂设定了：15s/r、20s/r、25s/r、35s/r、45s/r、55s/r、65s/r、75s/r、90s/r、110s/r、140s/r、180s/r十二种转速（秒/转）。操作者只需按照面板上表格中所列的对应码号改变编码器的码号，即可得到所需的

43、转速。箱体是安装在3#、8#左右支架上。松开7#径向锁紧手柄和2#轴向锁紧手柄，箱体可沿B-B轴线回转0-90。松开锁紧手柄5#，主轴箱可以沿A-A轴线旋转45。主轴箱在垫板6#上，前后左右可以随意移动，同时可以在0、90、180、270四个不同方向在垫板T型槽内安装主轴箱。由此，主轴可以在一个半球面的空间调节到任一个点位。在调节箱体沿B-B轴线回转倾斜时，为了防止因重量失衡滑落，在左回转支架3#上设置有防滑滚轮、方头调节螺钉（见图一21#）是调节防滑滚轮摩擦力的，应调节到轴向和径向锁紧手柄都松开时，不致因重力而滑落，而且保证调整角度时转动灵活。摩擦力调至上述要求后，用装在调节螺钉上的锁紧螺母

44、锁紧固定。 主轴头部设置有：内孔 72、M953螺纹，端面设有3-M6螺孔。（详见附件“主轴”图纸）。对以外径定位的轴类齿轮，配备有快速夹紧软爪夹头。这些供用户设计夹具时选用。3.2.2传动轴I的计算对于传动轴，除重载轴外，一般无须进行强度校核，只进行刚度验算。轴的抗弯断面惯性矩（）花键轴 =式中 d花键轴的小径（mm）；i花轴的大径（mm）；b、N花键轴键宽，键数；传动轴上弯曲载荷的计算，一般由危险断面上的最大扭矩求得：=式中 N该轴传递的最大功率（kw）; 该轴的计算转速（r/min）。传动轴上的弯矩载荷有输入扭矩齿轮和输出扭矩齿轮的圆周力、径向力，齿轮圆周力式中 D齿轮节圆直径（mm）,

45、D=mZ。齿轮的径向力：式中 为齿轮的啮合角，20；齿面摩擦角，；齿轮的螺旋角；0故N3.2.3齿轮的验算 验算齿轮强度，应选择相同模数承受载荷最大的齿数最小的齿轮，进行接触应力和弯曲应力验算。一般对高速传动的齿轮验算齿面接触应力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲应力。对硬齿面、软齿芯渗碳淬火的齿轮，一定要验算齿根弯曲应力。接触应力的验算公式为（MPa）（3-1）弯曲应力的验算公式为 （3-2）式中 N-齿轮传递功率（KW），N=； T-齿轮在机床工作期限（）内的总工作时间（h），对于中型机床的齿轮取=1500020000h，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为T=/P，P为变速组的传动副数；

46、 -齿轮的最低转速（r/min）;-基准循环次数；查表3-1（以下均参见机床设计指导） m疲劳曲线指数，查表3-1；速度转化系数，查表3-2；功率利用系数，查表3-3；材料强化系数，查表3-4；的极限值，见表3-5，当时，则取=；当时，取=；工作情况系数，中等冲击的主运动，取=1.21.6；动载荷系数，查表3-6；齿向载荷分布系数，查表3-9；Y标准齿轮齿形系数，查表3-8；许用接触应力（MPa）,查表3-9；许用弯曲应力（MPa），查表3-9。如果验算结果或不合格时，可以改变初算时选定的材料或热处理方法，如仍不满足时，就得采取调整齿宽或重新选择齿数及模数等措施。I轴上的齿轮采用整淬的方式进行

47、热处理传至I轴时的最大转速为：N=5.625kw在离合器两齿轮中齿数最少的齿轮为502.25，且齿宽为B=12mmu=1.05=1250MP符合强度要求。验算562.25的齿轮：=1250MP符合强度要求3.2.4轴承疲劳强度校核机床传动轴用滚动轴承，主要是因疲劳破坏而失效，故应进行疲劳验算。其额定寿命的计算公式为： C滚动轴承的额定负载（N）,根据轴承手册或机床设计手册查取，单位用（kgf）应换算成（N）；速度系数， 为滚动轴承的计算转速（r/mm） 寿命系数， 寿命系数，对球轴承=3，对滚子轴承=；工作情况系数，对轻度冲击和振动的机床（车床、铣床、钻床、磨床等多数机床），；功率利用系数，查

48、表33；速度转化系数，查表32；齿轮轮换工作系数，查机床设计手册；P当量动载荷，按机床设计手册。 故轴承校核合格3.3传动轴及轴上零件设计计算3.3.1传动轴的验算对于传动轴，除重载轴外，一般无须进行强度校核，只进行刚度验算。轴的抗弯断面惯性矩（）花键轴 =式中 d花键轴的小径（mm）；i花轴的大径（mm）；b、N花键轴键宽，键数；传动轴上弯曲载荷的计算，一般由危险断面上的最大扭矩求得：=式中 N该轴传递的最大功率（kw）; 该轴的计算转速（r/min）。传动轴上的弯矩载荷有输入扭矩齿轮和输出扭矩齿轮的圆周力、径向力，齿轮的圆周力：式中 D齿轮节圆直径（mm）,D=mZ。齿轮的径向力：式中 为

49、齿轮的啮合角；齿面摩擦角；齿轮的螺旋角；=27.86mm符合校验条件3.3.2齿轮的验算 验算齿轮强度，应选择相同模数承受载荷最大的齿数最小的齿轮，进行接触应力和弯曲应力验算。一般对高速传动的齿轮验算齿面接触应力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲应力。对硬齿面、软齿芯渗碳淬火的齿轮，一定要验算齿根弯曲应力。 接触应力的验算公式为 （MPa）（3-1）弯曲应力的验算公式为 （3-2）式中 N-齿轮传递功率（KW），N=； -电动机额定功率（KW）； -从电动机到所计算的齿轮的机械效率； -齿轮计算转速（r/min）; m-初算的齿轮模数（mm）; B-齿宽（mm） Z-小齿轮齿数； u-大齿轮与小齿

50、轮齿数之比，u1，“+”号用于外啮合，“-”号用于内啮合； -寿命系数：-工作期限系数：T-齿轮在机床工作期限（）内的总工作时间（h），对于中型机床的齿轮取=1500020000h，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为T=/P，P为变速组的传动副数； -齿轮的最低转速（r/min）;-基准循环次数；查表3-1（以下均参见机床设计指导） m疲劳曲线指数，查表3-1；速度转化系数，查表3-2；功率利用系数，查表3-3；材料强化系数，查表3-4；的极限值，见表3-5，当时，则取=；当时，取=；工作情况系数，中等冲击的主运动，取=1.21.6；动载荷系数，查表3-6；齿向载荷分布系数，查表3-9；

51、Y标准齿轮齿形系数，查表3-8；许用接触应力（MPa）,查表3-9；许用弯曲应力（MPa），查表3-9。如果验算结果或不合格时，可以改变初算时选定的材料或热处理方法，如仍不满足时，就得采取调整齿宽或重新选择齿数及模数等措施。验算392.25的齿轮：392.25齿轮采用整淬N=5.71kw B=14mm u=1 =1250MP故此齿轮合格验算222.25的齿轮：222.25齿轮采用整淬N=5.1kw B=14mm u=4=1250MP故此齿轮合格3.4 传动轴及轴上零件的设计计算3.4.1 传动轴的验算对于传动轴，除重载轴外，一般无须进行强度校核，只进行刚度验算。轴的抗弯断面惯性矩（）传动轴上弯

52、曲载荷的计算，一般由危险断面上的最大扭矩求得：=式中 N该轴传递的最大功率（kw）; 该轴的计算转速（r/min）。传动轴上的弯矩载荷有输入扭矩齿轮和输出扭矩齿轮的圆周力、径向力，齿轮的圆周力：式中 D齿轮节圆直径（mm）,D=mZ。齿轮的径向力：式中 为齿轮的啮合角；齿面摩擦角；齿轮的螺旋角；=27.86mm符合校验条件3.4.2齿轮的验算 验算齿轮强度，应选择相同模数承受载荷最大的齿数最小的齿轮，进行接触应力和弯曲应力验算。一般对高速传动的齿轮验算齿面接触应力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲应力。对硬齿面、软齿芯渗碳淬火的齿轮，一定要验算齿根弯曲应力。 接触应力的验算公式为（MPa）（3-1）弯曲应力的验