【正文】 乏強(qiáng)大的三維建模環(huán)境工具。以上計(jì)算機(jī)在平面二包研制中的應(yīng)用對其生產(chǎn)起到了一定的推動作用。1992年上海水工機(jī)械廠在PC機(jī)上開發(fā)了平面二包CAD軟件包，包括畫一次包絡(luò)過程母平面上的接觸線及一界曲線模塊、畫蝸桿齒面的非工作區(qū)判別線及根切判別線模塊、蝸桿軸間齒厚計(jì)算模塊、計(jì)算平面二包綜合曲率模塊、幾何尺寸計(jì)算模塊等。其它如平面二包的機(jī)床設(shè)備改裝、工裝設(shè)計(jì)文獻(xiàn)都有較詳細(xì)的介紹。1997年賀惠農(nóng)等運(yùn)用等效模擬的方法對平面二包的潤滑機(jī)理進(jìn)行了研究，得出了有益的結(jié)論。針對大型平面二包蝸桿磨削余量的嚴(yán)重不均的問題，第二重型機(jī)器廠的李成金(1997)，西南交通大學(xué)的周汝忠(1997)相繼進(jìn)行了研究。平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的初期嚙合理論研究的主要成員有:北京鋼鐵學(xué)院沈蘊(yùn)方領(lǐng)導(dǎo)的蝸桿傳動科研組，南開大學(xué)數(shù)學(xué)家吳大任教授的齒輪嚙合理論研究組以及重慶大學(xué)等。蝸桿齒頂變尖及根切規(guī)律研究。 56平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動在我國受到各方面的重視，其研究基本上以三條相對獨(dú)立的主線展開。45185025表13公稱傳動比i第一系列10315 200圖 12 標(biāo)記方法表 11 減速器尺寸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 圖 13 減速器結(jié)構(gòu)PWU系列選型參數(shù)PW型蝸桿減速器中心距a見表12。包括PWU、PWO、PWS型三種型式，適用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、石油、化工、建筑等行業(yè)機(jī)械設(shè)備的減速傳動。1971年首鋼公司機(jī)械廠在制造斜齒平面蝸輪副的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了我國第一套平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿副，并用于生產(chǎn)。其蝸輪可以用展成法加工，生產(chǎn)效率提高了，承載能力、傳動效率也有明顯地增長。 平面二包發(fā)展概況平面蝸輪傳動產(chǎn)生于1922年美國，主要用于精密分度，如天文望遠(yuǎn)鏡、齒輪測量儀、圓刻線機(jī)等。但由于其成形過程為二次包絡(luò)，使其嚙合性能分析困難，加工工藝復(fù)雜，成本高，從而阻礙了大面積推廣應(yīng)用。被譽(yù)為“當(dāng)代最優(yōu)越的蝸桿傳動”。它是在美國“Cone”蝸桿（俗稱球面蝸桿）和日本東京工業(yè)大學(xué)“斜平面蝸輪”的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。上述弊端的存在，主要是因?yàn)閭鲃渔溩詈笠画h(huán)的蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)品質(zhì)低劣，與國際上高品質(zhì)的蝸桿蝸輪副相去甚遠(yuǎn)，精度、強(qiáng)度、壽命均不在一個(gè)檔次。 processing range第一章 引言 設(shè)計(jì)的目的、意義及技術(shù)要求我湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院近期購買的一臺國產(chǎn)4軸4聯(lián)動數(shù)控銑床，配置的作為機(jī)床第4軸的數(shù)控轉(zhuǎn)臺就是TK13系列中的TK13250型號。目 錄摘要 2第一章 引言 3 設(shè)計(jì)的目的、意義及技術(shù)要求 3 當(dāng)二包發(fā)展概況 4 前平面二包理論與應(yīng)用研究不足與研究展望 8 齒輪減速器的發(fā)展趨勢 9第二章 平面二包的傳動原理和總傳動比分析設(shè)計(jì) 12 傳動原理 12 主要特點(diǎn) 12 傳動方案對比和選取 14 電動機(jī)的選擇 14第三章 平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動的設(shè)計(jì) 18 主要參數(shù)的選擇原則 18 幾何尺寸計(jì)算 20第四章 直齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 24 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 24 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 24 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 26 幾何尺寸計(jì)算 27第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 Ⅰ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 31結(jié)論與展望 33參考文獻(xiàn) 34致謝 35附錄1 譯文 36附錄2 英文原文 52平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動數(shù)控轉(zhuǎn)臺的設(shè)計(jì)摘要：為了拓寬數(shù)控機(jī)床的適用范圍，實(shí)現(xiàn)提高剛性，提高旋轉(zhuǎn)過程中的承載能力的弱點(diǎn)，本設(shè)計(jì)針對國內(nèi)的傳動轉(zhuǎn)臺的弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了可以承受較低切削扭矩的零件加工具體，通過整體方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動裝置采用兩級傳動，其一級傳動由一對傳動比為1：63 的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪副實(shí)現(xiàn)，二級傳動由一對傳動比為1：，總傳動比為1：180，這樣的結(jié)構(gòu)尺寸小，承載大，實(shí)用性強(qiáng)。在使用中，以充分暴露其剛性不足，在旋轉(zhuǎn)過程中承載能力差的弱點(diǎn)，這幾乎是國產(chǎn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺的通病。本設(shè)計(jì)目的為了研制高性能的數(shù)控轉(zhuǎn)臺，尤其以高扭矩為目標(biāo)。該傳動比國際王牌產(chǎn)品美國 ConeDrive工藝性能更好，蝸桿齒面可以淬火并用砂輪磨削，嚙合質(zhì)量高。為了推廣先進(jìn)蝸桿傳動產(chǎn)品，國家已頒布“平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器國家標(biāo)準(zhǔn)”，并宣布淘汰落后的阿基米德蝸桿減速器。為了改進(jìn)這種蝸輪副的設(shè)計(jì)、制造方法，以便生產(chǎn)出高性能、高精度的平面二次包絡(luò)蝸輪副產(chǎn)品，促進(jìn)其標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、大批量數(shù)控化生產(chǎn)，我國學(xué)者與工程技術(shù)人員近年來對其進(jìn)行了廣泛的研究。由于制造工藝簡單，容易獲得高精度，″以內(nèi)，只適用于大傳動比的場合。我國從20世紀(jì)60年代初開始，由第一機(jī)械工業(yè)部機(jī)械科學(xué)研究院(現(xiàn)鄭州機(jī)械研究所)開展了平面蝸輪的研究工作。北京市和原冶金工業(yè)部于1977年命名這種蝸桿副為“首鋼(SG)71型蝸桿副”。工作條件：兩軸交角為90176。表12中心距a/mm第一系列80125 400630第二系列140225355560 281) 基于方程的嚙合理論研究我國關(guān)于平面二包的嚙合理論研究以空間微分幾何為工具，運(yùn)用運(yùn)動法、相似微分法等方法對其進(jìn)行了廣泛研究，主要包括:接觸線與根切分析。變位傳動研究，變位因素包括中心距、傳動比、蝸桿軸向位移、平面傾角變化等。他們的研究為生產(chǎn)實(shí)踐以及以后的理論研究奠定了基礎(chǔ)。對于蝸輪滾刀設(shè)計(jì)問題，天津機(jī)械研究所的張亞雄、齊麟、代學(xué)坤(1995)等進(jìn)行了研究。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐人們發(fā)現(xiàn):利用對偶范成法加工出的蝸輪副的性能通過修形可以得到大大改善，許馮平等對此進(jìn)行了分析。3) 以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為特點(diǎn)的CADPCAM等研究近30年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，廣大平面二包研究者利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力與圖形功能對平面二包進(jìn)行了廣泛研究。為平面二包的設(shè)計(jì)帶來了方便。 當(dāng)前平面二包理論與應(yīng)用研究不足與研究展望由上可以看到，目前平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的研究仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的需要。未能對平面二包的嚙合過程、嚙合特性與表面性能進(jìn)一步深入分析。進(jìn)而在此基礎(chǔ)上開發(fā)平面二包三維CADPCAM系統(tǒng)。根據(jù)文獻(xiàn)在生產(chǎn)中，無論是用滾刀還是用飛刀加工蝸輪，不修正刃形或不修正加工參數(shù)獲得的傳動都是不理想的，利用數(shù)字實(shí)體模型可以方便地進(jìn)行各種修形與變位試驗(yàn)，從而便于尋求修形的最佳方法。利用三維造型技術(shù)，可以對各種跑合后的蝸輪副進(jìn)行實(shí)測，建立其數(shù)學(xué)實(shí)體模型，然后與理論(或最初)的實(shí)體模型進(jìn)行比較即可找出蝸輪副跑合過程中的磨損規(guī)律。7) 有限元分析。由于利用實(shí)體造型中的集合運(yùn)算很容易實(shí)現(xiàn)碰撞分析等各種空間幾何分析，因而可以根據(jù)加工模型求解最佳數(shù)控刀位軌跡。由上分析可知，建立在實(shí)體造型技術(shù)之上的虛擬技術(shù)對研制新型蝸桿傳動、改進(jìn)現(xiàn)有蝸桿傳動的設(shè)計(jì)、制造過程均有巨大的意義。在高速船用透平齒輪，大型軋機(jī)齒輪，輕工、化工、礦山和建材機(jī)械用齒輪等應(yīng)用廣泛。裝配和維修方便。單級:(軟齒面)、(硬齒面)。低速重載傳動可達(dá)6000kW以上，高速傳動可達(dá)40000kW以上。在功率分支技術(shù)利用上，新一代的星輪減速器是一種全新的內(nèi)嚙合齒輪傳動裝置，實(shí)現(xiàn)了減速器內(nèi)部傳動機(jī)構(gòu)的單元化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品的可靠性和承載能力得到了很大提高，可在更大范圍內(nèi)滿足用戶的不同需求。由于星輪減速器同時(shí)兼?zhèn)洹按笏俦?、大轉(zhuǎn)矩、小體積”三者合一的優(yōu)點(diǎn)，其單位重量傳遞轉(zhuǎn)矩高達(dá)76N4) 速比范圍大，傳動比密寬。同時(shí)，采用基本零件，增加產(chǎn)品的型式和花樣，盡可能多地開發(fā)實(shí)用的變型設(shè)計(jì)或派生系列產(chǎn)品，能由一個(gè)通用系列派生多個(gè)專用系列，擺脫了傳統(tǒng)的單一有底座實(shí)心軸輸出的安裝方式。1) 高度模塊化設(shè)計(jì):可以方便地配用各種型式的電動機(jī)或采用其他動力輸入。組合機(jī)型可以形成很大的傳動比，即輸出極低的轉(zhuǎn)速。5) 使用壽命長:在正確選型(包括選用適當(dāng)?shù)氖褂孟禂?shù))和正常使用維護(hù)的條件下，減速機(jī)(除易損件外)的主要零部件壽命一般不低于20000h。8) 可承受較大的徑向載荷。第二章 平面二包