【正文】 得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但是經(jīng)過(guò)適當(dāng)、恰當(dāng)?shù)母难b后也可以加工蝸桿，甚至是高精度的無(wú)側(cè)隙雙滾子包 絡(luò)環(huán)面蝸桿，且滾齒機(jī)加工蝸桿比四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床更有優(yōu)勢(shì)。 兩位老師 嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。 在此謹(jǐn)向 兩位 老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 在 畢設(shè) 即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到 畢業(yè)設(shè)計(jì) 的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 40 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 參考文 獻(xiàn) [1] 吳鴻業(yè) .蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 1986 [2] 董學(xué)朱 .環(huán)面蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)和修形 [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020 [3] 鄧星橋 .王進(jìn)戈 .張均富 .吳江 .無(wú)側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿真實(shí)嚙合齒面的理論研究 [J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào) .2020 [4] 鄧星橋 .無(wú)側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的研究 [D].成都： 四川大學(xué)制造科學(xué)與工程 學(xué)院， 2020 [5] 洪雷 .無(wú)側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的理論研究 [D].成都：西華大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院， 2020 [6] 張普禮 .楊琳 .機(jī)械加工設(shè)備 [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020 [7] 戴曙 .金屬切削機(jī)床 [M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020 [8] 濮良貴 .紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) (第八版 )[M].北京 :高等教育出版社 ,2020 [9] 王啟平 .機(jī)械 制造工藝學(xué) [M].哈爾濱 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ， 2020
。特別感謝我的 室友謝慶 同學(xué)， 在我自學(xué) Pro/E 軟件的過(guò)程中，以及后續(xù)的三維建模中 ，給予我不少的幫助。 一段時(shí)間以來(lái) ， 鄧?yán)蠋熆偸?不 在課題 上 提出嚴(yán)格的要求和建設(shè)性的指導(dǎo) ， 即使自己已經(jīng)遠(yuǎn)在萬(wàn)里之外的美國(guó) ， 還是時(shí)常關(guān)心我畢設(shè)的進(jìn)度和完成質(zhì)量。文末引出的 Proe/E 三維軟件無(wú)疑是 當(dāng)今世界 機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域 最成功的軟件之一，在 目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著 非常 重要 的 地位 。 圖 32 拉伸實(shí)體 同時(shí)在已經(jīng)得出的實(shí)體圖兩端，需要 拉伸切除材料，只需切除一端，另一端采用 鏡像 特征命令 ，其切除截面 (圖 33a)和將得出實(shí)體 (圖 33b)： 35 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 a切除截面 b所得實(shí)體 圖 33 去除材料的實(shí)體圖 同理 草繪出二維截面， 切除軸向 和橫向 的多余材料 ，得出如下 圖 34特征： a去除軸向材料后 36 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 b去除橫向材料后 圖 34 拉伸去除材料 通常 Pro/E 三維建模的 主要特征有拉伸、旋轉(zhuǎn)和孔等，線條、尺寸多，修改通常較為麻煩 ， 輔助特征通常基于主要特征建立，因此主要特征的失效往往會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的輔助特 征失效 [14]。 本次選取“下箱體支座”這個(gè)零件為例， 其二維零件圖（如下圖 30）， 簡(jiǎn)述該零件的建模過(guò)程， 來(lái)展示出 Pro/E 零件建模 的一般規(guī)律。下面 談?wù)?本人的建模的思路和想法 ， 找好基準(zhǔn)后，再找到產(chǎn)品的最大外形尺寸，先 通過(guò)拉伸工具 畫一塊和產(chǎn)品最大外形一樣的胚料，來(lái)用各種 3D 命 令進(jìn)行切除或增加 材料 ， 直 到最后和 2D的形狀完全一樣。 改裝后的 YC3180 的 主要零件 建模舉 列 Pro/E零件建模 的一般 原則 如下 ： —— 大體建模思路； ，由大到?。? ，輔助特征在后； ： 軸類、圓盤狀零件多采用旋轉(zhuǎn)特征； 塊 狀零件選擇拉伸特征； 規(guī)則等厚度零件采用抽殼特征； 規(guī)律分布的孔、凸臺(tái)采用對(duì)稱 /陣列特征。 6． PATRAN Geom；用于輸出符合 PATRAN 中間文件格式的零件幾何體數(shù)據(jù)。 2． RENDER：用于將 3D 模型信息輸出到著色程序。在 Pro/ENGINEER 內(nèi)．如果有遺漏表面可以加上，并且整個(gè)表面模型也可以復(fù)蓋到一個(gè)非參數(shù)化的實(shí)體模型上。 如果需要，可以覆蓋到非參數(shù)化的實(shí)體模型上。 Pro/INTERFACE Pro/INTERFACE 是一個(gè)完整的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) ，提供 Pro/Engineer 與其它設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式．它可用于 Pro/ENGINEER 幾何的輸入和輸出。 4． 具有通過(guò) IGES 到 PTC 支持的繪圖儀輸出這些圖形能力。 Pro/DETAIL 也包括 2D 非參數(shù)化制圖功能，可用于生成不需要 3D 模型的產(chǎn)品圖 。 Pro/ASSEMBLY 是 Pro/ADSSEMBLY 的一個(gè)擴(kuò)展選項(xiàng)模塊，只能在 Pro/Engineer 環(huán)境下運(yùn)行，它具有如下功能 ： 1． 在組合件內(nèi)自動(dòng)零件替換 (交替式 ) ； 2． 規(guī)則排列的組合 (支持組合件子集 ) ； 3． 組裝模式下的零件生成 (考慮組件內(nèi)已存在的零件來(lái)產(chǎn)生一個(gè)新的零件 )； 4． Pro/ASSEMBLY 里有一個(gè) Pro/Program 模塊，它提供一個(gè)開發(fā)工具。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印機(jī)。其大致流程如下圖 29所示： 圖 29 分析流程圖 Pro/Engineer Pro/Engineer 是 軟件包 ，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三 維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。高 29 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。 全相關(guān)性： Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程 的任何 一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相 關(guān)環(huán)節(jié)上 。 PRO/E 的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 經(jīng)過(guò) 20多年不斷的創(chuàng)新和完善， pore 現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，它具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能 ： Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì) 的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER （中文名野火 6)。 在中國(guó)也有很多用戶直接稱 PRO/E 為 “ 破衣 ” 。加工時(shí)，蝸桿同樣低速回轉(zhuǎn)，三把車刀在滾齒機(jī)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，輪流對(duì)其切齒加工。 切齒 在 無(wú)側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿 切齒 之前需要將其毛坯加工成圖 27 中形狀，該工序的主要目的是加工出蝸桿的初始形狀以及加工齒面時(shí)所需的工藝基準(zhǔn)。 24 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 a 蝸桿端面螺紋孔 b銅套位置及整體配合 c蝸桿與拉桿的配合 圖 25 蝸桿的裝夾 根據(jù)前述 YC3180 型滾齒機(jī) 各部分細(xì)節(jié)的改良，以及無(wú)側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿加工精度的保證，綜合現(xiàn)有的設(shè)備和各種狀況，現(xiàn)將 YC3180 型滾齒機(jī) 改裝如下圖 26所示（因頁(yè)面限制部分細(xì)節(jié)和零件無(wú)法全部展示）。 待一切都檢測(cè)、調(diào)整好以后，便可以對(duì)無(wú)側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的齒面進(jìn) 23 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 行磨削加工了。磨削潤(rùn)滑液使用優(yōu)質(zhì) 5 號(hào)油，其運(yùn)動(dòng)粘度（ 40o）為： ～ ,傾點(diǎn)為 40o，閃點(diǎn)為 140o，電主軸與之配套的專用變頻器驅(qū)動(dòng)，在磨削過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況控制電主軸的轉(zhuǎn)速。 a 箱體上蓋 b 下箱體支座 圖 18 支承箱體 同時(shí) ， 考慮加工時(shí)，電主軸所連接的磨頭在高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在加工不同規(guī)格、不同傳動(dòng)比的蝸桿時(shí)，電主軸需要在水平面內(nèi)略微調(diào)整一點(diǎn)角度，故電主軸的下箱體支座采取燕尾槽造型與下面基部連接，同時(shí) 還使用 楔形鑲條 (圖 19a)與調(diào)整螺栓配合以調(diào)節(jié)不同的加工需求，如下圖 19 所示。其中經(jīng)過(guò)蝸桿喉部的水平線的長(zhǎng)度 L3應(yīng)等于蝸桿與蝸輪的中心距。差動(dòng)鏈中，系桿為主動(dòng)，行星輪為被動(dòng)，將 u 合成 2代入運(yùn)動(dòng)平衡式，得換置公式： kmdbau ny ?s in6c 2222 ???? 5 改裝 YC3180 根據(jù)前面對(duì) YC3180 型滾齒機(jī) 的介紹，不難看出 YC3180 對(duì)于加工 直齒、斜齒、人字齒輪 、 蝸輪 等，不論粗加工還是精加工都具有一定的優(yōu)勢(shì)，比較經(jīng)濟(jì)，效率也較高。 1轉(zhuǎn)。其換置公式為 zedba 24kfc ???? 由于使用合成機(jī)構(gòu)后軸的旋轉(zhuǎn)方向改變，所以在安裝 展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈掛輪時(shí)，必須按機(jī)床說(shuō)明書規(guī)定配加惰輪。 滾切斜齒圓柱齒輪 時(shí) ，機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈與加工直齒圓柱齒輪時(shí)相同 [7]。取 2=28， f=56。 k為滾刀頭數(shù)， z為工件齒數(shù)，記作 :1（滾刀） —— k/z（工件） ③ 運(yùn)動(dòng)平衡式 45452323232320801 ???? ? 1合成u ????? 961cdbafe zk u 合成 1 是合成機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。記作 :1500r／ min（電動(dòng)機(jī)） —— nη （主軸） ③ 運(yùn)動(dòng)平衡式 1500? 17690?? ? vu ? 80202323232323235533 ???? ? ?n uv 是傳動(dòng)鏈中 9速變速箱的傳動(dòng)比。 ③對(duì)照傳動(dòng)系統(tǒng)圖，列出運(yùn)動(dòng)平衡式。 圖 12 YC3180外形 YC3180型滾齒機(jī)的傳動(dòng) 和運(yùn)動(dòng)分析 滾切直齒圓柱齒輪 YC3180 型滾齒機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 13所示。圖中立柱固定在床身上。 4 YC3180 型滾齒機(jī) YC3180型滾齒機(jī) 概述 YC3180 型滾齒機(jī)能加工的工件最大直徑為 800mm，最大模數(shù)為 10mm，最小工件齒數(shù)為 8。 1884 年美國(guó) 比爾 格拉姆 發(fā)明了采用單刨刀按展成法加工直齒錐齒輪刨齒機(jī)；1900 年，美國(guó)比爾設(shè)計(jì)了雙刀盤銑削直齒錐齒輪機(jī)床。制成齒輪形插齒刀后，美國(guó)費(fèi)洛斯于 1897 年制成了插齒機(jī)。 古代齒輪用手工修銼成形。圓柱齒輪加工機(jī)床還包括齒輪熱軋機(jī)齒輪冷軋機(jī)等。工作臺(tái) (或立柱 )可沿床身導(dǎo)軋移動(dòng) ,以適應(yīng)不同工件直徑和作徑向進(jìn)給。立式滾齒機(jī)又分為工作臺(tái)移動(dòng)和立柱移動(dòng)兩種。它不僅與滾刀的螺旋線方向及螺旋升角 ω 有關(guān)，而且還與被加工齒輪的螺旋線方向及螺旋角 β 有關(guān)。附加運(yùn)動(dòng) B22的方向，與工件在展成運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) B12方向或者相同，或者相反，這取決于工件螺旋線方向、滾刀螺旋方向及滾刀進(jìn)給方向。這比某些傳動(dòng)系統(tǒng)只含外鏈的機(jī)床（如普通銑床、鉆床） ，或雖含外鏈、內(nèi)鏈，但不含合成機(jī)構(gòu)的機(jī)床（如普通車床），更具有運(yùn)動(dòng)分析的代表性。因此，滾齒機(jī)是根據(jù)滾切斜齒輪的傳動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)的。因此，必須在傳動(dòng)系統(tǒng)的恰滾齒機(jī)的合成機(jī)構(gòu)是為一差動(dòng)輪系，圖中來(lái)自滾刀的運(yùn)動(dòng)和來(lái)自刀架的運(yùn)動(dòng)分別由 15 兩點(diǎn)輸入合成機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)合成后由點(diǎn) 6輸出，傳給工件。此前工件因參與展成運(yùn)動(dòng)與具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) B2，而工件只有一個(gè)自由度，所以 B2和 B3必須 合成一個(gè)運(yùn)動(dòng)之后再傳給工件才行， B3稱為附加運(yùn)動(dòng)。 滾切斜齒圓柱齒輪 滾切斜齒圓柱齒輪 的 傳動(dòng)原理圖 斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪相比，端面齒廓均為漸開線，但齒長(zhǎng)方向不是直線，而是螺旋線。加工直齒圓柱齒輪時(shí)，為了使?jié)L刀刀齒方向與被切齒輪的齒槽方向一致，滾刀軸線與被切齒輪端面之間應(yīng)傾斜一個(gè)角度 δ ，稱為滾刀的安裝角 。 綜上所述，滾切直齒圓柱齒輪所需要的傳動(dòng)鏈為：兩個(gè)外鏈 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈；一個(gè)內(nèi)鏈 展稱運(yùn)動(dòng)鏈。圖 1 中，這條傳動(dòng)鏈?zhǔn)牵簼L刀（ B1） 45ix67工件（ B2）。由動(dòng)力源（電機(jī) ）到刀具主軸的傳動(dòng)鏈稱為外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，即電機(jī) 12iv34滾刀。 圖 7 滾齒原理 齒輪表面可分解為母線和導(dǎo)線。用齒輪滾刀加工齒輪的過(guò)程，相當(dāng)于一對(duì)螺旋齒輪嚙合滾動(dòng)的過(guò)程 （圖 7a） 。這種機(jī)床使用特制的滾刀時(shí)也能加工花鍵和鏈輪等各種特殊齒形的工件。最大加工直徑達(dá) 15 米。 滾齒機(jī) (Gear hobbing machine)是齒輪加工機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)床，在滾齒機(jī)上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪，還可加工蝸輪、鏈輪等。 3 無(wú)側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿 的加工設(shè)備 針對(duì) 無(wú)側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿 的齒面的特殊情況：蝸桿齒面以兩個(gè)滾子面為原始母面一次包絡(luò)而形成，為環(huán)面蝸桿，且蝸桿的左右齒面與滾子始終接觸，配合精度較高。就單 排 滾子齒而言，工作過(guò)程中存在側(cè)隙，從而保證了傳動(dòng)的正常工作和 良 好的潤(rùn)滑，但對(duì)整體而言，通過(guò)采用雙排錯(cuò)位布置，消除了傳動(dòng)的回程誤差，使傳動(dòng)平穩(wěn)，提高了傳動(dòng)精度。 就單排滾子齒而言，工作過(guò)程中存在側(cè)隙， 4 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 從而保證了傳動(dòng)的正常工作和良好的潤(rùn)滑，但對(duì)整體而言，通過(guò)采用雙排