【正文】 型滾齒機的傳動系統(tǒng)如圖 13所示。記作 :1500r／ min（電動機） —— nη （主軸） ③ 運動平衡式 1500? 17690?? ? vu ? 80202323232323235533 ???? ? ?n uv 是傳動鏈中 9速變速箱的傳動比。取 2=28， f=56。其換置公式為 zedba 24kfc ???? 由于使用合成機構(gòu)后軸的旋轉(zhuǎn)方向改變，所以在安裝 展成運動傳動鏈掛輪時，必須按機床說明書規(guī)定配加惰輪。差動鏈中，系桿為主動，行星輪為被動，將 u 合成 2代入運動平衡式，得換置公式： kmdbau ny ?s in6c 2222 ???? 5 改裝 YC3180 根據(jù)前面對 YC3180 型滾齒機 的介紹，不難看出 YC3180 對于加工 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，比較經(jīng)濟，效率也較高。 a 箱體上蓋 b 下箱體支座 圖 18 支承箱體 同時 ， 考慮加工時，電主軸所連接的磨頭在高速轉(zhuǎn)動，在加工不同規(guī)格、不同傳動比的蝸桿時，電主軸需要在水平面內(nèi)略微調(diào)整一點角度，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 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。 待一切都檢測、調(diào)整好以后，便可以對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的齒面進 23 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 行磨削加工了。 切齒 在 無側(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所需的工藝基準(zhǔn)。 在中國也有很多用戶直接稱 PRO/E 為 “ 破衣 ” 。 PRO/E 的特點和優(yōu)勢 經(jīng)過 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，它具有如下特點和優(yōu)勢： 參數(shù)化設(shè)計和特征功能 ： Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計 的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計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。 全相關(guān)性： Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。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、實體零件及組裝造型，三 維上色實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，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。 Pro/ASSEMBLY 是 Pro/ADSSEMBLY 的一個擴展選項模塊，只能在 Pro/Engineer 環(huán)境下運行，它具有如下功能 ： 1． 在組合件內(nèi)自動零件替換 (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)已存在的零件來產(chǎn)生一個新的零件 )； 4． Pro/ASSEMBLY 里有一個 Pro/Program 模塊，它提供一個開發(fā)工具。 4． 具有通過 IGES 到 PTC 支持的繪圖儀輸出這些圖形能力。 如果需要，可以覆蓋到非參數(shù)化的實體模型上。 2． RENDER：用于將 3D 模型信息輸出到著色程序。 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、凸臺采用對稱 /陣列特征。 本次選取“下箱體支座”這個零件為例， 其二維零件圖（如下圖 30）， 簡述該零件的建模過程， 來展示出 Pro/E 零件建模 的一般規(guī)律。文末引出的 Proe/E 三維軟件無疑是 當(dāng)今世界 機械 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 。特別感謝我的 室友謝慶 同學(xué)， 在我自學(xué) Pro/E 軟件的過程中，以及后續(xù)的三維建模中 ，給予我不少的幫助。 在此謹(jǐn)向 兩位 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 圖 35 旋轉(zhuǎn)特征 、 孔特征及輔助特征的作用 后 37 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 最后連接絲杠和調(diào)整螺栓的 螺紋 孔采用孔特征，絲杠連接處的凸塊要事先拉伸出來，再在其側(cè)表面鉆孔 ,見圖 36： 圖 36a 拉伸凸塊和鉆孔 圖 36b 完整版建模 及 軟件 界面 38 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 結(jié)論 本文以無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工設(shè)備改裝為研究對象，分別就無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的 傳動原理、及其與傳統(tǒng)蝸桿的優(yōu)勢和劣勢，滾齒機的原理， YC3180 的傳動與運動分析、 YC3180 的改裝、無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的工藝流程、 Pro/E 的簡介及個別零件的建模等展開了較為詳細(xì)的論述和描寫，得出如下結(jié)論： 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動副作為一種新型蝸桿傳動能很好地消除蝸桿傳動中的側(cè)隙，而且具有傳動效率高、噪音小、溫度上升慢等優(yōu)點，在精密分度，精密傳動等領(lǐng)域應(yīng)具有良好的應(yīng)用前景，而滾齒機作為主要的齒輪加工機床，具有得天獨厚的優(yōu)勢，但是經(jīng)過適當(dāng)、恰當(dāng)?shù)母难b后也可以加工蝸桿，甚至是高精度的無側(cè)隙雙滾子包 絡(luò)環(huán)面蝸桿，且滾齒機加工蝸桿比四軸聯(lián)動數(shù)控機床更有優(yōu)勢。建模過程中，做每一個特征時最好用最簡單的截面來進行操作，這樣的好處是提高操作速度，簡化思路。 8． SUPERTA BGeom：輸出符合用于輸入列 SUPERTAB 的 UNIVERSAL 文件格式的幾何體。這樣用戶就可以將所有參數(shù)化特征附加到這 “ 單一特征 ” 上，當(dāng)然該特征也能象其它任何 Pro/ ENGINEER 修改。 1．二維和三維圖形： Pro/INTERFACE 提供了將 2D 和 3D 圖形通過 IGES4． 0或 SET 輸入到 Pro/ENGINEER 的繪圖模式里的能力，輸入后，正常制圖功能都是有效 的 。 2． 具有修改輸入圖形來影響設(shè)計修改或更新能力。它在單用戶環(huán)境下 (沒有任何附加模塊 )具有大部分的設(shè)計能力，組裝能力 (人工 )和工程制圖能力 (不包括 ANSI， ISO， DIN 或 JIS 標(biāo)準(zhǔn) )，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀 (HP， HPGL)和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。 PRO/E 的 主要 模塊 及 其 功能 Pro/E 之所以能高效率地完成 各項 復(fù)雜的任務(wù)，因為它具有很多完善的功能模塊。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。這種獨特的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。 Pro/ENGINEER 還提 供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 Pro/E（ Pro/Engineer 操作軟件 ） 是美國參數(shù)技術(shù)公司 （ Parametric Technology Corporation， 簡稱 PTC） 的重要產(chǎn)品。 工藝流程 由于 蝸桿軸向齒廓呈弧 形 分布，同時接觸 多個蝸輪輪齒（滾子），而且 蝸桿齒面 必須 經(jīng) 表面 硬化處理后 再 精磨 而成， 使得 齒面硬度： HRC≥ 50，粗糙度 Ra≤ ，加工工藝過程 如果和其 成形過程 保持 完全一致， 便 能夠可靠 地 保證 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的 制造精度和嚙合的理論狀態(tài) 。 此外，還 必須滿足砂輪磨頭的回轉(zhuǎn)中心 線 L3與蝸桿工件的回轉(zhuǎn)中心線 L1在同一水平面內(nèi) (圖 22)，這就必須滿足裝配好的電主軸體與下面整個連接基體有精準(zhǔn)的定位和精密的配合，所以，本次采用了定位鍵連接燕尾導(dǎo)軌和下面的工字型基體，下圖 23中，可以看出為了達到前述目的，我們在燕尾導(dǎo)軌與工字型基體的兩端均安裝了定位鍵。 a整體 b 接電和接地端 c 電主軸裝配 圖 17 電主軸 蝸桿齒面按滾柱包絡(luò)環(huán)面的成形原理在 YC3180 型滾齒機 上進行加工，砂輪頭采用 鍍立方氮化硼（ CBN），其粒度為 120，本處采用了不同外徑的砂輪，例如對 于 19 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計滾柱半徑為 5mm 的蝸桿，則采用半徑為 ， ， 的砂輪進行粗磨、半精磨、精磨。 1（工件） ③ 運動平衡式 1961e4022424212130302403 1 22222 ??????????????? dcbafudcbaT 合成? 式中 3π —— 軸向進給絲杠的導(dǎo)程，單位為 mm； u 合成 2—— 運動合成機構(gòu)在附加運動傳動鏈中的傳動比， u 合成 2； 17 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 dbac?—— 展成運動掛輪傳動比 ,zedba 24kfc ????； T—— 被加工齒輪螺旋線的導(dǎo)程，單位為 mm: ??sinmzT?； m—— 法向模數(shù)，單位為 mm； β —— 被加工齒輪螺旋角，單位為度。展成運動從行星輪傳入，從另一行星輪傳出。 ④ 換置公式 ???? dbafeu x c24 zk 即zfdba k24ec ???? 上式中 e/f 掛輪，用于工件齒數(shù) z 在較大范圍內(nèi)變化時調(diào)整 ux的數(shù)值，使其數(shù)值適中，以便于選取掛輪，根據(jù)值 k/z， e/f 可以有如下三種選擇：通常取 k=l 或 2。 14 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 13 YC3180型滾齒機傳動系統(tǒng) （ 1）主運動傳動鏈 ① 兩末端件 電動機（電機轉(zhuǎn)動） —— 滾刀主軸（滾刀轉(zhuǎn)動）。工件安裝在工件心軸上，隨同工作臺一起旋轉(zhuǎn)。 40年代為適應(yīng)航空工業(yè)需要，發(fā)展了弧齒錐齒輪磨齒機。具有這一性能機床到 19 世紀(jì)后半葉又有發(fā)展。大型滾齒機還設(shè)有單齒分度機構(gòu)、指形銑刀刀架和加工人字齒輪的差動換向機構(gòu)等。 滾齒機的分類 滾齒機按布局分為立式 （圖 11a） 和臥式 （圖 11b） 兩類。當(dāng)滾刀進給至 c點時，工件應(yīng)附加轉(zhuǎn)動 cc’ 。 10 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 10 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖 如上所述，滾切斜齒圓柱齒輪時，除了滾切直齒的 3個傳動鏈外，只增加了 1個差動鏈。 形成母線（漸開線）的運動和傳動鏈與滾切直齒時相同（僅展成傳動鏈中的合成機構(gòu)有變化）。內(nèi)鏈唯一功能是實現(xiàn)執(zhí)行件之間的復(fù)合（嚴(yán)格的傳動比關(guān)系）運動。聯(lián)系滾刀和工件之間的傳動鏈，稱展成傳動鏈。開槽并鏟背后，就成了齒輪滾刀 (圖 7c)。 滾齒機 (gear hobbing machine)是齒輪加工機床中應(yīng)用最廣泛的一種機床，在滾齒機上可切削直齒、斜齒圓柱齒輪，還可加工蝸輪、鏈輪等 ； 經(jīng)過稍微改裝還可以對蝸桿進行加工 [6]。經(jīng)對比研究以及結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備條件，可選用四軸聯(lián)動數(shù)控機床和 YC3180 型滾齒機 進行加工，但如果選用四軸聯(lián)動數(shù)控機床對蝸桿齒面進行加工，由于蝸桿齒面的程序較為復(fù)雜，且很難檢測數(shù)控機床所做的插補運動是否滿足設(shè)計要求，若要對齒面進行修形也較困難，這就不易保證 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿 齒面的加工質(zhì)量 [4]。 圖 2 兩個半 蝸輪 組成的蝸輪 圖 3 蝸輪整體 雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動的工作原理，如圖 3所示。由于這種問題的存在，導(dǎo)致機器正常使用一段時間后，其嚙合間隙明顯增大、傳動精度降低，甚至整個系統(tǒng)無法使用。因為上述特點，使 得蝸桿傳動作為機械傳動中的重要傳動方式在國防、冶金、造船、建筑、化工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用 [1]。從傳動比公式 i=Z2/Z1可以看出，當(dāng) Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉(zhuǎn) Z2 轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動比，一般在動力傳動中，取傳動比 i=10～ 80；在分度機構(gòu)中， i 可達 1000。為此，本次畢業(yè)設(shè)計以無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工設(shè)備為主要 對象，簡要介紹了滾齒機的原理，并依據(jù)已有的環(huán)面蝸桿制造技術(shù)制定了相應(yīng)的加工方案，對蝸桿齒面加工中的工件裝夾、對刀進行了簡單分析，制定了無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的制造工藝和解決了相關(guān)的關(guān)鍵制造技術(shù)，根據(jù)制造工藝要求，對 YC3180 型滾齒機 進 行了改裝，并對改裝后的 YC3180的主要零部件利用 Pro/E 軟件 進行三維建模，再將其組裝。蝸桿傳動由 蝸桿 和 蝸輪 組成，一般蝸桿為主動件。因為蝸桿齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時是連續(xù)不斷的，蝸桿齒沒有進入和退出嚙合的過程，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動、噪音小。但是，齒側(cè)間隙的存在會 3 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 產(chǎn)生齒間沖擊，同時影響傳動的平穩(wěn)性，其最大的缺陷在于明顯降低了普通蝸桿的傳動精度。 而本次畢業(yè)設(shè)計旨在根據(jù)王進戈教授等學(xué)者的研究，進一步拓展對 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿 的加工制造，并將現(xiàn)成的滾齒機 YC3180 進行合理的改裝，使其能磨削加工 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿 的齒面，以期 為這種新型蝸桿 傳動方式的推廣起 一定的 促進作用 。