【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 資 料 請(qǐng) 加 Q4第 2 章 Y38 滾齒機(jī)方案設(shè)計(jì) 用功能分析法（黑箱法）明確總功能：黑箱法是將實(shí)現(xiàn)給定功能的機(jī)械系統(tǒng)看作為一個(gè)未知內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)和功能載體的“黑箱” ，通過對(duì)它的輸入量和輸出量的全面分析，逐步掌握輸入和輸出的基本特征和轉(zhuǎn)換關(guān)系，尋求能實(shí)現(xiàn)這種基本特性和轉(zhuǎn)換關(guān)系的工作原理和功能載體的可行方案。這種從未知到已知，使黑色逐步白化的過程就是功能載體的求解過程。黑箱法要求設(shè)計(jì)者不要首先從機(jī)械產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)出發(fā)考慮設(shè)計(jì)方案，而應(yīng)從系統(tǒng)的功能出發(fā)構(gòu)思機(jī)械產(chǎn)品的可行性方案。這種設(shè)計(jì)思想方法的轉(zhuǎn)變時(shí)黑箱法有利于抓住為題的本質(zhì)、擴(kuò)大思路、擺脫傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的舊框框，從而獲得創(chuàng)造性和高水平設(shè)計(jì)方案。黑箱法的優(yōu)點(diǎn)是可以不打開黑箱，不干擾其正常工作，而對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行研究。首先把待求的齒輪系統(tǒng)看做“黑箱” ，分析比較系統(tǒng)輸入輸出的能量、物料和信號(hào)，輸入輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系即反映系統(tǒng)的總功能。如圖 所示齒輪、切屑 冷卻液殘液齒輪毛坯冷卻液 待設(shè)計(jì)齒輪 加工系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)流、能量流、 信息流的轉(zhuǎn)換圖 黑箱法分析齒輪加工系統(tǒng)功能分析圖電能、風(fēng)能、水能摩擦熱、切削熱等控 制 信 息 機(jī)械動(dòng)作能量流是在機(jī)械系統(tǒng)中存在于能量變換和傳遞的整個(gè)過程之中。它是機(jī)械系統(tǒng)完畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q5成特定工作過程所需的能量形態(tài)變化和實(shí)現(xiàn)工作過程所需的動(dòng)力。能量的形式是多種多樣的。物質(zhì)流在機(jī)械系統(tǒng)中存在的主要形式是物料流，他是機(jī)械系統(tǒng)完成特定工作過程中的工作的對(duì)象和載體。物料流是物料的運(yùn)動(dòng)形態(tài)的變化、物料的構(gòu)型變化以及兩種以上物料包容和混合等的物料變化過程。信息流是反映信號(hào)、數(shù)據(jù)的檢測(cè)、傳輸、變換和顯示的過程。信息流的作用是實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)工作過程的操縱、控制以及對(duì)某些信號(hào)實(shí)現(xiàn)傳輸、變換和顯示。信息流的種類是多種多樣的。針對(duì)圖 的功能我們可以設(shè)計(jì)出各種齒輪加工設(shè)備，如滾齒機(jī)，插齒機(jī)等，再經(jīng)過設(shè)計(jì)和各方面的計(jì)算，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案得到完全確定時(shí)， “黑箱”即變?yōu)椤安Ａ洹痹O(shè)計(jì)方案問題就得到解決。 功能原理選擇常見的齒輪有直齒、斜齒和人字齒的圓柱齒輪，直齒和弧齒圓錐齒輪，蝸輪以及應(yīng)用很少的非圓形齒輪。齒輪輪齒的加工，按照加工方法大體分為兩種:仿形法（也稱成形法）和范成法（也稱展成法、創(chuàng)成法、瞬心包絡(luò)法） 。1）成形法成形法是在通用銑床上用盤狀或指狀成形銑刀加工，但每銑一個(gè)齒槽后應(yīng)分度一次，對(duì)于同一模數(shù)不同齒數(shù)的齒輪，齒廓形狀就不同，需采用不同規(guī)格的成形銑刀，這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。在實(shí)際生產(chǎn)中，為減少成形銑刀的數(shù)量，通常每一種只配八把或十五把成形銑刀，每把成形銑刀只加工一定齒數(shù)范圍內(nèi)的一組齒輪。每把成形銑刀的齒形曲線是按其加工范圍內(nèi)的最小齒數(shù)制造的，當(dāng)用于加工其它齒數(shù)的齒輪時(shí)，均存在不同程度的齒形誤差。同時(shí)由于分度裝置的影響，齒輪的加工精度和生產(chǎn)率都不高。該方法用于齒輪精度要求不高的單件小批量生產(chǎn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q6 成形法加工原理2）范成法范成法加工齒輪是利用齒輪的嚙合原理進(jìn)行的，即把齒輪嚙合副中的一個(gè)轉(zhuǎn)化成刀具，另一個(gè)轉(zhuǎn)化成工件，并強(qiáng)制刀具和工件作嚴(yán)格的嚙合運(yùn)動(dòng)，在工件上切出齒廓。由于齒輪嚙合副正常嚙合的條件是模數(shù)、螺旋角相等，故范成法加工齒輪所用刀具漸開線廓形僅與刀具本身的齒數(shù)有關(guān)，而與被切齒輪的齒數(shù)無(wú)關(guān)。因此，每一種模數(shù)，只需用一把刀具就可以加工各種不同齒數(shù)的齒輪。此外，還可以用改變刀具與工件的中心距來(lái)加工變位齒輪。這種方法的加工精度和生產(chǎn)率一般比較高，因此在齒輪加工機(jī)床中應(yīng)用最為廣泛。 圖 范成法加工原理出于對(duì)加工精度的要求，經(jīng)濟(jì)成本的考慮，數(shù)控滾齒機(jī)由于人員操作培養(yǎng)難度大，在大批量的齒輪加工中精度難以控制，而且機(jī)床價(jià)格普遍高于傳統(tǒng)滾齒機(jī)。我們選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q7傳統(tǒng)滾齒機(jī)作為齒輪加工機(jī)床，傳統(tǒng)滾齒機(jī)既可以加工直齒圓柱齒輪，又可以加工斜齒圓柱齒輪，現(xiàn)以加工斜齒圓柱齒輪的要求設(shè)計(jì)滾齒機(jī)。 針對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的滾齒機(jī)作功能元分解 功能分解圖總 功能范成法切齒主傳動(dòng) 進(jìn)給傳動(dòng) 分 齒傳動(dòng) 差動(dòng)傳動(dòng) 動(dòng)力定 傳動(dòng) 比定 軸輪 系變 速傳動(dòng)掛輪帶傳動(dòng)周轉(zhuǎn)輪系定傳動(dòng)比定 傳動(dòng) 比傳動(dòng)系 統(tǒng)變 速傳動(dòng)變 速傳動(dòng)差速系 統(tǒng)定 軸輪 系掛輪液 壓進(jìn)給周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合輪系數(shù)控進(jìn)給定軸輪系周 轉(zhuǎn)輪 系掛輪無(wú) 級(jí)變 速器掛輪定 軸輪 系無(wú) 級(jí)變 速器圓 柱齒輪差速圓錐齒輪差速其他電動(dòng)機(jī)風(fēng)能太陽(yáng)能水能畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q8圖 Y38 滾齒機(jī)總功能分解圖 功能元求解通過前面進(jìn)行的各個(gè)工作步驟，已經(jīng)弄清機(jī)械系統(tǒng)的總功能、分功能、功能元之間的關(guān)系?，F(xiàn)在的任務(wù)是，尋找實(shí)現(xiàn)各個(gè)分功能的物理作用，就是求得功能元的原理解。表 功能元列表方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 備注主傳動(dòng) 定軸輪系 周轉(zhuǎn)輪系 掛輪 帶傳動(dòng)塔輪變速進(jìn)給傳動(dòng) 定軸輪系 周轉(zhuǎn)輪系 掛輪 數(shù)控進(jìn)給分齒傳動(dòng) 定軸輪系 周轉(zhuǎn)輪系 掛輪 無(wú)級(jí)變速器差動(dòng)傳動(dòng) 定軸輪系 無(wú)級(jí)變速器 掛輪 齒輪差速動(dòng)力系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī) 風(fēng)能動(dòng)力 太陽(yáng)能動(dòng)力 水能動(dòng)力 功能元求解方案分析1）主傳動(dòng)方案表 主傳動(dòng)傳動(dòng)方案表方案簡(jiǎn)圖 方案說明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q9方 案 一 定 軸 輪 系 定軸輪系方案：由設(shè)計(jì)題目的主要技術(shù)參數(shù)知，滾刀主軸的變速級(jí)為 6 級(jí)，又依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，該傳動(dòng)為降速傳動(dòng)。越接近電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)速越高，在電動(dòng)機(jī)功率一定的情況下，傳動(dòng)件和傳動(dòng)軸的幾何尺寸就越小。定軸輪系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率較高，制造和操作都比較方便，價(jià)格低廉。在此處若用定軸輪系，會(huì)是進(jìn)給系統(tǒng)的變數(shù)技術(shù)較小。本系統(tǒng)只 適用于變速級(jí)數(shù)較小的場(chǎng)合，當(dāng)變速級(jí)數(shù)較大時(shí)，會(huì)使其結(jié)構(gòu)龐大。表 差動(dòng)變速系統(tǒng)方案方案一圓柱齒輪差速系圓柱齒輪差動(dòng)：太陽(yáng)輪 4 分別與軸 A、B 固結(jié)，行星輪 3 為一二聯(lián)齒輪，分別與太陽(yáng)輪 4 嚙合，并可繞軸C 自傳，同時(shí)隨 H 繞 A、B 軸線公轉(zhuǎn)，系桿 H 做成箱體形。當(dāng) A、B 軸以相同轉(zhuǎn)速相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)輪 4 將使系桿 H以相同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，若 A、B 軸轉(zhuǎn)速不等，則系桿 H 轉(zhuǎn)度為： 42314231 znzn???畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q10統(tǒng) 其中 是齒輪 2 、的齒數(shù)，4321z是太陽(yáng)輪 4 和系桿 H 的轉(zhuǎn)速Hn4方案二圓錐齒輪差速系統(tǒng)圓錐齒輪差動(dòng)：太陽(yáng)輪 5 尺寸相同，與行星輪 3 和系桿 H 組成差動(dòng)輪系，系桿 H與齒輪 2 固結(jié)，其運(yùn)動(dòng)由主運(yùn)動(dòng)錐齒輪 1 輸入。當(dāng)錐齒輪 1 轉(zhuǎn)速已知時(shí)太陽(yáng)輪 5 的轉(zhuǎn)度與主運(yùn)動(dòng)輪 1 轉(zhuǎn)速的關(guān)系為： 254nzn??其中 齒輪 2 的齒數(shù) 太陽(yáng)1 541n輪 4 和系桿 H 的轉(zhuǎn)速 最佳方案分析及確定設(shè)計(jì)具有約束性，多解性，相對(duì)性這樣三個(gè)特性，尤其是它的多解性，即解答方案不是唯一的，這就要求先對(duì)某問題提4 3 4 2 3 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q11出盡可能多的解決方案，然后從眾多滿足要求的方案中，優(yōu)選出擬采用的方案。為了選出擬采用的方案，首先要對(duì)各候選方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。即對(duì)方案定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系 4 3 3 3 3 3 掛輪 5 4 4 4 4 3 弧錐環(huán)盤式無(wú)級(jí)變速器3 2 4 3 3 3 因此分齒傳動(dòng)方案的最優(yōu)選擇為：掛輪。1）差動(dòng)傳動(dòng)方案分析及比較：1. 傳動(dòng)系統(tǒng)： 表 差動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)評(píng)分表評(píng)價(jià)目標(biāo) 功能滿足度經(jīng)濟(jì)性使用可靠性可操作性維修性外觀及環(huán)?？傮w得分畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q12??niigPN1定軸輪系 4 3 4 2 3 3 掛輪 5 4 4 4 4 3 鋼球錐輪式無(wú)級(jí)變速器3 2 4 3 3 3 因此差動(dòng)傳動(dòng)的差速系統(tǒng)最優(yōu)選擇為：掛輪。2. 差速系統(tǒng)： 表 差動(dòng)差速系統(tǒng)評(píng)分表評(píng)價(jià)目標(biāo) 功能滿足度經(jīng)濟(jì)性使用可靠性可操作性維修性外觀及環(huán)?？傮w得分??niigPN1圓柱齒輪差動(dòng)系統(tǒng)4 4 5 4 4 5 圓錐齒輪差速系統(tǒng)4 4 5 5 4 5 因此差動(dòng)傳動(dòng)的差速系統(tǒng)最優(yōu)選擇為：圓錐齒輪差速系統(tǒng)。2）動(dòng)力系統(tǒng)方案分析及比較： 表 動(dòng)力系統(tǒng)方案評(píng)分表評(píng)價(jià)目標(biāo)功能滿足度經(jīng)濟(jì)性使用可靠性可操作性維修性外觀及環(huán)?？傮w得分??niigPN1電動(dòng)機(jī) 5 4 5 5 5 4 風(fēng)能 3 2 5 3 2 5 太陽(yáng)能 3 2 5 3 2 5 水能 3 2 5 3 2 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q13因此動(dòng)力系統(tǒng)方案的最優(yōu)選擇為：電動(dòng)機(jī)。由以上評(píng)分得出各系統(tǒng)最佳方案： 表 最佳方案組合表系統(tǒng) 主傳動(dòng) 進(jìn)給傳動(dòng) 分齒傳動(dòng) 差動(dòng)傳動(dòng) 動(dòng)力方案 掛輪 掛輪 掛輪 掛輪及圓錐齒輪差速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)此方案采用掛輪系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，充分體現(xiàn)了掛輪系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，變速范圍廣，價(jià)格低廉，易于維修。 計(jì)算滾刀速度和功率并選擇電動(dòng)機(jī) 計(jì)算滾刀（單頭）速度：（1）當(dāng)加工齒輪模數(shù)為：m≤6mm，齒輪材料為鋼料時(shí)由參考文獻(xiàn)[2]中公式： （21）?并由文獻(xiàn)[2]查得：切削速度修正系數(shù) ，耐用度 。.?v 2160?T已知設(shè)計(jì)要求進(jìn)給量 ，將 帶入公式（21）計(jì)算得：rmf3~?fk、 smv ~).(?由設(shè)計(jì)要求可知滾刀最大直徑 ， =?v此時(shí)滾刀的最高轉(zhuǎn)速為： ??（2）加工齒輪模數(shù) ，齒輪材料為鑄鐵時(shí)由參考文獻(xiàn)[2]中公式 m8? （22）?并由文獻(xiàn)[2]查得：切削速度修正系數(shù) ，耐用度 。.?v 5760?T由設(shè)計(jì)要求已知進(jìn)給量 ，直徑 ，將 帶入公式rmf3~?m12dfTkv、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 九 七 一 九 二 零 八 零 零全 套 資 料 請(qǐng) 加 Q14（22）得: smv ~)3~(..8. ????此時(shí)滾刀的最低轉(zhuǎn)速為： ??為了使?jié)L刀既能滿足加工模數(shù) 的鋼料齒輪的速度，又能滿足加工模數(shù)6m?m≤8mm 的鑄鐵齒輪的速度，得到滾刀的轉(zhuǎn)速范圍為： in23~rn? 滾刀的切削功率計(jì)算： 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。聯(lián)系 扣扣：九七一九二零