【文章內(nèi)容簡介】 及工差的確定 試驗證明：隨著過盈量的增加，導軌的剛度開始急劇增加，達到一定程度后，再增加過盈量，剛度不會顯著提高。牽引力隨著過盈量增加而增大，但在一定限度內(nèi)變化不大，過盈量超過一定值后，則急劇增加。因此，合理的過盈量應使 導軌剛度較好而牽引力不大。 兩導軌面間的不平度一般為 3微米 。 作為精密導軌， 導軌不直度小于 10微米 ，這里選擇 9微米。 滾動體的直徑差， 此為 精密導軌，全部滾動體的直徑差不大于 1微米，每組滾動體的直徑差不大于 微米 。 滾柱的錐度在滾柱長度范圍內(nèi)，大小端直徑差小于 ； 表面光潔度通常應刮研；在 2525 厘米 2內(nèi)，其接觸斑點為 2025個點，精密的取上限， 及接觸斑點取 20。 齒輪的設計 齒輪箱內(nèi)齒輪數(shù)量，參加傳動的齒輪越多，傳動阻力越大，齒面易磨損，傳動易產(chǎn)生齒輪間隙，導致機床工 作臺的系統(tǒng)誤差越大，齒輪越多如果裝配不好還易產(chǎn)生偶然誤差，所以傳動齒輪越少越好，采用一對齒輪傳動誤差最小 。針對DK7745 線切割機而設計的齒輪，主要是傳遞動力，減少從電機傳出來的轉(zhuǎn)速，從而使工作臺移動所需要的到所需位置時絲桿轉(zhuǎn)動到的周數(shù)。當齒輪是設計用于此設計中的蝸桿、蝸輪時，就是使工作臺在 X 軸上，上下傾斜的度數(shù)，這時齒輪的任務就是將電機的輸出，再通過蝸桿、蝸輪，以正確的傳動關系轉(zhuǎn)動。 綜合考慮，采用一對齒輪傳動作為設計方案。 優(yōu)缺戰(zhàn)點及分類，齒輪的選擇 齒輪傳動機構(gòu)的特點： 齒輪機構(gòu)是現(xiàn)代機械 中應用最廣泛的傳動機構(gòu)，用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運動和動力。 齒輪傳動主要優(yōu)點 ： 傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長，傳動比準確。 齒輪機構(gòu)主要缺點 ： 制造及安裝精度要求高，價格較貴，不宜用于兩軸間距離較大的場合。 齒輪的選擇： X軸向， 平行軸齒輪傳動機構(gòu) 、 直齒、 漸開線齒、 開 式傳動、硬齒面（ 〈 350HB） Y軸向， 平行軸齒輪傳動機構(gòu) 、 直齒、 漸開線齒、 開 式傳動、硬齒面（ 〈 350HB） 蝸桿傳動， 平行軸齒輪傳動機構(gòu) 、 直齒、 漸開線齒、閉式傳動、硬齒面（ 350HB） 。并且都為兩級齒輪傳動。 此漸開線標準直齒圓柱齒輪機構(gòu)的設計 （ 1） 齒頂圓 過齒輪各齒頂所作的圓，其直徑和半徑分別用 da和 ra表示。 （ 2） 齒根圓 過齒輪各齒槽底部的圓，其直徑和半徑分別用 df和 rf表示。 （ 3） 分度圓 齒頂圓和齒根圓之間的圓，是計算齒輪幾何尺寸的基準圓其直徑和半徑分別用 d和 r表示。 （ 4） 基圓 形成漸開線的圓，其直徑和半徑分別用 db和 rb表示。 （ 5） 齒頂高、齒根高及齒全高 齒頂高為分度圓與齒頂圓之間的徑向距離，用 ha表示；齒根高為分度圓與齒根圓之間的徑向距離，用 hf表示；齒全高為齒頂圓與齒根圓之間 的徑向距離，用 h 表示，顯然 h=ha+hf。 （ 6） 齒厚、齒槽寬及齒距 在半徑為 rk的圓周上 ，用 sk表示 齒厚 ； 齒槽寬用 ek表示； 齒距 用 pk表示， pk=sk+ek。分度圓上的齒厚、齒槽寬及齒距依次用 s、e及 p表示， p=s+e。 基節(jié) 用 pb表示。 此標準齒輪及其幾何尺寸計算公式 ： 由齒輪各部分名稱的定義可以得到標準齒輪的幾何尺寸計算公式， 分度圓直徑 d=mz 基圓直徑 db=dcosα 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基本參數(shù) ： （ 1） 齒數(shù) z 在齒輪整個圓周上輪齒的總數(shù)。 （ 2） 模數(shù) m 分度圓直徑 d = mz，分度圓齒距 p = π m。 （ 3） 分度圓壓力角α 設計分度圓壓力角α的標準值 為 20176。 （ 4）頂高系數(shù) h*a 和頂隙系數(shù) c* 齒輪齒頂高和齒根高的計算式分別是： 其中 h*a 和 c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。 GB135688 規(guī)定了 h*a和 c*的標準值： 1）正常齒制 當 m≥ 1mm 時， h*a=1， c*=；當 m＜ 1mm 時， h*a=1， c*= 2）短齒制 h*a=， c*= 標準齒輪的幾何尺寸 標準齒輪 : 基本參數(shù)取標準值，具有標準的齒頂高和齒根高，分度圓齒厚等于齒槽寬的直齒圓柱齒輪稱為標準齒輪，不能同時具備上述特征的直 齒輪都是非標準齒輪。標準齒輪的幾何尺寸公式見下表。 由 上 公 式 ，經(jīng) 過 計 算 得 X 軸和 Y 軸 齒 輪 參 數(shù) 相 同 為 ： M=? Z=? d=? 齒輪的精度選擇 漸開線圓柱齒輪精度標準（ GB/）規(guī)定齒輪共有 13個精度等級，齒輪精度等級選擇， 應據(jù)傳動用途、使用條件、圓周速度、傳動功率及性能指標等要求確定。 根據(jù)設計要求，選用 5等級 齒輪材料的選擇 齒輪材料對齒輪的承載能力和結(jié)構(gòu)尺寸影響很大， 此齒輪為小尺寸，低載 用于 X軸和 Y軸方向工作臺工作的齒輪，選用 40Cr，調(diào)質(zhì) 表面淬火。 用于傳遞蝸輪、蝸桿上動力的齒輪，選用 42SiMn，調(diào)質(zhì) 表面淬火。 齒輪傳動的潤滑設計 開式齒輪傳動，及 X軸和 Y 軸上的齒輪傳動，因速度低，所以 采用人工定期加潤滑油或潤滑脂，潤滑方式 。 漸開線直齒圓 柱齒輪嚙合傳動設計 重合度計算公式 外嚙合齒輪的重合度計算公式可參照右圖推出：實際嚙合線段， 而 將上述關系代入式（ ）并化簡得： = 式中：嚙合角 ，兩輪齒頂圓壓力角 、。 重合度的物理意義 重合度的大小表明同時參與嚙合的輪齒對數(shù)的多少。如 ε α =1 表示，齒輪傳動的過程中始終只有一對齒嚙合。若 ε α = 的情況如圖所示，在實際嚙合線的 B2A1和 A2B1（長度各為 ）段有兩對輪齒同時在嚙合，稱為雙齒嚙合區(qū)；而在節(jié)點 P附近 A1A2段（長 度為 ），只有一對輪齒在嚙合，稱為單齒嚙合區(qū)。 總之， ε α 值愈大，表明同時參加嚙合輪齒的對數(shù)愈多，這對提高齒輪傳動的承載能力和傳動的平穩(wěn)性都有十分重要的意義。 無齒側(cè)隙嚙合條件 齒輪嚙合傳動時，為了在嚙合齒廓之間形成潤滑油膜，避免因輪齒摩檫發(fā)熱膨脹而卡死，齒廓之間必須留有間隙，此間隙稱為齒側(cè)間隙，簡稱側(cè)隙。但是，齒側(cè)間隙的存在會產(chǎn)生齒間沖擊，影響齒輪傳動的平穩(wěn)性。因此，這個間隙只能很小，通常由齒輪公差來保證。對于齒輪運動設計仍按無齒側(cè)間隙（側(cè)隙為零）進行設計。 一對齒輪嚙合過程中，兩節(jié)圓作純滾動。 因此，兩齒輪的節(jié)圓齒距應相等，即 p1`=p2` 。為保證無齒側(cè)間隙嚙合，一齒輪的節(jié)圓齒厚必須等于另一齒輪節(jié)圓齒槽寬，即 s1`=e2` 或 s2`=e1`。這樣有 p1`=s1`+e1`+p1`=s2`+e2`，故 p=s1`+s2` 節(jié)圓齒距等于兩輪節(jié)圓齒厚之和。 齒廓不根切條件 （ 1） 根切現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因 根切現(xiàn)象 如圖所示，用范成法切制齒輪的過程中，有時刀具會把齒輪根部已加工好的漸開線齒廓切去一部分，這種現(xiàn)象稱為根切。根切將削弱齒根的強度，甚至可能降低重合度，影響傳動質(zhì)量，應盡量避免。 產(chǎn)生原因 圖為齒條 刀的齒頂線超過極限嚙合點 N1（嚙合線與被切齒輪基圓的切點）的情況。當?shù)毒咭运俣圈鸵苿拥竭_位置Ⅱ時，刀刃齒廓將被加工輪齒的漸開線齒廓完全切出。范成加工繼續(xù)進行，刀具移動距離 s到達位置Ⅲ，刀刃齒廓與嚙合線 NN交于點 K。與此同時，齒輪相應轉(zhuǎn)過φ角，其基圓轉(zhuǎn)過的弧長 而刀具兩位置的垂直距離為 ，則 ，因此有。該式表明漸開線齒廓上的點 N1`落在刀刃的左內(nèi)側(cè)，即點 N1`附近的漸開線被刀刃切掉而產(chǎn)生根切，如圖中的陰影部分所示。 （ 2） 避免根切的方法 以上分析可知，產(chǎn)生根切的原因是刀具的齒頂線超過極限嚙合點 N1，因此可以利用移距變位的方法避免根切。 如圖所示，為了避免根切齒條刀采用正變位，變位量為 。這樣使刀具齒頂線通過極限嚙合點 N1，剛好不根切。由此可得不根切的條件為： 因 ，所以有 避免根切的幾種方法 1） 標準齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)條件 因標準齒輪 x=0 ，由 式得不根切條件為 因此得出標準齒條刀加工標準齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù) zmin ： 當 ha* =α =20。 時，可以得到標準齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù) zmin =17。 2）變位齒輪不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù) 由（ ） 式得不根切條件 因此有 將 式代入 上式并整理，可得變位齒輪不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù)為 上式表明：當 zzmin時，為了避免根切，必須采用正變位且 x≥ xmin0 ；當 zzmin時，可以采用負變位（ x0），只要滿足 x≥ xmin 的條件就不會產(chǎn)生根切。 3) 改變齒頂高系數(shù)和壓力角 由式 可知，減小齒頂高系數(shù) ha* 或加大壓力角α，均可提高齒輪避免根切的能力。但是，這樣需要采用非標準刀具，成本將增加，一般情況不宜采用。 此設計中采用 2中的方法。 無側(cè)隙嚙合條件及無側(cè)隙嚙合方程式 （ 1）無側(cè)隙嚙合條件 齒輪嚙合傳動時，為了在嚙合齒廓之間形成潤滑油膜，避免因輪齒摩檫發(fā)熱膨脹而卡死，齒廓之間必須留有間隙，此間隙 稱為齒側(cè)間隙，簡稱側(cè)隙。但是，齒側(cè)間隙的存在會產(chǎn)生齒間沖擊，影響齒輪傳動的平穩(wěn)性。因此，這個間隙只能很小，通常由齒輪公差來保證。對于齒輪運動設計仍按無齒側(cè)間隙（側(cè)隙為零）進行設計。 一對齒輪嚙合過程中，兩節(jié)圓作純滾動。因此，兩齒輪的節(jié)圓齒距應相等，即 p1`=p2` 。為保證無齒側(cè)間隙嚙合，一齒輪的節(jié)圓齒厚必須等于另一齒輪節(jié)圓齒槽寬，即 s1`=e2`或 p2`=e1`。這樣有 ，故 節(jié)圓齒距等于兩輪節(jié)圓齒厚之和。 （ 2）無側(cè)隙嚙合方程式 節(jié)圓齒厚 s1`,p2` ： 式中 而 將以上各式代入式 并化簡得 一對齒輪的變位系數(shù)確定后，只有按此式求得的嚙合角 α ` 安裝，才能保證無側(cè)隙嚙合傳動。對于標準齒輪傳動，因 x1=x2=0 ，則 有 α ` =α 。 保證齒頂厚條件 對于正變位齒輪，過大的變位可能引起齒頂變尖（ Sa =0）或齒頂厚過小的現(xiàn)象。為了保證齒輪的齒頂強度，齒頂厚不能太小，一般要求 Sa ≥ ，對