【導讀】并開始下一次的切削。從開始切削起,工件轉一周即可完成一個零件的倒角加工。給方式一般采用刀具進給也可根據(jù)需要采用工件進給方式。齒輪倒角機采用用硬質(zhì)合金機夾刀。具有高效、加工質(zhì)量好,操作簡便等特點,因此它即能滿足小批量新產(chǎn)品的試制加工,又能適合于大批量規(guī)模化生產(chǎn)的需要，是汽車齒輪加工的理想設備。

　　

【正文】 向力，齒輪的圓周力 tP ： 4 32 2 4 .51 10N 1 .804 10 ND 50t MP ??? ? ? ?扭 （ ） 式中 D— 齒輪節(jié)圓直徑（ mm） ,D=mZ。 齒輪的徑向力 rP ： ( ) / c os ( ) 902rtP P tg N N? ? ? ? ? ? 式中 α — 為齒輪的嚙合角； ρ — 齒面摩擦角； β — 齒輪的螺旋角； 22()0 .1[MTd m m??? ??= 符合校驗條件 齒輪的驗 算 驗算齒輪強度，應選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進行接觸應力和彎曲應力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應力。 對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應力。 31 接觸應力的驗算公式為 ? ? 1 2 3j 12081 Sju K K K K NZ m uB n? ?? ???? （ MPa）≤ [ j? ]（ 31） 彎曲應力的驗算公式為 ? ?5 1 2 3w 22 0 8 1 1 0 ()S wjK K K K N M P aZ m B Y n?? ? ? ? （ 32） 式中 N齒輪傳遞功率（ KW）， N= dN?? ； dN 電動機額定功率（ KW）； ?從電動機到所計算的齒輪的機械效率； jn 齒輪計算轉速（ r/min） 。 m初算的齒輪模數(shù)（ mm） 。 B齒寬（ mm） Z小齒輪齒數(shù)； u大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比， u≥ 1，“ +”號用于外嚙合，“ ”號用于內(nèi)嚙合； SK 壽命系數(shù)： S T n N QK K K K K? TK 工作期限系數(shù)： 160TOnTKmC? T齒輪在機床工作期限（ ST ）內(nèi)的總工作時間（ h） ，對于中型機床的齒 輪取ST =15000~20200h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為T= ST /P， P 為變速組的傳動副數(shù)； 1n 齒輪的最低轉速（ r/min） 。 OC 基準循環(huán)次數(shù)；查表 31（以下均參見《機床設計指導》） m— 疲勞曲線指數(shù)，查表 31； nK — 速度轉化系數(shù)，查表 32； 32 NK — 功率利用系數(shù)，查表 33； QK — 材料強化系數(shù)，查表 34； SK — 的極限值 maxSK ， minSK 見表 35，當 SK ≥ maxSK 時，則取 SK = maxSK ；當 SK ＜ minSK 時，取 SK = minSK ； 1K — 工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取 1K =~； 2K — 動載荷系數(shù)，查表 36； 3K — 齒向載荷分布系數(shù)，查表 39； Y— 標準齒輪齒形系數(shù)，查表 38； [ j? ]— 許用接觸應力（ MPa） ,查表 39； [ w? ]— 許用彎曲應力（ MPa） ，查表 39。 如果驗算結果 j? 或 w? 不合格時，可 以改變初算時選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。 電機的設計 電機是受脈沖信號控制的，脈沖信號的產(chǎn)生和分配由軟件編程來完成，而信號的放大由放大電路來完成。由于強弱信號的原因，我們在放大電路前加上光電耦合電路，以防止電源串路。 驅動力計算 根據(jù)負載力矩來選擇電機。也就是說機床在任何狀態(tài)下工作，電機都應有足夠的力矩來驅動負載。為此應滿足兩點要求，一是進給傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的最大負載力矩應小于或等于電機的額定力矩，對于這一點，數(shù)控機床與普通 機床選擇電機的思路是一致的；二是進給傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的最大加速力矩應小于或等于電機的瞬時最大轉矩 因為在某些應用場合，比如用于模具加工或輪廓加工的數(shù)控機床，不僅需要伺服電機要有足夠的力矩來驅動坐標軸運動，而且還需要機各個坐標具有非常高的加速性能，這時只考慮電機的力矩是不夠的。電機與負載的慣量是否匹配，將直接影響該坐標軸的加速性能。如果電機的慣量過小，盡管電機的力矩已經(jīng)滿足 33 設計要求，但機床坐標軸的加速度可能滿足不了要求。如果電機與負載的慣量不能做到匹配，機床坐標軸的快速性就得不到保證，對于模具加工或輪廓 加工的數(shù)控機床，就可能影響工件加工的尺寸精度和表面粗糙度。所以， 在數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)設計中，往往把折算到電機軸上的負載慣量 Jd 與電機的轉動慣量 Jm之比值控制在下式所規(guī)定的范圍內(nèi)。即： ??mdJJ （ 1— 1） 3計算折算到電機軸上的最大負載力矩和加速力矩 電機軸上的 負載力矩一般由三部分組成，其一是由切削分力產(chǎn)生的切削負載力矩；其二是由導軌摩擦力產(chǎn)生的摩擦負載力矩；其三是由滾珠絲杠的預緊而產(chǎn)生的附加負載力矩。每種負載力矩的計算方 法不同。 （ 1）切削負載力矩 Tc的計算 iLFT ac ??2? Nm （ 2— 1） 式中： Fa 為在切削狀態(tài)下， 滾珠絲杠 的軸向負載力， N； L 為電機每轉一圈，機床執(zhí)行部件在軸向移動的距離， m；η為進給傳動系統(tǒng)的總效率，取η =。 （ 2）摩擦負載力矩 Tu的計算 iLFT au ??2 0? Nm （ 2— 2） 式中： Fa0 為在不切削狀態(tài)下， 滾珠絲杠 的軸 向負載力（即為空載時的導軌摩擦力）， N； （ 3）由滾珠絲杠的預緊而產(chǎn)生的附加負載力矩 Tf 的計算 )1(2 200 ??? ?? iLFT pf Nm （ 2— 3） 式中： Fp 為 滾珠絲杠螺母副的預緊 力， N； L0 為 絲杠螺母副的基本導程 ， m；η 0為 絲杠螺母副的 效率，取η =。 （ 4） 折算到電機軸上 的最大負載力矩 T的計算 因為機床在空載進給（快進）和切削進給（工進）時的負載情況不同，所以最大負載力矩 T應分兩種情況來計算。 空載進給（快進）時 fuKJ TTT ?? Nm （ 2— 4a） 切削進給（工進）時 fcGJ TTT ?? Nm （ 2— 4b） 負載慣量由兩部分組成，一部分是作回轉運動的傳動件的轉動慣量折算到電機軸上的負載慣量 JR，另一部分是做直線運動的移動部件折算到電機軸上的負 34 載慣量 JL。 （ 1）單個回轉體零件轉動慣量 Jr 的計算 jjrj LDJ 432??? kgcm2 （ 2— 9） 式中ρ為材料密度，對于鋼 ???? kg/cm3； D為回轉體零件的直徑， cm；L為回轉體零件的長度， cm； j為零件序號， j =1， 2，?， n。 （ 2）折算到電機軸上的回轉體零件轉動慣量 JR 的計算 ??? nj rjR JiJ 121 （ j =1， 2，?， n） kgcm2 （ 2— 10） 式中： i 為傳動鏈的降速比。 （ 3）折算到電機軸上的移動部件轉動慣量 J的計算 2)2( ?LmJ ? kgcm2 （ 2— 11） 式中： m 為機床執(zhí)行部件的總質(zhì)量， kg； L 為電機每轉一圈，機床執(zhí)行部件在軸向移動的距離， cm。 （ 3）加在電機軸上總的負載轉動慣量 Jd的計算 dd JJJ ?? kgcm2 （ 2— 12） 電機的選擇 根據(jù)以上計算，選擇 FANUCα 12/3000i 型交流伺服電機作為驅動電機。該電機的主要技術參數(shù)：額定功率 3kW；最高轉速 3000 r/min； 額定力矩 12 Nm；轉動慣量 62 kgcm2；重量 18kg。 由于該電機的額定力矩為 12 Nm， 大于本 坐標軸切削進給（工進）時所需的驅動力矩 TGJ＝ Nm，故電機滿足坐標軸對驅動力矩的要求。 永磁式交流伺服電機的瞬時加速力矩一般為額定力矩的 2～ 3 倍，若按 3 倍計算，電機的瞬時加速力矩為 36Nm， 均大于 本坐標軸所需的 最大 空載啟動加速力矩 Taq＝ Nm 和切削速度突變至最高進給速度時所需的加速力矩 Tac＝ Nm，故電機滿足坐標軸對加速力矩的要求。 電機的轉動慣量為 62 kgcm2，坐標軸的負載慣量為 kgcm2，滿足式（ 1 35 — 1）的慣量匹配要求。 綜合考慮，查表選用 110BF003 型交流步進電動機，能滿足要求。 第四章 多維砂輪調(diào)節(jié)架的設計 升降螺桿的設計 確定螺紋直徑 螺桿工作時，同時受到壓力和轉矩的作用。因此它的計算可近似按螺栓聯(lián)接的計算公式求得螺紋小徑，即 ? ?1 4 ???? 許用應力 ? ?(3 5)s?? ? ? 由手冊 25P ， 223 1 5 , 5 3 0sBN m m N m m???? ? ? 2315 105 63( 3 5 ) ( 3 5 )s N m m?? ? ? ? ??? 取 ? ? 80Mpa? ? 則 31 4 1 . 3 6 5 1 0 3 6 . 6 880d m m?? ? ???? 選梯形螺紋 48 8Tr ? 螺紋大徑 48d mm? ， 1 4 8 1 4 9D d m m? ? ? ? ? 螺紋中徑 22 4 48 4 44d D d m m? ? ? ? ? ? 36 螺紋小徑 9 4 8 9 3 9d m m? ? ? ? ?1d 1 8 48 8 40D d mm? ? ? ? ? 螺距 8p mm? 螺紋根部厚度 1 0 .6 3 4 0 .6 3 4 8 5 .0 7 2t p m m? ? ? ? 螺紋工作高度 mm?h== 8=4 較核螺桿強度 螺紋力矩 21 ta n ( ) 2v dTF ???? 螺紋升角 2 18a r c t a n ( ) a r c t a n ( ) 3 . 3 144np d? ?? ?? ? ?? 查手冊 P6 表 110 ?? (鋼與鑄鐵的滑動摩擦系數(shù)無潤滑 ) 當量摩擦角 ? ? ? ?0 . 1 8a r c t a n a r c t a n 1 0 . 5 5c o s c o s 1 5v ?? ?? ? ? 351 446 5 1 0 ta n ( 3 . 3 1 1 0 . 5 5 ) 3 . 5 3 1 02T N m m? ? ? ? ? ? ? 螺桿的強度校核 按第四強度理論較核，壓 —— 扭組合校核 22123114 3 [ ]0 . 2caTFdd???? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 2235234 6 5 1 0 3 . 5 3 1 03 7 4 . 9 6 [ ] 8 03 9 0 . 2 3 9ca M p a M p a?? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ? 滿足要求。 自鎖性驗算 自鎖條件 v??? 其中 ?? 故 v??? ，可用，且 39。4 4 30??? ，可靠 螺桿結構 螺桿上端直徑 ( 1. 7 1. 9) ( 1. 7 1. 9) 48 81 .6 91 .2d m m? ? ? ? ? ? ?2D 取 85mm?2D 手柄孔徑 ( 1)kpdd? ? ? 式中： 35pd mm? 37 則 35 ( 0. 5 1 ) 35 .5 36kd m m? ? ? ? ? 取 36kd mm? 39。 ( 0. 6 0. 7 ) ( 0. 6 0. 7 ) 48 28 .8 33 .6d d m m? ? ? ? ? ? ?，取 39。 30d mm 退刀槽直徑 1 ( 0 .2 0 .5 ) 3 9 ( 0 .2 0 .5 ) 3 8 .8 3 8 .5d m m? ? ? ? ? ? ? ?cd 取 mm? 退刀槽寬度 ?b== 8=12mm 螺桿膨大部分長度 39。l ? ? ? ?= ( 1 . 4 1 . 6 ) d = ( 1 . 4 1 . 6 ) 4 8 = 6 7 . 2 7 6 . 8 m m 取 39。 70l mm? 12 ( 3 4) 13 ( 3 4) 16 17h h m m? ? ? ? ? ? ? ?，取 1 16h mm? 螺桿長度 39。39。 39。 1 2 4 0 1 4 0 7 0 1 6 4 6 6l l h m m? ? ? ? ? ? ?=H+H 穩(wěn)定性計算 細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力，螺桿可能失穩(wěn)，為此按下式演算螺桿的穩(wěn)定性。 ?? 式中，