【正文】 由于工件有各種不同的等分?jǐn)?shù)，因此，分度中搖柄轉(zhuǎn)過的周數(shù)不一定都是整重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25 周數(shù)。所以在分度中，要按照計(jì)算出的周數(shù)，先使搖柄轉(zhuǎn)過整周數(shù)，再在孔圈上轉(zhuǎn)過一定的孔數(shù)。 本次設(shè)計(jì)需要分 16 齒的齒輪，因此本齒輪的加工，為 16 齒齒輪。 利用公式得 n=40/z=40/16=1+12/24 所以，每銑一齒，分度搖柄在 24 孔圈的分度盤上轉(zhuǎn)過一圈后再轉(zhuǎn)過 12個(gè)孔。 而步進(jìn)電機(jī) YK86HB80— 04A 的步距角為 176。，步距精度為 5%， 徑向跳動(dòng) 最大 (450g 負(fù)載 )， 軸向跳動(dòng) 最大 (450g 負(fù)載 )。計(jì)算如下： 176。／ 40=176。 360176。／ 16=176。 176。／ 176。 =50 因此沒分一個(gè)齒，步進(jìn)電機(jī)需要接收 50 個(gè)脈沖。 下面對本設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析： 優(yōu)點(diǎn)：萬能分度頭用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，因此適用于大批量生產(chǎn)；而且步進(jìn)電機(jī)可以分的最小角度為 176。，因此可適用范圍廣，可以加工各種齒數(shù)的齒輪，通用性強(qiáng)。 缺點(diǎn)：蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有傳動(dòng)側(cè)隙存在，側(cè)隙用來防止由于誤差和熱變形而使齒輪卡住，并且給齒面間的潤滑油膜留有空間。但側(cè)隙同時(shí)又給機(jī)構(gòu)在反轉(zhuǎn)時(shí)帶來空程，使機(jī)構(gòu)不能準(zhǔn)確定位，因此會(huì)對齒輪的單個(gè)齒距偏差和齒距累積總偏差造成影響。而且在傳動(dòng)過程中由于步進(jìn)電機(jī)本身存在軸向跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)，也會(huì)對齒輪的精度造成影響。因此分齒精度不是很高。 方案二： 端齒盤分度裝置 端齒盤材料選用與熱處理： 端齒盤屬于精密零件，對變形要求很嚴(yán)。為了防止變形，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用合適的材料，并根據(jù)不同的材料確定熱處理要求。 在此，采用滲碳 鋼，進(jìn)行整體淬火后低溫回火和冰冷處理，可加工性好，淬透性好，熱處理時(shí)變形小，在長期使用中變形小。而且因?yàn)辇X面硬度很高（ HRC50以上），因此耐磨性好，能承受沖擊力，切削力和振動(dòng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。 端齒盤主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 齒數(shù) z根據(jù)所要求的最小分度值 i確定。 Z=360176。／ i 上齒盤相對下齒盤轉(zhuǎn)過的齒數(shù) N為 N=ψ／ i 式中 ψ —— 分度角。 因?yàn)橐殖? 176。 =360176。／ 16 176。 =176。 3 所以在此選用最小分度 i=176。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26 所以 z=360176。／ 176。 =48 N=176。／ 176。 =3 齒盤齒圈外徑 d根據(jù)具體使用要求及工藝可能性，即端齒盤分度裝置結(jié)構(gòu)尺寸大小和齒數(shù)多少確定 m=d／ z m過大或過小都會(huì)給加工帶來困難。在一定范圍內(nèi)， z多， d 贏取大一些。 d 大，齒牙工藝性好；反之， d取得過小，齒牙太小，工藝性差。 根據(jù)實(shí)際情況此處 m取 3 則 d=3 48=144mm。 齒盤的厚度δ —— 齒盤的厚度δ根據(jù)使用時(shí)承受作用力的大小決定。如果，厚度δ過薄，齒盤剛性差，使用時(shí)在負(fù)荷及各種力的作用下易產(chǎn)生變形，影響使用精度；δ過后，齒盤笨重，使用性能不好。在此取齒盤厚度δ為 25mm 齒寬 b b=（ d i） /2 式中 —— 齒圈內(nèi)徑 端齒盤作為連接器時(shí)，承受扭矩能力的大小，決定于齒寬 b 和外徑 d，與齒數(shù) z 無關(guān)。 b愈大，承受扭轉(zhuǎn)力矩能力越強(qiáng)；但齒形加工過程中，刀具磨損增大，也容易引起默寫裂紋。因此在強(qiáng)度滿足要求的前提下，齒寬 b盡可能小一些。通常為 5～ 25mm。 因?yàn)? d=144mm =108mm 所以 b=（ 144108） /2=18mm 齒距 p—— 相近兩同名齒面對應(yīng)點(diǎn)之間的弧長，設(shè)計(jì)時(shí)一般一齒圈外圓計(jì)算，但在齒圈節(jié)圓上度量。 p=π d/z=π m= 設(shè)計(jì)原理介紹如端齒盤分度裝置的結(jié)構(gòu)圖所示 利用精密刻度尺，顯微鏡細(xì)分的磨齒裝置的結(jié)構(gòu)如下圖所示，由正弦臺(tái)、端齒盤分度裝置、光學(xué)對線細(xì)分度裝置三個(gè)部分組成。被磨齒輪固定在上齒盤 7上面，凸輪 2 通過起落軸 止推軸承 1 1 13，使上齒盤 7產(chǎn)生起落運(yùn)動(dòng)。下齒盤 6 通過鋼球 13繞著軸套 8可作細(xì) 分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27 細(xì)分度裝置由精密刻度尺 15 和讀數(shù)工具顯微鏡 14 組成。精密刻度尺又由動(dòng)尺和定尺構(gòu)成。定尺上只有兩條刻線，動(dòng)尺刻線條數(shù)根據(jù)所需要的戲份等分?jǐn)?shù)確定?？叹€間距相等，其值等于安裝圓周上細(xì)分度值的弦長。讀數(shù)顯微鏡用來觀察刻度尺刻線，并使之對準(zhǔn)。 精密刻度尺及讀數(shù)顯微鏡“ 0”位對準(zhǔn)后將讀數(shù)顯微鏡及定尺固定在正弦體3上。動(dòng)尺和支座 17連在一起與下齒盤 6 緊密配合，可以一同轉(zhuǎn)動(dòng)。 正弦臺(tái)由正弦體 圓柱 18 組成。正弦體的剛性以及平面度要好。因?yàn)?，上平面是下齒盤的安裝基準(zhǔn)面；下工作面是圓柱的安裝基準(zhǔn)面， 應(yīng)與上平面平行。兩圓柱直徑差由被磨齒輪齒傾角β確定。只要嚴(yán)格控制兩圓柱中心距 l和直徑、即可得到精確的β角。 密封問題是保證磨齒裝置工作精度的主要問題之一。為了防止齒盤在起落旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)入切屑，沙粒，刻在油封及進(jìn)氣孔處裝雙層銅絲過濾網(wǎng)。 端齒盤分度的優(yōu)點(diǎn)是精度高，但是因?yàn)橄嚓P(guān)資料查找比較困難，在設(shè)計(jì)中，只是提出了大概的零件位置布置的想法，只繪制了端齒盤分度裝置的結(jié)構(gòu)圖。沒有細(xì)化到零件圖。 因?yàn)槎她X盤制造分度中需要保證精度高，而端齒盤相關(guān)資料基本上屬于公司保密信息，在此，沒有能對軸類零件，以及端齒盤的齒形，端 面等進(jìn)行設(shè)計(jì)。 精度方面，平行度，圓柱度，同心度等沒有辦法標(biāo)出，因此制造存在困難。所以僅僅介紹了自己的零件安排布局。不足之處，還請見諒。 方案三： 步進(jìn)電機(jī) +分度盤分度裝置 —— 本次設(shè)計(jì)中的我提出的第三個(gè)方案。 步進(jìn)電機(jī)選用 步距角為 176。，步距精度為 5%， 徑向跳動(dòng) 最大 (450g重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 負(fù)載 )， 軸向跳動(dòng) 最大 (450g 負(fù)載 )的 YK86HB80— 04A 型步進(jìn)電機(jī)。分度盤選用直徑為 300mm 的 16 孔分度盤。 16 個(gè)孔均勻分布在直徑為 260mm 的圓上。 分度原理：如步進(jìn)電機(jī) +分度盤分度裝置的裝配圖所示，步進(jìn)電機(jī)通過支架固定在機(jī)床上，伸出軸通過一個(gè) M8 14 的螺釘與分度盤部分連接起來，中孔 80的液壓缸通過開槽圓柱頭螺釘和支架固定在機(jī)床的主軸箱上面，液壓缸的伸出軸接上一個(gè)插銷，通過插銷插入均勻分布的 16孔來保證分度精度。 計(jì)算如下：通過步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)步距角為 176。，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn) 16 齒齒輪的分度，所以： 360176。／ 16＝ 176。 22． 5176。／ 176。 =15 因此每磨完一個(gè)齒，步進(jìn)電機(jī)需要接收 15 個(gè)脈沖，已完成 176。的旋轉(zhuǎn)。 分度過程為，步進(jìn)電機(jī)接收脈沖 —— 產(chǎn)生步距 角 —— 旋轉(zhuǎn) 176。 —— 液壓缸進(jìn)油管進(jìn)油 —— 液壓缸伸出軸帶動(dòng)插銷通過對準(zhǔn)塊插入均勻分布的 16 孔中 ——砂輪開始磨齒 —— 一個(gè)齒形加工完畢。重復(fù)上一過程，知道 16個(gè)齒全部磨完。 步進(jìn)電機(jī) +分度盤分度機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：首先，精度的保證，步進(jìn)電機(jī)接收脈沖后會(huì)根據(jù)自己的設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，而這個(gè)角度就是每一次分齒所需要的角度176。，而且分度盤是一個(gè)均勻分布著 16 個(gè)孔的圓盤，所以每次步進(jìn)電機(jī)分度重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29 后還要通過插銷插入分度盤來糾正分度誤差，從而保證了精度。而根據(jù)分度盤使用說明得到分度盤上 16 個(gè)均勻分布的孔的孔距誤差大約 為 ，而這 16個(gè)孔分布在半徑為 130 的圓上，這里面有一個(gè)誤差縮放存在，誤差縮放可以這樣計(jì)算：半徑為 130mm 的誤差縮小到半徑為 m z／ 2=4 16／ 2=64／ 2=32mm 的圓上。因此 0,02mm 的誤差反映在齒輪上面就是 ／ 130=x／ 32 → x≈ ，因此運(yùn)用這個(gè)方法可以實(shí)現(xiàn)很高的分度精度。 步進(jìn)電機(jī)和液壓缸的應(yīng)用保證了加工齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，從而實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)；分度盤和插銷的組合應(yīng)用保證了分度的精度，并且 16 孔的分度盤專門為 16 齒的齒輪分度制造，因此專用性強(qiáng)。綜上所述，步進(jìn)電機(jī) +分度盤的分度機(jī)構(gòu)基本上解決了本次設(shè)計(jì)中要求對 16 齒齒輪的高精度、大批量生產(chǎn)。 ： 下面對三種方案的可靠性，經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性等方面進(jìn)行對比： 可靠性方面：第一種方案，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)過程中，精度喪失情況比較嚴(yán)重，而且存在蝸輪蝸桿側(cè)隙，直接影響到齒輪的分度精度；第二種方案，根據(jù)所學(xué)知識可以知道 ，端齒盤分度機(jī)構(gòu)的精度特別高，在美國，日本端齒盤分度已經(jīng)成為一種主流；第三種方案，通過步進(jìn)電機(jī)，分度盤插銷組合同時(shí)保證了分度精度，因此加工的齒輪精度比較高。 經(jīng)濟(jì)性對比：第一種方案中，萬能分度頭屬于銑床通用分度機(jī)構(gòu)，在市場上廣泛應(yīng)用，價(jià)格比較便宜，步進(jìn)電機(jī)也屬于一種通用裝備，因此經(jīng)濟(jì)型稍微好點(diǎn)；第二種方案中，由于端齒盤材料的選擇，熱處理的選擇，已經(jīng)端齒盤的加工方面很是復(fù)雜，因此經(jīng)濟(jì)性稍微差點(diǎn)；第三種方案中，步進(jìn)電機(jī)屬于通用裝備，分度盤的造價(jià)低廉，因此經(jīng)濟(jì)性好。 實(shí)用性方面：第一種方案，萬能分度頭適用于各種齒 數(shù)的齒輪的分度，因此應(yīng)用范圍廣，可以作為通用分度裝置；第二種方案，端齒盤分度機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小、工藝性好、而且能夠?qū)崿F(xiàn)各種齒數(shù)的齒輪分度，因此，其實(shí)用性很強(qiáng)；第三種方案，步進(jìn)電機(jī) +分度盤機(jī)構(gòu)由于分度盤是保證分度的主要依據(jù)，分度盤是針對專一產(chǎn)品制造出來的，因此，其只能對相應(yīng)齒數(shù)的齒輪進(jìn)行分度，通用性差。 ： 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì) 16齒齒輪的分度機(jī)構(gòu)。考慮到分度機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)高精度，大批量生產(chǎn)。從可靠性，經(jīng)濟(jì)性以及實(shí)用性方面綜合考慮，第三種方案由于高度的可靠性以實(shí)現(xiàn)齒輪加工的高精度 ，而且良好的經(jīng)濟(jì)性保證了加工成本的低廉，專們針對 16 齒齒輪的齒輪分度，針對性強(qiáng)，屬于專用分度機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 綜上所述，由于第三種方案的眾多優(yōu)點(diǎn)以及與本次設(shè)計(jì)要求的符合程度，本次成型磨齒分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用第三種方案：步進(jìn)電機(jī) +分度盤分度機(jī)構(gòu)。 ： 如下圖所示： 設(shè)計(jì)思路： 首先，在傳統(tǒng)意義上的分度有很多種方法，步進(jìn)電機(jī)直接進(jìn)行分度，已經(jīng)成為一種很流行的分度方法，因此步進(jìn)電機(jī)被列入考慮范圍，據(jù)了解現(xiàn)代的自動(dòng)控制機(jī)床中的分度機(jī)構(gòu)都是采用步進(jìn)電機(jī)加一個(gè)光柵尺來進(jìn)行分度，步進(jìn)電機(jī)大概進(jìn)行分度，通過光柵尺來保證分度，但是這種分度方法有一定的局限性，比如光柵尺等會(huì)受溫度變化的影響，因此需要一個(gè)恒溫的環(huán)境，一般的中小型企業(yè)都沒有那個(gè)經(jīng)濟(jì)能力，因此經(jīng)濟(jì)性不夠好，在此，自己又學(xué)習(xí)了分度盤的相關(guān)知識，初步覺得分度盤與步進(jìn)電機(jī)搭配很容易解決步進(jìn)電機(jī)分度不精確的問題，而且不受環(huán)境溫度等因素影響，實(shí)用 性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。 設(shè)計(jì)選型： 分度盤：針對本次需要實(shí)現(xiàn)的 16 齒齒輪分度，因此在這里選用 16 孔均勻分布的分度盤，查找相關(guān)知識得到了分度盤的直徑大小為φ 300mm，還有 16孔均勻分布圓的直徑φ 260。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31 插銷：因?yàn)榉侄缺P一般情況下需要跟一個(gè)插銷配合，因此插銷的驅(qū)動(dòng)，插銷的定位就必須考慮，首先插銷的驅(qū)動(dòng)，在此，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，所以不能用人工驅(qū)動(dòng)，所以在此選用中孔 80的液壓缸，液壓缸伸出軸連接一個(gè)插銷，作為驅(qū)動(dòng)部分。然后就是插銷的定位問題。因?yàn)榭紤]到插銷用于糾正步進(jìn)電機(jī)分度的誤差，通過插銷插進(jìn)分度盤孔 中來實(shí)現(xiàn)，所以此處插銷選用錐形插銷。錐形插銷上面的彈簧是考慮到步進(jìn)電機(jī)的自鎖以及插入力的大小設(shè)計(jì)的，以保證不會(huì)損壞機(jī)器。 對準(zhǔn)塊：插銷的定位需要用一個(gè)對準(zhǔn)塊，對準(zhǔn)塊的尺寸主要由分度盤上面16孔分布的圓的半徑 r=130mm 決定，在此取對準(zhǔn)塊的長、寬、高分別為： 200mm、 35mm、 85mm。 防塵罩：如圖所示，防塵罩的設(shè)計(jì)必不可少，因?yàn)楸敬渭庸儆诟呔鹊凝X輪磨削，所以用防塵罩 能夠防止灰塵及切屑、硬沙粒等進(jìn)入，減少硬質(zhì)顆粒狀的異物對儀器精密部件的損傷，保持儀器的精密度。 工作原理： 通過步進(jìn)電機(jī)的 驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)步距角為 176。，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn) 16 齒齒輪的分度，所以： 360176。／ 16＝ 176。 22． 5176。／ 176。 =15 因此每磨完一個(gè)齒，步進(jìn)電機(jī)需要接收 15 個(gè)脈沖，已完成 176。的旋轉(zhuǎn)。 分度過程為，步進(jìn)電機(jī)接收 15 個(gè)脈沖→產(chǎn)生步距角 176?！侄缺P帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)