【正文】 +θ ) (5)即為可求。設(shè)加工凸輪的刀具半徑為ρ ,在動(dòng)坐標(biāo)系 x1Oy1中 ,刀具中心 O1的軌跡用復(fù)極矢量R刀表示。R刀的矢徑為OO1 , 極角為∠ x1OO1 = +γ , 其中 為凸輪1 轉(zhuǎn)過(guò)的角度 , γ =∠ yOO1。由圖中的幾何關(guān)系可得 :OO1 =L ( ) +ρcosγ(6)夾角γ的分析求解與夾角θ的類(lèi)似 ,同理可得γ= arctan1(L ( φ) +ρ)dL (φ)dφ(7)因此 ,凸輪1的刀具中心軌跡的矢量函數(shù)R刀為:R刀=OO1 ei( +γ) 即為可求。2. 3　凸輪2的工作廓線及刀具中心軌跡根據(jù)共軛條件 ,從動(dòng)件推桿上的上平底與下平底屬同一個(gè)構(gòu)件 ,其間距恒等于常數(shù) c。當(dāng)凸輪1與推桿的上平底接觸點(diǎn)在 M 的時(shí)候 , 凸輪2與推桿的下平底必須同時(shí)保持接觸 ,設(shè)接觸點(diǎn)為 N。下面利用速度瞬心三心定理來(lái)證明凸輪2與推桿的下平底的接觸點(diǎn) N 一定在 M P 直線的延長(zhǎng)線上 , 即圖示的N 點(diǎn) :對(duì)凸輪2的凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析 :平底直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)包含三個(gè)構(gòu)件 :機(jī)架、凸輪推桿 (下平底 )。 機(jī)架與凸輪2之間的速度瞬心為凸輪的回轉(zhuǎn)中心 O,機(jī)架與推桿之間的速度瞬心在垂直于推桿移動(dòng)方向的 x軸上的無(wú)窮遠(yuǎn)處。根據(jù)三心定理 ,凸23輪2與推桿之間的速度瞬心必定在上述兩個(gè)瞬心連成的直線上 (即 x軸上 ) 。又因高副接觸的兩構(gòu)件其速度瞬心必在接觸點(diǎn)的公法線上 (即與推桿往復(fù)移動(dòng)的方向平行 ) 。則此瞬心為 x 軸與直線NQ 的交點(diǎn)Q (Q 未在圖中示出 ) 。同前 ,在圖示瞬時(shí) ,根據(jù)速度瞬心的定義有 :推桿的速度=凸輪1的凸輪機(jī)構(gòu)的瞬心 P點(diǎn) (凸輪的 )速度=凸輪2的凸輪機(jī)構(gòu)的瞬心Q 點(diǎn)(凸輪的 )速度。因?yàn)橥馆?與凸輪2是一對(duì)剛性聯(lián)接的共軛凸輪 ,故可得P點(diǎn)Q 點(diǎn)必定重合 , 即凸輪2與推桿下平底的接觸點(diǎn)為圖示的 N 點(diǎn)。在動(dòng)坐標(biāo)系x 1Oy1中 , 設(shè)凸輪2工作廓線的復(fù)極矢量函數(shù)R2。由三角形OMN 可得 :R2 =ON =OM +MN =R1 +MN (9)式中 :矢量R1 為已知,即式(5) 。矢量MN,其矢徑等于c ,相角(φ +π)。因此矢量R2 也是φ的函數(shù) ,這就是凸輪2的工作廓線。凸輪2的刀具中心軌跡的求解與凸輪1的步驟相同。 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1．根據(jù)軸徑的尺寸，由[1]中表 126大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 1445 GB109679軸與凸輪的鍵為：鍵 1040 GB1096792．鍵的強(qiáng)度校核 大齒輪與軸上的鍵 ：鍵 1445 GB109679bh=149,L=45,則 Ls=Lb=31mm圓周力：Fr=2TII/d=2198580/50=擠壓強(qiáng)度： =125~150MPa=[σp]因此擠壓強(qiáng)度足夠剪切強(qiáng)度： =120MPa因此剪切強(qiáng)度足夠鍵 836 GB109679 和鍵 1040 GB109679 根據(jù)上面的步驟校核，并且符合要求。 潤(rùn)滑與密封采用浸油潤(rùn)滑，由于為單級(jí)圓柱齒輪減速器，速度 ν12m/s，當(dāng) m20 時(shí)，浸油深度 h約為 1 個(gè)齒高，但不小于 10mm，所以浸油高度約為 36mm。由于軸承周向速度為，所以宜開(kāi)設(shè)油溝、飛濺潤(rùn)滑。齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用 GB44389 全損耗系統(tǒng)用油 LAN15 潤(rùn)滑油。選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為 軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。244 齒輪加工工藝 直齒圓柱齒輪的主要技術(shù)要求 齒輪精度和齒側(cè)間隙　　 GBl0095《漸開(kāi)線圓柱齒輪精度》對(duì)齒輪及齒輪副規(guī)定了 12 個(gè)精度等級(jí)。其中，1～2 級(jí)為超精密等級(jí)；3—5 級(jí)為高精度等級(jí)；6～8 級(jí)為中等精度等級(jí)；9～12 級(jí)為低精度等級(jí)。用切齒工藝方法加工、機(jī)械中普遍應(yīng)用的等級(jí)為 7 級(jí)。按照齒輪各項(xiàng)誤差的特性及它們對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響，齒輪的各項(xiàng)公差和極限偏差分為三個(gè)公差組(表 13—4)。根據(jù)齒輪使用要求不同，各公差組可以選用不同的精度等級(jí)?！　↓X輪副的側(cè)隙是指齒輪副嚙合時(shí)，兩非工作齒面沿法線方向的距離(即法向側(cè)隙)，側(cè)隙用以保證齒輪副的正常工作。加工齒輪時(shí)，用齒厚的極限偏差來(lái)控制和保證齒輪副側(cè)隙的大小。 齒輪基準(zhǔn)表面的精度　　齒輪基準(zhǔn)表面的尺寸誤差和形狀位置誤差直接影響齒輪與齒輪副的精度。因此GBl0095 附錄中對(duì)齒坯公差作了相應(yīng)規(guī)定。對(duì)于精度等級(jí)為 6～8 級(jí)的齒輪，帶孔齒輪基準(zhǔn)孔的尺寸公差和形狀公差為 IT6IT7，用作測(cè)量基準(zhǔn)的齒頂圓直徑公差為 IT8；基準(zhǔn)面的徑向和端面圓跳動(dòng)公差，在 1122μm 之間(分度圓直徑不大于 400mm 的中小齒輪)。 表面粗糙度　　齒輪齒面及齒坯基準(zhǔn)面的表面粗糙度，對(duì)齒輪的壽命、傳動(dòng)中的噪聲有一定的影響。6～8 級(jí)精度的齒輪，齒面表面粗糙度 Ra 值一般為 0．8—3．2μm，基準(zhǔn)孔為 0．8—1．6 μm，基準(zhǔn)軸頸為 0．4—1．6μm，基準(zhǔn)端面為 1．6～3．2μm，齒頂圓柱面為 3．2μm。 直齒圓柱齒輪機(jī)械加工的主要工藝問(wèn)題 定位基準(zhǔn)　　齒輪加工定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)符合基準(zhǔn)重合的原則，盡可能與裝配基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)一致，同時(shí)在齒輪加工的整個(gè)過(guò)程中(如滾、剃、珩齒等)應(yīng)選用同一定位基準(zhǔn)，以保持基準(zhǔn)統(tǒng)一。　　帶孔齒輪或裝配式齒輪的齒圈，常使用專(zhuān)用心軸，以齒坯內(nèi)孔和端面作定位基準(zhǔn)。這種方法定位精度高，生產(chǎn)率也高，適用于成批生產(chǎn)。單件小批生產(chǎn)時(shí)，則常用外圓和端面作定位基準(zhǔn)，以省去心軸，但要求外圓對(duì)孔的徑向圓跳動(dòng)要小，這種方法生產(chǎn)率較低。 齒坯加工　　齒坯加工主要包括帶孔齒輪的孔和端面　　 (1)齒坯孔加工的主要方案如下：25　　 1)鉆孔一擴(kuò)孔一鉸孔一插鍵槽　　 2)鉆孔一擴(kuò)孔一拉鍵槽一磨孔　　 3)車(chē)孔或鏜孔一拉或插鍵槽—磨孔　　 (2)齒坯外圓和端面主要采用車(chē)削。大批、大量生產(chǎn)時(shí)，常采用高生產(chǎn)率機(jī)床加工齒坯，如多軸或多工位、多刀半自動(dòng)機(jī)床；單件、小批生產(chǎn)時(shí)，一般采用通用車(chē)床，但必須注意內(nèi)孔和基準(zhǔn)端面的精加工應(yīng)在一次安裝內(nèi)完成，并在基準(zhǔn)端面作標(biāo)記。 齒面切削方法的選擇　　齒面切削方法的選擇主要取決于齒輪的精度等級(jí)、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件和熱處理要求。7～8 級(jí)精度不淬硬的齒輪可用滾齒或插齒達(dá)到要求；6～7 級(jí)精度不淬硬的齒輪可用滾齒一剃齒達(dá)到要求；6—7 級(jí)精度淬硬的齒輪在生產(chǎn)批量較小時(shí)可采用滾齒一（或插齒)一齒面熱處理—磨齒的加工方案，生產(chǎn)批量大時(shí)可采用滾齒一剃齒一齒面熱處理一珩齒的加工方案?！?圓柱齒輪的加工工藝過(guò)程　　 (1)只需調(diào)質(zhì)熱處理的齒輪　　毛坯制造一毛坯熱處理(正火)一齒坯粗加工一調(diào)質(zhì)一齒坯精加工一齒面粗加工一齒面精加工。　　 (2)齒面須經(jīng)表面淬火的中碳結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼齒輪　　毛坯制造一正火一齒坯粗加工一調(diào)質(zhì)一齒坯半精加工一齒面粗加工(半精加工)一齒面表面淬火一齒坯精加工一齒面精加工?！　?(3)齒面須經(jīng)滲碳或滲氮的齒輪　　毛坯制造一正火一齒坯粗加工一正火或調(diào)質(zhì)一齒坯半精加工一齒面粗加工一齒面半精加工一滲碳淬火或滲氮一齒坯精加工一齒面精加工。 實(shí)施裝置中的齒輪 零件分析　　該齒輪為模數(shù) m=，齒數(shù) z=15，齒寬 B=40m。的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪?！　∮捎谘b置中的齒輪要求齒面要硬，齒心要韌，所以選擇鍛造毛坯；采用 40Cr　　 (1)主要技術(shù)要求　　 1)精度等級(jí)設(shè)第 I 公差組為 6 級(jí)精度，檢測(cè)項(xiàng)目齒距累積誤差 ΔFp。第Ⅱ公差組為 5 級(jí)精度，檢測(cè)項(xiàng)目齒形誤差 Δff 和基節(jié)偏差 Δfpb，；第Ⅲ公差組為 5 級(jí)精度，檢測(cè)項(xiàng)目齒向誤差 ΔFβ；用測(cè)公法線長(zhǎng)度的方法測(cè)齒厚偏差 Wk；齒厚上偏差代號(hào) M，齒厚下偏差代號(hào) P； (精度等級(jí)表示中，齒厚極限偏差用以控制側(cè)隙，本例用代號(hào) MP表示)?！　?)齒坯基準(zhǔn)面精度基準(zhǔn)內(nèi)孔為精度 IT6；兩端面對(duì)內(nèi)孔軸線的端面圓跳動(dòng)業(yè)有要求；3)表面粗糙度 Ra 值基準(zhǔn)孔為 0．8μm，兩端面為 1．6μm，齒面為 0．8μm，齒頂圓柱面為 3．2μm?！　?(2)毛坯選擇采用鍛造毛坯以改善材料的力學(xué)性能。小批生產(chǎn)時(shí)采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛?！　?(3)主要表面加工方法的選擇該齒輪精度等級(jí)較高，各主要表面精加工的方法如26下；　　基準(zhǔn)孔：磨削　　端面：磨削　　齒面：滾齒一表面淬火—磨齒　加工圓柱齒輪的一般過(guò)程：　　工藝流程卡產(chǎn)品型號(hào)零部件圖號(hào)文件編號(hào)　　產(chǎn)品名稱(chēng)齒輪零部件名稱(chēng)共頁(yè) 第頁(yè)　　序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備數(shù)量量具工時(shí)定額備注　　 1 下料鋸床 1　　 2 粗車(chē)端面、內(nèi)孔及倒角立車(chē) 1　　 3 毛坯檢驗(yàn)無(wú)損探傷儀　　 4 粗車(chē)止口、外圓倒角及端面車(chē)床 1　　 5 熱處理（調(diào)質(zhì)）箱式爐　　 6 精車(chē)內(nèi)孔和端面 車(chē)床 1　　 7 鉆孔 立鉆 　　 8 磨大端面 平面磨床 　　 9 擴(kuò)孔 鉆床 　　 10 拉鍵槽拉床　　 11 中間檢驗(yàn) 卡尺和角度尺　　 12 打廠標(biāo) 鉗工臺(tái) 　　 13 粗滾齒 滾齒機(jī) 　　 14 精滾齒 滾齒機(jī) 　　 15 齒端加工銑床　　 16 清洗 清洗機(jī) 　　 17 中間檢驗(yàn) 　　 18 熱處理 （表面淬火） 箱式爐　　 19 精磨內(nèi)孔 內(nèi)圓磨床 　　 20 清洗 清洗機(jī) 　　 21 中間檢驗(yàn) 　　 22 配對(duì) 檢驗(yàn)機(jī) 　　 23 磨研齒 磨齒機(jī) 　　 24 清洗 清洗機(jī) 　　 25 配對(duì) 檢驗(yàn)機(jī) 　　 26 寫(xiě)配對(duì)號(hào) 　　 27 清洗 清洗機(jī) 　　 28 最終檢驗(yàn) 　　設(shè)計(jì)校對(duì)審核批準(zhǔn)27 齒輪加工工藝過(guò)程大致要經(jīng)過(guò)如下幾個(gè)階段：毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準(zhǔn)修正及齒形精加工等。 　　加工的第一階段是齒坯最初進(jìn)入機(jī)械加工的階段。由于齒輪的傳動(dòng)精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性，而這與切齒時(shí)采用的定位基準(zhǔn)（孔和端面）的精度有著直接的關(guān)系，所以，這個(gè)階段主要是為下一階段加工齒形準(zhǔn)備精基準(zhǔn)，使齒的內(nèi)孔和端面的精度基本達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。在這個(gè)階段中除了加工出基準(zhǔn)外，對(duì)于齒形以外的次要表面的加工，也應(yīng) 　　盡量在這一階段的后期加以完成。　　第二階段是齒形的加工。對(duì)于不需要淬火的齒輪，一般來(lái)說(shuō)這個(gè)階段也就是齒輪的最后加工階段，經(jīng)過(guò)這個(gè)階段就應(yīng)當(dāng)加工出完全符合圖樣要求的齒輪來(lái)。對(duì)于需要淬硬的齒輪，必須在這個(gè)階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度，所以這個(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。應(yīng)予以特別注意?！　↓X端加工: 　　 a)倒圓 b)倒尖 c)倒棱　　圖 1 齒端加工　　齒輪的齒端加工方式有：倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺四種方式。經(jīng)倒圓、倒尖、倒棱后的齒輪(圖 1)。沿軸向移動(dòng)時(shí)容易進(jìn)入嚙合。齒端倒圓應(yīng)用最多，圖 2 是表示用指狀銑刀倒圓的原理圖。倒圓時(shí)，齒輪慢速旋轉(zhuǎn)，指狀銑刀在高速度旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿齒輪軸向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。齒輪每轉(zhuǎn)過(guò)一齒，銑刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，兩者在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中即完成齒端倒圓。同時(shí)由齒輪的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)分齒，生產(chǎn)率較高。齒端加工應(yīng)安排在齒形淬火之前進(jìn)行。 　　圖 2 齒端倒圓　　加工的第三階段是熱處理階段。在這個(gè)階段中主要對(duì)齒面的淬火處理，使齒面達(dá)到規(guī)定的硬度要求。 　　加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個(gè)階段的目的，在于修正齒輪經(jīng)過(guò)淬火后所引起的齒形變形，進(jìn)一步提高齒形精度和降低表面粗糙度，使之達(dá)到最終的精度要求。在這個(gè)階段中首先應(yīng)對(duì)定位基準(zhǔn)面（孔和端面）進(jìn)行修整，因淬火以后齒輪的內(nèi)孔和端面均會(huì)產(chǎn)生變形，如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行齒形精加工，是很難達(dá)到齒輪精度的要求的。以修整過(guò)的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，余量分布也比較均勻，以便達(dá)到精加工的目的。 　　齒端加工必須安排在齒輪淬火之前，通常多在滾（插）齒之后。 　　齒輪淬火后基準(zhǔn)孔產(chǎn)生變形，為保證齒形精加工質(zhì)量，對(duì)基準(zhǔn)孔必須給予修正。　　圓柱孔齒輪的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生產(chǎn)率高，常用于未淬硬齒輪；磨孔精度高，但生產(chǎn)率低，對(duì)于整體淬火后內(nèi)孔變形大硬度高的齒輪，或內(nèi)孔較大、厚度較薄的齒輪，則以磨孔為宜?！　∧タ讜r(shí)一般以齒輪分度圓定心，這樣可使磨孔后的齒圈徑向跳動(dòng)較小，對(duì)以后磨齒或珩齒有利。為提高生產(chǎn)率，有的工廠以金剛鏜代替磨孔也取得了較好的效果。28 295 三維圖的繪制 三維圖的繪制方案確定 對(duì)于我設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，繪制這個(gè)機(jī)構(gòu)的三維圖。首先要確定它是由哪些部件組成：這個(gè)同步高速?zèng)_壓機(jī)構(gòu)有一個(gè)箱體，箱體內(nèi)主要由四根傳動(dòng)軸組成，每根傳動(dòng)軸上的零件是一樣的，有一個(gè)齒輪和兩個(gè)凸輪進(jìn)行傳動(dòng)。齒輪和凸輪之間由軸套來(lái)固定。四個(gè)軸上的齒輪互相嚙合，以此來(lái)傳動(dòng)，帶動(dòng)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，用共軛平底凸輪來(lái)控制機(jī)架的上下和左右的運(yùn)動(dòng)，從而完成同步高速?zèng)_壓。然后確定用什么畫(huà)圖軟件來(lái)完成三維圖的繪制。對(duì)于三維圖我們學(xué)過(guò)的軟件有 ProE 和 Catia，綜合對(duì)這兩個(gè)軟件的熟練程度以及對(duì)這個(gè)機(jī)構(gòu)的適合程度，我選擇用 Catia 來(lái)完成這個(gè)機(jī)構(gòu)的三維圖的繪制。CATIA 是英文 Computer Aided TriDimensional Interface Application 的縮寫(xiě)。 是世界上一種主流的 CAD/CAE/CAM 一體化軟件。在 70 年代 Dassault Aviation 成為了第一個(gè)用戶，CATIA 1982 年到 1988 年，CA