畢業(yè)設計---qka1212數(shù)控管螺紋車床主軸箱中齒輪的設計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　QKA1212數(shù)控管螺紋車床主軸箱</p><p><b>　　中齒輪的設計(一)</b></p><p>　　QKA1212 CNC lathe spindle box of thread</p><p>　　in the desig

2、n of gear(Ⅰ)</p><p>　　系（院）名稱： 機 械 工 程 系 </p><p>　　專 業(yè) 班 級： </p><p>　　學 生 姓 名： </p><p>　　指導教師姓名： </p><p>　　指導教

3、師職稱： </p><p><b>　　2008年5月</b></p><p>　　QKA1212數(shù)控管螺紋車床主軸箱中齒輪的設計</p><p>　　專業(yè)班級： 班 學生姓名：</p><p>　　指導教師： 職 稱：工程師</p><

4、p>　　摘要 近年來，隨著國內各種類型機床改造需求的擴大，機床改造已經逐漸形成了一個產業(yè)，其中絕大部分是數(shù)控機床的改造，我們畢業(yè)設計組選擇了QKA1212數(shù)控管螺紋車床主軸箱設計作為我們畢業(yè)設計的課題。</p><p>　　設計的目的：提高機床的自動化程度，提高機床生產率及加工成品的一致性，降低操作者勞動強度，降低機床對操作者熟練程度的要求。以數(shù)控機床為代表的數(shù)控設備的生產與應用水平反映了一個國家的機械與

5、電子工業(yè)水平。它的推廣應用對提高勞動生產率和產品質量，改變我國制造技術落后的狀況起著極為重要的作用。</p><p>　　本篇關于QKA1212數(shù)控管螺紋車床主箱設計，重點論述齒輪傳動材料、熱處理方式、 精度等級的選擇，如何根據(jù)強度條件初步計算出齒輪的分度圓直徑或模數(shù)，計算出齒輪的主要幾何尺寸并設計齒輪結構，并繪制出零件工作圖。</p><p>　　關鍵詞 數(shù)控機床 數(shù)控管螺紋車床

6、 齒輪傳動 </p><p>　　QKA1212 numerical control pipe thread lathe headstock intermediate gear's design </p><p>　　Abstract In recent years, transformed the demand along with the domestic var

7、ious types molding machine bed the expansion, the engine bed transforms gradually had already formed an industry, the major part was numerically-controlled machine tool's transformation, we graduated the design team

8、to choose the QKA1212 numerical control pipe thread lathe headstock intermediate gear's design to take our graduation project the topic.</p><p>　　Design goal: Enhances engine bed's automaticity, rais

9、es the engine bed productivity and the processing end product uniformity, reduces the operator labor intensity, reduces the engine bed to the operator level of expertise request. Has reflected a national machinery and th

10、e electronics industry level take the numerically-controlled machine tool as representative's numerical control equipment's production and the application level. Its promoted application to raises the labor produ

11、ctivity and the</p><p>　　This does about the QKA1212 numerical control pipe thread lathe main tank design, the key elaboration gear drive material, the heat treatment way, precision class's choice, how a

12、ccording to the intensity condition preliminary calculation gear's pitch line diameter or the modulus, calculate gear's main geometry size and designs the gear structure, and draws up the components shop drawing.

13、</p><p><b>　　.</b></p><p>　　Key words CNC machine tools Numerical control pipe thread lathe</p><p>　　Gear drive</p><p><b>　　目 錄</b></p&

14、gt;<p>　　第一章緒論…………………………………………………………………………………5</p><p>　　1.1概述…………………………………………………………………………………5</p><p>　　1.2數(shù)控機床的特點………………………………………………………………………6</p><p>　　1.3 齒輪的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢……………………

15、………………………………………7</p><p>　　1.4 本設計研究的內容、目的和意義…………………………………………………9</p><p>　　第二章齒輪傳動……………………………………………………………………………10</p><p>　　2.1齒輪傳動的特點……………………………………………………………………10</p><p>

16、;　　2.2齒輪傳動的失效形式………………………………………………………………11</p><p>　　2.3齒輪傳動的設計……………………………………………………………………12</p><p>　　2.4齒輪結構設計………………………………………………………………………13</p><p>　　2.5齒輪傳動設計步驟……………………………………………………………

17、……14</p><p>　　第三章 齒輪設計…………………………………………………………………………18</p><p>　　3.1 齒輪設計（1）……………………………………………………………………18 </p><p>　　3.2 齒輪設計（2）……………………………………………………………………22</p><p>　　3.3 齒

18、輪設計（3）………………………………………………………………………23</p><p>　　結論……………………………………………………………………… …………………23</p><p>　　附圖……………………………………………………………………… …………………24</p><p>　　致謝………………………………………… ………………………………………………2

19、6</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………………27</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著科學技術和社會生產的不斷發(fā)展，機械制造技術有了深刻的變化。由于社會對產品多樣化的需求更加強烈，多品種、中小批量生產的比重明顯增加，采用傳統(tǒng)的普通加工設備已難于適應高效率、高

20、質量、多樣化的加工要求。這就要求加工設備具有很高的效率和加工精度。而傳統(tǒng)的普通機床已遠遠不能滿足現(xiàn)代生產的需要。</p><p>　　隨著現(xiàn)代計算機技術和自動控制的飛速發(fā)展，信息處理功能不斷提高，而價格不斷降低。這使得計算機在機械制造行業(yè)得以廣泛的應用。以數(shù)控技術為核心的現(xiàn)代制造技術，以微電子技術為基礎，將傳統(tǒng)的機械制造技術與現(xiàn)代控制技術、傳感檢測技術、信息處理技術有機地結合在一起，構成高度信息化、高柔性、高度自

21、動化的制造系統(tǒng)。微機控制的數(shù)控機床以其高精度、高柔性及適合加工復雜零件的性能，正好滿足當今市場競爭的需要。計算機數(shù)控系統(tǒng)，簡稱CNC，可根據(jù)不同的指令進行不同方式的信息處理。由于計算機可完全由軟件來確定數(shù)字信息的處理過程，從而使機床具有真正的柔性，并可以處理硬件邏輯電路難以處理的復雜信息，使機床控制系統(tǒng)的性能和可靠性大大提高。</p><p>　　以數(shù)控機床為代表的數(shù)控設備的生產與應用水平反映了一個國家的機械與電

22、子水平。它的推廣應用對于提高勞動生產率和產品質量，改變我國制造技術落后的狀況起著極為重要的作用。</p><p>　　根據(jù)《機械設計制造與自動化》專業(yè)的教學大綱要求：本專業(yè)學生熟悉掌握機電一體化產品的設計、制造、使用與維修，培養(yǎng)學生能夠靈活運用所學專業(yè)課程知識，具有研究開發(fā)的綜合素質與能力；這次畢業(yè)設計以QKA1212數(shù)控管螺紋車床設計作為課題，是我們綜合運用所學的基本知識、基礎理論和基本技能，提高分析解決實際問

23、題的能力,提高實際工作能力的檢驗。是對四年學習的一個總結與回顧。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　1．1．1、數(shù)控機床　　 數(shù)控機床(numerical control machine)是一種綜合了微電子技術、計算機技術、自動控制、精

24、密測量和機床等方面的最新成就而發(fā)展起來的高效自動化精密機床，是一種典型的機電一體化產品。它集高效率、高精度和高柔性于一身，代表了機床的主要發(fā)展方向。機床的所有運動都是用輸入數(shù)控裝置的數(shù)字信號宋控制的，它是機械加工自動化的核心設備。1．1．2 、加工原理</p><p>　　數(shù)控機床加工工件的工作過程。首先，對被加工的零件及其毛坯進行分析，根據(jù)工件圖樣要求，制定工件加工的工藝過程，具體包括確定有關基準、選擇加工方

25、案、選擇刀具和切削用量、制定補償方案及確定工藝指令等。然后，用規(guī)定的代碼和程序格式將它們編制成加工程序，并記錄在信息載體(如紙帶或磁盤)上，或者外部計算機的硬盤上。在加工工件時，由數(shù)控系統(tǒng)的輸入裝置或直接從外部計算機將加工程序輸入或調入數(shù)控裝置，數(shù)控系統(tǒng)對這些信息進行處理和運算后，向伺服系統(tǒng)輸出相應的指令信號，伺服系統(tǒng)便按照數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來的指令驅動運動部件按照預定的軌跡運動，從而自動加工出所要求的合格工件。</p><

26、p>　　數(shù)控機床加工零件與普通機床加工零件有所不同。普通機床加工零件是操作者依據(jù)工藝規(guī)程或者工程圖樣的要求，不斷改變刀具與工件之間相對運動參數(shù)(位置、速度等)，使刀具對工件進行加工，加工的工作過程如下所示： 　　 數(shù)控機床的加工，是把刀具與工件的運動軌跡按坐標分割成一些最小的單位量，即最小位移量，由數(shù)控系統(tǒng)按照零件程序的要求，用這些最小位移量控制刀具運動軌跡，從而實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，完成對零件

27、的加工?！　?刀具沿各個坐標軸的相對運動，是以脈沖當量J為單位的(mm／脈沖)。　　 當走刀軌跡為直線或圓弧時，數(shù)控裝置則在線段的起點和終點坐標值之間進行“數(shù)據(jù)點的密化”，求出一系列中間點的坐標值，然后按中間點的坐標值向各坐標輸出脈沖數(shù)，保證加工出需要的直線或圓弧輪廓。　　 數(shù)控裝置進行的這種“數(shù)據(jù)點的密化”稱做插補，一般數(shù)控裝置都具有對基本函數(shù)(如直線函數(shù)和圓函數(shù))進行插補的功能?！　?對任意曲面零件的加工，必須使刀具運動的軌

28、跡與該曲面完全吻合，才能加工出所需的零件。　　 普通機床中的操作者和操縱機構，在數(shù)控機床中則被數(shù)控系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)所代替。數(shù)控機床</p><p>　　1.2數(shù)控機床的特點</p><p>　　(1) 加工對象改型的適應性強利用數(shù)控機床加工改型零件，只需要重新編制程序就能實現(xiàn)對零件的加工。它不同于傳統(tǒng)的機床，不需要制造、更換許多工具、夾具和量具，更不需要重新調整機床。因此，數(shù)控機床可以

29、快速地從加工一種零件轉變?yōu)榧庸ち硪环N零件，這就為單件、小批量以及試制新產品提供了極大的便利。它不僅縮短了生產準備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費用。    (2)加工精度高數(shù)控機床是以數(shù)字形式給出指令進行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當量(即每輸出一個脈沖后數(shù)控機床移動部件相應的移動量)一般達到了0.001mm也就是1μm。而進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控機床能達到

30、比較高的加工精度和質量穩(wěn)定性。這是由數(shù)控機床結構設計采用了必要的措施以及具有機電結合的特點決定的。首先是在結構上引入了滾珠絲杠螺母機構、各種消除間隙結構等，使機械傳動的誤差盡可能?。黄浯问遣捎昧塑浖妊a償技術，使機械誤差進一步減小；第三是用程序控制加工，減少了人為因素對加工精度的影響。這些措施不僅保證了較高的加工精度，同時還保持了較高的質量穩(wěn)定性。    在采用點位控制系統(tǒng)的鉆孔加工中，</p&

31、gt;<p>　　1.3齒輪的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢</p><p>　　中國齒輪行業(yè)基本由三部分組成：工業(yè)齒輪、車輛齒輪和齒輪裝備。其中，車輛齒輪其市場份額達到60%；工業(yè)齒輪由工業(yè)通用、專用、特種齒輪構成，其市場份額分別為18%、12%、8%；齒輪裝備占市場份額的2%。經過近20年的發(fā)展，中國齒輪行業(yè)已經形成100億元產值的配套規(guī)模，進入快速發(fā)展時期，再次成為國民經濟的熱點和亮點。預計今后10年，中國齒

32、輪傳動產品市場需求將翻一番。2007年1-5月，中國全部齒輪、傳動和驅動部件制造企業(yè)實現(xiàn)累計工業(yè)總產值17898696千元，比上年同期增長31.79％；實現(xiàn)累計產品銷售收入17389397千元，比上年同期增長33.26％；實現(xiàn)累計利潤總額1002019千元，比上年同期增長37.62％。就市場需求與生產規(guī)模而言，中國齒輪行業(yè)在全球排名已超過意大利，居世界第四位。</p><p>　　國際上，齒輪裝置正沿著小型化、高

33、速化、標準化方向發(fā)展．特殊齒輪的應用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪設計方面的一些特點．為達到齒輪裝置小型化目的，可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載推力。各國普遍采用硬齒面技術，提高硬度以縮小裝置的尺寸；也可應用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形。英法合作研制的艦載直升飛機主傳動系統(tǒng)采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動力由中速柴油機代替的趨勢，在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效；現(xiàn)在冶金、礦山、水泥一軋機等大

34、型傳動裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點而應用愈來愈多。</p><p>　?。?）.齒輪制造工藝 </p><p>　　齒輪制造工藝的發(fā)展很大程度上表現(xiàn)在精度等級與生產效率的提高．自七十年代以來各種齒輪的制造精度，普遍提高一級左右．有的甚至2～3級．一般低速齒輪精度由過去的8～9級提高到7～8級。機床齒輪由6～8級提高到4～6級．軋機齒輪由7～8級提高到5～6級

35、。對于模數(shù)不大的中小規(guī)格齒輪，由于高性能滾齒機的開發(fā)，加上刀具材料的改善，滾齒效率有了顯著提高。采用多頭滾刀，在大進給且條件下，可達到的切削速度為90m/s。如用超硬滾刀加工模數(shù)3左右的調質鋼齒輪，切削過度可達200m／s．提高插齒效率，要受到插齒機刀具往復運動機構的限制。最近在開發(fā)采用刀具卸載，使用靜壓軸承，增強刀架與立柱剛性等新結構后，效率有明顯提高。新型插齒機的沖程數(shù)可達到2000次／分。 </p><

36、;p><b>　　（2）.齒輪用鋼 </b></p><p>　　齒輪用鋼的發(fā)展趨勢；一是含Cr，Ni，Mo的低合金鋼；二是硼鋼；三是碳氮共滲用鋼；四是易切削鋼。由于我國缺乏Ni、Cr，常用20CrMnTi滲碳鋼或用含硼加稀土鋼。重型機械常用18CrMnNiMo滲碳鋼或中碳合金鋼。機床行業(yè)食用40Cr，38CrMoAl等鋼以及高速齒</p><p>　

37、　輪用25Cr2MoV鋼進行氮化。 </p><p>　　（3）.信息化趨勢 </p><p>　　人們利用計算機能對各種可能的設計方實進行計算、分析和比較，并通過優(yōu)選，取得較為理想的結果．例如在分析齒面接觸區(qū)，求嚙合線與相對速度夾角中，對彈流潤滑計算以及幾何參數(shù)計算等方面編制了程序。還有，在齒輪修形計算與齒輪承載能力計算方面都編有程序．我國已編制了GB3480-83漸

38、開線圓柱齒輪承載能力計算標準的程序軟件,供生產應用．在齒輪加工方面，可以利用計算機控制整個切齒過程．使制造質量穩(wěn)定可靠．目前，國內在研究應用微機對弧齒錐齒輪的切齒調整卡進行計算，可對加工偏差及時調整．使齒面接觸達到比較理想的位置，并大大提高了工效。此外，根據(jù)數(shù)控原理，應用微機對環(huán)面蝸桿螺旋齒面進行拋物線修形，已經應用于生產。雖然這方面的工作在國內還處于起步階段，但它對提高齒輪制造質量和技術水平具有重要意義。</p><

39、;p>　　1.4本設計研究的內容、目的和意義</p><p>　　1.4.1研究的內容：</p><p>　　QKA1212數(shù)控管螺紋車床主要為油田管螺紋的車削而開發(fā)，且適合于各類管螺紋的車削，還可作普通數(shù)控車床使用。該機床屬于半閉環(huán)控制系統(tǒng)的簡式數(shù)控管螺紋車床，可以加工以各種曲線為母線的連續(xù)的回轉體，加工分辨為0.001mm。適合多品種、中小批量的輪番加工。QKA1212數(shù)控管螺紋

40、車床主軸箱的設計，可以分為主軸組件設計、主傳動設計、主軸箱中傳動軸和齒輪設計等小題目，由6名同學共同完成。我們6位同學經過調查研究，分析討論，反復論證，最終確定了QKA1212數(shù)控管螺紋車床主軸箱的總體方案。主軸箱傳動系統(tǒng)示意圖見附圖一，主軸箱孔系坐標圖見附圖二。</p><p>　　本課題主要是研究該機床變速箱中的齒輪，因此研究的主要內容包括：</p><p>　　1.設計的原始資料和數(shù)

41、據(jù)</p><p>　　（1）.該機床類型、規(guī)格、轉速、功率、起動特性、短時過載能力、轉動慣量等。</p><p>　?。?）.工作機械類型、規(guī)格、用途、轉速、功率。</p><p>　　2.確定減速器的額定功率 減速器的額定功率是指箱體內所有靜態(tài)及轉動零部件中最薄弱的零部件所決定的機械功率。它必須能滿足在使用工況下的壽命和可靠性要求。</p><

42、;p>　　3.選定性能水平，初定齒輪及主要機件的材料、熱處理工藝、精加工方法、潤滑方法及潤滑油品。</p><p>　　4.按總傳動比，確定傳動級數(shù)和各級傳動比。</p><p>　　5.初算齒輪傳動中心距(或節(jié)圓直徑)、模數(shù)及其他幾何參數(shù)。</p><p>　　6.整體方案設計，確定減速器的結構、軸的尺寸、跨距及軸承型號等。</p><p

43、>　　7.校核齒輪、軸、鍵等的強度，計算軸承壽命。</p><p>　　8.繪制圖紙、寫出說明書。</p><p>　　1.4.2 研究的目的和意義：</p><p>　　變速箱是用來改變發(fā)動機的扭矩和轉速的，使工作機器獲得所需的牽引力和行駛速度，以適應各種條件下的起步，爬坡和速度的要求；而齒輪系統(tǒng)是變速箱中最為重要的裝置，研究并設計好齒輪傳動系統(tǒng)對于提高變速

44、箱和整個機器的性能具有非常重要的意義。</p><p>　　本設計正是基于提高變速箱和機床性能而制定的，對齒輪傳動結構和性能給與探討、設計、研究。</p><p><b>　　第二章齒輪傳動</b></p><p>　　2.1齒輪傳動的特點</p><p>　　齒輪傳動是機械傳動中最重要、應用最廣泛的一種傳動。齒輪傳

45、動的主要優(yōu)點有：傳動效率高，工作可靠，壽命長，傳動比準確，結構緊湊。主要缺點是：制造精度要求高，制造費用大，精度低時振動和噪聲大，不宜用于軸間距離較大的傳動。齒輪傳動可做成開式、半開式和閉式齒輪傳動。開式齒輪傳動：齒輪完全外露，易落入灰砂和雜物，不能保證良好的潤滑，輪齒易磨損，多用于低速、不重要的場合。半開式齒輪傳動：裝有簡單的防護罩，有時還把大齒輪部分的浸入油池中，比開式傳動潤滑好些，但仍不能嚴密防止灰砂及雜物的侵入。閉式齒

46、輪傳動：齒輪和軸承完全封閉在箱體內，能保證良好的潤滑和較好的嚙合精度，應用廣泛。機械系統(tǒng)對齒輪傳動的功能要求主要有：(1) 能傳遞兩個平行軸或相交軸或交錯軸間的回轉運動和轉矩；(2) 保證傳動比恒定不變；(3) 能傳遞足夠大的動力，工作可靠；(4) 保證較高的運動精度；(5) 能達到預定的工作壽命。只要齒輪設計合理，制造質量高，達到規(guī)定的制造精度，就能達到預期的功能要求</p><p>　　2.2齒

47、輪傳動的失效形式　　 齒輪傳動是靠齒與齒的嚙合進行工作的，輪齒是齒輪直接參與工作的部分，所以齒輪的失效主要發(fā)生在輪齒上。主要的失效形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等?！　?(一)輪齒折斷　　 輪齒折斷通常有兩種情況：一種是由于多次重復的彎曲應力和應力集中造成的疲勞折斷；另一種是由于突然產生嚴重過載或沖擊載荷作用引起的過載折斷。尤其是脆性材料(鑄鐵、淬火鋼等)制成的齒輪更容易發(fā)生輪齒折斷。兩種折斷均起始于輪齒

48、受拉應力的一側?！　?增大齒根過渡圓角半徑、改善材料的力學性能、降低表面粗糙度以減小應力集中，以及對齒根處進行強化處理(如噴丸、滾擠壓)等，均可提高輪齒的抗折斷能力。　　 (二)齒面點蝕　　 輪齒工作時，齒面嚙合處在交變接觸應力的多次反復作用下，在靠近節(jié)線的齒面上會產生若干小裂紋。隨著裂紋的擴展，將導致小塊金屬剝落，這種現(xiàn)象稱為齒面點蝕。齒面點蝕的繼續(xù)擴展會影響傳動的平穩(wěn)性，并產生振動和噪聲，導致齒輪不能正常工作。　　 點蝕是潤

49、滑良好的閉式齒輪傳動常見的失效形式。開式齒輪傳動，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點蝕?！　?提高齒面硬度和降低表面</p><p>　　綜上所述，在選擇齒輪材料時。必須了解我國工業(yè)發(fā)展形式，結合我國資源和生產條件，從實際出發(fā)，全面考慮機械性能、工藝性能和經濟性等方面的問題，只有合理選材才能保證齒輪質量、降低產品成本，從而提高市場競爭力。</p><p>　　2.3齒輪傳動的設計2.3.1、

50、設計準則　　 齒輪傳動在具體的工作條件下，必須有足夠的工作能力，以保證齒輪在整個工作過程中 不致失效。因此，必須針對齒輪輪齒的失效形式，建立相應的設計準則。但在工程上，不可能對所有的失效形式進行有效的設計計算。例如，對磨損，由于影響磨損的因素很多，而且很復雜，對磨損的本質和規(guī)律目前還在研究之中。因此，對磨損還沒有比較成熟的計算方法。對于抗膠合能力計算，由于一些測試因素比較困難，計算方法也比較繁雜，因此在工程上還沒有普遍采用。目前，工

51、程實際應用的計算方法是：齒根的彎曲疲勞強度計算和齒面的接觸疲勞強度計算。</p><p>　　由理論分析和實踐證明，對于閉式齒輪傳動，當一對齒或其中的一個齒輪為軟齒面（HB≤350）時，通常輪齒的齒面接觸疲勞強度較低，故應先按齒面接觸疲勞強度進行設計，然后再校核輪齒的彎曲疲勞強度。當一對齒輪均為硬齒面（HB>350）時，通常輪齒的彎曲疲勞強度較低，故應先按輪齒彎曲疲勞強度進行設計，然后再校核齒面接觸疲勞強度

52、。當一對齒輪的材料均為鑄鐵時，則只需計算輪齒的彎曲疲勞強度。</p><p>　　對于開式齒輪傳動，通常只按輪齒彎曲疲勞強度的設計公式計算模數(shù)，然后可根據(jù)具體情況，把求得的模數(shù)加大10~20%，以考慮磨損的影響</p><p>　　2.3.2、設計過程和方法1、齒輪傳動的設計過程如下：</p><p>　　(1)選擇齒輪材料、熱處理方式、 精度等級</p&g

53、t;<p>　　(2)初選齒數(shù)、齒寬系數(shù)、螺旋角</p><p>　　(3)根據(jù)強度條件初步計算出齒輪的分度圓直徑或模數(shù)</p><p>　　(4)計算出齒輪的主要幾何尺寸</p><p>　　(5)設計齒輪結構，并繪制出零件工作圖</p><p>　　應注意的是，有些參量往往不是經一次選擇，就能滿足設計要求的，計算過程中，須不

54、斷修改或重選，進行多次反復計算，才能得到最佳結果。</p><p><b>　　2.4齒輪結構設計</b></p><p>　　齒輪結構設計主要確定齒輪的輪緣、輪轂及腹板（輪輻）的結構形式和尺寸大小。結構設計通常要考慮齒輪的幾何尺寸、材料、使用要求、工藝性及經濟性等因素，確定適合的結構型式，再按設計手冊薦用的經驗數(shù)據(jù)確定結構尺寸。齒輪結構形式有以下四種：</p&

55、gt;<p><b>　　1. 齒輪軸</b></p><p>　　當齒輪的齒根圓到鍵槽底面的距離e很小，如圓柱齒輪e≤2.5mn，圓錐齒輪的小端e≤1.6m，為了保證輪轂鍵槽足夠的強度，應將齒輪與軸作成一體，形成齒輪軸。</p><p><b>　　2. 實心齒輪</b></p><p>　　當齒頂圓直徑d

56、a≤200mm或高速傳動且要求低噪聲時，可采用實心結構。實心齒輪和齒輪軸可以用熱軋型材或鍛造毛坯加工。</p><p><b>　　3. 輻板式齒輪</b></p><p>　　對于齒頂圓直徑da≤500mm時，可采用輻板式結構，以減輕重量、節(jié)約材料。通常多選用鍛造毛坯，也可用鑄造毛坯及焊接結構。有時為了節(jié)省材料或解決工藝問題等，而采用組合裝配式結構，如過盈組合和螺栓

57、聯(lián)結組合。</p><p><b>　　4. 輪輻式齒輪</b></p><p>　　對于齒輪直徑 時，采用輪輻式結構。受鍛造設備的限制，輪輻式齒輪多為鑄造齒輪。輪輻剖面形狀可以采用橢圓形（輕載）、十字形（中載）、及工字形（重載）等。</p><p>　　2.5齒輪傳動設計步驟</p><p>　　齒輪是現(xiàn)代機械中應用最

58、廣泛的一種機械傳動零件。齒輪傳動通過輪齒互相嚙合來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并可以改變運動的形式和速度。齒輪傳動使用范圍廣，傳動比恒定，效率較高，使用壽命長。在機械零件產品的設計與制造過程中，不僅要考慮材料的性能能夠適應零件的工作條件，使零件經久耐用，而且要求材料有較好的加工工藝性能和經濟性，以便提高零件的生產率，降低成本，減少消耗。如果齒輪材料選擇不當，則會出現(xiàn)零件的過早損傷，甚至失效。因此如何合理地選擇和使用金屬材料是一項十分

59、重要的工作。</p><p>　　2.5.1齒輪傳動設計參數(shù)的合理選擇   (1) 壓力角α的選擇 </p><p>　　由《機械原理》可知，增大壓力角α，齒輪的齒厚及節(jié)點處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，有利于提高齒輪傳動的彎曲強度及接觸強度。我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定的壓力角為α=20o。為增強航空有齒輪傳動的彎曲強度及接觸強度，我國航空齒輪傳動

60、標準還規(guī)定了α=25o的標準壓力角。但增大壓力角并不一定都對傳動有利。對重合度接近2的高速齒輪傳動，推薦采用齒頂高系數(shù)為1～1.2，壓力角為16 o～18 o的齒輪，這樣做可增加齒輪的柔性，降低噪聲和動載荷。 </p><p>　　(2) 小齒輪齒數(shù)Z1的選擇 </p><p>　　若保持齒輪傳動的中心距α不變，增加齒數(shù)，除能增大重合度、改善傳動的平穩(wěn)性外，還可減小模數(shù)，降低齒高，因而減少

61、金屬切削量，節(jié)省制造費用。另外，降低齒高還能減小滑動速度，減少磨損及減小膠合的可能性。但模數(shù)小了，齒厚隨之減薄，則要降低齒輪的彎曲強度。不過在一定的齒數(shù)范圍內，尤其是當承載能力主要取決于齒面接觸強度時，以齒數(shù)多一些為好。 </p><p>　　閉式齒輪傳動一般轉速較高，為了提高傳動的平穩(wěn)性，減小沖擊振動，以齒數(shù)多一些為好，小一些為好，小齒輪的齒數(shù)可取為z1=20~40。開式（半開式）齒輪傳動，由于輪齒主要為磨損失

62、效，為使齒輪不致過小，故小齒輪不亦選用過多的齒數(shù)，一般可取z1=17~20。  為使齒輪免于根切，對于α=20o的標準支持圓柱齒輪，應取z1≥17。Z2=u·z1。  </p><p>　　(3)齒寬系數(shù)fd的選擇 </p><p>　　由齒輪的強度公式可知，輪齒越寬，承載能力也愈高，因而輪齒不宜過窄；但增大齒寬又會使齒面上的載荷分布更趨不均勻，故齒寬系數(shù)應取

63、得適合。圓柱齒輪齒寬系數(shù)的薦用值列于下表。對于標準圓柱齒輪減速器，齒寬系數(shù)取為 </p><p>　　所以對于外捏合齒輪傳動fa的值規(guī)定為0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。運用設計計算公式時，對于標準減速器，可先選定再用上式計算出相應的fd值 </p><p>　　表1：   圓柱齒輪的齒寬系數(shù)fd</p><

64、p>　　注：大、小齒輪皆為硬齒面時fd應取表中偏下限的數(shù)值；若皆為軟齒面或僅大齒輪為 </p><p>　　軟齒面時fd可取表中偏上限的數(shù)值； </p><p>　　2)括號內的數(shù)值用于人自齒輪，此時b為人字齒輪的總寬度； </p><p>　　3)金屬切削機床的齒輪傳動，若傳遞的功率不大時，fd可小到0.2； </p><p>　　4

65、)非金屬齒輪可取fd≈0.5～1.2。 </p><p>　　齒輪傳動的許用應力 </p><p>　　齒輪的許用應力[σ]按下式計算 </p><p>　　(4)疲勞安全系數(shù)S </p><p>　　對接觸疲勞強度計算，由于點蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動增大，并不立即導致不能繼續(xù)工作的后果，故可取S=SH=1。但是，如果一旦發(fā)生斷齒，就會引

66、起嚴重的事故，因此在進行齒根彎曲疲勞強度的計算時取S=SF=1.25~1.5.  </p><p>　　2.5.2齒輪材料、熱處理方式和精度等級的合理選擇(1)滿足材料的機械性能     材料的機械性能包括強度、硬度、塑性及韌性等，反映材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的特性。齒輪在嚙合時齒面接觸處有接觸應力，齒根部有最大彎曲應力，可能產生齒面或齒體強度失效。齒面各點

67、都有相對滑動，會產生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強度和韌性。     例如，在確定大、小齒輪硬度時應注意使小齒輪的齒面硬度比大齒輪的齒面硬度高30-50HBS，這是因為小齒輪受載荷次數(shù)比大齒輪多，且小齒輪齒根較薄，強度低于大齒輪。為使兩齒輪的輪齒接近等強度，小齒

68、輪的齒面要比大齒輪的齒面硬一些。     另一方面，根據(jù)材料的使用性能確定了材料牌號后。要明確材料的機械性能或材料硬度，然后我們可以通過不同的熱處理工藝達到所要求的硬度范圍，從而賦予材料不同的機械性能。如材料為40Cr合金鋼的齒輪，當840-860℃油淬，540-620℃回火時，調質硬度可達28-32HRC，可改善組織、提高綜合機械性</p><p>　　(4) 

69、;齒輪精度選擇    齒輪精度選擇各類機器所用齒輪傳動的精度等級范圍，列于下表中，按載荷及速度推薦的齒輪傳動精度等級如下圖所示。 </p><p>　　表2： 各類機器所用齒輪傳動的精度等級范圍</p><p>　　注：主傳動齒輪或重要的齒輪傳動，精度等級偏上限選擇；輔助傳動的齒輪或一般齒輪傳 動，精度等級居中或偏下限選擇。 </p>

70、<p>　　2.5.3齒輪的結構設計</p><p>　　通過齒輪傳動的強度計算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結構形式及尺寸大小，通常都由結構設計而定。齒輪的結構設計與齒輪的幾何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及經濟性等因素有關。進行齒輪的結構設計時，必須綜合地考慮上述各方面的因素。通常是先按齒輪的直徑大小，選定合適的結構形式，然后再根

71、據(jù)薦用的經驗數(shù)據(jù)，進行結構設計。 </p><p><b>　　第三章 齒輪設計</b></p><p>　　3.1齒輪設計（1）</p><p>　　已知：Ⅰ軸與Ⅱ軸之間傳遞功率P=10.25KW，兩齒輪之間的傳動比為u=1.38，小齒輪轉速為=1019r/min，由于此機床主要是為油田管螺紋的車削而開發(fā)，因此計算壽命可以按15年（設每年工

72、作300天），兩班制，工作平穩(wěn)轉向不變。</p><p>　?。ㄗⅲ阂韵掠嬎闼鶇⒖急砀窦百Y料均來自所附參考書目[1]。）</p><p>　　3.1.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)</p><p>　　根據(jù)該機床傳動系統(tǒng)的受力方向，可選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　由系統(tǒng)的各級轉速表，可知所設計齒輪的轉速不高，故選用7級精度

73、</p><p><b>　　材料選擇。</b></p><p>　　由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調質）硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。</p><p>　　4）選小齒輪齒數(shù)=37，大齒輪齒數(shù)=1.3837=51.06，取=51</p><p>　

74、　3.1.2 按齒面接觸強度設計</p><p>　　由設計公式進行計算，即</p><p>　　（1）確定公式內的各計算數(shù)值</p><p><b>　　1）試選載荷系數(shù)</b></p><p>　　2) 試選小齒輪傳遞的轉矩</p><p>　　3）由表選取齒寬系數(shù)</p>&l

75、t;p>　　4）查表查得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　　5）查表按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪接觸疲勞強度極限</p><p>　　6）計算應力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　7）由圖取接觸疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　8）計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1%，安全

76、系數(shù)s=1，得</p><p><b>　　=506Mpa</b></p><p><b>　　（2）計算</b></p><p>　　1)試計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值</p><p><b>　　=91.688mm</b></p><p>　　

77、2）計算圓周速度v：</p><p><b>　　計算齒寬b：</b></p><p>　　計算齒寬與齒高制比：</p><p><b>　　模數(shù)</b></p><p><b>　　齒高 </b></p><p><b>　　計算載荷系數(shù)：&

78、lt;/b></p><p>　　根據(jù)v=3.82m/s，7級精度，查得動載系數(shù)</p><p><b>　　直齒輪 </b></p><p><b>　　由表查得使用系數(shù)</b></p><p>　　查表用插值法查得7級精度，小齒輪相對支撐，非對稱布置時，。</p><p

79、>　　由，查圖得；故載荷系數(shù)：</p><p>　　按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得：</p><p><b>　　計算模數(shù)m：</b></p><p>　　3.1.3按齒根彎曲強度設計</p><p>　　由式得彎曲強度設計公式為：</p><p>　?。?）確定公式內的個計算數(shù)值

80、</p><p>　　1）查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；</p><p>　　2）查圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　3）計算彎曲疲勞許用應力。</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得</p><

81、;p><b>　　計算載荷系數(shù)K。</b></p><p><b>　　查取齒形系數(shù)</b></p><p><b>　　查得 </b></p><p><b>　　6）查得 </b></p><p>　　7）計算大小齒輪的并加以比較：

82、</p><p><b>　　0.0135</b></p><p><b>　　0.0284</b></p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大。</b></p><p><b>　?。?）設計計算：</b></p><p>　　=

83、1.862mm </p><p>　　對比計算結果，由齒輪接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒跟彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決與彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，可取由彎曲強度的模數(shù)2.12并就近遠征為標準值m=2.5mm，按接觸強度算得的分度圓直徑105mm，算出小齒輪齒數(shù)</p><

84、;p><b>　　大齒輪齒數(shù) ，取</b></p><p>　　這樣設計出來的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。</p><p>　　3.1.4 幾何尺寸計算</p><p><b>　　1）計算分度圓直徑</b></p><p><

85、;b>　　2）計算中心距</b></p><p><b>　　3）計算齒輪寬度</b></p><p><b>　　取 </b></p><p>　　3.2 齒輪設計（2）</p><p>　　齒輪設計（2）與齒輪設計（1）步驟完全一樣，這里只列出計算結果：</p>

86、<p>　　查表選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。</p><p>　　3.3齒輪設計（3）</p><p>　　同樣可得出齒輪設計（3）的相關結果：</p><p>　　小齒輪材料為HT350，硬度為260HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。</p>

87、<p>　　m=4.5mm d1=138mm d2=144mm z1 =45 z2=77</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　經過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢

88、驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次QKA1212數(shù)控管螺紋車床部分的畢業(yè)設計，我明白學習是一個系統(tǒng)工程，是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。</p><p>　　在設計過程中，我通過查閱大量有關QKA1212數(shù)控管螺紋車床部

89、分設計的資料，與同學交流經驗和自學，并通過網絡和學習設計輔助軟件等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。&l

90、t;/p><p>　　在畢業(yè)設計中，我通過查資料了解到目前國內的設備數(shù)控化率還很低，特別是河南省。因此，開發(fā)普及型數(shù)控車床既是市場的需求，也符合國家發(fā)展數(shù)控產業(yè)的政策，具有廣闊的市場空間和現(xiàn)實意義。</p><p>　　而且隨著刀具技術的發(fā)展，高速切削、強力切削技術已日益成熟，市場將對數(shù)控車床提出更高的要求。在保持高精度等優(yōu)點的同時，還必須具有能適應高速切削、強力切削的性能。具有高剛性、高速度

91、、大功率，能適應高速切削、強力切削的機床，將是普及型數(shù)控車床的發(fā)展方向。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 </p>&l

92、t;p>　　在這里首先要感謝我的畢業(yè)設計指導老師000000老師。00老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是宋老師仍然細心地糾正我在設計中的錯誤。除了敬佩龐老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 </p><

93、;p>　　其次要感謝和我一起作畢業(yè)設計的同學，他們在設計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設計，并承擔了大部分的工作量。如果沒有他們的幫助工作，此次設計的完成將變得非常困難。  </p><p>　　然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 </p><p&

94、gt;　　最后感謝感謝000工學院校方及000工學院老師四年來的教誨；感謝機械工程系老師給予作者在學習上的幫助；感謝00000老師在畢業(yè)設計中的悉心指導和幫助；感謝0機床有限公司給畢業(yè)設計提供了一個良好的環(huán)境；感謝本組同學在畢業(yè)設計中給予的積極合作！</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　1、 張新義主編．經濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設計．北京：機

95、械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　2、 余英良主編．機床數(shù)控改造設計與實例．北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　3、 王貴明主編．數(shù)控實用技術．北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　4、 張建綱主編．數(shù)控技術．武漢：華中科技大學出版社，2000</p><p>　　5、 張建明主編．機電一體華系統(tǒng)控制．

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98、p><p>　　13、機床設計手冊編寫組，機床設計手冊（第三冊），機械工業(yè)出版社，1986</p><p>　　14、李立強等主編.控車床自動轉位刀臺設計，制造技術與車床，2000</p><p>　　15、黃玉美主編.床總體方案的創(chuàng)新設計，設備管理與維修，2000</p><p>　　16、孫桓等主編.機械原理，高等教育出版社, 1995<

99、;/p><p>　　17、機械工程手冊.機械工程手冊.機械工業(yè)出版社,1900</p><p>　　18、劉淑華.淺談數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設計.52668網路博覽會.產業(yè)頻道,2003</p><p>　　19、楊波.淺談機床數(shù)控改造.e-works,e-works論壇,2001</p><p>　　20、大連理工大學工程畫教研室主編.機械制圖.北