球面蜗杆加工专用数控机床及控制系统设计.doc

弧面蜗杆加工专用数控机床设计 目 录 设计说明书中英文摘要 第一章 弧面蜗杆蜗轮的特点 …………………………………………… 1 1-1 蜗杆蜗轮的形成、类型及其结构………………………………… 1 1-2 蜗杆传动的特点及其应用………………………………………… 3 1-3 弧面蜗杆的加工…………………………………………………… 4 1-4 弧面蜗轮的加工…………………………………………………… 5 第二章 弧面蜗杆数控专用机床总体结构方案设计…………………… 12 2-1 加工机床运动的基本要求………………………………………… 12 2-2 弧面蜗杆数控专用机床总体方案………………………………… 13 2-3 专用球面蜗杆数控车床的基本结构……………………………… 14 第三章 弧面蜗杆数控专用机床的主传动系统设计…………………… 15 3-1 传动结构式和结构选择…………………………………………… 15 （1）主传动的确定，和公比Ф的确定……………………15 （2）确定变速组和传动副数目………………………………………15 （3）确定传动顺序方案………………………………………………16 3-2 传动方案的拟订……………………………………………………18 3-3 齿轮传动部分的设计………………………………………………19 3-4 轴的设计计算………………………………………………………25 （1）轴Ⅱ的设计计算…………………………………………………25 （2）轴Ⅶ的设计计算…………………………………………………26 （3）主轴的设计计算…………………………………………………32 第四章 弧面蜗杆数控专用机床的进给系统设计……………………… 32 5-1 进给系统传动方案拟订……………………………………………32 5-2 纵向进给系统的设计计算…………………………………………33 （1） 纵向进给系统的设计…………………………………………33 （2） 纵向进给系统的设计计算……………………………………33 5-3 横向进给系统的设计计算…………………………………………39 5-4 齿轮传动间隙的消除………………………………………………46 第五章 弧面蜗杆数控专用机床回转工作台设计……………………… 52 第六章 弧面蜗杆数控专用机床控制系统总体方案拟定……………… 54 第七章 润滑油的选用…………………………………………………… 54 结 束 语 第一章 弧面蜗杆蜗轮的特点 1-1蜗杆蜗轮的形成、类型及其结构 1、蜗轮蜗杆的形成 蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。小齿轮的轮齿分度圆柱面上缠绕一周以上，这样的小齿轮外形像一根螺杆，称为蜗杆。大齿轮称为蜗轮。为了改善啮合状况，将蜗轮分度圆柱面的母线改为圆弧形，使之将蜗杆部分地包住，并用与蜗杆形状和参数相同的滚刀范成加工蜗轮，这样齿廓间为线接触，可传递较大的动力。　 蜗杆蜗轮传动的特征： 其一，它是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，交错角为∑＝90°，z1很少，一般z1＝1～4； 其二，它具有螺旋传动的某些特点，蜗杆相当于螺杆，蜗轮相当于螺母，蜗轮部分地包容蜗杆。 2蜗杆传动的类型 杆形状的不同可分： ① 圆柱蜗杆传动-普通圆柱蜗杆（阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆、锥面包络蜗杆）和圆弧蜗杆。 普通圆柱蜗杆 圆弧蜗杆 ② 环面蜗杆传动 环面蜗杆 ③ 锥蜗杆传动 锥蜗杆动 蜗轮蜗杆结构 ① 蜗杆结构：  蜗杆通常与轴为一体，采用车制或铣制，结构分别见下图 ② 蜗轮结构： 蜗轮常采用组合结构，由齿冠和齿芯组成。联结方式有：铸造联结、过盈配合联结和螺栓联接，结构分别见下图。蜗轮只有在低速轻载时采用整体式。 蜗杆传动的特点 在蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。 当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。这时，只能以蜗杆为主动件带动蜗轮传动，而不能由蜗轮带动蜗杆运动。 　 蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0．4左右。为保证有一定使用寿命，蜗轮常须采用价格较昂贵的减磨材料，因而成本高。 　 蜗杆轴向力较大，致使轴承摩擦损失较大。 2、蜗杆传动的应用 。 e=40°。一般在蜗杆时将车刀刀刃放于水平位置，并且与蜗杆轴线在同一水平面内，这样加工出来的蜗杆在垂直于轴心线的截面内齿形是阿基米德螺线，所以叫阿基米德蜗杆，它