插齿机毕业设计说明书 - 图文

a中文摘要

插齿机是一种金属切削机床，是使用插齿刀按照展成法加工内、外直齿和斜齿圆柱齿轮以及其它齿形件的齿轮加工机床。插齿机用来加工内、外啮合圆柱齿轮的轮齿齿面，尤其适合加工内齿轮和多联齿轮中的小齿轮，这是滚齿机无法加工的。它综合了精密机械制造、电机拖动、数字控制等多门学科。针对它在机械设计中遇到的确定尺寸参数、合理布局、降低成本、实用耐用等问题,本设计进行了针对性的思考与改造。

论文就课题的来源提出做了详细描述，基于需加工零件的工艺范围、机床的精度、机床改造经济性等因素而提出了较合理的方案，详细论述了机械改造部分设计与计算，包括部件的选择，各零件的选择、设计、计算和校核。改造后的插齿机与原来的相比提高了加工精度及加工效率，更好地保证了零件加工的一致性和产品质量，减轻了劳动强度，有效提高了插齿机的生产效率和切割质量。

Abstract

The Pinion gear machine is a kind of metal cutting tools, is to use the knife pinion gear according to recent exhibition processing inside and outside straight tooth and helical gear tooth shape and other pieces of the gear processing machine tools. The Pinion gear machine used for processing inside and outside cylindrical gears mesh of gear tooth surface, especially suitable for processing in the gears and split the pinion gear, this is not the gear hobbing process. It synthesizes many disciplines such as precision machinery manufacturing, electric motor drive, digital control and so on. For it in the mechanical encountered in the design of size parameters determined, rational layout, reduce cost, practical durable such issues, the design thinking and transformation of the targeted.

Papers on the source and propose is gave a detailed description, then it puts forward a more reasonable scheme on the basis of the processing of components required 、 the precision of machine tools、the economic factors of Machine transformation and discusses in detail the designing and calculation of the mechanical transformation including the choice of components, the selection, designing, calculation and verification of the components . After transformation gantry Pinion gear machine is used for processing plate cutting and compared with the original machine it improves the machining precision and efficiency and better guarantees consistency and the quality of their products and reduces the labor intensity;what’s more, The mechanism improved production efficiency and cutting quality.

引言

1.1课题的来源与提出

本课题来源于某企业，由山东理工大学导师给予。导师希望通过毕业设计，学生能够利用所学的知识，巩固学生的机械制造工艺学、机床夹具、金属切削机床、液压传动及控制、机床电气控制、数控技术等专业知识，提高学生的工作能力。希望能够做出来简单的机电一体化机械的设计。

1.2课题研究的目的意义

近些年来，国内外机床工业及其相关技术的发展十分迅速，以计算机数控（CNC）为特征的现代化机床在生产中广泛应用。在现代机械制造工业中加工机器零件的方法有很多种，如铸造、锻造、焊接、切削加工和各种特种加工等，但切削加工是将金属毛胚加工成具有一定形状、尺寸和表面质量的零件的主要加工方法，在加工精密零件时，目前主要是靠切削加工来达到所需要的加工精度和表面质量。所以金属切削机床是完成加工零件的主要设备，它的工作量能够约占机器的总制造工作量的45%-65%，机床的加工工艺技术和精度直接影响到机械制造行业中的产品的质量保证和劳动生产率保证。

我国的机床工业的发展是在新中国成立后开始发展起来的。新中国成立后的50十多年来，经过改革开放的努力，我国机床工业在众多学者的帮助下吸收外国的先进技术前提下获得了迅速的发展。目前我国的机床工业布局还是很合理、还是很完整的机床工业体系,我国自从对外贸易开放以来以来，很多企业从国外引进先进设备和生产线进行改造。在借鉴引进技术的基础上发挥主管能动性，形成自己的风格，这些项目中，大部分项目对我国的经济建设有着相当重要的作用。我国的机床工业已经取得了巨大的成就，但与世界先进水平相比还相差很大一段距离在技术水平和性能方面差距差距也很明显，国内的产品质量与可靠性也不够稳定，机床理论和应用技术研究明显落后，人员技术素质还跟不上机床飞速发展的需要。因此，我们机床工业面临着光荣而艰巨的任务，作为当代的大学生，我们是祖国未来的花朵，我们身上肩负着祖国的重任，我们必须发奋图强、努力工作，不断的壮大我们的队伍和提高人员的工作能力，学习国外的先进科学技术转换为自己所有，以便我们能早日赶上世界先进水平。

齿轮是最常用的传动件，在现代各种工业部门得到广泛的应用。在科学技术不断发展的现代社会，对齿轮的精度要求也越来越高。齿轮的需求量也日益增加。这就要求机床制造业生产出高精度、高效率和高自动化程度的齿轮加工设备，以满足生产发展的需要。

插齿机是用来加工内、外啮合圆柱齿轮的轮齿齿面，尤其适合于加工内齿轮和多联齿轮中的小齿轮，这是滚齿机无法加工的。插齿机广泛应用于机床制造、 造船、 压力容器、 工程机械、 矿山机械、 电力、 桥梁建筑、 钢结构等行业中的齿轮制造。具有很高的效率和切割精度，而且它的操作方便,极大地改善劳动强度和劳动环境 ,广泛适用于各大、 中型企业的齿轮加工。

本课题做的是500mm插齿机传动链，属于历史插齿机传动链，本课题借鉴吸收了YM5150A插齿机的一些技术和结构性能，力求做到本结构的简单合理，性能稳定。

1.3齿轮加工机床的发展现状及其趋势

1.31齿轮加工的方法

制造齿轮的方法有很多种，虽然可以热轧、铸造或者冲压，但目前这些方法的加工精度还不够高。精密齿轮现在仍主要靠切削法。按照齿形的原理分类，切削齿轮的方法可分为两大类：成形法和展成法。成形法加工齿轮有一个缺点-那就是精度低。成形法采用单分齿法，就是指加工完一个齿后退回，工件用余量分配盘进行分度，再加工下一齿。因此生产率不高。但是这种加工方法简单，不需要专用的机床，所以适用于单间小批量生产和加工精度要求不高的修配行业中。现在，圆柱齿轮和圆锥齿轮，蜗轮以及应用很少的非圆形齿轮的齿面加工已经成为现代工业生产中的一个重要的工序。齿轮加工工艺已经广泛应用于国民经济的许多领域。

最近几年，我国的机械工业飞速发展，我们已经引进很多国外的先进技术，我国切割技术开发了很多新的工艺，甚至也利用了新能源。切割技术的发展早已实现了半自动化和自动化，使得切割技术可以代替许多机械加工，大大节省了劳动力，提高了生产率。还可以提高金属材料的利用率。

插齿机加工齿轮的方法是展成法。展成法加工齿轮，只要是相同模数的

齿轮，不管齿数有多少都能加工，而且只用一把刀具。生产率和加工精度都比较高，可以将齿查到近轴肩处。在齿轮加工中，展成法应用最广泛。加工方法是刨削法和插削法。本论文介绍的插齿机传动链是在早期齿轮加工机床传动链的基础上结合近年来齿轮加工机床高速发展的技术特点，特别是YM5150A插齿机传动链的特点所设计出的一种插齿机传动链。

1.32插齿机的现状

国外的先进国家中，齿轮越来越小，转速越来越高.现在已经开始研发

特殊齿轮，还有安装齿轮的装置已经越来越先进，震动减小了，噪声也减小了.通过提高渐开线齿轮的承载力，可以使齿轮装置变得越来越小。这些国家采用硬齿面技术，通过提高硬度减小了装置的尺寸值；也可以用特殊齿形，例如圆弧齿轮。现在船舶动力已采用中速柴油机，在许多大型船上采用大功率行星齿轮装置有很高的效率；在大型机械的大型传动装置中，都采用行星齿轮。

精度等级与生产效率的提高很大程度上促进了齿轮制造工艺的发展。从1960年到现在，齿轮的制造精度已经提高了2级左右，最高的达到了 3级。低速齿轮的精度过去是7级，现在达到了9级。机床传动系统中的齿轮以前是5级，现在提高到6级. 由于高性能滚齿机的出现和刀具的发展，大大提高了小模数中小规格齿轮的滚齿效率。如果用多头的滚齿刀，能够提高窃谑速度到100m/s。假如采用超硬的滚齿刀加工模数3的调质钢齿轮，切削速度甚至可以达到度可达200m／s，由于受到插齿机刀具往复运动机构的限制，降低了插齿机的效率。近年来使用了静压轴承，刀架和立柱等新结构刚性得到提高后，提高了插齿机的插翅效率。新型插齿机呢，冲程数已经达到了2000多次／min。

齿轮用钢的发展趋势：一、用含Ni、Cr的低合金钢加工齿轮；二是硼钢；三、碳氮共渗用钢；四、易切削的钢。我国呢，很少见到Ni、Cr，所以用20CrMnTi渗碳钢和含硼加稀土的钢代替。大型机械就会用18CrMnNiMo渗碳钢和中碳合金钢。在机床这一行还是用40Cr，38CrMoAl等钢；速度高的齿轮用氮化了的25Cr2MoV钢。

插齿机分立式和卧式两种﹐前者使用最普遍。立式插齿机又有刀具让刀和工件让刀两种形式。高速和大型插齿机用刀具让刀﹐中小型插齿机一般用工件让刀。

在立式插齿机上﹐插齿刀装在刀具主轴上﹐同时作旋转运动和上下往复插削运动﹔工件装在工作台上﹐作旋转运动﹐工作台(或刀架)可横向移动实现径向切入运动。刀具回程时﹐刀架向后稍作摆动实现让刀运动(图1 立式插齿机(刀具让刀))﹐或工作台作让刀运动。加工斜齿轮时﹐通过装在主轴上的附件(螺旋导轨)使插齿刀随上下运动而作相应的附加转动。20世纪60年代出现高速插齿机﹐其主要特点是采用硬质合金插齿刀﹐刀具主轴的冲程数高达2000次/分﹔采用静压轴承(见液体静压轴承)和静压滑块﹔由刀架摆动让刀﹐以减少冲击。卧式插齿机具有两个独立的刀具主轴﹐水平布置作交错往复运动﹐主要用来加工无空刀槽人字齿轮和各种轴齿轮等。此外﹐还有使用梳齿刀的插齿机﹐工作时梳齿刀作往复切削运动和让刀运动﹐工件作相应的转动﹐并在平行于梳齿刀节线方向上作直线运动﹐两者构成展成运动(见齿轮加工)﹐工件的分齿是间歇的。

1.33各种类型的齿轮加工机床的特点及其应用情况

1、插齿机

插齿机由于它的传动系统的特殊性，加工内外啮合的直尺圆柱齿轮会比

较方便，而且精度高。对于双联、多联齿轮加工更为方便，如果在插齿机的机床上装用一些特殊的专用装置以后，它也可以加工斜齿圆柱齿轮和齿条等特殊的齿轮。这是目前较为普及的一种齿轮加工机器。 2、滚齿机

滚齿机(gear hobbing machine)是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等。滚齿机的加工方法是展成法，它可以加工直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿圆柱齿轮和蜗轮的齿轮加工机床。当使用特制的滚刀时，它也可以用来加工花键、链轮等许多具有特殊形状齿的工件。普通滚齿机的加工精度为7～6级(JB179-83),高精度滚齿机为4～3级。它的最大加工直径为15.0m。

特点：

（1）适用于成批，小批及单件生产圆柱斜齿轮和蜗轮，尚可滚切一定 参数范围的花健轴.

（2）调整方便，具有自动停车机构 （3）具有可靠的安全装置以及自动润滑滚齿机(gear hobbing machine)是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等。

在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业中，都有插齿机的身影。

齿轮加工机床，顾名思义是加工齿轮的机床，包括圆柱齿轮、圆锥齿轮和有齿的工件。由于加工方法有很多种，从而机床也有很多种，有加工几毫米直径的齿轮的小型机床，也有加工十几米直径的齿轮的大型机床，还有批量生产的、用高效机床加工精密齿轮的高精度的机床。 3、磨齿机

磨齿机常用来对淬硬的齿轮进行齿廓的精加工，但也有直接在齿坏上磨出轮齿的。由于磨齿能纠正齿轮预加工的各项误差，因而加工精度较高。磨齿后，精度一般可以达到8级以上。磨齿机通常分为成型砂轮法磨齿和展成法磨齿两大类。成形发磨齿机应用的较少，多说类型的磨齿机均以展成法磨齿。按成形法加工的成形砂轮磨齿机的砂轮由成形砂轮修整器在轴向剖面内修成齿形，砂轮架可作垂直方向进给。可修整成与工件齿间的齿廓形状相同。因此这种磨齿机的工作精度相当高的。但是这种磨齿机通常用来磨削大模数齿轮。此机床的运动比较简单。用展成法原理工作的磨齿机，根据工作方法的不同可分为连续磨削和单齿分度两大类。连续磨削型磨齿机称为蜗杆砂轮型

磨齿机。它的工作原理和加工过程与滚齿机相似。这种磨齿机由于砂轮转速很高，因此砂轮与工件间的展成传动链各传动件的转速也很高，采用机械方式传动，则要求传动元件必须有很高的精度，因此，目前采用两个同步电动机分别传动砂轮和工件，不但简化了传动链，也提高了传动精度。因为这种机床连续磨削，在各类磨齿机中它的生产率最高。这种机床的缺点是，砂轮修整成蜗杆较困难，且不易得到很高的精度。单齿分度磨齿机根据砂轮的形状又可以分为蝶形砂轮型、大平面砂轮型和锥形砂轮型三种。它们的基本工作原理相同，都是利用齿条和齿轮的啮合原理来磨削齿轮的。 4、锥齿轮加工机床

有两种方法可以加工圆锥齿轮：成形法和展成法。我们把利用单片铣刀或者指状铣刀在卧式铣床上加工圆锥齿轮的方法称为成形法。锥齿轮的基圆直径是变化的，沿着齿线不断变小，从而法向齿形沿着齿线方向的不同位置是不同的，刀具形状是固定的从而导致加工齿形的精度变低。粗加工或精度要求要求高的场合成形法不实用。展成法广泛应用于锥齿轮加工机床中。这种方法可以看作一对啮合的锥齿轮其中一个齿轮当作成平面齿轮。

1．4总结概述

从各种齿轮加工机床的应用情况来看，国内生产的齿轮加工机床的技术水平、

整体性能等整体水平都逐渐与世界上先进水平之间的距离越来越小，已经逐步满足的国内用户的需求，甚至部分先进水平的齿轮加工机床已经开始向国外进行出口，从而进一步提高了市场的竞争力度。国内的一些齿轮加工机床在许多方面已经形成了自身独有的特点，实现了自动化、多功能和高可靠性。在某些方面产品的技术性能甚至已经超过了国外的技术水平，达到了世界上一流的水准。

从发展趋势上来看，齿轮加工机床的市场上插齿机将保持起独有的基本市场，数控齿轮加工机床市场将会在一定程度上增加。而数控滚齿机、数控插齿机、数控磨齿机、数控锥齿轮加工机床将会成为齿轮加工市场的主要力量。整个齿轮加工机床市场将会不断的扩大。提高齿轮加工机床操作系统的易用性；提高齿轮加工机床的生产效率和产品质量；降低生产使用成本；提高齿轮加工机床的整机自动化水平及系统稳定性成为其技术发展的方向。

机械部分的整体结构设计

一、插齿机的传动原理图

插齿机的加工原理类似一对啮合的圆柱直齿轮，一个是齿坯，另一个是插齿

ifivi?a) b) 插齿原理及插齿机传动原理图 a) 插齿原理 b) 插齿机传动原理图 刀（端面具有切削刃的齿轮形刀具），按照展成法加工。插齿原理及插齿机传动原理图即下图所示。插齿刀的沿齿坯齿向的往复运动A2为主运动，由偏心轮的曲柄驱动，通过调整曲柄偏心距改变插齿刀的插齿行程；插齿刀往复运动A2为间接动力源，驱动插齿刀旋转运动B11的传动链为圆周进给链，圆周进给量为r/A2；插齿刀的旋转运动B11为间接动力源，驱动齿坯旋转的传动链为展成运动链，展成运动链为内联系传动链，其传动联系为

i??z0z

式中:z0、z——插齿刀、齿坯的齿数。

二、插齿机传动系统

本课题所设计的插齿机是在Y5150A基础上通过提高关键零部件的制造精度而成的。主要用于加工内、外齿的直齿圆柱齿轮、多联齿轮、轴齿轮。传动系统如图所示。

1. 插齿机主运动链

本课题设计的插齿机主电动机为Y112M-4，额定功率4kW，额定转速

1440r/min，运动经同步带传递到离合器YL1，经主运动链变速机构至曲柄盘，带

动插齿刀轴向运动；由粗加工变为精加工时，离合器YL1使插齿刀轴向运动速度自动提高1.58倍。主运动链传动路线为

?40/40?100?4kW——? ?300?49/31?1440r/min电动机?31/59??18/57????37/53—曲柄盘 ?????32/43???43/47??插齿刀每分钟的上下往复次数，即冲程数为

100?40/40?nl?1440?????300?49/31??31/59?18/57????????37/53? ?32/43???43/47??

大径向进给量粗加工时，离合器YL1的传动比iL11数列为

80106140190250330?40/40，插齿刀每分钟的冲程

，插齿刀每分钟的冲程

小径向进给量精加工时，离合器YL1的传动比iL12数列为

126170220300400?49/31520

即主运动链的变速机构共有两个变速组，形成六级插齿刀的轴向往复运动等比数

列。

2. 插齿机的圆周进给链

圆周进给链为外联系传动链，间接动力源是插齿刀的轴向往复运动，经圆周进给传动链变速组，链传动，交换挂轮E、F等，至蜗杆蜗轮副（传动比1/100），蜗杆驱动蜗轮转动，实现插齿刀圆周进给。圆周进给传动链变速组可使插齿刀双向转动。圆周进给链传动路线为

插齿刀(A2)—25/56???50/60?18zE—??———???（25/43）?（43/50）56/545135z????F51

—6262—2540—3030—1100—插齿刀（B11）

曲柄盘每转一圈，驱动插齿刀轴向往复一次，因而可认为曲柄盘为圆周进给链的间接动力源。则圆周进给量为

弯曲寿命系数Yn 由手册可得 Yn1=0.95 Yn2=0.97 尺寸系数Yx 由手册可得 Yx =1.0 许用弯曲应力【σf】 【σf1】=600*0.95*1/1.25

【σf1】=456MPa 【σf2】=450*0.97*1/1.25

【σf2】=349MPa 验算 σf1=2K*T1*Yfa1*Ysa1*Y?=180MPa 〈 【σf1】 σf2=σf1*Yfa2*Ysa2/(Yfa1*Ysa1)=175MPa 〈 【σf2】 传动无严重过载，故不作静强度校核

3.4轴的选用与校核

轴的材料主要采用碳素钢和合金钢，碳素钢比合金钢价廉，对应力集中

的敏感性小，所以应用较为广泛。常用的碳素钢有30~50钢，最常用的为45钢。为保证其力学性能，应进行调质或正火处理。此处轴的材料为45钢，进行调质处理。

在一般情况下，轴的工作能力约定于它的强度和刚度，对于机床主轴，后者尤为重要。高速转轴则还决定于它的震动稳定性。在设计轴时，除应按工作能力准则进行设计计算或校核计算外，在结构设计上还须满足其他一系列的要求，例如：1）多数轴上零件不允许在轴上作轴向移动，需要轴向固定的方法使它们在轴上有确定的位置；2）为传递转矩，轴上零件还应作周向固定；3)对轴与其他零件间有相对滑动的表面应有耐磨性的要求；4）轴的加工、热处理装配、检验、维修等都应有良好的工艺性；5）对重型轴还须考虑毛坯制造、探伤、起重等问题。

轴的强度校核主要有三种方法：许用切应力计算、许用弯曲应力计算；安全系数校核计算。此处用安全系数计算法来校核轴：

a) 轴结构图

b) 垂直面受力图

d)水平面受力图

e)垂直面弯矩图

f) 水平面弯矩图

g)

h)

i）当量弯矩图N.mm

校核过程：

计算项目 计算内容 计算结果

判断危险截面 初步分析Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 四个 截面有较大的应力和应力集中，下

面校核截面Ⅰ进行安全系数校核。 对称循环疲劳极限 轴材料选用45钢调质，σb=650MPa， σs=360MPa，由手册可求得疲劳极限： σ-1b=0.44σb=0.44*650

σ-1b=286MPa τ-1=0.30σb=0.30*650

τ-1=312MPa 脉动循环疲劳极限 σob=1.7σ-1b=1.7*286

σob=486MPa τo=1.6 τ-1=1.6*1.95

τo=312MPa 等效系数 ψσ=（2*286-486）/486

ψσ=0.18 ψτ=（2*195-312）/312

ψτ= 0.25 （截面Ⅰ上的应力）

弯矩（截面Ⅰ） Mi=800*36 Mi=28800N.mm 弯曲应力幅 σa=σ=Mi/W=28800/0.1*40 3 σa=4.5MPa 弯曲平均应力 σm=0 σm=0 扭曲切应力 τ=T/Wt=480000/（0.2*40 3） τ=37.5MPa 扭转切应力幅 τa=τm=τ/2 τa=τm=18.75MPa 和平均切应力 （应力集中系数）

有效应力集中系数 因在此截面处，有轴直径变化， 过渡圆角半径r=2mm，由 D/d=50/40=1.25,r/d=2/40=0.05

和σb=650MPa，由手册可知Kσ =1.77，Kτ=1.31

如果一个截面上有多种产生应力 集中的结构，则分别求出有效应

力集中系数，从中取最大值 表面状态系数 由手册可得?=0.92（Ra=3.2μm， σb=650MPa）

尺寸系数 由手册查得εσ=0.88，ετ=0.81 （按靠近应力集中处的最小直径υ35查得） 安全系数

弯曲安全系数 设为无限寿命，Kn=1，由公式得 Sσ=6.38 扭曲安全系数 Sτ=19.62 复合安全系数 S=6.07>1.5【s】

结论：根据校核，截面Ⅰ足够安全，其他截面尚需作进一步的分析与校核。此外，安全系数较大时，对轴作全面分析后应考虑有无可能减小直径。对于重要的轴，所有可能出现危险的截面都应校核。轴上有过盈配合零件的还应考虑过盈配合对应力集中的影响，不能忽略。

3.5滚动轴承

滚动轴承的内、外圈和滚动体用强度高、耐磨性好的铬锰高碳钢制造，淬火后硬度应不低于61HRC-65HRC，工作表面要求磨削抛光。保持架选用较软材料制造，常用低碳钢板冲压后铆接或焊接而成。实体保持架则选用铜合金、铝合金、酚醛层压布板或工程塑料等材料。

优点：1）在一般工作条件下，摩擦阻力矩大体和液体动力润滑轴承相当，比混合润滑轴承要小很多倍。效率比液体动力润滑轴承略低，但较混合润滑轴承要高一些。采用滚动轴承的机器起动力矩小，有利于在负载下起动。2）径向游

隙比较小，向心角接触轴承可用预紧方法消除游隙，运转精度高。3）对于同尺寸的轴颈，滚动轴承的宽度比滑动轴承小，可使机器的轴向结构紧凑。4）大多数滚动轴承能同时受径向和轴向载荷，故轴承组合结构较简单。5）消耗润滑剂少，便于密封，易于维护。6）不需要用有色金属。7）标准化程度高，成批生产，成本较低。

缺点：1）承受冲击载荷能力较差。2）高速重载荷下轴承寿命较低。3）震动及噪声较大。4）径向尺寸比滑动轴承大。5）不能制成剖分式。

插齿机中，起承重作用的轴承只有两个，而且其承受力的方向只存在于径向，且轴承运转速度不高，冲击较小，故采用深沟球轴承，其综合性能较好，应用广泛，比较经济。而剩余的轴承中有的起导向作用，其主要承受径向力，而且受力较小，故对轴承要求较低，深沟球轴承能完全满足要求，故选用。而另一些轴承基本上都是径向受力，轴向不受力，故要求都较低，所以都选用深沟球轴承，深沟球轴承主要承受径向力，也可以承受一定的双向轴向载荷。摩擦系数小，极限转速高，价廉，可以减少成本。

这些轴承一般采用轴间和轴用弹性挡圈固定，有的也采用端盖固定，负责承重的轮子里面的轴承就是采用轴间和轴用弹性挡圈固定，而轮子的设计也很巧妙，其边缘就像火车车轮一样卡在导轨上，使其不能左右移动，只能沿着导轨方向转动，保证工作台不能左右蹿动。而左导轨上方的轴承可以自由移动，可以保证热胀冷缩时产生的横向移动使机床不受损坏。另外轴向弹性挡圈装卸方便，占位小，制造简单，用于较小轴向载荷、低转速处。

润滑：为了降低摩擦阻力和减轻磨损滚动轴承需要润滑，通过润滑液也能够吸震、冷却、防锈和密封等作用。由于插齿机中轴承转速均较低，故应采用脂润滑，且脂润滑能承受较大载荷，结构简单，易于密封。润滑脂的装填量一般不超过轴承空间的1/3-1/2，装脂过多，易于引起摩擦发热，影响轴承的正常工作。

密封：由于润滑剂容易从轴承中流失，故采用密封。同时也阻挡了外界灰尘、水分等侵入轴承。如果没有密封轴承，轴承的寿命会降低很多。轴承的速度是很低的，为了保证减少轴的磨损及密封的寿命，通常采用接触式密封。轴与轴承接触部分的硬度应在45HRC以上，轴的表面粗糙度也不能小于Ra1.50μm～Ra0.7μm。采用毡圈密封，结构 简单。

这些轴承受力小，故可以不校核。

3.6键连接

键主要用于轴和带毂零件（如齿轮、涡轮，等）实现周向固定以传递转矩的轴毂联接。键是标准件，可以分为两大类：平键和半圆键，构成松联接；斜键，构成紧联接。普通平键用于静联接，按结构分为圆头的、方头的和一端圆头一端方头的。圆头键牢固地卧于指状铣刀铣出的键槽中，一端圆头一端方头的键用于轴伸处。在火焰切割机中，减速器的轴上采用的是由普通平键构成的松联接。工作时，靠键与键槽的互压传递转矩。

键与其相对滑动的键槽之间的配合为间隙配合。键与键槽的滑动面应有较低的粗糙度值，以减少移动时的摩擦阻力。

通常被联接件的材料、构造和尺寸已初步决定了，才会设计键槽连接，而且联接的载荷也已求得。所以我们可根据联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择键的类型，根键的截面尺寸据轴颈从标准中选出，键的长度根据轮毂长度选出，然后根据校核计算公式作强度验算。

对于平键联接，如果忽略摩擦，则当联接传递转矩时，键轴一体的受力不对称。可能的失效有：较弱零件（通常为毂）的工作面被压溃（静联接）或磨损（动联接，特别是在载荷作用下移动时）和键的剪断等。对于实际采用的材料组合和标准尺寸来说，压溃和磨损常是主要失效形式。因此，通常只作联接的挤压强度或耐磨性计算，但在重要的场合，也要验算键的强度。但在此机器中，键的受力很小，可以不进行验算。

3.7销联接

销联接通常只传递不大的载荷，或者作为安全装置。销的另一重要用途是固定零件的相互位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。销的材料一般用强 度极限不低于500MPa～600MPa的碳素结构钢和易切钢等。

用作联接的销在工作时通常受到挤压和剪切，有的还受弯曲。设计时，可先根据联接的构造和工作要求来选择销的类型、材料和尺寸，再作适当的强度计算。定位销通常不受或只受很小的载荷，其尺寸由经验决定。

3.8螺纹联接

螺纹紧固件是有标准的，有双螺栓、双头螺柱、螺钉和紧定螺钉等。拧紧的螺栓联接称为紧联接，不拧紧的联接为松联接，后者应用较少。

连接的螺栓是受力的，有的受拉力有的受剪力，所用螺栓的结构型式和联接的结构细节也有所不同，前一种制造和装拆方便，应用广泛；后一种多用于板状件的联接，有时兼起定位作用。

外螺纹的公差带为e、f、g、h四种，外螺纹的配合选H/g。

拧紧联接能增强联接的刚性、紧密性和防松能力。螺栓受拉力，可以提高螺栓的疲劳强度；螺栓受剪力，有利于增大联接中的摩擦力。控制拧紧力矩由许多方法，例如：使用测力矩扳手，装配时测量螺栓的伸长，使用定力矩扳手，规定开始拧紧后的扳动角度或圈数。比较大型的螺栓联结可采用液压装置实现，或加热使螺栓伸长到需要的变形量再把螺母拧到与倍联接件相贴合。

在插齿机中螺栓联接主要用于固定连接件，螺栓主要承受拉力，很少成少剪力，故需要拧紧。但考虑到螺栓的强度问题，过度拧紧也是不适当的。

螺栓联接的防松：在静载荷下，螺栓联接能满足的自锁条件为ψ<ρv。螺母、螺栓头承受压力，产生摩擦力能够防松。但有的时候会有冲击、震动等变载荷，时间长了再加上温度变化,螺栓就会松动，甚至松开，可能会造成事故。所以螺栓的防松问题在设计螺纹联接时必须要考虑。但是怎么样才能使螺纹对转动呢。可以利用摩擦、直接锁住和破坏螺纹副来做到。利用摩擦防松简单方便，而直接锁住则较可靠；两者还可以联合使用，例如用金属丝绕在螺栓上以挡住对顶螺母。至于破坏螺纹副关系的方法，多用于很少拆开或不拆的联接。横向压紧的锁紧螺母没有预紧力也能锁住，它可在任意旋合位置箍紧，即使工作时回松少许，也不致很快继续松开。利用强力拧紧联接以防松，效果也好。

提高螺栓联接强度的措施：影响螺栓强度的因素有很多，有材料、结构、尺寸参数、制造和装配工艺等。就其影响而言，涉及螺纹牙受力分配、附加应力、应力集中、应力幅、材料、机械性能、制造工艺等方面。受拉螺栓的损坏多属于疲劳性质，应从以下几个方面分析各种因素对螺栓疲劳强度的影响和提高疲劳强度的措施。

均匀螺纹牙受力分配：悬置螺母，内斜螺母，环槽螺母；减小附加应力；减轻应力集中；降低应力幅；选择恰当的预紧力并保持不减退；改善制造工艺等。

3.9本章小结

本章就电机选用与校核、同步带的传动设计、齿轮传动设计、轴、轴承的选用、键联接、销联接、螺纹联接等问题做了比较详细的说明。在借鉴了其它机床的机床上，对数控火焰切割机做了一些新的改进，在保证经济性的前提下尽可能保证各零件的强度和精度。

结论

不知不觉中，已经过了三个月。经过三个月的不懈努力，终于完成了我的毕业设计。本设计主要讨论了500mm插齿机传动链部分的设计，主要涉及到插齿机主运动的设计、圆周进给运动的设计、让刀运动的设计、工作台经向进给运动的设计以及一些零件的强度、刚度校核等，还对设计出的插齿机传动链进行详细的说明。

在做毕业设计的过程中，遇到了很多的困难，特别是一开始的时候，当我看到导师给我的这个课题的时候，一下子傻了眼，茫茫然不知从何做起。在此首先感谢我的导师李老师，是他给我提供了全程的指导和帮助，对我提出的问题给予了详细的解答，一开始当我迷迷糊糊，他便教我如何开始，他兢兢业业，带我们到学校实验室看机床模型，让我知道什么机床是怎么运动的，给我吃下了一颗定心丸，当我们看不懂，他便给我们解释，当我们画的图有错误，他就给我们指点，老师给予了我莫大的帮助，我才得以完成毕业设计。另外，老师带我到学校的实验室看了实体的机床，让我感受到和看模型不一样的感觉，设计中间的很多细节得以了解。再次，我对自己以前所学过的知识有了一个深刻的体会，过去的时光我虽然认真学习课本上的知识，但回想起所学的知识，也是一个笼统的概念，而且也不清楚怎么应用于实践。通过毕业设计，我对自己的专业知识有了更加深入地理解和掌握，在这三个多月的设计中，融入了几乎所有的知识，是对大学知识的一个融会贯通。通过在戴老师带领下的参观和实习，我学到了很多东西，这些东西都是以前感觉很模糊的，通过自己亲自实践，加深了对知识的掌握，知道自己所学远远不够，还需不断努力。虽然本课题已经完成，但设计中还有很多这样或那样的不足，在以后的学习中，我会继续查阅资料完善其不足之处。

通过本次的毕业设计，我查阅了大量的资料，把课堂上学习的内容运用到了

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2qu7.html