数字热本与变用
设计开发
一种新型的螺旋锥齿轮加工机床的结构设计
高玉侠
(长券职业技术学院工程分院吉林长券130033
摘要:螺设维齿轮齿形轮康复杂,难于加工，用近似齿形法加工出来的齿轮存在原理性误差，不具有究全互换性、加工精度较低,影响了传动精度。本文在保证机床良好工作性能和合理结构的前提下设计了一种新型的齿轮切制加工机床,该机床能主动控制音面形状克服了原性误差，大大提高加工精度：应用Solidworks软件建立机床的虚拟样机,并通过ANSYS仿真平台对其遗行模态分析，分析结果表明,所设计的机床具有较好的静动态特性,所加工产品达到预期,有一定实用价值
关键调：螺资维告轮机床虚拟样机有限元
中图分类号:TH16
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2013)03-0167-0)
螺旋锥齿轮因其具有结构紧凑、传动平稳，承载能力大等特点而被广泛应用于航空、汽车，机床等各个领域。但由于螺旋锥齿轮齿形复杂，制造工艺繁项，加工精度很难满足要求。在工程实际中采用的近似齿形法加工出来的齿轮存在原理性误差，不能获得理想的球面渐开线齿形，因此缺乏互换性、传动精度差，不具备瞬时传动比恒定等性能要求，针对这一问题，本文设计了一种新型的齿轮切削加工机床，采用一种新的
切削理论与加工方法，有效地解决了近似齿形加工法存在的问题。 1机床总体设计
1.1机床主要技术参数
设计过程中，在保证机床良好工作性能，合理结构及经济性的前提下，充分考虑了被加工零件的形状，尺寸等问题对机床作了详细的分析，并确定机床的主要技术规格和参数。
1.2主轴结构设计
主轴是机床最主要的部件之一，其工作性能直接影响着零件质量和机床效率。因此主轴应具有良好的回转精度、较高的承载能力以及优越的抗振性。
根据机床结构以及使用要求选取皮带式主轴结构，并考患到主轴速度和结构刚度，采用主轴前端固定，后端浮动的支承方式，如图 1所示。
1.3摆动头结构设计
机床通过手动实现分度，摆头可以在土120"范图内自由摆动，摆动头的结构如图2所示。
1.4进给系统设计
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图1主轴结构图
图2摆动头结构图图
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图3螺旋锥齿轮
1.4.1导就选取
机床导轨的质量优劣直接影响着机床的使用寿命和零件的加工精度。所以要求导轨具有导向精度高、摩擦阻力小，耐磨性好等特点。根据实际应用情况，本机床选择滚动导轨。
1.4.2深珠服杜的使计
根据机床工作条件以及丝杠相关参数的计算方法，求出各轴所选滚珠丝杠的规格参数。
1.5机床的特点
(1)加工精度高。各驱动轴的运动都采用闭环控制，从面提高了控制精度，减少了机床部件本身的加工误差对齿轮精度的影响
(2)进给系统响应时间短，速度快，进给系统采用滚柱直线型导轨，丝杠与伺服进给电机采用联轴器直联，缩短了响应时间，最大移动速度可达40mm/s。
(3)适用范围大。通过对机床数控转台的不同组合，以及对主轴箱角度调整变换，该机床可以加工出大，小模数不同的螺旋锥齿轮，如果更换特殊刀具，还可以加工出特殊用途的齿轮。比如格利森制
齿轮、准双曲线齿轮等， 2机床有限元分析
2.1建立三维模型
利用Solidworks软件绘制机床各部分模型，并按连接关系组建机床的三维模型，
2.2有限元分析
首先进行网格划分，为符合整机结构特点，有限元各单元采用壳单元。然后对整机分别进行一阶，二阶、三阶，四阶和五阶模态分析。
模态分析结果表明，所设计的机床结构合理，安全系数较大，强度能够满足在复杂工况下的加工要求。图3为该机床所加工的螺旋
锥齿轮，符合技术要求。 3结语
本文通过对螺旋锥齿轮加工机床的研究，设计了一种新型的数控机床，以克服传统机床存在的间题，
(1)优化了机床结构，合理布局，在满足其工作要求的前提下，降低了成本，提高了工作效率
(2)进给系统采用闭环控制，减小了误差，提高了机床的加工精度。(3)通过对虚拟样机的仿真分析，表明本机品精度高，满足使用
要求，具有一定的实用价值。参考文献
[1]周凯红,李款.螺旋锥齿轮的历史、现状和晨望[J].桂林航天工业高等专科学院学报.2008(3):4-8
[2]郑受启.乳齿维齿轮与准双曲线锥齿轮[M].北京：机械工业出版社，1988.
[3]赵月娥等.五轴联动高速主轴铣头的设计和运动仿真[J].陕西科技大学学报.2009.
作者简介：高玉快(1978一),女，吉林人,颈士，工程程师,研究方向;数控机床设计与维护及教学研究
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