精密制造与自动化
装配式磨齿卡罐的设计研究及应用
武辉杰杨菲李卫军
（洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司河南洛阳471039）
2016年第3期
摘要根据人字齿轮轴大直径轴头、大模数、大螺旋角等特点，结合磨齿机床工作台及刀架等参数，设计装配式磨齿卡罐来实现人字齿轮轴的磨齿加工。沿圆周布置筋板的径向外轮廉而采用曲线形状结构，避免对大螺旋角齿轮轴磨齿时刀架与磨齿卡罐干涉。通过有限元强度分析，优化磨齿卡罐结构，降低磨齿卡罐重量，合理提高磨齿卡的强度与刚性，
关键词人字齿轮轴磨齿卡罐强度分析
备件人字齿轮轴有两种规格，分别为上齿轮轴 Φ1240×4410mm(净重22.8t)、下齿轮轴Φ1240 X5300(净重26t)，见图1所示。该齿轮轴的齿轮模数m=45，螺旋角30°，热处理硬度HB285～326，齿轮精度7级（GB/T10095-2008），精度要求较高，并且该齿轮轴为无空刀人字齿，无法滚齿，只能通过磨齿加工。
4419 1900
5300
1900
图1上、下齿轮轴
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该齿轮轴齿幅宽度为1900mm，并且由于该齿轮轴为无空刀人字齿，而现有磨齿机竖直方向走刀范围距离工作台780mm处至2330mm，可加工范围只有1550mm，所以该齿轮轴需上下两端分开进行磨齿。
齿轮轴的一端都有大直径轴头（Φ1050mm），
并且因为大螺旋角，磨削加工时，磨齿刀架需旋转大角度。而磨齿机床工作台为中空，外圆直径@2400mm，中间内孔直径Φ1365mm，而齿轮轴可定位支撑面直径为Φ700～Φ950mm，无法直接对齿轮轴进行装卡磨齿加工。
为了实现对该齿轮轴进行磨齿加工，需设计制造磨齿卡罐。磨齿卡罐需要满足齿轮轴上下两端分别进行磨齿时4种工作状态需求。
1人字齿轮轴磨齿卡罐的结构设计研究
设计原理：磨齿卡罐放置在磨齿机工作台上面，
通过螺栓、螺母等固定在工作台上的T型槽中，齿轮轴立放插入卡罐体中。轴向，磨齿卡露上端面支撑齿轮轴直径Φ950端面定位，在磨齿卡罐径向布置两排顶紧螺钉，每排按圆周4个方向，顶紧齿轮轴Φ700处轴径调整齿轮轴。
通过以下几个方面对磨齿卡罐进行结构设计。 1)齿轮轴的大直径轴头对磨齿卡结构设计的
影响
上、下齿轮轴的一端都有大直径轴头，当大直径轴头端在下部时，卡罐体需避免与该大直径的轴头干涉，卡罐体的内腔和高度尺寸的确定都要考虑这个因素。
由于卡罐体的上支撑面直径小，上端内孔只有@800mm,大直径轴头直径为Φ1050mm，齿轮轴是无法直接插入卡罐体中的，所以这里把卡罐体设计为两半装配式结构。安装时，先将两半卡罐体拉开一定的距离，如图2所示。然后将大直径轴头下落至卡罐体上支撑面以下位置，之后两半卡罐体合找成整体，卡罐体上支撑面支撑定位齿轮轴。
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