f11100a型万能分度头主轴系统设计
万能分度头是铣床上的重要附件之一，是一个不可缺少的工具，被用来在加工中改变工件角度。此次设计通过拆装F11100A型万能分度头来详细了解其结构并进行测绘，然后查阅相关设计书籍设计计算主要零件的尺寸，并用UG制图。同时在制图后期还结合运用了AutoCAD和SolidWorks来帮助绘制，更方便地观察内部结构，明白如此设计的原理。UG是一款拥有优良性能并且集成度很高的CAD/CAM/CAE综合应用软件，功能覆盖了产品的整个设计和制造过程，包含了外形造型设计、建模、装配、工程制图等各方面。关键词 万能分度头，结构，测绘，设计，UG，建模，工程图
目 录
1 绪论 6
1.1万能分度头简介 6
1.2万能分度头结构 6
2 万能分度头的分度方法 7
2.1直接分度法 7
2.2简单分度法 7
2.3 差动分度法 8
2.4 近似分度法 10
3 F11100A型万能分度头参数11
4 分度头总体设计 11
4.1设计任务 11
4.2万能分度头工作环境 11
4.3 X5028型立式铣床的各项参数 12
4.4确定设计所需各参数 12
5 蜗轮蜗杆传动设计 12
5.1选择传动的类型、精度等级和材料 12
5.2选择蜗杆、蜗轮齿数 13
5.3接触疲劳强度设计 13
5.4蜗轮的最快转速 14
5.5校核蜗轮齿面的接触强度 14
5.6确定传动的主要尺寸 15
5.7 润滑方式 15
5.8蜗杆、蜗轮的结构设计 16
6 主轴的设计 16
6.1确定主轴运动参数和动力参数 16
6.2轴的结构设计 16
7 标准斜齿圆柱齿轮的设计 18
7.1选择齿轮材料、热处理方法、精度等级齿数与 ，齿宽系数，并初选螺旋角 18
7.2安齿根弯曲疲劳强度设计 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
7.3计算齿轮传动的几何尺寸 20
7.4校核齿面接触疲劳强度 21
8 直齿轮设计 22
8.1选择齿轮材料、热处理方法、精度等级、齿数及齿宽系数
22
8.2依据齿面接触疲劳强度设计计算 22
8.3校核齿根弯曲疲劳强度 24
8.4绘制齿轮零件图 25
9 万能分度头各零件的三维建模 25
9.1 箱体的三维模型 25
9.2齿轮的三维模型 26
9.3轴的三维模型 28
9.4三爪卡盘的三维模型 29
10 万能分度头的运动模拟仿真30
总结 32
致谢 33
参考文献34
1 绪论
1.1 万能分度头简介
分度头是安装在铣床上用于将工件分成任意等份的机床附件，其在铣削加工中被广泛的应用，使机床的工艺范围被扩大，其中在单件小批量生产中过程中应用最为广泛。此外，按是不是拥有差动挂轮装置区别，分度头又可以分为万能型（FW型）分度头和半万能型（FB型）分度头两种类型，此中，使用最为普遍的是万能分度头。万能分度头使用游标和分度刻度环、分度盘、定位销和交换齿轮，使装夹在卡盘上或者顶尖间的工件被分成任意想要的角度，另外也可以使圆周被分成任意等份，被用来辅助机床来使用各类不同形状的刀具进行各种沟槽、正齿轮、螺旋正齿轮、阿基米德螺线凸轮等各种特殊的加工操作。
1.2 万能分度头的结构
图1.2.1 万能分度头结构
分度头的主轴是空心的，而且主轴的两头均是锥孔，前锥孔一般装上带有拨盘的顶尖，后锥孔一般装上心轴，以方便于在差动分度或者直线移距分度以及加工小导程螺旋面时来安装挂轮用，这样就可以把主轴的运动传递给侧轴来使分度盘跟着旋转。在主轴前端的外部是一定位锥体，可以用来装夹三爪卡盘，避免因主轴磨损而影响三爪卡盘的安装。松开本体上部的两个螺钉，主轴可以随回转体在本体的环形导轨内部转动，基于此，主轴除了安装成水平外，还能转动成倾斜位置(应该注意的是当主轴调整到所需的位置上后，应把螺钉拧紧，而且主轴倾斜的角度的多少可以从刻度上读出)。而且主轴的前端部还安装有一个刻度盘，能够和主轴一起转动，在刻度盘上刻有0度至360度的刻度，能够被用来作直接分度。
如图1.2.1所示，主轴锁紧手柄用来控制主轴的锁紧和松开，在分度时应该先松开，完成分度后再锁紧。脱落蜗杆手柄被用来控制蜗杆和蜗轮的脱开或啮合，而且蜗杆和蜗轮的啮合间隙可以用偏心套来调整。此外在另一边安装了一个分度手柄，转动分度手柄，经过一对传动比1:1的直齿圆柱齿轮副和一对传动比为1:40的蜗杆蜗轮副来使主轴旋转。当分度头手柄转动一转时，蜗轮只能带动主轴转过1/40转，由此可知分度手柄所需转过的转数n为： 1：40=1/z：n，及n＝40/z，其中n为手柄转数，z为工件的等分数，40为分度头定数。此外，分度盘右边另有一装夹挂轮用的挂轮输入轴，利用一对速度比为1:1的斜齿轮副和空套在分度手柄轴上的分度盘相关联。
此外，在壳体的下面，装配有两个定位块，被用来与铣床工作台面的T形槽相配合，用来保证主轴轴线与工作台的纵向进给方向平行。另外，万能分度头还需配备有以下附件：尾座1件、千斤顶1件、分度盘2件、法兰盘1件。
另外，分度头一般带有两块分度盘：（1）第一块分度盘 正面孔数依次为：24；25；28；30；34；37。 反面孔数依次为：38；39；41；42；43。 （2）第二块分度盘 正面孔数依次为：46；47；49；51；53；54。 反面孔数依次为：57；58；59；62；66。分度头通过使用不一样的孔数来满足各种各样的分度要求。
目 录
1 绪论 6
1.1万能分度头简介 6
1.2万能分度头结构 6
2 万能分度头的分度方法 7
2.1直接分度法 7
2.2简单分度法 7
2.3 差动分度法 8
2.4 近似分度法 10
3 F11100A型万能分度头参数11
4 分度头总体设计 11
4.1设计任务 11
4.2万能分度头工作环境 11
4.3 X5028型立式铣床的各项参数 12
4.4确定设计所需各参数 12
5 蜗轮蜗杆传动设计 12
5.1选择传动的类型、精度等级和材料 12
5.2选择蜗杆、蜗轮齿数 13
5.3接触疲劳强度设计 13
5.4蜗轮的最快转速 14
5.5校核蜗轮齿面的接触强度 14
5.6确定传动的主要尺寸 15
5.7 润滑方式 15
5.8蜗杆、蜗轮的结构设计 16
6 主轴的设计 16
6.1确定主轴运动参数和动力参数 16
6.2轴的结构设计 16
7 标准斜齿圆柱齿轮的设计 18
7.1选择齿轮材料、热处理方法、精度等级齿数与 ，齿宽系数，并初选螺旋角 18
7.2安齿根弯曲疲劳强度设计 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
7.3计算齿轮传动的几何尺寸 20
7.4校核齿面接触疲劳强度 21
8 直齿轮设计 22
8.1选择齿轮材料、热处理方法、精度等级、齿数及齿宽系数
22
8.2依据齿面接触疲劳强度设计计算 22
8.3校核齿根弯曲疲劳强度 24
8.4绘制齿轮零件图 25
9 万能分度头各零件的三维建模 25
9.1 箱体的三维模型 25
9.2齿轮的三维模型 26
9.3轴的三维模型 28
9.4三爪卡盘的三维模型 29
10 万能分度头的运动模拟仿真30
总结 32
致谢 33
参考文献34
1 绪论
1.1 万能分度头简介
分度头是安装在铣床上用于将工件分成任意等份的机床附件，其在铣削加工中被广泛的应用，使机床的工艺范围被扩大，其中在单件小批量生产中过程中应用最为广泛。此外，按是不是拥有差动挂轮装置区别，分度头又可以分为万能型（FW型）分度头和半万能型（FB型）分度头两种类型，此中，使用最为普遍的是万能分度头。万能分度头使用游标和分度刻度环、分度盘、定位销和交换齿轮，使装夹在卡盘上或者顶尖间的工件被分成任意想要的角度，另外也可以使圆周被分成任意等份，被用来辅助机床来使用各类不同形状的刀具进行各种沟槽、正齿轮、螺旋正齿轮、阿基米德螺线凸轮等各种特殊的加工操作。
1.2 万能分度头的结构
图1.2.1 万能分度头结构
分度头的主轴是空心的，而且主轴的两头均是锥孔，前锥孔一般装上带有拨盘的顶尖，后锥孔一般装上心轴，以方便于在差动分度或者直线移距分度以及加工小导程螺旋面时来安装挂轮用，这样就可以把主轴的运动传递给侧轴来使分度盘跟着旋转。在主轴前端的外部是一定位锥体，可以用来装夹三爪卡盘，避免因主轴磨损而影响三爪卡盘的安装。松开本体上部的两个螺钉，主轴可以随回转体在本体的环形导轨内部转动，基于此，主轴除了安装成水平外，还能转动成倾斜位置(应该注意的是当主轴调整到所需的位置上后，应把螺钉拧紧，而且主轴倾斜的角度的多少可以从刻度上读出)。而且主轴的前端部还安装有一个刻度盘，能够和主轴一起转动，在刻度盘上刻有0度至360度的刻度，能够被用来作直接分度。
如图1.2.1所示，主轴锁紧手柄用来控制主轴的锁紧和松开，在分度时应该先松开，完成分度后再锁紧。脱落蜗杆手柄被用来控制蜗杆和蜗轮的脱开或啮合，而且蜗杆和蜗轮的啮合间隙可以用偏心套来调整。此外在另一边安装了一个分度手柄，转动分度手柄，经过一对传动比1:1的直齿圆柱齿轮副和一对传动比为1:40的蜗杆蜗轮副来使主轴旋转。当分度头手柄转动一转时，蜗轮只能带动主轴转过1/40转，由此可知分度手柄所需转过的转数n为： 1：40=1/z：n，及n＝40/z，其中n为手柄转数，z为工件的等分数，40为分度头定数。此外，分度盘右边另有一装夹挂轮用的挂轮输入轴，利用一对速度比为1:1的斜齿轮副和空套在分度手柄轴上的分度盘相关联。
此外，在壳体的下面，装配有两个定位块，被用来与铣床工作台面的T形槽相配合，用来保证主轴轴线与工作台的纵向进给方向平行。另外，万能分度头还需配备有以下附件：尾座1件、千斤顶1件、分度盘2件、法兰盘1件。
另外，分度头一般带有两块分度盘：（1）第一块分度盘 正面孔数依次为：24；25；28；30；34；37。 反面孔数依次为：38；39；41；42；43。 （2）第二块分度盘 正面孔数依次为：46；47；49；51；53；54。 反面孔数依次为：57；58；59；62；66。分度头通过使用不一样的孔数来满足各种各样的分度要求。
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