螺旋伞齿的刀具设计及优化(附件)
螺旋锥齿轮，即弧齿锥齿轮。弧齿锥齿轮与其他齿轮相比具有优良的传动性能、结构紧凑、噪声小和承载能力高等优点，得以广泛应用。本课题来源于江苏双环齿轮股份有限公司。主要内容为弧锥齿轮铣刀盘设计原理、精切铣刀盘结构设计和铣刀齿结构优化的研究。首先,结合国内外文献对弧齿锥齿轮铣刀盘的发展现状与动态进行了分析。对齿轮啮合原理，对弧齿锥齿轮的加工原理和加工方法进行简要介绍。其次，阐述弧齿锥齿轮精切铣刀盘的设计原理，进行弧齿锥齿轮精切铣刀盘结构设计，绘制铣刀二维图及三维实体图，最后对刀齿强度进行有限元分析。最后,根据弧齿锥齿轮加工要求，对刀齿齿形，刀盘结构等进行优化，以减轻刀具的磨损，提高使用寿命。关键词 弧齿锥齿轮，精切铣刀盘，铣刀齿，结构优化目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及选题的目的和意义 1
1.2 国外研究现状 1
1.3 国内研究现状 2
1.4 本文主要研究任务与结构 2
2 弧齿锥齿轮的啮合原理和加工原理 2
2.1 曲线齿锥齿轮的齿线 2
2.2 齿轮啮合原理 3
2.2.1齿轮齿面的接触条件 3
2.2.2齿轮齿面的诱导法曲率和短程挠率 4
2.3弧齿锥齿轮加工原理 6
3 弧齿锥齿轮铣刀盘设计 8
3.1 刀盘设计综述 8
3.1.1铣刀盘设计原理 8
3.1.2 刀盘的基本结构 9
3.1.3 弧齿锥齿轮铣刀盘的结构要素 10
3.1.4 弧齿锥齿轮铁刀盘主要结构形式 11
3.1.5 铣刀齿 12
3.2 铣刀盘的设计 13
3.2.1 铣刀盘主要零件的材料及硬度的选择 13
3.2.2 铣刀盘主要零件尺寸的确定 14
4 铣削参数的选择及刀齿强度有限元分析 19
4.1 铣削参数的选择及受力计算 19
4.1.1 铣削用量的选用 19
4.1.2 铣刀铣削力的初步计算 20
4.2 刀齿强度有限元分析 21
4.2.1 刀齿强度静力学分析 21<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
及硬度的选择 13
3.2.2 铣刀盘主要零件尺寸的确定 14
4 铣削参数的选择及刀齿强度有限元分析 19
4.1 铣削参数的选择及受力计算 19
4.1.1 铣削用量的选用 19
4.1.2 铣刀铣削力的初步计算 20
4.2 刀齿强度有限元分析 21
4.2.1 刀齿强度静力学分析 21
4.2.2 模型计算结果分析 24
5 弧齿锥齿轮铣刀盘的优化 25
5.1 刀齿齿形的优化 25
5.2 刀盘结构 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 课题背景及选题的目的和意义
在机械行业中，齿轮是非常常见且重要的基础零件，在机械传动中起到极其重要的作用，得以广泛应用。而在实际生产中，对于一些高速重载机械的要求，弧齿锥齿轮承载能力远高于普通齿轮，重合度大，传动平稳且效率高，可以更好地满足生产要求，从而应用广泛。但因为弧齿锥齿轮的结构比较复杂，加工时难度较大。目前国内主要使用瑞士奥利康(Oerlikon)和美国格里森(Gleason)专用机床来加工生产弧齿锥齿轮。通过对国外先进铣刀盘的研究，逐步使其国产化，既可减轻刀盘和刀齿的损耗，从而降低生产成本，有推进了国内刀具行业的发展。
螺旋伞齿的刀具设计及优化课题来源江苏双环齿轮股份有限公司，通过理论知识和实践的结合来完成课题的研究。主要根据螺旋伞齿的加工要求来设计螺旋伞齿加工刀具的结构及铣刀盘的结构，并对其结构进行优化。通过毕业设计掌握机械零件加工的方法步骤及刀具的设计，同时提高设计者分析问题、解决问题的能力。
1.2 国外研究现状
目前螺旋伞齿的加工刀具主要是针对格里森公司生产的格里森制弧齿锥齿轮和德国奥利康公司生产的摆线齿锥齿轮。这两家公司的刀盘以其较为先进的技术，在齿轮加工行业内应用最为广泛。
格里森公司是以加工收缩齿弧齿锥齿轮为主。格里森铣刀盘加工锥齿轮一般分两道工序：粗加工和精加工，对应的刀盘为粗切铣刀盘和精切铣刀盘，其中精切刀盘分为单面精切刀盘和单循环精拉刀盘。精加工时刀盘转速快，刀齿所受切削力小，刀齿的轴向定位主要靠凸肩紧紧靠在刀盘的端面，刀盘上并无支承圈，所以刀齿靠轴向定位。粗切刀盘中双面粗刀盘，刀盘中有两种刀齿，即内刀齿和外刀齿，每种相同的刀齿等距安装在刀槽内，两种交错排列，同理，三面刀盘内含有三种刀齿，即内刀齿、中刀齿和外刀齿，他们按照内中外中的方式按两种基距交错排列，安装在刀槽内。
克林贝格刀盘是两分式万能刀盘，是一次装夹成形，且不分粗精切刀盘。与格里森制铣刀盘相比它有一个特色就是旋向不同的锥齿轮副可以使用相同刀盘进行切削加工。克林贝格刀盘也包含内外刀体，为保证同步旋转，刀体主要通过特殊的联轴器连接，且不安装任何键，刀齿径向位置的调整也是靠调整垫片厚度来控制的。同时，克林贝格公司最新开发的CBN超硬刀具复合片，在重型齿轮行业内占据领先地位。
1.3 国内研究现状
对于弧齿锥齿轮的加工的研究，我国相对于世界先进水平起步较晚，现在主要任务是研究引进国外先进理论和生产技术，逐渐研制出适用于国内企业的技术和相关机床，促进国内齿轮加工行业的发展。
1972年，我国主要是研究格里森制齿轮加工技术，随着对其技术认识的加深，国内越来越多的科研机构和技术人员在研究攻关格里森技术，取得了不错的进展。
在齿轮啮合理论的研究，我国的研究人员也进行了深刻的探究，上海工业大学陈志新等教授专注于齿轮啮合的几何基础理论，其研究成果对齿轮啮合的研究起到很大的帮助。在此基础上，重庆大学郑昌启等教授得以更全面的研究格里森制齿轮制造原理，所推导出的相关公式对实际生产有更为直接的帮助。
经过努力，我国已初步建立了弧齿锥齿轮的成套加工技术，与国外先进技术相比，虽然有些落后，但对我国的弧齿锥齿轮加工意义重大，相信通过国内研究人员的努力钻研，对其不断完善，一定可以缩小与国外先进技术的差距，取得更大的进展。
我国目前哈一工生产的铣刀基本代表了国内螺旋锥齿轮铣刀的生产水平。
1.4 本文主要研究任务与结构
本课题来源于江苏双环齿轮股份有限公司，其主要研究内容及采用手段如下:
1)首先需要了解所需加工对象：弧齿锥齿轮;通过查阅相关资料和进入工厂进行现场了解。
2)弧锥齿轮铣刀的设计。首先进行了解伞齿铣刀的结构和主要参数，进行螺旋伞齿轮铣刀结构设计，并确定基本几乎参数：刀具材料，铣刀齿数，铣刀切削刃角度等，利用AutoC
1 绪论 1
1.1 课题背景及选题的目的和意义 1
1.2 国外研究现状 1
1.3 国内研究现状 2
1.4 本文主要研究任务与结构 2
2 弧齿锥齿轮的啮合原理和加工原理 2
2.1 曲线齿锥齿轮的齿线 2
2.2 齿轮啮合原理 3
2.2.1齿轮齿面的接触条件 3
2.2.2齿轮齿面的诱导法曲率和短程挠率 4
2.3弧齿锥齿轮加工原理 6
3 弧齿锥齿轮铣刀盘设计 8
3.1 刀盘设计综述 8
3.1.1铣刀盘设计原理 8
3.1.2 刀盘的基本结构 9
3.1.3 弧齿锥齿轮铣刀盘的结构要素 10
3.1.4 弧齿锥齿轮铁刀盘主要结构形式 11
3.1.5 铣刀齿 12
3.2 铣刀盘的设计 13
3.2.1 铣刀盘主要零件的材料及硬度的选择 13
3.2.2 铣刀盘主要零件尺寸的确定 14
4 铣削参数的选择及刀齿强度有限元分析 19
4.1 铣削参数的选择及受力计算 19
4.1.1 铣削用量的选用 19
4.1.2 铣刀铣削力的初步计算 20
4.2 刀齿强度有限元分析 21
4.2.1 刀齿强度静力学分析 21<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
及硬度的选择 13
3.2.2 铣刀盘主要零件尺寸的确定 14
4 铣削参数的选择及刀齿强度有限元分析 19
4.1 铣削参数的选择及受力计算 19
4.1.1 铣削用量的选用 19
4.1.2 铣刀铣削力的初步计算 20
4.2 刀齿强度有限元分析 21
4.2.1 刀齿强度静力学分析 21
4.2.2 模型计算结果分析 24
5 弧齿锥齿轮铣刀盘的优化 25
5.1 刀齿齿形的优化 25
5.2 刀盘结构 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 课题背景及选题的目的和意义
在机械行业中，齿轮是非常常见且重要的基础零件，在机械传动中起到极其重要的作用，得以广泛应用。而在实际生产中，对于一些高速重载机械的要求，弧齿锥齿轮承载能力远高于普通齿轮，重合度大，传动平稳且效率高，可以更好地满足生产要求，从而应用广泛。但因为弧齿锥齿轮的结构比较复杂，加工时难度较大。目前国内主要使用瑞士奥利康(Oerlikon)和美国格里森(Gleason)专用机床来加工生产弧齿锥齿轮。通过对国外先进铣刀盘的研究，逐步使其国产化，既可减轻刀盘和刀齿的损耗，从而降低生产成本，有推进了国内刀具行业的发展。
螺旋伞齿的刀具设计及优化课题来源江苏双环齿轮股份有限公司，通过理论知识和实践的结合来完成课题的研究。主要根据螺旋伞齿的加工要求来设计螺旋伞齿加工刀具的结构及铣刀盘的结构，并对其结构进行优化。通过毕业设计掌握机械零件加工的方法步骤及刀具的设计，同时提高设计者分析问题、解决问题的能力。
1.2 国外研究现状
目前螺旋伞齿的加工刀具主要是针对格里森公司生产的格里森制弧齿锥齿轮和德国奥利康公司生产的摆线齿锥齿轮。这两家公司的刀盘以其较为先进的技术，在齿轮加工行业内应用最为广泛。
格里森公司是以加工收缩齿弧齿锥齿轮为主。格里森铣刀盘加工锥齿轮一般分两道工序：粗加工和精加工，对应的刀盘为粗切铣刀盘和精切铣刀盘，其中精切刀盘分为单面精切刀盘和单循环精拉刀盘。精加工时刀盘转速快，刀齿所受切削力小，刀齿的轴向定位主要靠凸肩紧紧靠在刀盘的端面，刀盘上并无支承圈，所以刀齿靠轴向定位。粗切刀盘中双面粗刀盘，刀盘中有两种刀齿，即内刀齿和外刀齿，每种相同的刀齿等距安装在刀槽内，两种交错排列，同理，三面刀盘内含有三种刀齿，即内刀齿、中刀齿和外刀齿，他们按照内中外中的方式按两种基距交错排列，安装在刀槽内。
克林贝格刀盘是两分式万能刀盘，是一次装夹成形，且不分粗精切刀盘。与格里森制铣刀盘相比它有一个特色就是旋向不同的锥齿轮副可以使用相同刀盘进行切削加工。克林贝格刀盘也包含内外刀体，为保证同步旋转，刀体主要通过特殊的联轴器连接，且不安装任何键，刀齿径向位置的调整也是靠调整垫片厚度来控制的。同时，克林贝格公司最新开发的CBN超硬刀具复合片，在重型齿轮行业内占据领先地位。
1.3 国内研究现状
对于弧齿锥齿轮的加工的研究，我国相对于世界先进水平起步较晚，现在主要任务是研究引进国外先进理论和生产技术，逐渐研制出适用于国内企业的技术和相关机床，促进国内齿轮加工行业的发展。
1972年，我国主要是研究格里森制齿轮加工技术，随着对其技术认识的加深，国内越来越多的科研机构和技术人员在研究攻关格里森技术，取得了不错的进展。
在齿轮啮合理论的研究，我国的研究人员也进行了深刻的探究，上海工业大学陈志新等教授专注于齿轮啮合的几何基础理论，其研究成果对齿轮啮合的研究起到很大的帮助。在此基础上，重庆大学郑昌启等教授得以更全面的研究格里森制齿轮制造原理，所推导出的相关公式对实际生产有更为直接的帮助。
经过努力，我国已初步建立了弧齿锥齿轮的成套加工技术，与国外先进技术相比，虽然有些落后，但对我国的弧齿锥齿轮加工意义重大，相信通过国内研究人员的努力钻研，对其不断完善，一定可以缩小与国外先进技术的差距，取得更大的进展。
我国目前哈一工生产的铣刀基本代表了国内螺旋锥齿轮铣刀的生产水平。
1.4 本文主要研究任务与结构
本课题来源于江苏双环齿轮股份有限公司，其主要研究内容及采用手段如下:
1)首先需要了解所需加工对象：弧齿锥齿轮;通过查阅相关资料和进入工厂进行现场了解。
2)弧锥齿轮铣刀的设计。首先进行了解伞齿铣刀的结构和主要参数，进行螺旋伞齿轮铣刀结构设计，并确定基本几乎参数：刀具材料，铣刀齿数，铣刀切削刃角度等，利用AutoC
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3449.html
