一种新型的螺旋锥齿轮加工机床的结构设计

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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，制造工艺繁琐，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-问题，本文设计了-种新型的齿轮切削加工机床，采用-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-，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，并考虑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l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±120。范围内自由摆动 ，摆动头的结构如图2所示。

1.4进给系统设计图1 主轴结构图图2摆动头结构图图 图3螺旋锥齿轮1.4.1导轨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滚珠丝杠 的设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)3bl工精度高。各驱动轴的运动都采用闭环控制，从而提高了控制精度，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▲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-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-种新型的数控机床 ，以克服传统机床存在的问题。

(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l采用闭 ：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-定的实用价值。