儀表盤刻線機(jī)主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE28-目錄摘要 IABSTRACT II1前言 11.1國際研究現(xiàn)狀 11.2我國研究現(xiàn)狀 12選題意義 22.1刻線機(jī)簡介 22.2刻線機(jī)的發(fā)展意義 23方案確定 33.1設(shè)計(jì)內(nèi)容研究 33.2預(yù)期研究結(jié)果 33.3設(shè)計(jì)方案確定 34動力參數(shù)計(jì)算 64.1電機(jī)的選用 64.1.1選擇電動機(jī)的類型 64.1.2選擇電動機(jī)的功率 64.1.3選用電機(jī)的轉(zhuǎn)速 74.2軸的參數(shù)設(shè)計(jì) 84.2.1各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 84.2.2各軸功率的計(jì)算 84.2.3各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 84.2.4估算軸的最小直徑 94.3齒輪的參數(shù)計(jì)算 94.3.1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 94.3.2確定主要參數(shù)，計(jì)算主要幾何尺寸。 104.4蝸輪蝸桿的參數(shù)計(jì)算 114.4.1確定齒數(shù)Z。 114.4.2確定蝸桿傳遞的轉(zhuǎn)矩 124.4.3確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑。 124.4.4計(jì)算主要幾何尺寸 125結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 135.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 135.1.1齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 135.1.2動力輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 145.1.3梅花輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 155.2齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 165.2.1斜齒輪設(shè)計(jì) 165.2.2直尺齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 185.3蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 185.4梅花輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 205.5撥叉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 225.6刀頭夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 225.7滑枕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)236潤滑和密封 246.1齒輪的潤滑246.2蝸輪蝸桿的潤滑246.3軸承的潤滑246.4密封247結(jié)論25參考文獻(xiàn) 26致謝 271前言近年來，隨著科技的迅猛發(fā)展，各種行業(yè)對儀表的需求量也隨之增加，包括指示儀表、測量儀表、顯示儀表等。隨著儀表的需求量的增多，儀表刻線機(jī)的需求量也在不斷增加，這對儀表刻線機(jī)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)行業(yè)也起到了極大地推動作用。因此本次設(shè)計(jì)就針對儀表刻線機(jī)的主軸箱進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。主要對其工作原理及工作流程進(jìn)行研究，工作的重點(diǎn)在于研究控制刀具不同的工作行程。1.1國際研究現(xiàn)狀專用機(jī)床是一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機(jī)床，而且往往是組成自動生產(chǎn)線式生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，不可取少的機(jī)床品種。由于專業(yè)機(jī)床是一種“量體裁衣”產(chǎn)品，具有高效自動化的優(yōu)點(diǎn)，是大批量生產(chǎn)企業(yè)的理想裝備。隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，專業(yè)機(jī)床的發(fā)展也很快，專用機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)踐中占有一定的比重。據(jù)有關(guān)資料介紹，日本2001年專用機(jī)床產(chǎn)值的比達(dá)到8.8%；我國臺灣省這一數(shù)字達(dá)到6.9%；而我國內(nèi)陸僅為0.67%。所以，在當(dāng)前產(chǎn)品機(jī)構(gòu)調(diào)整中，發(fā)展專用機(jī)床是行業(yè)發(fā)展中的一個值得注意的問題。儀表刻線機(jī)作為專用機(jī)床的一種也是近幾年的新興產(chǎn)品，在專用機(jī)床領(lǐng)域也占有一定比例，也是國際機(jī)床產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。它的產(chǎn)生與發(fā)展也對專用機(jī)床領(lǐng)域有著舉足輕重的影響。儀表刻線機(jī)近幾年的發(fā)展相當(dāng)迅速，尤其是歐美大陸的普及發(fā)展速度相當(dāng)之快。并且經(jīng)歷的幾代的更新，由最初的純機(jī)械刻線發(fā)展至激光刻線乃至物理化學(xué)方法刻線等幾代刻線機(jī)產(chǎn)品。1.2我國研究現(xiàn)狀目前我國正處于工業(yè)化中期，即從解決短缺為主的開放逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，汽車、鋼鐵、建材、機(jī)械、電子等行業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對機(jī)床市場尤其是專用機(jī)床的巨大需求。我國的專用機(jī)床出現(xiàn)較歐美地區(qū)相對晚些，發(fā)展也較緩慢，然而，近年來國家不斷組織科技攻關(guān)使得我國的專用機(jī)床無論從產(chǎn)品種類、技術(shù)水平、質(zhì)量和產(chǎn)量上都取得了很大的發(fā)展，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面也取得了重大突破。近年來我國專用機(jī)床行業(yè)承擔(dān)為國家重點(diǎn)工程和國防軍工建設(shè)提供高水平設(shè)備任務(wù)。儀表刻線機(jī)作為專用機(jī)床的一種，在我國的發(fā)展也相當(dāng)迅速，為我國的汽車及航天的儀表制造提供了巨大幫助。儀表刻線機(jī)也從機(jī)械刻線發(fā)展至激光刻線。但是機(jī)械刻線仍然占有相當(dāng)?shù)谋壤?是儀表刻線機(jī)的主流。2選題意義2.1刻線機(jī)簡介刻線機(jī)是用刀刻或光刻方法在工件表面上加工等分刻度的機(jī)床?？叹€機(jī)分為長刻線機(jī)和圓刻線機(jī)兩大類，并且每類都有普通精度和高精度兩種。其中高精度刻線機(jī)對使用環(huán)境有特殊要求，必須安裝在恒溫（20℃±0.05～±0.5℃)室內(nèi)，并且采取防振、防塵等措施。長刻線機(jī)是用來刻劃有一定距離精度要求的平行刻度的，內(nèi)部裝有用來預(yù)調(diào)所需刻劃刻度數(shù)的計(jì)數(shù)器，以及校正由導(dǎo)軌、絲桿等其他原因引起的誤差的校正裝置等。它是由高精度絲杠控制分度，常用于刻制各種線紋尺、光柵尺、感應(yīng)同步器及游標(biāo)卡尺等。圓刻線機(jī)是用于在圓柱面、圓錐面或圓形平面上刻劃有一定圓分度精度要求的線紋刻度的刻線機(jī)。普通圓刻線機(jī)用于刻制一般分度盤，精度為±1′。高精度圓刻線機(jī)用于刻制各種光學(xué)回轉(zhuǎn)工作臺、光學(xué)分度頭和經(jīng)緯儀的分度盤等，還可以刻制圓感應(yīng)同步器、圓光柵盤和碼盤等，分度精度為0.2＂～2＂。普通圓刻線機(jī)大多用阿基米德蝸桿蝸輪副控制分度，蝸輪連同工作臺安裝在高精度主軸上；高精度圓刻線機(jī)一般采用特高精度的球面蝸桿蝸輪副，主軸采用帶錐度的滑動軸承，精度要求極高。2.2刻線機(jī)的發(fā)展意義刻線機(jī)的出現(xiàn)為儀表盤的刻度提供了極大的方便，使刻度更加精確，行成了批量生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。并且大大提高了刻度的效率與精度。為儀表制造行業(yè)提供了巨大的動力。起到了推動其發(fā)展的作用。由此可見刻線機(jī)在儀表行業(yè)的作用舉足輕重。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有的刻線機(jī)上采用了光柵或激光作為位置反饋元件并且采用光刻代替機(jī)械刻劃，可在工作臺移動的情況下完成動態(tài)刻線，刻線精度大大提高。因此選擇對刻線機(jī)的研究是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流的，是滿足工業(yè)發(fā)展需求的，也是當(dāng)今機(jī)床研究的熱門項(xiàng)目。所以本設(shè)計(jì)著力研究刻線機(jī)主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析其工作原理。3方案確定3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容研究針對某一種設(shè)備上使用的刻度盤，設(shè)計(jì)一種專用刻度機(jī)，完成對刻度盤的刻度加工，本設(shè)計(jì)要求完成刻線機(jī)運(yùn)動傳遞部分-動力箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:(1)動力箱總體方案的設(shè)計(jì)；(2)動力參數(shù)的計(jì)算；(3)動力箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；(4)主要零部件的強(qiáng)度、剛度的校核。動力箱要完成兩部分內(nèi)容:(1)要為刀具提供切削動力，并且控制刀具行程。(2)要配合工作臺完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。3.2預(yù)期研究結(jié)果(1)設(shè)計(jì)的刻線機(jī)主軸箱要配合其他部分完成對工件的加工。所需加工的刻度盤零件為圓盤形，圓盤直徑為120mm，每轉(zhuǎn)過1度實(shí)現(xiàn)一條刻線的刻度，刻線速度控制在6.8m/min，刻線深度為1mm，刻線長度不一，前四條線為短刻線，隨后為一中長刻線，再四條短刻線，第十條為一長刻線，長度分別為6mm，10mm，14mm，每十條線為一循環(huán)。動力箱的設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足這一循環(huán)動作的要求。(2)設(shè)計(jì)的刻線機(jī)主軸箱要結(jié)構(gòu)緊湊，功能完善。設(shè)計(jì)的刻線機(jī)主軸箱要能完成預(yù)期工作要求，能保證對刀具的長短行程的控制，并且使主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單可行，還要保證強(qiáng)度要求。在此基礎(chǔ)上還要給工作臺提供旋轉(zhuǎn)動力，并且達(dá)到精度要求。3.3設(shè)計(jì)方案確定（一）總體結(jié)構(gòu)簡圖1：電機(jī)2：梅花輪3：彈簧4：帶動工作臺的偏心輪5：刀具6：工作臺圖1刻線機(jī)總體結(jié)構(gòu)簡圖（二）工作原理如圖1所示刻線機(jī)工作中主要的6部分內(nèi)容。電動機(jī)1給刻線機(jī)提供主動力，經(jīng)過聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿、齒輪等其他傳動機(jī)構(gòu)將動力分成兩部分：其一將一部分動力通過蝸輪傳動、齒輪傳動傳給梅花輪2，由梅花輪撥動撥叉，將動力傳給撥叉，再由撥叉將動力傳給滑枕以帶動刀桿來完成刀具的工作行程。但是刀具的回程由彈簧3完成。梅花輪在刀具的回程中不起主要作用。其二將另一部分動力傳給偏心輪4，由偏心輪將動力傳給連桿，再由連桿將動力傳給帶動工作臺旋轉(zhuǎn)的棘輪從而帶動工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，來完成分度功能。如此就完成刻線機(jī)的主要工作流程。（三）主要機(jī)構(gòu)所需要加工的工件上應(yīng)該有四條短刻度線然后一條中長刻度線然后又有四條短刻度線最后一條特長刻度線，如此循環(huán)。因此刀具要完成四個短行程而后一個中行程然后又四個短行程最后一個長行程，這一整個工作流程都由梅花輪完成。因此梅花輪是刻線機(jī)主軸箱的主要部分，是完成設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分?？梢詫⒚坊ㄝ喸O(shè)計(jì)成一個由十齒齒輪演變而來的凸輪，如圖2所示。其中兩齒長度與其他八齒不同，特長齒演變的凸輪外廓較大，中長齒演變的外廓次之，其他八齒演變的凸輪外廓形狀一樣并且最短，這樣就能完成刀具不同的特殊長度的工作行程,達(dá)到預(yù)期的工作目的。圖2梅花輪結(jié)構(gòu)簡圖4動力參數(shù)計(jì)算4.1電機(jī)的選用4.1.1選擇電動機(jī)的類型由于刻線機(jī)沒有特殊的工作環(huán)境要求，所以可以選擇常用的Y系列三相異步電動機(jī)。Y系列電動機(jī)電動機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)，具有防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級絕緣，工作環(huán)境境溫度不超過+40度，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機(jī)械上。因此刻線機(jī)可選用Y系列電動機(jī)。4.1.2選擇電動機(jī)的功率為工作機(jī)實(shí)際需要的電動機(jī)輸出功率，KW為工作機(jī)需要的輸入功率，KW為電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率lF為工作機(jī)的阻力，NV為工作機(jī)的線速度，m/s為工作機(jī)的效率取工作臺消耗功率KW計(jì)算總效率聯(lián)軸器效率取蝸輪蝸桿效率取滾動軸承效率取齒輪傳動效率取滑動摩擦效率取4.1.3選用電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍單機(jī)圓柱齒輪傳動傳動比范圍蝸輪蝸桿傳動傳動比范圍取導(dǎo)桿長度350mm，將轉(zhuǎn)軸安排在據(jù)滑枕150mm處。取梅花輪半徑100mm所以根據(jù)功率及轉(zhuǎn)速選取電機(jī)型號為Y100L-2,額定功率為3KW，滿載轉(zhuǎn)速為2870r/min。所以總傳動比各級傳動比4.2軸的參數(shù)設(shè)計(jì)4.2.1各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算為齒輪軸轉(zhuǎn)速，為蝸輪軸的轉(zhuǎn)速，為第二軸的轉(zhuǎn)速，為第三軸的轉(zhuǎn)速。以下類同。4.2.2各軸功率的計(jì)算4.2.3各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算4.2.4估算軸的最小直徑經(jīng)查表結(jié)合聯(lián)軸器的直徑系列取經(jīng)查表結(jié)合軸的直徑系列取經(jīng)查表結(jié)合軸的直徑系列取由于軸端要接軸承，考慮軸承孔徑系列取4.3齒輪的參數(shù)計(jì)算4.3.1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。本傳動為閉式傳動，軟齒面，因此主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。(1)載荷系數(shù)K。圓周速度不大，精度不高，齒輪關(guān)于軸承對稱布置，查表取k=1.2.(2)轉(zhuǎn)矩(3)接觸疲勞許用應(yīng)力查圖表得：接觸疲勞壽命系數(shù)：按工作十年，一年300工作日，單班每天8小時(shí)計(jì)算，由公式得查圖得按一般可靠性要求，取(4）計(jì)算小齒輪分度圓直徑查表取取(5)計(jì)算圓周速度v8級精度合適4.3.2確定主要參數(shù)，計(jì)算主要幾何尺寸。(1）齒數(shù)。取(2）模數(shù)m正好是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列上的數(shù)值，可取。(3)分度圓直徑(4)中心距a(5)齒寬b取同理可計(jì)算另一組齒輪的主要參數(shù)(1)齒數(shù)。取(2)模數(shù)m(3)分度圓直徑(4)中心距a(5）齒寬b4.4蝸輪蝸桿的參數(shù)計(jì)算4.4.1確定齒數(shù)Z。傳動比i=20,查表確定，在30~64之間，故合乎要求。4.4.2確定蝸桿傳遞的轉(zhuǎn)矩估計(jì)效率：根據(jù)4.4.3確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑。因載荷平穩(wěn)，取載荷因數(shù)K=1.1，估計(jì)。查表可得，由表可得導(dǎo)程角，按公式查表取模數(shù)m=6.34.4.4計(jì)算主要幾何尺寸蝸輪分度圓直徑：蝸桿導(dǎo)程角：中心距：5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需同時(shí)考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定式。5.1.1齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）選用軸的材料，確定許用應(yīng)力選用軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查表可知（2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑由于低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端的軸徑最小。由于參數(shù)計(jì)算中已經(jīng)計(jì)算并結(jié)合鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=16mm。（3）聯(lián)軸器的選取。由于儀表刻線機(jī)具有一定的沖擊力，所以可以選用帶有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，不僅具有補(bǔ)償兩軸線相對位移的能力，還具有緩沖和減震作用。查表取LX1聯(lián)軸器GB/T5014-2003。（4）確定軸上零件的位置及固定方式。軸承對稱布置在齒輪兩邊，軸外伸端安裝聯(lián)軸器。軸做成齒輪軸，軸通過兩側(cè)軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位；聯(lián)軸器靠軸肩、平鍵和過盈配合分別實(shí)現(xiàn)軸向定位和周向定位。（5）確定各段軸的直徑。因?yàn)閰?shù)計(jì)算中計(jì)算過小齒輪小于2d所以此軸應(yīng)設(shè)計(jì)成齒輪軸。將估算軸徑d=16mm作為外伸端直徑，與聯(lián)軸器相配，考慮聯(lián)軸器用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，取第二段軸徑為，左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便及零件固定的要求，裝軸承處軸徑應(yīng)大于，考慮滾動軸承直徑系列，取?？紤]到軸向定位軸承應(yīng)大于，取，接著是軸齒輪，考慮運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)及過渡，右端軸承型號與左端相同?。?）選取軸承型號。考慮到傳動平穩(wěn)的問題，第一級降速采用斜齒輪降速，所以有一定的軸向力，因此可選用深溝球軸承，代號6006，軸承寬度B=13mm，安裝尺寸d=36mm。（7）確定各軸的長度。綜合考慮軸上零件的尺寸及減速箱體尺寸的關(guān)系，確定各段軸的長度。外伸端軸徑與聯(lián)軸器相接，考慮聯(lián)軸器的長度取，第二段與軸承端蓋配合取，下一段與軸承配合考慮其特點(diǎn)取，考慮箱體布局取，軸齒輪的寬度在參數(shù)計(jì)算中已經(jīng)計(jì)算為，因此各段軸徑基本確定，如圖所示。5.1.2動力輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）選用軸的材料選用軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。（2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑結(jié)合參數(shù)計(jì)算的數(shù)值并考慮最小軸端與軸承配合，參考軸承尺寸系列取最小軸徑（3）確定軸上零件的位置及固定方式。此軸上要安裝一個蝸輪以及另一級降速的直齒圓柱齒輪，并且還有一對軸承對稱安裝在軸端。齒輪和蝸輪靠軸肩和軸套實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定。兩端軸承靠軸肩和軸套還有軸承端蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)周向定位。（4）確定各段軸的直徑。將最小直徑與軸承配合，第二端軸徑比第一段軸徑稍大些只需與第一段區(qū)分開即可，因?yàn)榈谝欢闻c軸承配合表面精度較高，第二段沒有精度要求，所以可取，第三段軸徑安裝直尺圓柱齒輪取軸徑，齒輪左側(cè)用軸套固定右側(cè)靠軸肩固定，考慮軸肩的高度及蝸輪的安裝取，蝸輪左側(cè)用軸套固定右側(cè)靠軸肩固定考慮軸肩的高度取，第六段軸徑要為軸承做軸向定位所以可取，第七段軸徑安裝軸承取，最后一段軸徑外伸接帶動工作臺旋轉(zhuǎn)的偏心輪，軸徑取（5）選取軸承型號。因?yàn)榇溯S安裝蝸輪有一定的軸向力，因此選用深溝球軸承，代號6009.軸承寬度B=16mm，安裝尺寸d=51mm。（6）確定各軸段的長度。綜合考慮軸上零件的尺寸及減速箱體尺寸的關(guān)系，確定各段軸的長度。安裝軸承處軸徑，根據(jù)軸承寬度可選取軸徑長度，第四段軸徑安裝蝸輪根據(jù)蝸輪寬度可設(shè)計(jì)軸徑長度，根據(jù)蝸輪安裝位置可取，根據(jù)外接偏心輪需求可取，根據(jù)箱體寬度及齒輪寬度可取。因此各軸段基本確定，如圖所示。5.1.3梅花輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）選用軸的材料選用軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。（2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑結(jié)合參數(shù)計(jì)算的數(shù)值并考慮最小軸端與軸承配合，參考軸承尺寸系列取最小軸徑（3）確定軸上零件的位置及固定方式此軸上要安裝一個直齒圓柱齒輪以及兩個梅花輪，并且還有一對軸承對稱安裝在軸端。齒輪和梅花輪靠軸肩和軸套實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定。兩端軸承靠軸肩和軸套還有軸承端蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)周向定位。（4）確定各段軸的直徑。最小軸徑與軸承配合，第二段軸徑與梅花輪配合，取，第三段軸徑與直尺圓柱齒輪配合取齒輪左側(cè)用軸套固定右側(cè)靠軸肩固定，考慮軸肩的高度取，第五段為軸肩可取，第六段軸徑安裝梅花輪所以，第七段軸徑安裝軸承所以.（5）選取軸承型號。此軸并沒有軸向力，但為了選材方便仍可選用深溝球軸承，代號6013.軸承寬度B=18mm，安裝尺寸d=72mm。（6）確定各軸段的長度。安裝軸承處軸徑，根據(jù)軸承寬度以及梅花輪位置和軸套位置等因素可選取軸徑長度，第二段軸長考慮梅花輪寬度以及軸套位置取,第三段安裝直尺圓柱齒輪根據(jù)其寬度可取，第六段安裝梅花輪根據(jù)寬度可取，第四第五段長度可以自由搭配，但總長為74mm。因此各軸段基本確定，如圖所示。5.2齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1斜齒輪設(shè)計(jì)（1）選材料與熱處理。所設(shè)計(jì)的齒輪傳動屬于閉式傳動，通常采用軟齒面的鋼制齒輪，查表選用價(jià)格便宜便于制造的材料：小齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度為260HBS；大齒輪材料也選45鋼，正火處理，硬度為215HBS，硬度差45HBS較合適。（2）選擇精度等級?？叹€機(jī)是一般機(jī)械，速度不高，故選擇8級精度。（3）選擇齒輪由于斜齒圓柱齒輪具有傳動平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、噪聲和沖擊小的特點(diǎn)，因此適用于高速大功率的齒輪傳動。因此第一級降速齒輪傳動可以選用斜齒圓柱齒輪傳動。而第二組齒輪速度不高也沒有特殊要求可選用直尺圓柱齒輪。（4）結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)在參數(shù)計(jì)算中已經(jīng)計(jì)算，斜齒輪主要參數(shù)為：1）齒數(shù)。2）模數(shù)m正好是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列上的數(shù)值，可取。3）分度圓直徑4）中心距a5）齒寬b取結(jié)構(gòu)如圖所示5.2.2直齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二組齒輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為：(1)齒數(shù)。(2）模數(shù)m(3)分度圓直徑(4)中心距a(5）齒寬b結(jié)構(gòu)如圖所示5.3蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)此處選用蝸桿傳動，因?yàn)槠鋫鲃颖却?，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，噪聲小，并且可實(shí)現(xiàn)自鎖。用在此處正合適，因?yàn)閰?shù)計(jì)算中此處需要的傳動比為20，一般齒輪達(dá)不到要求。蝸桿通常與軸做成一體。因?yàn)閰?shù)計(jì)算的蝸輪直徑較大所以為了節(jié)省有色金屬，采用組合式蝸輪，在此選用齒圈壓配式，齒圈壓配式蝸輪的齒圈通過過盈配合的方式裝在鑄鐵或鑄鋼的輪心上，常用的配合為H7/r6。為了增加過盈配合的可靠性，沿著結(jié)合縫隙擰上緊定螺釘。（1）選擇傳動類型、精度等級和材料。儀表刻線機(jī)為一般機(jī)械，輸入功率小，轉(zhuǎn)速不高，載荷平穩(wěn)，采用阿基米德蝸桿傳動。精度8C（GB10089-88），蝸桿用45鋼經(jīng)表面淬火，表面硬度為45~50HRC，表面粗糙度不大于1.6.采用組合式蝸輪，輪緣采用鑄錫青銅，砂模鑄造。（2）最主要結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)在參數(shù)計(jì)算中已經(jīng)計(jì)算。1）確定齒數(shù)。傳動比i=20,查表確定，在30~64之間，故合乎要求。2）確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑，蝸輪分度圓直徑。查表取模數(shù)m=6.3蝸輪分度圓直徑：3）蝸桿導(dǎo)程角：4）中心距：（3）蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑結(jié)合參數(shù)計(jì)算的數(shù)值并考慮最小軸端與齒輪配合，參考軸尺寸系列取最小軸徑，第二段軸徑取，第三段軸徑與軸承配合，參考軸承標(biāo)準(zhǔn)系列取，根據(jù)軸承安裝尺寸選取第四段直徑，第五段處為蝸輪，，第六段為過渡軸肩取，第七段與軸承配合取。2)選取軸承型號。因?yàn)榇溯S安裝蝸輪有一定的軸向力，因此選用深溝球軸承，代號6006.軸承寬度B=13mm，安裝尺寸d=36mm。3)確定各軸段的長度軸端要留出一部分車削一個螺紋，用來安裝定位螺母以軸向定位齒輪，并且定位螺母選用兩個以防松。排除螺紋取第一段軸徑長，第二端軸徑根據(jù)箱體形狀取，第三段軸徑與軸承配合參考軸承標(biāo)準(zhǔn)系列取，第四段為過渡軸徑根據(jù)箱體形狀取，第五段為蝸桿工作輪部分長度，第六段過渡長度取，第七段配合軸承取。因此蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)基本確定，如圖所示：5.4梅花輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）梅花輪作用刻線機(jī)的工作原理是將電機(jī)提供的動力經(jīng)過齒輪以及蝸輪蝸桿降速傳給梅花輪，再由梅花輪將動力傳給撥叉，由撥叉將動力傳給滑枕以帶動刀具完成工作行程。它的工作原理與刨床相似，但又有本制的區(qū)別，就是它的工作行程不固定，而這一特點(diǎn)就需要由梅花輪完成。梅花輪為非標(biāo)準(zhǔn)件，是自制的特殊的凸輪。它是刻線機(jī)的重要組成部分，是刻線機(jī)的關(guān)鍵所在。（2）梅花輪的設(shè)計(jì)思路它是由十齒齒輪演變而來的，為了完成刻線機(jī)不同行程的要求其十齒凸輪的外廓并不相同，因?yàn)閮x表刻線機(jī)要在表盤上刻四條短線然后一條中長線然后又四條短線最后一條長線，所以刻線機(jī)的工作行程必須完成其要求，因此凸輪外廓必須有一個較大的，還有一個特大的其余八個外廓相同。這樣就能達(dá)到目的。雖然梅花輪是特制的凸輪，但是仍然具有凸輪的基本特性，這十齒凸輪每一個都具有停程、推程、以及回程。在刀具與工件接觸之前這段空行程，可以設(shè)計(jì)控制導(dǎo)桿一直與凸輪的基圓接觸，及一直處在凸輪的停程上，之所以能夠移動是因?yàn)槊坊ㄝ啂訉?dǎo)桿擺動從而帶動滑枕及刀具移動，因此如果將十齒凸輪的基圓設(shè)計(jì)一樣，就能使空行程的速度一樣并且所到達(dá)的點(diǎn)也一樣。也就是不論是否為特殊行程它們的空行程都一樣，達(dá)到的這一點(diǎn)即為切削臨界點(diǎn)。而切削是由凸輪的推程完成，因此只需改變這部分的凸輪外廓即可控制切削長度差。這段空行程的距離是由梅花輪的圓心與十齒凸輪的基圓圓心距離及梅花輪半徑有關(guān)，并且與導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動中心也有極大地關(guān)系，并且與基圓的大小也有關(guān)。如果半徑大基圓大則空行程距離就遠(yuǎn)，如果導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動中心距離梅花輪近離滑枕遠(yuǎn)空行程就遠(yuǎn)。因此空行程的距離可以通過這兩項(xiàng)控制。因此不同要求的刻線機(jī)可以通過改變這兩項(xiàng)來改變臨界工作點(diǎn)及改變空行程的距離。這一距離可以定為選擇刻線機(jī)的硬性指標(biāo)。但是可以通過改變工作臺與主軸箱的距離來實(shí)現(xiàn)提前進(jìn)入切削或延遲切削，這樣就可以改變刻線的長度，但是中長線特長線與其他線的長度差已經(jīng)固定，由凸輪推程決定，無法改變。（3）主要參數(shù)計(jì)算由于空行程距離對刻線影響不大，所以可以合理選取基圓半徑、梅花輪半徑、以及導(dǎo)桿旋轉(zhuǎn)中心的位置。取梅花輪直徑D=200mm，十齒凸輪基圓半徑r=11mm。導(dǎo)桿總長L=350mm，旋轉(zhuǎn)中心距梅花輪長度為200mm距滑枕距離150mm。要完成6mm、10mm、14mm不同刻度線的工作行程，必須精確設(shè)計(jì)凸輪推程的過度曲面，而回程是由滑枕上的彈簧作用完成，梅花輪不起主要作用。因此用解析法設(shè)計(jì)凸輪外廓曲線，首先建立凸輪外廓曲線的數(shù)學(xué)方程式，進(jìn)而準(zhǔn)確地計(jì)算出凸輪輪廓線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值，以便據(jù)此對凸輪進(jìn)行加工和檢驗(yàn)。用極坐標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)公式：1）2）式中，B點(diǎn)為滾子圓心，C點(diǎn)為滾子與凸輪切點(diǎn)，C點(diǎn)的向徑為、極角為，為B點(diǎn)向徑與C點(diǎn)法線間的夾角，此時(shí)也為壓力角3）4）式（1）（2）即為實(shí)際輪廓線的極坐標(biāo)方程。利用凸輪輪廓的曲線方程，當(dāng)給定一系列轉(zhuǎn)角時(shí)，即可計(jì)算出輪廓線上一系列響應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)值。通?？梢暰纫螅⊥馆嗈D(zhuǎn)角的計(jì)算間隔因此梅花輪外廓基本確定如圖所示：5.5撥叉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）撥叉材料的選擇通過參數(shù)計(jì)算中的切削力可知，撥叉?zhèn)鬟f的力并不是很大，因此選用45鋼經(jīng)表面淬火，表面硬度為45~50HRC。（2）撥叉主要參數(shù)由于梅花輪計(jì)算中已經(jīng)計(jì)算撥叉長度取D=350mm，旋轉(zhuǎn)中心在距梅花輪200mm處（3）撥叉設(shè)計(jì)思路撥叉的設(shè)計(jì)主要在旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的選取，能合理的完成行程要求，并且起到凸輪段省力杠桿的作用。更重要一部分要考慮與梅花輪接觸處不發(fā)生干涉，為此將撥叉設(shè)計(jì)成橫跨梅花輪兩側(cè)的，中間安裝軸并且軸上安裝一個滾輪起到減少摩擦和保護(hù)軸的作用。其結(jié)構(gòu)如圖所示：5.6刀頭夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示：可以通過旋轉(zhuǎn)手柄1帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使整個刀架上下移動以完成高度要求。刀桿2靠螺母3固定在夾緊塊上，而夾緊塊通過軸4固定，但夾緊塊可以以軸為中心在平面內(nèi)沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可以向上抬起，但不能順時(shí)針轉(zhuǎn)動，因?yàn)檩S4和刀架臺的內(nèi)壁將順時(shí)針方向固定住，所以刀具向右移動時(shí)及工作行程是固定的，但當(dāng)回程時(shí)及向左移動時(shí)由于工件的阻力作用刀具逆時(shí)針向上抬起。這一結(jié)構(gòu)可以減少刀具與工件的摩擦，防止劃傷工件，防止二道劃痕的產(chǎn)生，也減少了刀具的磨損，延長了刀具的壽命。5.7滑枕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滑枕是用于帶動刀具運(yùn)動的部件，滑枕與箱蓋之間是燕尾槽配合，這樣使刀具的行程更加精確，并且滑枕與撥叉之間是用一根軸連接的，撥叉能通過軸帶動滑枕運(yùn)動，滑枕的后端通過一個強(qiáng)力彈簧與箱蓋連接，用于刀具的回程，并且在滑枕上有一橡膠墊，用于減緩沖擊力。將滑枕的空行程設(shè)計(jì)為50mm，最大行程為64mm。結(jié)構(gòu)如圖所示：5.8箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刻線機(jī)為單件小批量生產(chǎn)，所以刻線機(jī)箱體使用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵谶@樣的生產(chǎn)規(guī)模中，焊接比鑄造更加經(jīng)濟(jì)靈活，并且鋼的彈性模量與切變模量比鑄鐵大，所以可以得到重量輕剛性好的箱體。因?yàn)榭叹€機(jī)所需的工作力不是很大，所以箱體的壁厚不需要太大，取壁厚在18~28mm之間。箱體分為箱座和箱蓋，箱體和箱蓋之間靠螺栓連接。箱體上必須帶有放油螺孔，用于安裝放油螺栓。6.潤滑和密封6.1齒輪的潤滑在刻線機(jī)主軸箱中采用浸油潤滑，選用SH0094-1991.齒頂距箱底至少為30mm，這里選取35mm。6.2蝸輪蝸桿潤滑蝸輪蝸桿與齒輪的配合方式有所不同，所以可以在蝸輪蝸桿的工作腔內(nèi)單獨(dú)注入潤滑油，在此采用680號潤滑油。6.3軸承的潤滑刻線機(jī)中軸承的轉(zhuǎn)速并不是很高，可以采用脂潤滑方式，且脂潤滑具有形成潤滑膜的特性，強(qiáng)度高不易流失，容易密封，一次加脂何以維持橫長時(shí)間，也有利于傳動裝置的保護(hù)。在此選用ZL-2號通用鋰基潤滑脂（GB7324-1994）。6.4密封軸承用軸承端蓋緊固，因?yàn)檩S承用脂潤滑，且軸的轉(zhuǎn)速并不是很高，因此在外伸軸處可以用氈圈油封。氈圈油封結(jié)構(gòu)簡單，摩擦較大，易損耗，應(yīng)注意及時(shí)更換。7結(jié)論本設(shè)計(jì)是針對儀表刻線機(jī)的主軸箱的設(shè)計(jì)。儀表刻線機(jī)是用來對儀表盤進(jìn)行刻度的機(jī)械，它的工作主要分兩部分，一部分是刀具的前后進(jìn)給完成對工件的切削，另一部分是工作臺的旋轉(zhuǎn)完成分度?？叹€機(jī)主軸箱主要功能是為這兩部分提供動力，并且嚴(yán)格控制刀具的行程。刻線機(jī)的工作流程是：將電機(jī)傳出的動力經(jīng)過聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿、齒輪等傳動機(jī)構(gòu)傳給梅花輪，再由梅花輪將動力傳給導(dǎo)桿，由導(dǎo)桿帶動滑枕做往復(fù)運(yùn)動，從而完成刀具的工作行程。因?yàn)榭叹€機(jī)要完成不同長度的刻度線的刻劃，所以刀具的工作行程是變化的，而這不同的工作行程主要靠梅花輪輔助完成。梅花輪是特制的凸輪，并不是標(biāo)準(zhǔn)件，所以梅花輪的制造對整個工作流程起到了舉足輕重的作用。刻線機(jī)主軸箱的設(shè)計(jì)是針對整個工作流程，分別對各個部件進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，包括：軸、齒輪、蝸輪蝸桿、梅花輪、導(dǎo)桿以及刀頭夾具。這些零部件必須滿足精度要求、強(qiáng)度要求。最后將這些零部件進(jìn)行配合組合，然后安裝于箱體上。這樣就完成了整個刻線機(jī)主軸箱的設(shè)計(jì)。這種刻線機(jī)所加工的零件上長刻度線與普通刻度線的刻度差是一定的，主要取決于梅花輪的外廓，所以它有一定的局限性。但是通過改變工作臺的距離可以改變刻線的長短，而不能調(diào)整長短刻度之間的差值，決定了這種刻線機(jī)的單一性。這是這種刻線機(jī)的最大缺點(diǎn)?；贑8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)HYP