專利名稱：一種教學用齒輪插齒機床的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機械教學實驗裝置，具體涉及一種教學中采用范成法加工漸開線圓柱齒輪的插齒機床。
背景技術：
漸開線齒輪是應用最廣泛的齒輪，目前齒輪加工中最常用的一種方法是范成法， 它是根據一對齒輪嚙合傳動時，兩輪的齒廓互為共軛曲線的原理來加工的。目前插齒機床即是一種典型的采用范成法加工漸開線齒輪的機床。采用范成法加工漸開線齒輪是“機械原理”和“機械制造工程學”課程的重要內容， 也是教學的難點之一。教科書只能從理論加以闡述，學生難以直觀地理解范成法加工齒輪的具體過程。而生產用插齒機床傳動系統(tǒng)復雜，且機械傳動機構都封閉在機床床身(箱體) 內部，可視性差，不便用于課堂教學。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種便于學生直觀理解用范成法加工漸開線圓柱齒輪工作原理， 同時能夠加深學習機械傳動系統(tǒng)設計，且能夠用于課堂教學的插齒機床裝置。本發(fā)明包括以下技術方案一種教學用齒輪插齒機床，包括機架、動力、第一減速機構、第二減速機構、刀具主軸和工件回轉臺；所述動力設置在機架上，其輸出驅動第一減速機構，所述第一減速機構的輸出分別驅動第二減速機構和第一凸輪機構；所述第一凸輪機構的輸出驅動一端連接在所述刀具主軸上的連桿；所述第二減速機構的輸出分為兩路， 第一路驅動控制所述刀具主軸作軸向往復運動的曲柄滑塊機構，第二路分別驅動所述刀具主軸作旋轉運動以及所述工件回轉臺作旋轉運動與水平方向往復運動。本發(fā)明中，所述第一減速機構為齒輪減速器，其輸出軸通過設置于其上的第一圓錐齒輪副與所述第二減速機構的輸入端連接，在其輸出軸上還設置有驅動所述第一凸輪機構的凸輪副。本發(fā)明中，所述連桿一端與所述第一凸輪機構連接，另一端套裝在所述刀具主軸上。本發(fā)明中，所述第二減速機構為蝸輪蝸桿減速器，其第一路輸出通過第一鏈傳動驅動與所述刀具主軸徑向滑動連接的曲柄滑塊機構；第二路輸出通過第二圓錐齒輪副驅動第一軸，所述第一軸的輸出分為兩路，一路驅動第一蝸輪副，所述第一蝸輪副的蝸輪設于所述刀具主軸上；另一路通過設于所述第一軸上的交錯軸螺旋齒輪副連接第二鏈傳動，驅動設于所述工件回轉臺上的第二蝸輪副；所述第二蝸輪副的蝸輪設置在所述工件回轉臺的主軸上，與所述蝸輪嚙合傳動的蝸桿同時驅動與其相連的曲柄搖桿機構擺動，所述曲柄搖桿機構的搖桿端與設于所述工件回轉臺上的棘輪機構的棘爪相連，所述棘輪機構的棘輪通過棘輪軸安裝在所述工件回轉臺上，在所述棘輪軸與所述機架之間安裝有第二凸輪機構，通過搖桿帶動棘爪驅動棘輪作間歇性轉動，驅動第二凸輪機構相對運動，進而實現(xiàn)工件回轉臺的水平進給運動。本發(fā)明利用范成法加工漸開線齒輪的過程是齒輪毛坯裝夾于工件回轉臺上，動力經第一減速機構連接第一圓錐齒輪副傳遞至第二減速機構，第二減速機構連接第二圓錐副驅動第一軸轉動，裝配于第一軸上的交錯軸螺旋齒輪副副連接鏈傳動將動力傳至第二蝸輪副，與工件回轉臺主軸同軸裝配的蝸輪輸出動力驅動工件回轉臺轉動；在齒輪加工過程中，設置需加工的齒輪與齒輪插刀嚙合轉動，第二減速機構輸出連接第二圓錐齒輪機構傳遞動力驅動設置于刀具主軸上的第一蝸輪副，與主軸同軸裝配的蝸輪輸出動力驅動機床主軸傳動系統(tǒng)則驅動裝夾在主軸上的齒輪插刀以嚙合時的轉速轉動；第二減速機構還連接第一鏈傳動輸出動力到與刀具主軸徑向滑動連接的曲柄滑塊機構，驅動齒輪插刀上下運動切削裝夾于工件回轉臺上的齒輪毛坯；在齒輪插刀向下切削一次后，第一減速機構輸出端連接第一凸輪機構，動力通過與第一凸輪機構連接的連桿驅動設置在主軸上的齒輪插刀快速的回退一定距離，以防止齒輪插刀在抬刀過程中刮擦已加工好的齒面，在下一次切削運動落下前通過第一凸輪機構的間歇運動快速回位；當齒輪插刀加工齒坯一周后，第二蝸輪機構的蝸桿同時驅動與其相連的曲柄搖桿機構轉動，曲柄搖桿機構的搖桿端與驅動棘輪機構的棘爪，棘爪撥動棘輪轉動進一步驅動第二凸輪機構的凸輪轉動，第二凸輪機構的間歇運動則驅動裝夾于工件回轉臺上的齒輪毛坯前進一段切削深度以進行下一周期的切削，如此反復，直至齒輪加工到指定深度。通過本發(fā)明所提供的插齒機床裝置，插齒機床機械傳動系統(tǒng)是布置在機架上，不設置機罩，學生在課堂上即可清楚地觀察到切齒工藝的全過程，從而加深對用范成法插制漸開線圓柱齒輪工作原理的理解。同時，本發(fā)明采用的傳動機構類型多，可視性好，學生可方便地觀察到各種傳動機構的工作狀況，有利于加深對各種機械傳動機構的進一步學習。


附圖1是本發(fā)明傳動系統(tǒng)原理圖；附圖2是本發(fā)明刀具主軸傳動系統(tǒng)原理圖；附圖3是本發(fā)明刀具主軸切削運動傳動系統(tǒng)原理圖；附圖4是本發(fā)明刀具主軸讓刀運動傳動系統(tǒng)原理圖。附圖5是本發(fā)明工件回轉臺傳動系統(tǒng)原理圖；附圖6是本發(fā)明工件回轉臺進給運動傳動系統(tǒng)原理圖；附圖7是圖6中的A向局部視圖。圖中1-電機，2-帶傳動，3-齒輪減速器，4-第一凸輪機構，5-第一圓錐齒輪副， 6-第二圓錐齒輪副，7-蝸輪蝸桿減速器，8-第一鏈傳動，9-交錯軸螺旋齒輪副，10-第二鏈傳動，11-第二蝸輪副，12-曲柄搖桿機構，13-第二凸輪機構，14-棘輪機構，15-工件回轉臺，16-齒輪插刀，17-第一蝸輪副，18-曲柄滑塊機構，19-連桿，20-刀具主軸，21-第一軸， 22-機架，23-蝸輪，24-蝸輪，25-工件回轉臺主軸，26-曲柄，27-搖桿，28-凸輪副，29-第二凸輪機構頂輪，30-第二凸輪機構凸輪，31-棘爪，32-棘輪，33-棘輪軸，34-蝸桿。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
實施例參見附圖1 6，一種教學用齒輪插齒機床，包括機架22、電機1、齒輪減速器3、蝸輪蝸桿減速器7、刀具主軸20和工件回轉臺15 ；所述電機1設置在機架22上，通過帶傳動 2輸出動力給齒輪減速器3，齒輪減速器3的輸出軸通過設置于其上的第一圓錐齒輪副5與蝸輪蝸桿減速器7的輸入端連接；參見附圖4，齒輪減速器3的輸出軸上還設置有第一凸輪機構4，所述第一凸輪機構4由凸輪副觀構成，所述第一凸輪機構4的輸出驅動一端連接在刀具主軸20上的連桿19，所述連桿19 一端與第一凸輪機構4連接，另一端套裝在刀具主軸20上，所述第一凸輪機構4驅動連桿19往復運動，牽引所述刀具主軸20垂直于其軸線往復運動，實現(xiàn)刀具主軸的讓刀運動；參見附圖3，蝸輪蝸桿減速器7的輸出分為兩路，第一路輸出通過第一鏈傳動8驅動與刀具主軸20徑向滑動連接的曲柄滑塊機構18，所述曲柄滑塊機構18進而驅動控制刀具主軸20上下運動作切削運動；第二路輸出通過第二圓錐齒輪副6驅動第一軸21，參見圖 2，所述第一軸21的輸出分為兩路，一路驅動第一蝸輪副17帶動刀具主軸20旋轉，所述第一蝸輪副17的蝸輪23與刀具主軸20同軸裝配，齒輪插刀16裝配在刀具主軸20上；參見圖5，另一路通過設于第一軸21上的交錯軸螺旋齒輪副9驅動第二鏈傳動10，進而驅動設于工件回轉臺15上的第二蝸輪副11驅動所述工件回轉臺轉動，所述第二蝸輪副11的蝸輪 24設置在工件回轉臺主軸25上；結合參見圖6和圖7，與第二蝸輪副11的蝸輪M嚙合傳動的蝸桿；34上同時連接有曲柄搖桿機構12的曲柄沈，所述曲柄沈驅動曲柄搖桿機構12 運動，所述曲柄搖桿機構12的搖桿27與設于工件回轉臺15上的棘輪機構14的棘爪31相連，棘輪機構14的棘輪32通過棘輪軸33安裝在工件回轉臺15上，在所述棘輪軸33上還安裝有第二凸輪機構13，所述曲柄搖桿機構搖桿27擺動帶動棘爪31驅動棘輪32作間歇性轉動，所述第二凸輪機構13由第二凸輪機構頂輪四與第二凸輪機構凸輪30組成，所述第二凸輪機構頂輪四固定設置在機架22上與設置于所述棘輪軸33上的第二凸輪機構凸輪 30匹配，棘輪32轉動帶動第二凸輪機構凸輪30同步轉動，利用第二凸輪機構凸輪30輪廓線的變化與第二凸輪機構頂輪四相互作用，推動工件回轉臺15在水平方向運動，進而實現(xiàn)工件回轉臺15的水平進給運動。
權利要求
1.一種教學用齒輪插齒機床，包括機架、動力、第一減速機構、第二減速機構、刀具主軸和工件回轉臺，其特征在于所述動力設置在機架上，其輸出驅動第一減速機構，所述第一減速機構的輸出分別驅動第二減速機構和第一凸輪機構；所述第一凸輪機構的輸出驅動一端連接在所述刀具主軸上的連桿；所述第二減速機構的輸出分為兩路，第一路驅動控制所述刀具主軸作軸向往復運動的曲柄滑塊機構，第二路分別驅動所述刀具主軸作旋轉運動以及所述工件回轉臺作旋轉運動與水平方向往復運動。
2.根據權利要求1所述的一種教學用齒輪插齒機床，其特征在于所述第一減速機構為齒輪減速器，其輸出軸通過設置于其上的第一圓錐齒輪副與所述第二減速機構的輸入端連接，在其輸出軸上還設置有驅動所述第一凸輪機構的凸輪副。
3.根據權利要求1所述的一種教學用齒輪插齒機床，其特征在于所述連桿一端與所述第一凸輪機構連接，另一端套裝在所述刀具主軸上。
4.根據權利要求1所述的一種教學用齒輪插齒機床，其特征在于所述第二減速機構為蝸輪蝸桿減速器，其第一路輸出通過第一鏈傳動驅動與所述刀具主軸徑向滑動連接的曲柄滑塊機構；第二路輸出通過第二圓錐齒輪副驅動第一軸，所述第一軸的輸出分為兩路，一路驅動第一蝸輪副，所述第一蝸輪副的蝸輪設于所述刀具主軸上；另一路通過設于所述第一軸上的交錯軸螺旋齒輪副連接第二鏈傳動，所述第二鏈傳動驅動設于所述工件回轉臺上的第二蝸輪副進而驅動所述工件回轉臺動作；所述第二蝸輪副的蝸輪設置在所述工件回轉臺的主軸上，與所述第二蝸輪副的蝸輪嚙合傳動的蝸桿同時驅動與其相連的曲柄搖桿機構擺動，所述曲柄搖桿機構的搖桿端與設于所述工件回轉臺上的棘輪機構的棘爪相連，所述棘輪機構的棘輪通過棘輪軸安裝在所述工件回轉臺上，在所述棘輪軸與所述機架之間安裝有第二凸輪機構，通過搖桿帶動棘爪驅動棘輪作間歇性轉動，驅動第二凸輪機構相對運動， 進而實現(xiàn)工件回轉臺的水平進給運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種教學用齒輪插齒機床，用于在教學中示范范成法加工齒輪的過程。插齒機機械傳動系統(tǒng)由電機連接帶傳動或是手動輸出動力，通過機械傳動系統(tǒng)驅動主軸進行轉動、上下運動以及讓刀運動，同時驅動工件回轉臺進行轉動和進給運動。該插齒機床結構簡單、直觀、尺寸大小適當、操作方便，在教學過程中學生可以通過插齒實驗，可加深對用范成法制造漸開線圓柱齒輪工作原理的理解，同時還可以直觀地學習各種機械傳動裝置。
文檔編號G09B25/02GK102194362SQ201110127639
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權日2011年5月17日
發(fā)明者毛笠泓 申請人:湖南長慶機電科教有限公司