一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，所述大电机固定于机架上，所述大电机驱动第一离合轴，且第一离合轴驱动第二离合轴和第三离合轴，所述小电机驱动第三离合轴，所述第二离合轴驱动四杆机构，且四杆机构带动插刀轴做D字形轨迹运动，所述第三离合轴驱动滚刀轴和蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器驱动滑移齿轮变速器和插刀轴，所述滑移齿轮变速器驱动水平滑移传动装置，所述水平滑移传动装置驱动毛坯轴做回转运动，所述毛坯轴驱动轴向进给装置做竖直方向直线运动，所述径向进给装置驱动毛坯轴做水平直线运动。学生使用本实验仪可直观地对比学习两种方法切削齿轮的原理，对根切现象和变位修正法进行学习和探究。
【专利说明】一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于大学机械原理中齿轮教学的实验装置领域，尤其是一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪。
【背景技术】
[0002]现有制齿实验机主要有两种，一种直接将工业用插齿机床按一定比例做成模型，结构过于复杂，且没有教学针对性；另一种则用一些机构实现工业用插齿机的基本运动，完成演示范成法切制齿轮的功能，其结构仍比较复杂，且仅仅停留在演示功能，对根切、变位的实验探究没有做针对性的设计，功能比较单一。同时，现有设备无法同时演示插齿和滚齿切制齿轮，学生无法进行对比学习。总的来所，现有设备结构复杂，功能单一，教学效果不理想；因此需要对现有技术进行改进。
实用新型内容
[0003]针对上述问题，本实用新型旨在提供一种结构简单、功能丰富、教学效果理想的新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪。
[0004]为实现该技术目的，本实用新型的方案是:一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，包括机架、大电机、小电机、第一离合轴、第二离合轴、第三离合轴、蜗轮蜗杆减速器、滑移齿轮变速器、四杆机构、轴向进给装置和径向进给装置，所述大电机固定于机架上，所述大电机输出驱动第一离合轴，所述第一离合轴驱动第二离合轴和第三离合轴，所述小电机输出驱动第三离合轴，所述第二离合轴输出驱动四杆机构，所述四杆机构带动插刀轴做D字形轨迹运动，所述第三离合轴驱动滚刀轴和蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器输出驱动滑移齿轮变速器和插刀轴，所述滑移齿轮变速器输出驱动水平滑移传动装置，所述水平滑移传动装置驱动毛坯轴做回转运动，所述毛坯轴驱动轴向进给装置做竖直方向直线运动，所述径向进给装置驱动毛坯轴做水平直线运动。
[0005]作为优选，所述大电机在插齿时正转，滚齿时反转，输出驱动第一离合轴，所述第一离合轴上装有两个反向的飞轮一和飞轮五，通过飞轮上的超越式离合器，第一离合轴正转时第一路输出，逆转时第二路输出，其第一路输出通过第一链传动驱动第二离合轴第二路输出通过第二链传动驱动第三离合轴。
[0006]作为优选，所述第二离合轴输出通过第一锥齿轮副驱动曲柄轴，所述曲柄轴驱动四杆机构，所述四杆机构、连杆一端与插刀轴相连，带动插刀轴做D字形轨迹运动，实现插刀的切削和让刀运动。
[0007]作为优选，所述小电机在滚齿时关闭，在插齿时开启，输出通过第三链传动驱动第三离合轴。
[0008]作为优选，所述第三离合轴包含两个同向的飞轮四和飞轮六，其第一路输出通过第二锥齿轮副驱动滚刀轴，其第二路输出驱动蜗轮蜗杆减速器。
[0009]作为优选，所述蜗轮蜗杆减速器第一路输出驱动滑移齿轮变速器，其第二路输出通过同步带传动驱动短轴，所述短轴通过万向联轴器和滑动联轴器与插刀轴连接，驱动插刀轴作旋转运动，所述滑移齿轮变速器通过第一斜齿轮副驱动水平滑移传动装置。
[0010]作为优选，所述水平滑移传动装置输出通过第二斜齿轮副驱动毛坯轴做旋转运动，所述毛坯轴通过第一螺旋副驱动轴向进给装置竖直向上运动，实现滚齿时毛坯的轴向进给。
[0011]作为优选，所述通过人力转动手轮，手轮通过第二螺旋副驱动毛坯轴和水平滑移传动装置做同步水平直线运动，实现毛坯轴的径向进给运动或变位运动。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:通过共用减速机构、换挡机构、径向进给装置和水平滑移装置，结合电机开停和转向控制、超越式离合器，将插齿和滚齿融为一体，实现在一台机器上演示插齿和滚齿加工齿轮的功能，方便学生直观地对比两种加工方法学习范成法切削齿轮的原理；通过换挡装置和径向进给装置，完成机器参数的调节，实现对根切现象和变位修正法的学习和探究功能，使学生能够全面、深刻地认识根切现象及变位修正法；创造性地使用四杆机构，利用其连杆一端的D字形轨迹和诸多优良运动特性，实现插刀的插削及退刀运动，与现有插齿机完成插削及退刀运动的结构相比，极为简洁。总地来说，本实用新型用较简洁的结构能够实现较丰富的功能，在提升教学效果的同时，降低机器成本，减小机器尺寸。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型传动系统原理图；
[0014]图2是本实用新型插刀轴切削、让刀运动传动系统原理图；
[0015]图3是本实用新型插刀轴旋转传动系统原理图；
[0016]图4是本实用新型插齿时毛坯轴旋转传动系统原理图；
[0017]图5是本实用新型滚刀旋转传动系统原理图；
[0018]图6是本实用新型滚齿时毛坯轴旋转传动系统原理图；
[0019]图7是本实用新型滚齿时毛坯轴向进给传动系统原理图；
[0020]图8是本实用新型毛坯轴径向进给传动系统原理图；
[0021]图中:1-大电机、2-联轴器、3-第一链传动、4-第一离合轴、5-小电机、6-同步带传动、7_第二链传动、8-第三链传动、9-滑移齿轮变速器、10-第二离合轴、11-第一斜齿轮副、12-第三离合轴、13-蜗轮蜗杆减速器、14-第二锥齿轮副、15-滚刀轴、16-水平滑移传动装置、17-第二斜齿轮副、18-轴向进给装置、19-毛坯轴、20、第一螺旋副、21-第二螺旋副、22-插刀轴、23-轴向进给装置、24-连杆、25-四杆机构、26-滑动联轴器、27-第一锥齿轮副、28-万向联轴器、29-短轴、30-飞轮一、31-飞轮二、32-曲柄轴、33-飞轮三、34-飞轮四、35-飞轮五、36-飞轮六、37-机架、38-手轮。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]请参阅图1-8，本实用新型实施例中，一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，包括机架37、大电机1、小电机5、第一离合轴4、第二离合轴10、第三离合轴12、蜗轮蜗杆减速器13、滑移齿轮变速器9、四杆机构25、轴向进给装置18和径向进给装置23，所述大电机I固定于机架37上，所述大电机I在插齿时正转，滚齿时反转，且大电机I输出驱动第一离合轴4，所述第一离合轴4上装有两个反向的飞轮一 30和飞轮五35，通过飞轮上的超越式离合器，第一离合轴4正转时第一路输出，逆转时第二路输出，其第一路输出通过第一链传动3驱动第二离合轴10，第二路输出通过第二链传动7驱动第三离合轴12，所述小电机5输出驱动第三离合轴12，所述第二离合轴10输出通过第一锥齿轮副27驱动曲柄轴32，所述曲柄轴32驱动四杆机构25，所述四杆机构25、连杆24 —端与插刀轴22相连，带动插刀轴做D字形轨迹运动，实现插刀的切削和让刀运动，所述第三离合轴12包含两个同向的飞轮四34和飞轮六36，其第一路输出通过第二锥齿轮副14驱动滚刀轴15，其第二路输出驱动蜗轮蜗杆减速器13，所述蜗轮蜗杆减速器13第一路输出驱动滑移齿轮变速器9，其第二路输出通过同步带传动6驱动短轴29，所述短轴29通过万向联轴器28和滑动联轴器26与插刀轴22连接，驱动插刀轴22做旋转运动，所述滑移齿轮变速器9通过第一斜齿轮副11驱动水平滑移传动装置16，所述水平滑移传动装置16输出通过第二斜齿轮副17驱动毛坯轴19做旋转运动，所述毛坯轴19通过第一螺旋副20驱动轴向进给装置18竖直向上运动，实现滚齿时毛坯的轴向进给，所述通过人力转动手轮38，手轮38通过第二螺旋副21驱动毛坯轴19和水平滑移传动装置16做同步水平直线运动，实现毛坯轴的径向进给运动或变位运动。
[0024]本实用新型的工作原理:本实用新型利用范成法插齿的过程是:齿轮毛坯装夹于毛坯轴上，第一动力装置正转驱动第一离合轴，第一离合轴通过第一链传动驱动第二离合轴，第二离合轴通过第一锥齿轮副驱动四杆机构，四杆机构连杆一端与插刀轴套接，带动插刀轴走D字形轨迹，完成插刀的插削、退刀运动；第二动力装置通过第三链传动驱动第三离合轴，第三离合轴驱动减速机构；减速机构通过同步带传动驱动短轴，短轴通过万向联轴器驱动插刀轴旋转；减速机构还驱动换挡机构，换挡机构通过第一斜齿轮副驱动水平滑移传动装置，水平滑移装置通过第二斜齿轮副驱动毛坯轴旋转，齿轮毛坯与插刀轴按一定传动比啮合转动；人力驱动径向进给装置，通过第二螺旋副带动毛坯轴和水平滑移传动装置作水平直线运动，完成毛坯的径向进给或变位，以切出所需齿形。本实用新型利用范成法滚齿的过程是:齿轮毛坯装夹于毛坯轴上，第一动力装置正转驱动第一离合轴，第一离合轴通过第二链传动驱动第三离合轴，第三离合轴通过第二锥齿轮副驱动滚刀轴转动；第三离合轴还驱动减速机构，减速机构驱动换挡机构，换挡机构通过第一斜齿轮副驱动水平滑移传动装置，水平滑移装置通过第二斜齿轮副驱动毛坯轴旋转，齿轮毛坯与滚刀轴按一定传动比啮合转动；毛坯轴通过第二螺旋副驱动轴向进给装置驱动齿轮毛坯作竖直向上运动，完成齿轮毛坯的轴向进给，切出全齿厚齿；人力驱动径向进给装置，通过第二螺旋副带动毛坯轴和水平滑移传动装置做水平直线运动，完成毛坯的径向进给或变位，以切出所需齿形。本实用新型调节机器参数，完成根切根切现象展示，加工变位齿轮的过程是:插齿(或滚齿)加工时，调节换挡机构到不同档位，插刀(或滚刀)与毛坯按不同的传动比啮合运动，从而切出不同齿数的齿轮；对于标准中心距下切削，当切出齿轮齿数小于十七时，齿轮毛坯即发生根切现象；人力驱动径向进给装置，通过第二螺旋副带动毛坯轴作水平直线运动，改变毛坯与插刀(或滚刀)之间的中心距，实现切削变位齿轮的目的。
[0025]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0026]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，包括机架、大电机、小电机、第一离合轴、第二离合轴、第三离合轴、蜗轮蜗杆减速器、滑移齿轮变速器、四杆机构、轴向进给装置和径向进给装置，其特征在于，所述大电机固定于机架上，所述大电机输出驱动第一离合轴，所述第一离合轴驱动第二离合轴和第三离合轴，所述小电机输出驱动第三离合轴，所述第二离合轴输出驱动四杆机构，所述四杆机构带动插刀轴运动，所述第三离合轴驱动滚刀轴和蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器输出驱动滑移齿轮变速器和插刀轴，所述滑移齿轮变速器输出驱动水平滑移传动装置，所述水平滑移传动装置驱动毛坯轴做回转运动，所述毛坯轴驱动轴向进给装置做竖直方向直线运动，所述径向进给装置驱动毛坯轴做水平直线运动。
2.根据权利要求1所述的一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，其特征在于，所述大电机在插齿时正转，滚齿时反转，输出驱动第一离合轴，所述第一离合轴上装有两个反向的飞轮一和飞轮五，通过飞轮上的超越式离合器，第一离合轴正转时第一路输出，逆转时第二路输出，其第一路输出通过第一链传动驱动第二离合轴第二路输出通过第二链传动驱动第三离合轴。
3.根据权利要求1所述的一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，其特征在于，所述第二离合轴输出通过第一锥齿轮副驱动曲柄轴，所述曲柄轴驱动四杆机构，所述四杆机构、连杆一端与插刀轴相连。
4.根据权利要求1所述的一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，其特征在于，所述小电机在滚齿时关闭，在插齿时开启，输出通过第三链传动驱动第三离合轴。
5.根据权利要求1所述的一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，其特征在于，所述第三离合轴包含两个同向的飞轮四和飞轮六，其第一路输出通过第二锥齿轮副驱动滚刀轴，其第二路输出驱动蜗轮蜗杆减速器。
6.根据权利要求1所述的一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，其特征在于，所述蜗轮蜗杆减速器第一路输出驱动滑移齿轮变速器，其第二路输出通过同步带传动驱动短轴，所述短轴通过万向联轴器和滑动联轴器与插刀轴连接，驱动插刀轴作旋转运动，所述滑移齿轮变速器通过第一斜齿轮副驱动水平滑移传动装置。
7.根据权利要求1所述的一种新型插齿滚齿一体化制齿实验教学仪，其特征在于，所述水平滑移传动装置输出通过第二斜齿轮副驱动毛坯轴做旋转运动，所述毛坯轴通过第一螺旋副驱动轴向进给装置竖直向上运动。
【文档编号】G09B25/02GK203858810SQ201420264162
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】朱凌峰, 张浩哲, 方里, 吴秀珍, 张远芳 申请人:张远芳, 朱凌峰