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1、设计题设计题目：牛目：牛头头刨床刨床夹夹具具设计设计具体设计任务：设计一个在牛头刨床上加工罗茨泵转子的专用夹具08级机电三班 罗东南指导老师： 赵老师罗茨泵的分析罗茨泵的分析罗茨泵是一种旋转式气体增压泵，靠安装在机壳1（如图1所示）中的两根平行轴6上的两个“8”字形的转子2及5对气体的作用而鼓送气体。这对转子相当于空气压缩机中的活塞，但它是旋转的活塞。转子是由装在轴的末端的一对同步齿轮带动相向旋转，当转子旋转时在空腔7内从进风管8吸入气体，在空腔4内的气体被逐到风管3，而空腔9内的气体则被围困在转子与机壳之间，随着转子的旋转向出风管方向移动。当气体排到出风管内，气体的压强则突然升高，增压的大小
2、取决于出风管阻力的情况。图1 罗茨泵罗茨泵中的两个“8”字形转子是泵中的关键零件。安装时，两个转子之间以及转子与机壳之间保持着一定的间隙，前者为0.40.5毫米，后者为0.20.3毫米。这样，一方面可以避免引起接触摩擦，而使转子能以较高的转速工作，且不必润滑；另一方面，这样的间隙比较小，对气流具有较大的阻力，从而获得较高的压缩比和抽气速率。转子用灰口铸铁的铸造毛坯比较经济合理。转子的外廓类似于8字形，其中加黑部分为渐开线，其余部分为圆弧，如图2所示。对于渐开线型的柱面的加工，可用数控镗铣、仿形铣、仿形刨等方法完成。本文将介绍转子的渐开线型柱面外廓的展成法加工。罗茨泵转子分析图2 转子的外形轮廓
3、分析中出现的难点1. 通过上述的分中出现了难点；在牛头刨床上如何加工渐开线。只要我们能攻克这个问题，那么在牛头刨床就可以加工出具有渐开线轮廓的零件首先研究转子上渐开线的特性，当一直线BK沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹AK就是该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，它的半径用rb表示，直线BK叫做渐开线的发生线；角k叫做渐开线AK段的展角。如图3。根据渐开线的特性我们可以得出；为了加工出渐开线的外廓形状，现在我们对渐开线形成原理作进一步分析：基圆在渐开线形成过程中保持固定，而直线在基圆上作纯滚动，即直线上任一点的轨迹就是渐开线。这任一点是动点，若渐开线形成过程中这个动点可以固定，那么就可
4、以利用牛头刨床加工此渐开线。若在加工中k与k重合，则将刨刀置于k位置就可以加工出渐开线。为了让k与k重合，我们要做的是：将基圆反时针转动kk，这时B与B点重合，即（B）点，k位于BK连线的延长线上，即（k）点，与k点并不重合，这时（k）与k点相差的距离为S。从上可以看出，若将B与K点连线的延长线上的（k）点沿KB方向移动距离S，则k与k点就可重合。通过上述分析可知，用牛头刨床加工罗茨泵转子的渐开线外廓已经成为可能。若在加工开始时将线段KB 置于水平位置，在加工过程中，使得基圆在反时针转过（kk）角度的同时，基圆圆心水平沿BK方向上移动（kk）rb的距离，那么就可以加工出渐开线外廓了。解决方法解
5、决方法在牛头刨床上实现上述运动，需设计专用夹具。其原理如图6，首先将支架固定在工作台上，转子通过轴被放置在支架上，这样，基圆的圆心可随牛头刨床的工作台的进给运动实现水平方向的平移。而基圆可绕转子的轴，在支架轴承孔当中自由转动。但是，基圆圆心的平移与基圆的转动之间有着严格的运动联系，即基圆圆心平移（kk）rb距离的同时，基圆转动相应（kk）角度。这种特定关系，可通过固定在转子轴一端的齿轮与固定架上的齿条的啮合来实现的。图6 齿条平移距离S与其啮合齿轮的转角有：s=d/2式中：d齿轮节圆直径当齿条固定，则S为齿轮平移的距离，方向与齿条相反，这时，（kk）rb =d/2。由于转子与齿轮均通过键与工艺轴连接，故有=kk。由此得出：d=2rb （1）对于标准直齿齿轮与齿条传动：只要合理给出m，按d=mz算出z。一般来说，用标准模数，按 z=d/M关系式难以得到整数的z值。故用标准直齿圆柱齿轮与齿条传动，难以满足式（1）的要求。若改用斜齿轮与斜齿条传动，由d=mz/COS 可知，多了参数螺旋角，就容易满足关系式（1）的要求。从上述推导中可知：用牛头刨床加工基圆半径为rb的渐开线外廓，在图6所示的夹具设计原理中，齿轮参数：法向模数mn、齿数z、螺旋角满足MZ/COS 即可。齿条的参数则根据啮合传动条件确定。谢谢各位评委老师
