1 引言分度头是铣床的主要附件之一，许多零件如齿轮、离合器、花键轴及刀具开齿等在铣削时，都需要利用分度头进行分度。

通常在铣床上使用的分度头有简单分度头、万能分度头、自动分度头等。

其中万能分度头使用的比较广。

1.1 万能分度头结构及传动系统分度头（图1）主轴9是空心的，两端均为莫氏4号锥孔，前锥孔用来装带有拨盘的顶尖，后锥孔可装入心轴，作为差动分度或作直线移距分度以及加工小导程螺旋面时安装挂轮用。

主轴的前端外部有一段定位锥体，用于与三爪自定心卡盘的连接盘（法兰盘）配合。

主轴可随回转体8在分度头基座10的环形导轨内转动。

因此主轴除安装成水平位置外，还可在90-范围内任意倾斜，调整角6-度前应松开基座上部主轴后端的两个螺母4，调整之后再予以紧固。

主轴的前端还固定一刻度盘13，可与主轴一起转动。

刻度盘上有3600-的刻度，可以用来作直接分度。

分度盘3上有数圈在圆周上均布的定位孔，在分度盘的左侧有一分度盘紧固螺钉1，用以紧固分度盘。

在分度头左侧有两个手柄，一个是主轴锁紧手柄7，在分度时应先松开，分度完毕后再锁紧。

另一个是蜗杆脱落手柄6，它可使蜗杆和蜗轮脱开或啮合。

蜗杆和蜗轮的啮合间隙可用偏心套调整。

在分度头右侧有一个分度手柄11，转动分度手柄时，通过一对传动比为1:1的直齿圆柱齿轮及一对传动比为1:40的蜗杆蜗轮使主轴旋转。

此外，分度盘右侧还有一根安装交换齿轮用的交换齿轮轴5，它通过一对速比为1:1的螺旋齿轮和空套在分度手柄轴上的分度盘相联系。

分度头基座10下面的槽里固定有两块定位键，可与铣床工作台面的T 形槽相配合，以便在安装分度头时，使主轴轴线准确地平行于工作台的纵向进给方向。

2 分度方法2.1 单式分度法由分度头的传动系统可知，分度手柄转40转主轴转1转，即传动比为1:40。

“40”称为分度头的定数。

各种型号的万能分度头，基本上都采用这个定数。

假设工件的等分数为2，则每分度一次主轴需转过1/z 圈，即单式分度法计算公式： n= 40/z 式中 n-分度手柄的转数 z —工件等分数例 铣一直齿圆柱齿轮，齿数z=12，求每次分度手桶的转数。

2483124040===z n 即铣完一个齿后，分度头手柄摇3转，再在24的孔圈上转过8个孔距。

用单式分度法也可在常用机械加工手册中，直接由单式分度表中查找计算结果。

2．2 差动分度法差动分度法用于加工单式分度法无法分度的直齿轮和一般零件等。

这种分度方法的特点是用挂轮把分度头主轴和侧轴联接起来，并松开分度盘的紧固螺钉（图2），这样当分度手柄转动的同时，分度盘随着分度手柄以相反（或相同）方向转动，因此分度手柄的实际转数是分度手柄相对分度盘的转数与分度盘本身转数之和。

计算公式每次分度头手柄的转数 n= 40/1z 传动比 11/)(40z z z i -= 式中1z -工件假设等分数 操作应注意的几点：选取假定等分数1z ，从原则上说z ，的数值只要可进行单式分度，无论是大于还是小于实际等分数z 都可以。

但实践证明，当采用z z <1时，分度盘和分度手柄转向相反，避免传动系统间隙对分度的影响。

按假定等分数1z 计算分度手柄转数和确定所用孔圈数。

按计算公式计算挂轮后，并确定中间轮数例 有一直齿圆柱齿轮，z = 111，求在铣削时分度头手柄转数n 和传动比i 等于多少？假设选齿轮齿数1z = 12040609080120)111120(40)(4011⨯⨯=-=-=z z z i 662212040401===z n 即采用两对交换齿轮，80、90是主动轮，60、40是被动轮。

假设齿轮Z Z >1因此手柄和分度盘的回转方向相同，两对交换齿轮不加中间轮。

每铣一齿，分度盘手柄在66孔圈圆周上转过22个孔距。

用差动分度法也可在常用机械加工乎册中，直接从差动分度表中查找计算结果。

2. 3 近似分度法近似分度法用于加工单式分度法无法分度的斜齿轮或直齿锥齿轮。

这种分度方法有一定误差，只能在工件精度要求不高时使用。

现以铣削z= 93为例说明近似分度法公式的 演算过程：先按单式分度法得到分度头手柄所要摇的转数。

934040==z n 由于此数不能约简，分度盘上也没有93孔的孔圈，无法进行分度。

如果在分度盘上任意选一孔圈，如N= 59，那么每次分度时手柄应摇37634.25599340== 因为所得的是小数，无法摇手柄，这时可将25 .37634扩大一个倍数，设法使其接近一个整数，现将此数扩大8倍。

25.37634×8≈203. 01075此数接近203整数，因此可以按203个孔距在59孔的孔圈上进行分度，其手柄转数应是： 5926359203==n 即，铣完一齿后，手柄摇3转，然后在59孔的孔圈上再转过26个孔距。

因孔距数乘8，所以这时所摇的孔距数是原来所要摇孔距数的8倍，即铣完第一齿后，再铣的是第九齿，这样连续下去，就可把工件的全部齿铣完。

所以近似分度法计算公式应为 NM zn 40=式中 N-所选择的分度盘孔圈孔数 M-扩大的倍数（跳齿数） 近似分度法也可在常用手册中查找。

2．4 角度分度法角度分度法实际上是单式分度法的另一种形式，只是计算的依据不同。

单式分度法是以工件的等分数Z 作为计算依据，而角度分度法是以工件所需转过的角度口作为计算依据。

所以在具体计算上有些不同。

从分度头结构可知，分度手柄摇40转，分度头主轴带动工件转一转，也就是转 360。

即分度头手柄转一转，工件只转940/360=，根据这一关系，就可得出： 9/θ=n式中 θ—工件等分的角度例在一轴上铣两个键槽，其夹角为 77，应如何分度？54308958977=== n即分度头手柄转8圈后再在54孔圈上转过30孔距。

同样，角度分度法也可在常用手册中查找。

2．5 直线移距分度法直线移距分度法适用于加工精度较高的齿条和直尺刻线等的等分移距。

这种分度方法就是把分度头主轴或侧轴和纵向工作台丝杠用挂轮连接起来，移距时只要转动分度手柄，通过齿轮传动，使工作台作精确的移距。

常用的直线移距法有两种。

(1)主轴挂轮法 这种方法是先在分度头主轴后锥孔插入安装挂轮心轴，然后在主轴与纵向丝杠之间装上挂轮（图3），当转动分度头手柄时，运动便会通过挂轮传至纵向丝杠，使工作台产生移距。

由于运动经过1:40的蜗杆蜗轮减速，所以不适于刻线间隔较大的移距，但移距精度很高。

挂轮计算公式423140Z Z Z Z nP S = 式中 S-工件每格距离P-铣床纵向工作台丝杠螺距 必须注意，n 应取在1-10之间。

例 在X62W 铣床上用F1125分度头刻线，工件每格距离S= 0.95mm ，求分度手柄转数和挂轮齿数取分度手柄转数，n=4.75100305080675.495.04040⨯⨯=⨯⨯=nP S 即挂轮为：1Z = 80，2Z =30，3Z =50，4Z =100，分度手柄每次分度应在24孔圈上转过4圈又18个孔距。

(2)侧轴挂轮法 这种方法是在分度头侧轴和工作台纵向传动丝杠之间装上挂轮（图4），由于运动不经过1：40的蜗杆蜗轮传动，所以适用于间隔较大的移距。

挂轮计算公式4231Z Z Z Z nP S= 由于分度头传动结构的原因，采用侧轴挂轮法，在分度时不能将分度手柄的定位销拔出，应该松开分度盘的紧固螺钉连同分度盘一起转动。

为了正确地控制分度手柄的转数，可将分度盘的紧固螺钉，改装为侧面定位销（图5），并在分度盘外圆上钻一个定位孔，在分度时，左手拔出侧面定位销，右手将分度手柄连同分度盘一起转动，当摇到预定转数时，靠弹簧的作用，侧面定位销就自动弹入定位孔内。

例在X62W 铣床上用F11125型分度头，铣削一齿条，每次移距mm S π6=求分度头手柄转数和挂轮齿数。

取分度手柄转数n=3。

70605580735.542122637226636⨯⨯=⨯⨯==⨯⨯=⨯=πnP S 即：挂轮为801=Z , 602=Z , 553=Z , 704=Z 分度手柄每次分度应摇3圈。

3 分度头总体设计3. 1设计任务拆装F11100A 型万能分度头，了解内部结构。

画出三维模型图 画出部分零件图和装配图 编写设计说明书约30张3.2万能分度头工作环境用于铣床，属于铣床附件中的夹具，来改变工件角度。

本次设计为F11160A 型万能分度头，分度头主轴中心高到地面距离为160mm.铣床底部键槽宽度为18mm 。

综合各方面因素选择X5032型立式铣床。

3.3 X5032型立式铣床的各项参数主轴端面至工作台距离(mm) 45～415 主轴中心线到床身垂直导轨的距离(mm) 350 主轴转速(r.p.m)18级 30～1500/18级 主轴轴向移动距离(mm) 85工作台工作面(宽度×长度)(mm) 320×1325工作台行程纵向/横向/垂向（手动/机动)(mm) 720/700、255/240、370/350 工作台进给范围纵向/横向/垂向(mm/min) 23.5～1180/23.5～1180/8～394 工作台快速移动速度纵向/横向/垂向(mm/min) 2300/2300/770 T 型槽槽数/槽宽/槽距(mm/)>3/18/70 主电机功率(mm) 7.5 进给电机功率(kw) 1.5外形尺寸(mm) 2530×1890×2380机床净重(kg) 32003.4 确定设计各参数万能分度头工作功率由进给电机提供：η⨯=进给分度头P P 取.70=ηw k 5.01P =分度头万能分度头一般工作转速（手动）: 60r/min 万能分度头一般工作转速（挂轮输入）：160r/min假定使用寿命为4年，每年工作300d ，每天工作8h ，JC=40%4 涡轮蜗杆传动设计4.1 选择传动类型，精度等级和材料考虑到传动功率不大，传动速度较低，选用ZA 型蜗杆传动，精度8c GB10089-1988。

蜗杆用35CrMo,表面淬火，硬度为45-50HRC ；表面粗糙度R a6.1≤m μ。

蜗杆轮缘选用ZCuSn10P1金属摸铸造。

4.2 选择蜗杆，涡轮的齿数因为各个型万能分度头传动比都是1/40,根据传动比推荐的Z Z 21的值确定40,121==ii4.3 确定许用应力N vs HPHPZ Z σσ'=由《机械机械设计手册齿轮传动》表16.5-14查得2/mm 220N HP='σ，2/70mm N FP ='σ。

按图16.5-2查得Vs=3m/s,再查图16.5-3采用浸油润滑，得Zvs=0.98齿轮的应力循环次数62107.84.08430015.376060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h L jL n N 查图得=N Z 1.03 =N Y 0.8222/222/03.198.0220mm N mm N HP =⨯⨯=σ2/4.5782.070mm N Y N FPFP =⨯='=σσ 4．4 接触强度设计2221215000KT Z d m HP ⎪⎪⎭⎫⎝⎛≥σ 载荷系数取1.2涡轮轴的转矩M N n P T ⋅=⨯⨯==2095.3782.0195509550212η 代入上式中32126.7152092.14022215000mm d m =⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯≥查表16.5-4接近于3126.715mm d m =的是8003mm ，相应m=4,401=d 查表16.5-6.，按i=40 ,m=4mm ,1d =40mm,其中a=100,40,121==Z Z ,x=-0.05 涡轮分度圆直径16040422=⨯==mz d导程角 71.5arctan11==d mZ γ 4．5 求涡轮最快转速=⨯⨯==600005.3716060000222ππn d V 0.314m/s最快滑动速度71.5cos 60000160040cos 6000011⨯⨯⨯==πγπn d V s =3.37m/s求传动效率，按式（16.5-3） 321ηηηη= 式中()()79.05.171.5tan 71.5tan tan tan 1=+=+v p γγη 取96,02=η 98.03=η 79.098.099.0⨯⨯=η=0.74 与暂取值相似4. 6 校核涡轮齿面的接触强度由齿面接触强度的验算公式为22212/9400mm N K K K d d T Z HP V A EH σσβ≤=式中 查表16.5-11 得2/155mm N Z E = 查表得9,0=A K (间歇工作) ；取1.1,1.1==βK K V涡轮传递的最快转矩5.1885.3774.0195502=⨯⨯=T 当Vs=3.37m/s 时,查图16.5-4得Zvs=0.95，得2/3.21503.195.0220mm N Z Z N VS HPHP =⨯⨯='=σσ 将上式代入公式得222/215/2121.11.19.0160405.1889400155mm N mm N H <=⨯⨯⨯⨯⨯=σ 4. 7 蜗轮齿根弯曲强度的校核按表16.5-10,齿根弯曲强度验算公式FP FS V A F Y Y md d K K K T σσββ≤=212666式中 按6.4071.5cos 40cos 3322===γZ Z V 及5.02-=x 查表得26.4FS Y12071.511201-=-=γβY =0.95 2/4.57mm N FP =σ 将上式代入公式22/4.57/6.2195.026.41604041.11.19.05.188666mm N mm N FP F =<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=σσ4. 8 确定传动的主要尺寸已知 a=100 11=Z 402=Z 5.02-=X 20=α mm d 401= mm d 1602=mm m d d a 484240211=⨯+=+=()mm m d d f 4.30)2.01(42402.01211=+⨯-=+-=6.414)4006.08()06.08(21=⨯⨯+=+≥m Z b 取mm b 501=mm X h m d d a a 164)5.01(42160)(2222=-⨯+=++=*mm m d d a e 17045.11645.122=⨯+=+≤ mm d b a 364875.075.012=⨯=≤mm mm m d R a 16)4240(212=-=-=mm m d R a f 8.2442.02482.0212=⨯+=+= mm m S x 28.614.3421211=⨯⨯==πmm S S x n 25.671.5cos 28.6cos 11=⨯== γmm m x S 8.44)20tan 5.0214.35.0()tan 25.0(22=⨯⨯⨯-⨯=+= απ mm m h a 41==4. 9 蜗杆结构设计及绘制零件图5 斜齿轮的计算因为斜齿轮与直齿轮比较在轴向力与传动的平稳性方面有较大的优势，所以在一级传动用斜齿轮。