畢業(yè)論文——畢業(yè)設(shè)計(jì)——多軸鉆床

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1、 注1摘要摘要多軸鉆床是一種孔加工的機(jī)床，它被廣泛用于加工多孔工件。多軸鉆床在生產(chǎn)中的應(yīng)用，解決了普通鉆床加工多孔工件時(shí)逐孔加工浪費(fèi)時(shí)間和人工這兩個(gè)重要問題。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的多軸鉆床為輪輻螺栓孔加工機(jī)床，屬于專用機(jī)床。 本設(shè)計(jì)主要解決了多軸鉆床加工過程中的兩大主要問題：工件和刀具之間的定位問題和刀具導(dǎo)向問題。為了解決上述兩大難題，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用合理的鉆模板和定位裝置對(duì)工件合理定位，從而完成孔的擴(kuò)鉸工序，解決了多軸鉆床加工中的兩大難題。同時(shí)也討論了多軸鉆床的總體設(shè)計(jì)問題，給出了總體設(shè)計(jì)方案，其中包括刀具與工件的與運(yùn)動(dòng)方式設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)床各個(gè)部件的功能和作用進(jìn)行具體的闡述并體持技術(shù)要求，從而使工件

2、被加工后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)中我們還確定了機(jī)床的主要參數(shù)，如主運(yùn)動(dòng)參數(shù)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)。在重點(diǎn)章節(jié)中我們對(duì)機(jī)床的傳動(dòng)部件進(jìn)行了詳細(xì)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算，使其達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)精度。其中特別對(duì)齒輪、軸、滾動(dòng)軸承、鍵進(jìn)行了具體的計(jì)算和驗(yàn)證。另外在最后一章對(duì)多軸鉆床的定位和加緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的原理設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：六軸鉆床 齒輪 軸 滾動(dòng)軸承 鍵 夾具 注2AbstactDrilling machine of six axles is the tool machine that a kind of bore process, it is used for processing

3、 many bore work pieces extensively. Drilling machine of six axles in the application in the production, resolving the commonness to drill the bed to process many a hour of the bore work to pursue the bore to process the wave to take a lot of time and these two important problems of artificial In thi

4、s design, many stalks of the design drill the bed to process the tool machine for Spoke of a wheel stud bolt bore, belonging to the appropriation tool machine. Introduced many stalks to drill the history development circumstance that method and many stalkses that the bed carry on bores process drill

5、s the bed to process first in chapter of behind, still introduced many stalks to drill the characteristics that bed process, mainly introduced many stalks to drill the bed to process the two greatest problems in the processes:Fixed position problem and a direction of knife problems between the work

6、piece and the knife. Many stalks drill the bed adoption to drill the template and fixed positions to equip reasonablely to a reasonable fixed position of work, thus completing the bore to expand the 鉸 work preface, solving many stalks to drill the bed process medium of two greatest hard nut to crack

7、.Introduced many stalks to drill the total design of the bed again in the chapter of underneath, give total design project, among them include the knife to have with the work piece of with sport method design, maintain the technique request to the function and functions of the tool machine each part

8、s carry on elaborating in a specific way combine body, attain to design the request after thus making the work piece process.We also made sure the main parameter of the tool machine in this design, such as the main sport parameter and enter to the sport parameter.We spread to move the parts to carry

9、 on the detailed parameter and the structure designs to the tool machine in the 注3point chapter, and check to calculate towards spreading to move the piece to carry on the strength and just degree, making it pour to design the technique accuracy greatly.Among them special to the wheel gears, stalks,

10、 rolled over the bearings, key to carry on the concrete calculation and verifications.Drill the fixed position of the bed and stepped up the organization to carry on the simple principle design to many stalks at the last one chapter moreover.Keywords: Drilling machine of six axles wheel gear Stalk R

11、oll over the bearings Key Tongs. 注4目錄目錄前言.11 概述.32 多軸鉆床總體設(shè)計(jì).52.1 加工工件的工藝分析.52.2 多軸鉆床鉆削方式設(shè)計(jì).62.2.1 鉆削加工的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由刀具實(shí)現(xiàn).62.2.2.鉆削加工時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng).72.3 多軸鉆床的總體布局設(shè)計(jì).82.3.1.機(jī)床總體布局的基本要求.82.3.2 決定多軸鉆床總體布局因素的分析.83 多軸鉆床的部件.123.1 底座.123.2 工作臺(tái).123.3 立柱.123.4 定位加緊機(jī)構(gòu).133.5 主軸箱.133.6 刀具及調(diào)節(jié)柄.134 多軸鉆床的參數(shù)設(shè)計(jì).144.1 參數(shù)和尺寸參數(shù).144.2 運(yùn)

12、動(dòng)參數(shù).144.3 動(dòng)力參數(shù).14 注55 主軸箱設(shè)計(jì).185.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).185.1.1 主傳動(dòng)方案設(shè)計(jì).185.1.2 主軸箱齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì).195.1.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).215.2 傳動(dòng)件的計(jì)算和校核.225.2.1 齒輪的計(jì)算和校核.225.2.2 軸的計(jì)算和校核.285.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).345.2.4 軸的校核.365.3 軸承.405.3.1.軸承的選用.415.3.2.軸承的校核.435.4 鍵的選擇和鍵的強(qiáng)度計(jì)算.485.4.1大齒輪鍵的選擇和校核.485.4.2小齒輪鍵的選擇和校核.495.4.3聯(lián)軸器鍵的選擇與校核.506 夾具.516.1 機(jī)床夾具的組成及功

13、能.516.2 夾具的條件、原則及要求.526.2.1 工作條件.526.2.2 夾緊力作用點(diǎn)選擇原則及夾緊過程.526.2.3 加緊機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求.536.3 多軸鉆床夾具的設(shè)計(jì).53 注66.3.1 定位元件的設(shè)計(jì).536.3.2 加緊元件的設(shè)計(jì).54結(jié)束語.56致謝.58參考文獻(xiàn).59譯文.60英文原文.68 注1前言前言四年的大學(xué)生活即將接近尾聲，進(jìn)行為期兩個(gè)越的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們深感受頗深。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)得意個(gè)系統(tǒng)形的總結(jié)與運(yùn)用，同時(shí)也是培養(yǎng)我們分析問題和解決問題的很好的一次機(jī)會(huì)，而且畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，所以我特別珍惜這一次最后的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，

14、認(rèn)真扎實(shí)的完成我所分配的設(shè)計(jì)任務(wù)，使大學(xué)最后的幾個(gè)月生活在學(xué)習(xí)和進(jìn)取中充實(shí)的度過。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)獨(dú)立思考，開發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對(duì)我參加工作后能否盡快地適應(yīng)社會(huì)有很大的幫助。通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高了以下能力：1、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，獨(dú)立分析和解決設(shè)計(jì)問題的能力；2、熟練運(yùn)用基本技能，包括繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱文獻(xiàn)等等的能力；實(shí)驗(yàn)研究的能力；撰寫科技論文和技術(shù)報(bào)告，正確運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力：3、收集加工各種信息的能力，獲取知識(shí)的能力；4、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。本次設(shè)計(jì)的課題是多軸鉆床的部件設(shè)計(jì)。多軸鉆床是用來加工同一方向上有數(shù)個(gè)孔的工

15、件，具有良好的加工精度，能夠達(dá)到很好的加工質(zhì)量，為了更好的完成本次設(shè)計(jì)，從 3 月底到現(xiàn)在，就不間斷的結(jié)合自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)習(xí)。根據(jù)所選課題，有重點(diǎn)的選擇了實(shí)習(xí)工廠博愛強(qiáng)力輪胎廠，在工廠里我們重點(diǎn)了解了多軸鉆床基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理。從而對(duì)多軸鉆有了一個(gè)更直接、感性的認(rèn)識(shí)，對(duì)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大幫助。此次實(shí)際的主要內(nèi)容有：?jiǎn)栴}的提出、總體方案的構(gòu)思，可行性設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及對(duì)未知問題的探索和解決方案的初步設(shè)計(jì)，裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設(shè)計(jì)與繪制，最后包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的完成。 注2這次設(shè)計(jì)是跟著趙波老師、劉傳紹老師和同景琳老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下完成的。在搞畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，我遇到了很多困難，

16、這就要求自己多向老師請(qǐng)教，這樣給老師帶來了很多麻煩，影響了老師的工作，但三位老師還是不厭其煩的解答我們的問題，一步步指導(dǎo)并使我們將畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行下去。畢業(yè)設(shè)計(jì)的階段和過程老師都給做了明確的計(jì)劃。而不至于使整個(gè)設(shè)計(jì)過程沒有任何的目標(biāo)。設(shè)計(jì)每進(jìn)行一步趙老師、劉老師和同老師都認(rèn)真檢查，耐心細(xì)致的指出設(shè)計(jì)種出現(xiàn)的錯(cuò)誤和不當(dāng)?shù)牡胤?，并指?dǎo)修改和完善。本次設(shè)計(jì)的題目是多軸鉆床的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)機(jī)床應(yīng)滿足的基本要求有以下幾點(diǎn)：1、 工藝可能性。機(jī)床的工藝可能性是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求，大致包括下列內(nèi)容：機(jī)床可完成的工序種類，加工零件的類型、材料和尺寸范圍，毛坯的種類等。2、 加工精度和表面粗糙度。3、 生產(chǎn)率。機(jī)床

17、的生產(chǎn)率通常指單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所加工的工件數(shù)量。4、 自動(dòng)化成度。5、 操作安全方便和工作可靠。6、 效率，使用期限和成本等等。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意使機(jī)床體積小，重量輕，占地面積小，外形美觀以及注意防止污染環(huán)境。對(duì)于上述所提到的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)應(yīng)綜合考慮。因?yàn)槲业娜蝿?wù)主要時(shí)多軸鉆床的部件設(shè)計(jì)，所以考慮的事情比較細(xì)。它鍛煉了我的分析問題的能力。在下面的章節(jié)中將進(jìn)行一一敘述。 注31 概述概述多軸鉆床是伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)代化的需要而產(chǎn)生的。其被應(yīng)用與許多方面，像汽車零部件的加工、農(nóng)用機(jī)械的零部件的加工以及其它大批量生產(chǎn)加工生產(chǎn)多孔零件的地方。多軸鉆床在加工業(yè)中有著很大的優(yōu)勢(shì)。它的使

18、用使加工速度提高，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)工件在同一個(gè)方向上有數(shù)個(gè)孔時(shí)，用普通鉆床加工時(shí)就要加工一個(gè)孔后又挪動(dòng)工件加工另一個(gè)孔，這樣就需要專人搬動(dòng)工件，對(duì)于小型工件可以采用這種方法，但當(dāng)工件很大時(shí)再采用這種方法就很落后，生產(chǎn)率很低，成本增加。所以，我們?cè)谂柯暽a(chǎn)多孔工件時(shí)就需要一種專門的機(jī)床來加工，所以就產(chǎn)生了由單臂鉆床衍生而來的多軸鉆床。多軸鉆床與普通鉆床的不同是多軸鉆床的主軸箱是像太陽系一樣，繞中間軸均部排列的主軸被中間軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸帶動(dòng)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，完成切削工作。這樣多孔工件被一次加工成形，從而使勞動(dòng)強(qiáng)度大大減小，加工時(shí)間大大縮短，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了產(chǎn)品成本。在我們參觀的強(qiáng)力輪胎廠多年使多軸鉆床

19、加工輪輻，表現(xiàn)出以下優(yōu)越性：1 加工速度塊快。使用多軸鉆床加工輪輻，較之采用普通搖臂鉆床，平均功效提高 30。2 加工質(zhì)量好。采用該鉆床加工的空組，孔的位置尺寸誤差小，工件互換性好，從未出現(xiàn)過因孔位置尺寸部隊(duì)而反攻報(bào)廢的情況。3 多軸鉆造價(jià)低廉，維修方便，技術(shù)難度不高。多軸鉆的形式也是多種多樣的。根據(jù)多軸鉆的結(jié)構(gòu)可吧多軸鉆分為內(nèi)嚙合多軸鉆和為嚙合多軸鉆。內(nèi)嚙合多軸鉆是指齒輪傳動(dòng)為內(nèi)嚙合式，外嚙合多軸鉆式指齒輪傳動(dòng)為外嚙合式。根據(jù)鉆頭形式可分為臥式和立式兩種。在本設(shè)計(jì)中，我們采用外嚙合齒輪傳動(dòng)。 注4多軸鉆在加工多孔零件時(shí)，具有良好的加工精度，能夠達(dá)到很好的加工質(zhì)量。但在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)也有兩個(gè)重要的

20、問題需要重點(diǎn)討論即工件的定位和加緊。在多軸鉆床加工時(shí)工件與刀具之間占有相對(duì)正確的位置時(shí)非常重要的，因此夾具的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的任務(wù)，我們要依靠合理的夾具設(shè)計(jì)來保證我們的加工精度合乎要求。另外多軸鉆床的刀具導(dǎo)向也是一個(gè)重要問題，就是刀具在鉆孔時(shí)會(huì)變形，從而加工的孔會(huì)傾斜，出現(xiàn)廢品。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用鉆套來進(jìn)行導(dǎo)向，并且鉆套在刀具熱變形時(shí)起到固定刀具的作用，使刀具的變形不會(huì)對(duì)加工的工件有很大的影響。這樣我們就解決了多軸鉆的定位和刀具導(dǎo)向問題。 總之，多軸鉆床在我們的工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的意義。它大大的提高了我們的勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高了多孔工件加工的精度，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也推動(dòng)了我國生產(chǎn)行業(yè)的迅

21、速發(fā)展。我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)多軸鉆床領(lǐng)域的開發(fā)。 注52 多軸鉆床總體設(shè)計(jì)多軸鉆床總體設(shè)計(jì)多軸鉆床的總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它對(duì)機(jī)床所達(dá)到的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能起著決定性的作用。機(jī)床總體設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一：是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)；其二：隨著機(jī)床在我過機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)機(jī)床在組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，當(dāng)需要設(shè)計(jì)機(jī)床使，可以利用通用部件來進(jìn)行設(shè)計(jì)機(jī)床。本設(shè)計(jì)屬于第一種情況，即設(shè)計(jì)用于輪輻加工的多軸鉆床，其屬于專用機(jī)床，這也是當(dāng)前最普遍的做法。一般來說，機(jī)床總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮下列幾點(diǎn)：（1）采用合適的加工工藝，制定最佳方案；（2）

22、合適的確定機(jī)床工序集中程度；（3）合適的選擇組合機(jī)床的通用部件；（4）選擇前當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置形式；（5）合理的選擇切削用量；（6）設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱。2.1 加工工件的工藝分析加工工件的工藝分析在本次設(shè)計(jì)中，我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)床是輪輻螺栓孔專用擴(kuò)絞鉆床。該廠目前采用單臂鉆床對(duì)輪輻孔進(jìn)行擴(kuò)鉸工作，該機(jī)床在工作時(shí)需要三個(gè)工人一起配合工作即一個(gè)人操作機(jī)床，兩個(gè)人轉(zhuǎn)動(dòng)工件。因此我們應(yīng)該對(duì)所加工的工件外形、尺寸以及加工面的位置做詳細(xì)的分析。下面是所加工的工件的在擴(kuò)空前的零件圖如下圖1-1 所示六孔輪輻零件圖： 注6圖 21 六孔輪輻零件圖由于所加工工件的外形尺寸如上，所要完成的加工工序是對(duì)

23、 A 面上的六個(gè)加工六個(gè)大小相同的32 的孔進(jìn)行擴(kuò)和絞的工作，因此為了保證配合質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，我們?cè)O(shè)計(jì)一臺(tái)多軸鉆床可以一下完成六個(gè)孔的擴(kuò)絞工作，從而節(jié)省人力和時(shí)間，提高了勞動(dòng)效率。這樣我們就確定設(shè)計(jì)一臺(tái)為加工上述零件使用的 6 軸鉆床的工藝方案。該多軸鉆床的鉆頭排列按上述工件來定。在加工不同孔徑但外觀尺寸一樣的孔時(shí)只需同時(shí)換六把鉆頭即可。2.2 多軸鉆床鉆削方式設(shè)計(jì)多軸鉆床鉆削方式設(shè)計(jì)鉆床的工藝方法確定后，刀具與工件在鉆削加工時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)亦隨著被確定了。但此相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以完全分配給刀具，也可以完全分配給工件，或由刀具和工工件共同完成。設(shè)計(jì)專用鉆床，我們應(yīng)分析比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)

24、，選擇最佳的運(yùn)動(dòng)方案。下面是我們擬定的幾種分配方案。2.2.12.2.1 鉆削加工的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由刀具實(shí)現(xiàn)鉆削加工的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由刀具實(shí)現(xiàn)在輪輻專用多軸鉆床上鉆孔時(shí)，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都有刀具完成，鉆頭的軸 注7向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鉆頭的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)形成了切削加工時(shí)的全部相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如圖 22 所示。采用該方法，把運(yùn)動(dòng)完全分配給刀具，可以順利完成重型工件的加工。鉆頭在回轉(zhuǎn)過程中可同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪輻的擴(kuò)絞工序。機(jī)床部件配置形式與普通機(jī)床相似。這種機(jī)床的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，但在鉆削扭矩通過刀具本身傳遞，對(duì)于較長的鉆頭就會(huì)產(chǎn)生較大的扭矩變形而引起震動(dòng)。因此刀具選擇則為高速鋼。

25、2.2.2.2.2.2.鉆削加工時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)鉆削加工時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在多軸鉆床設(shè)計(jì)中，擴(kuò)絞輪輻孔時(shí)主運(yùn)動(dòng)分配給鉆頭，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由工件完成，即鉆頭的向下運(yùn)動(dòng)和工件的向上移動(dòng)，如圖（23）所示。該方案用于工件重量不大的設(shè)計(jì)中。圖 22 注8根據(jù)上面擬定的方案比較，由于我們所設(shè)計(jì)的多軸鉆床所加工的輪輻重量不是過大，一個(gè)工人可以兩手搬動(dòng)。因此，我們不難看出在本次設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該采用第二種方案。2.3 多軸鉆床的總體布局設(shè)計(jì)多軸鉆床的總體布局設(shè)計(jì)2.3.1.2.3.1.機(jī)床總體布局的基本要求機(jī)床總體布局的基本要求在進(jìn)行機(jī)床的總體布局設(shè)計(jì)時(shí)，我們要全面的考慮以下幾點(diǎn)：1） 保證給定的工藝過程；2） 證機(jī)床的剛度、

26、精度、抗震性和穩(wěn)定性，力求減輕機(jī)床重量。3） 保證機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且盡量用較短的傳動(dòng)鏈，以提高傳動(dòng)精度和效率。4） 保證良好的加工工藝性，以便于機(jī)床的加工和裝配。5） 保證安全生產(chǎn)，便于操作調(diào)整和維修。6） 盡可能保證占地面積小7） 機(jī)床外形美觀大方，符合人機(jī)學(xué)原理。2.3.22.3.2 決定多軸鉆床總體布局因素的分析決定多軸鉆床總體布局因素的分析1）.零件的工藝方法對(duì)鉆床設(shè)計(jì)有一定影響圖 23 注9專用機(jī)床上加工工件的工藝方法是多種多樣的。在我們?cè)O(shè)計(jì)多軸鉆床時(shí)，往往由于工藝方法的改變，導(dǎo)致機(jī)床運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)部件配置以及結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生一系列的變化，因此在確定專用多軸鉆床的總體布局時(shí)應(yīng)首先分析和選擇合理的

27、加工工藝。輪輻多軸鉆床的主運(yùn)動(dòng)為鉆頭的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它工作時(shí)將輪輻裝在鉆頭正下方的專用定位機(jī)構(gòu)上如圖 24 所示：圖 242）.精度等級(jí)對(duì)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)有一定的制約由于多軸鉆床的加工精度和光潔度與機(jī)床的剛度和抗震性有關(guān)，為了得到所要求得加工精度和光潔度，在機(jī)床總體布局上就應(yīng)該保證有足夠的剛度和抗震性。通常情況下，支承形式為封閉的框架時(shí)，其剛度較好，如大型立車、刨床、銑床、坐標(biāo)鏜床等都采用龍門式。當(dāng)收到工藝限制無法采用龍門式時(shí)，可采用輔助支承懸臂梁、活動(dòng)橫梁來加強(qiáng)機(jī)床的剛度和抗震性。機(jī)床加工過程中產(chǎn)生的震動(dòng)傳遞給工件和刀具，會(huì)使被加工表面產(chǎn)生震動(dòng)，降低表面光潔度。震動(dòng)也是刀具壽命縮短，使機(jī)床零件的磨

28、損加快。震動(dòng)所造成的噪音，使工人疲勞。因此，設(shè)計(jì)機(jī)床應(yīng)采用措施來消除和減少震動(dòng)。減少機(jī)床震動(dòng)可從布局、結(jié)構(gòu)、剛度等方面來采取措施。本設(shè)計(jì)多軸鉆床在工作時(shí)主要是電機(jī)引起的震動(dòng)較大，故可采用隔離強(qiáng)迫振源的措施。 注10本設(shè)計(jì)中由于輪輻的螺栓孔不要求精密度過高，并且由于廠方的經(jīng)濟(jì)限制，因此在減震方面要求不高，因此采用電機(jī)、減速器、主軸箱計(jì)中放置的方案。如圖 25 所示造型。 圖 253）.生產(chǎn)效率對(duì)總體布局的設(shè)計(jì)也有很大的影響機(jī)床的生產(chǎn)批量不同，其結(jié)構(gòu)可能完全不同。強(qiáng)力輪胎廠加工輪輻屬于大批量生產(chǎn)，因此制造調(diào)整用專門輪輻擴(kuò)絞專用機(jī)床，一次完成多孔加工。此方案效率高，工作不需要轉(zhuǎn)為，工作臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但

29、占地面積大。4）.操作的方便性也影響總體方案的制定機(jī)床的總體布局考慮人的重要性支配作用，應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)：.因?yàn)槿嗽跈C(jī)床工作中起主導(dǎo)作用，所以考慮到人體的基本尺寸和四肢的活動(dòng)范圍，以減輕工人的疲勞程度。為便于操作者觀察加工過程和操縱機(jī)床，工件與刀具離地面的距離應(yīng)適應(yīng)。.合理選擇立柱的位置，使之符合通常的操作習(xí)慣，便于對(duì)刀.調(diào)整和測(cè)量。 注11.合理選擇工人的操作操作位置。常用的操縱手柄和控制按鈕應(yīng)設(shè)在菜作者的近身。綜上所述，影響機(jī)床總體布局的因素是多方面的。其中，工藝方法的選擇，對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的要求及運(yùn)動(dòng)分配是其決定性作用的因素；工件的尺寸、精度、形狀等是應(yīng)考慮的重要因素。在我們?cè)O(shè)計(jì)中，考慮到這些

30、因素，我們選擇如圖 25所示多軸鉆床的具體外觀形狀。 注123 多軸鉆床的部件多軸鉆床的部件上面我們經(jīng)過分析選用了圖（1-9）所示的機(jī)床，該機(jī)床由底座、工作臺(tái)、立柱、定位加緊機(jī)構(gòu)、主軸箱、上臺(tái)板四部分組成，現(xiàn)對(duì)該機(jī)床的各個(gè)部件的功能進(jìn)行具體分析：3.1 底座底座底座是整個(gè)機(jī)床的重要部件之一，它主要用來支承其它元件。本設(shè)計(jì)多軸鉆床的底座要能承受壓力，滿足足夠的抗彎強(qiáng)度，并有吸振的作用。機(jī)床底座的穩(wěn)定性要使機(jī)床在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，工作性能穩(wěn)定，不影響機(jī)床的加工精度，并且具有減震作用。所以底座設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到與地面的接觸要穩(wěn)定，一般為點(diǎn)接觸。3.2 工作臺(tái)工作臺(tái)工作臺(tái)是安放工件的部件，是機(jī)床的主要部

31、件。該部分與底座相聯(lián)，并固定在底座上。工作臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到與鉆模板的平行度，這樣才能保證工件鉆孔的垂直的，從而保證加工精度。3.3 立柱立柱在本機(jī)床的設(shè)計(jì)里，立柱不僅起導(dǎo)軌作用，而且對(duì)主軸箱和電機(jī)起支撐作用。其在設(shè)計(jì)時(shí)其四根導(dǎo)軌的平形度是個(gè)重要的問題。由于工件沿導(dǎo)軌向上進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 注13因此導(dǎo)軌的平行度影響了工件孔的中心線相對(duì)于刀具軸線的同軸度，因此在導(dǎo)軌安裝時(shí)要嚴(yán)格要求其平行度。由于主軸箱也在立柱上固定，所以也影響刀具與水平面的垂直度，因此我們?cè)谘b配時(shí)一定要使每個(gè)零件達(dá)到精度。3.4 定位加緊機(jī)構(gòu)定位加緊機(jī)構(gòu)孔的加工是一道很難的工序，如果不能很好的使加工的零件定位和加緊，則可能使加工的零件的

32、孔根本不能滿足要求的技術(shù)要求，通常情況下有可能加工成斜孔，零件的內(nèi)部不是圓柱形，而可能變成橢圓形，嚴(yán)重的影響了零件的質(zhì)量，從而產(chǎn)生報(bào)廢零件，大大提高了加工的成本。在裝配的過程中，定位加緊裝置的中心線和主軸上的主軸中心線保持同軸度，來共同完成零件的定位，這樣就提高了定位的精度。3.5 主軸箱主軸箱主軸箱是用于布置機(jī)床工作主軸及其傳動(dòng)零件和相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)的。它通過按一定速比布置傳動(dòng)齒輪，把動(dòng)力從動(dòng)力部件動(dòng)力頭動(dòng)力箱和電動(dòng)機(jī)等，傳遞給各個(gè)工作主軸，使之獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。3.6 刀具及調(diào)節(jié)柄刀具及調(diào)節(jié)柄刀頭主要是用來加工零件所用的。本設(shè)計(jì)的多軸鉆床屬于專用機(jī)床，僅加工一個(gè)型號(hào)的工件，所以僅設(shè)計(jì)

33、一種尺寸的刀頭就夠了。調(diào)節(jié)柄是用來調(diào)節(jié)刀具安裝尺寸的部件。 注144 多軸鉆床的參數(shù)設(shè)多軸鉆床的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)多軸鉆床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)主要包括主運(yùn)動(dòng)參數(shù)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)。主運(yùn)動(dòng)參數(shù)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)系單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)為主軸轉(zhuǎn)速；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是用液壓系統(tǒng)支承工作臺(tái)來表示的。在確定多軸鉆床的主運(yùn)動(dòng)參數(shù)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)之前，先確定本設(shè)計(jì)所加工零件的有關(guān)參數(shù)。4.1 參數(shù)和尺寸參數(shù)參數(shù)和尺寸參數(shù)鉆床加工零件孔的大小 d=32mm,對(duì)稱孔之間的中心距 a=222.25mm，六個(gè)孔。4.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)鉆床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)指鉆頭轉(zhuǎn)速、工件安裝的進(jìn)給速度。多軸鉆床屬于回轉(zhuǎn)式主運(yùn)動(dòng)機(jī)床，其主運(yùn)動(dòng)參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速，該機(jī)床只加工一種零件，

34、故只有一種固定轉(zhuǎn)速。1000vnd其中各參數(shù)含義：n主軸轉(zhuǎn)速（r/min ）v切削速度（m/min）d工件或刀具直徑（mm）代入數(shù)據(jù)得：。10001000 20/min199.04 /min32vmnrdmm 注154.3 動(dòng)力參數(shù)動(dòng)力參數(shù)多軸鉆床的動(dòng)力的動(dòng)力參數(shù)包括機(jī)床驅(qū)動(dòng)的各種電動(dòng)及的功率或扭矩。因?yàn)闄C(jī)床各傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)都是根據(jù)動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)算的。如果動(dòng)力參數(shù)過大，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低負(fù)荷情況，功率因素小，造成電力的浪費(fèi)，同時(shí)使傳動(dòng)部件及相關(guān)零件的尺寸設(shè)計(jì)過大，浪費(fèi)材料，且機(jī)床笨重。如果定的過小，機(jī)床達(dá)不到設(shè)計(jì)提出的使用性能的要求。下面確定鉆床的動(dòng)力參數(shù)：機(jī)床主電動(dòng)機(jī)的功率為：p主PPPP

35、切主空輔式中各參數(shù)的含義：消耗于切削的功率又稱有效功率（KW）P切空載功率（KW）P空隨載荷增加的機(jī)械損耗功率（KW）P輔（KW）的計(jì)算：P切計(jì)算公式如下：660000VPZ切F式中各參數(shù)含義：切削力ZFV切削速度代入數(shù)值得16.8720322260.3562.16000060000TVdPKWKW扭鉆切 則2.1KWP切 注16（KW）的計(jì)算P空鉆床主運(yùn)動(dòng)空轉(zhuǎn)時(shí)由于傳動(dòng)件摩擦、攪油、空氣阻力等原因。電動(dòng)機(jī)要消耗部分功率，其值隨傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速的增而增加，與傳動(dòng)件預(yù)緊程度及裝配質(zhì)量有關(guān)。則對(duì)于鉆床主傳動(dòng)空載功率損失估算公式為：955000jnKdPnC平均空主（）式中各參數(shù)含義：主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中除主軸外

36、所用傳動(dòng)軸徑的平均直徑d平均除主軸外各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速之和，即 101r/minjn198.76r/min(主軸轉(zhuǎn)速)n主主軸前后軸徑的平均值d主3064472d主主軸軸承系數(shù)查軸承參數(shù)表得（k 一般取 35 1C1mdCKd主這里取 4） ，則1473.357.5C4代入數(shù)值得：4 57.53.3 198.76955000P空（101. 41）=0. 18kw的計(jì)算機(jī)床鉆削時(shí)，由于傳動(dòng)件壓力加大，則摩擦損失將增加。于是得 p輔： ppP切切輔機(jī)123399990.92機(jī)9599把數(shù)據(jù)帶入公式得：2.192p輔2. 10. 1826KW 注17所以： 2.10.180.18262.4626kwPP

37、PP切主空輔根據(jù)以上計(jì)算，選取主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取型號(hào)為 Y160L8。Y 系列電動(dòng)機(jī)為全封閉自扇冷式，用于空氣中不含易燃，易炸或腐蝕性氣體的場(chǎng)所，也適用于無特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床。這章對(duì)總體布局的設(shè)計(jì)做了簡(jiǎn)單的分析，下一章將對(duì)多軸鉆床的主軸相進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。 注185 主軸箱設(shè)計(jì)主軸箱設(shè)計(jì)主軸箱是多軸鉆床的重要組成部分，是用于布置機(jī)床工作主軸及其傳動(dòng)零件和附加機(jī)構(gòu)的。它通過按一定速比排布傳動(dòng)齒輪，把動(dòng)力部件上的動(dòng)力傳遞給各個(gè)工作主軸，使之獲得所需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。主軸箱的設(shè)計(jì)包括傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和箱體的設(shè)計(jì)兩部分。本設(shè)計(jì)主軸箱采用黃干油進(jìn)行潤滑。5.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

38、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1.1 主傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)主傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是主軸箱設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的一環(huán)。所謂傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是通過一定的傳動(dòng)鏈，按要求把動(dòng)力從動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)軸傳遞到主軸上去。同時(shí)，滿足主軸箱其他結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)的要求。傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求：（1）在保證主軸的強(qiáng)度，剛度，轉(zhuǎn)素和轉(zhuǎn)向要求的前提下，力求是傳動(dòng)軸和齒輪為最少。應(yīng)盡量用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸；當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用齒輪變位的方法和湊中心距離。（2）在保證有足夠強(qiáng)度的前提下，主軸，傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少，以減少各類零件的品種。（3）通常應(yīng)避免主軸帶動(dòng)主軸，否則將增加主動(dòng)主軸的負(fù)荷。（4）最佳傳動(dòng)比為 11.5，但

39、允許采用到 33.5。（5）粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能靠近前支承，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。（6）盡可能避免升速傳動(dòng)，必要的升速最好放在傳動(dòng)鏈的最末一，二級(jí)，以減少功率損失。 注19在我們?cè)O(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，包括齒輪的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)以及附件設(shè)計(jì)三部分，下面我們進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)計(jì)算。5.1.2 主軸箱齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)主軸箱齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，其主要特點(diǎn)有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長的優(yōu)點(diǎn)，并且改傳動(dòng)比較平穩(wěn)。齒輪傳動(dòng)可做成開式、半開式或閉式，在我們的設(shè)計(jì)中現(xiàn)場(chǎng)情況做成半開式。由于所設(shè)計(jì)的齒輪在具體情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個(gè)工作壽命期間不致

40、失效，因此我們?cè)邶X輪設(shè)計(jì)式通常按只保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩個(gè)準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。 下面我們對(duì)齒輪進(jìn)行具體的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 根據(jù)廠方提供的零件圖（如下圖） ，所加工零件的兩對(duì)稱孔之間中心距為222 另外考慮到該廠操作人員操作水平有限， 因此要求主軸箱內(nèi)的齒輪足夠結(jié)實(shí)，故初選主軸軸箱齒輪模數(shù)為 3mm。 （廠方要求） 。圖 51 注201齒輪齒數(shù)：兩對(duì)稱鉆頭中心距與齒數(shù)關(guān)系為： (1)1212()2adddm zz(1)式中各參數(shù)含義：d兩對(duì)稱孔中心距 分度圓直徑1d 小齒輪212dmzza大齒輪分度圓直徑齒輪模數(shù)小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)小齒輪與大齒輪中心距把 d222.25，m3 代入（

41、1）式得：d=222.253() 12zz則：12222.2574.13zz由于為齒輪齒數(shù)，則為整數(shù)，所以 74.1 可以圓整為整數(shù) 74，12,z z12zz因此74。由于齒輪齒數(shù)應(yīng)該遵循互質(zhì)原則，所以初定12zz49，25，則齒數(shù)比 u。已知主軸轉(zhuǎn)速 n199.04r/min,即小1z2z211.96zz齒輪轉(zhuǎn)速為 199.04r/min,齒數(shù)比 u1.96 即 i1.96。2選擇齒輪類型,精度等級(jí)及材料(1).輪應(yīng)不受軸向載荷，故選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)(2).因?yàn)槎噍S鉆床為一般工作機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故選用 7 級(jí)精度（GB10095- 注2188）.(3).齒輪的材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)課本（高

42、等教育出版社編）表 101選擇小齒輪材料為 20CrMnTi,硬度為 300HBS，齒面硬度 60HRC;大齒輪材料為 40Cr,硬度為 280HBS.5.1.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與齒輪的幾何尺寸、貿(mào)配、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟(jì)度等因素有關(guān)。因此進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮上述各方面的因素。在這里我們按齒輪的直徑大小選定合適的形式。具體設(shè)計(jì)如下。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下原則：當(dāng)齒頂圓直徑小于 160mm 時(shí)，可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。當(dāng)齒頂圓直徑在 160500mm 可以做成腹板式結(jié)構(gòu)。1） 小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)中小齒輪，則選用實(shí)心結(jié)構(gòu)即盤式齒輪，其結(jié)構(gòu)尺75admm寸

43、為：則(2 2.5)em2.5 37.5emm *75275277200aadhmm該齒輪結(jié)構(gòu)如圖 52 所示 注22圖 522） 大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)榇簖X輪分度圓直徑為 dmz=mm,由小齒輪設(shè)計(jì)原則可知 147 小49 3于 160，所以大齒輪選實(shí)心結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)與小齒輪一樣，如 5.12 上圖所示。3).大齒輪和小齒輪參數(shù)表如下所示：名稱參數(shù)代號(hào)大齒輪參數(shù)小齒輪參數(shù)模數(shù)m33齒數(shù)z2547壓力角20*20fc d20分度圓直徑d75147齒頂高系數(shù)*ah11徑向間隙c0.750.75齒頂高直徑h5.945.94齒根圓直徑1ad77149齒全高fd71.25145.25至此，齒輪的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，

44、齒輪的校核將在下一節(jié)進(jìn)行。 注235.2 傳動(dòng)件的計(jì)算和校核傳動(dòng)件的計(jì)算和校核5.2.1 齒輪的計(jì)算和校核齒輪的計(jì)算和校核1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì) （高等教育出版社）有如下設(shè)計(jì)計(jì)算公式： 213112.32()tEtdHkTZudu1).確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1) 試選載荷系數(shù)： 1.3Tk(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：511195.5 10/TP n由機(jī)械設(shè)計(jì)便覽表 412 各種性能減速器主要性能比較查的減速器效率為 9596，由實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的軸承效率為 99，連軸器效率為 99。因?yàn)橹鬏S箱齒輪布置為六個(gè)小齒輪均勻分布在一個(gè)大齒輪的邊沿，并被大齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以主軸箱輸出功

45、率為式123316PP中各參數(shù)含義： 輸入減速器的功率P減速器效率1連軸器效率2滾動(dòng)軸承效率3將7.35，95，99，99代入（2）式得：P12317.35 95% 99% 99% 99%6P 注246.7756kw1.129KW小齒輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算： 。式中各參數(shù)含義：1nnii電主減 把，得：i1電減主n小齒輪轉(zhuǎn)速n 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速減速器傳動(dòng)比i 主軸箱傳動(dòng)720n電7.1i減1.96i主1720 /min1.967.1rn 198.76 /minr所以： 195.5 10 1.129198.7 /minkwTr45.426 10/N mm（3）由機(jī)械設(shè)計(jì)表 107 選齒寬系數(shù)0.53。d（4

46、）由機(jī)械設(shè)計(jì)表 106 查得材料得影響系數(shù)=189.8 。EZ12MP(5)由機(jī)械設(shè)計(jì)表 1021d 按齒面硬度差的小齒輪得接觸疲勞強(qiáng)度極限,.。lim11400HMPlim2600HMP(6) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 116060 198.76 /min 1 (8 30 15)hNn jLr 84.29 108824.29 102.189 101.96N（7）由機(jī)械設(shè)計(jì)表 1019 查的接觸疲勞強(qiáng)度系數(shù) 注25 10.93HNk20.98HNK(8)計(jì)算接觸許用應(yīng)力取失效概率為 1，安全系數(shù)為 s=1 ,由機(jī)械設(shè)計(jì)式 1012 得：2lim220.98 600588HNH

47、HKMPMPS2)計(jì)算（1）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑代入中較小的值：1tdH13112.32()tEtdHkTZudu4231.3 5.426 101.96 1198.762.32()0.531.96588mm65.946（2）計(jì)算圓周速度 V： 1160 1000td nV 65.946 198.7660 1000 0.686/m s（3）計(jì)算齒寬 b：1dtbdA0.53 65.94634.95mm（4）計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h：模數(shù) 1165.9462.6425ttdmmmZ齒高 2.252.25 2.645.94thmmm 注26 34.955.8845.94bh（5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)

48、 v0.686m/s，7 級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 108 查的動(dòng)載系數(shù) 1.05。直齒輪假設(shè)vk100/Atk FN mmb由機(jī)械設(shè)計(jì)表 103 查得 。1.2HFkK由機(jī)械設(shè)計(jì)表 102 查得使用系數(shù)。1AK 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 104 查得 7 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)2231.120.18 (1 0.6)0.23 10HddKb將數(shù)據(jù)代入后得：2231.120.18 (1 0.6 0.53 ) 0.530.23 1034.95HK1.187由 查機(jī)械設(shè)計(jì)1013 得 5.884bh1.187Hk1.145FK故載荷系數(shù)。1 1.05 1.2 1.45AVHHKK K KK 1.4427

49、（6） 載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)公式 1010a 得33111.442765.94668.271.3ttkddmmk由實(shí)際要求該設(shè)計(jì)選,其強(qiáng)度完全合格。1175dmmd（7）計(jì)算模數(shù) m 。1175325dmmmz 注272 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)式 105 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：13212()FaSadFY YkTmz1)確定公式內(nèi)的各個(gè)參數(shù)值 （1） 機(jī)械設(shè)計(jì)圖 1020d 查得小齒輪得彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度1750FEMPa2720FEMPa（2）由機(jī)械設(shè)計(jì)1018 查得彎曲疲勞壽命 10.9FNk20.95FNK（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲

50、勞安全系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)式 1012 得1.4S 1110.9 14009001.4FNFEFKMPaS2220.95 6004071.4FNFEFKMPaS（4）載荷系數(shù)。AVFFkK K KK（5）查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表 105 查得 ： 。12.62FaY22.32FaY（6）校正系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表 105 查得 11.59saY21.70saY計(jì)算大小齒輪的并比較大?。篎asaFY Y1112.62 1.590.00463900FasaFYY222.32 1.700.0097407FasaFYY 注28顯然大齒輪數(shù)值大。3 設(shè)計(jì)計(jì)算 4322 1.4427 5.426 101.660.5

51、3 25mmm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸強(qiáng)度的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，根據(jù)廠房要求75mm，m=3 完全可靠。1d3.幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算分度圓直徑 1125 375dz mmm 2249 3147dz mmm 2）計(jì)算中心距 1275 14711122ddamm3）計(jì)算齒輪寬度 10.53 7539.75dbdmm由于齒寬計(jì)算原則：大齒輪寬度在計(jì)算之內(nèi)，小齒輪寬比大齒輪寬510mm，故將齒寬就近圓整為，符合廠方要求。140Bmm235Bmm4.驗(yàn)算 41122

52、 5.426 101446.9375.0tTFNd1 1446.9341.341/35AtK FN mmb故設(shè)計(jì)合理。 注295.2.2 軸的計(jì)算和校核軸的計(jì)算和校核軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)即動(dòng)力的傳遞，因此軸的功用時(shí)支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。所以，軸的設(shè)計(jì)也和其它零件的設(shè)計(jì)一樣，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就需要根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件的裝配困難。因此，軸的結(jié)構(gòu)

53、設(shè)計(jì)也是我們這部分要做的主要工作。軸的工作能力計(jì)算是指周的強(qiáng)度、剛度和震動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。因?yàn)槎鄶?shù)情況下，軸的結(jié)構(gòu)工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。在本設(shè)計(jì)中就是這種情況，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算中我們只對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，防止其斷裂或塑性變形。下面我們進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)計(jì)算。5.2.2.1.主軸的設(shè)計(jì)1.主軸的形式設(shè)計(jì)主軸的型式和直徑，主要取決于刀具的進(jìn)給抗力和切削扭矩或主軸-刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。本設(shè)計(jì)工序?yàn)閿U(kuò)鉸，采用有止推軸承的主軸。1）主軸分布類型及主動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法：軸的分布類型機(jī)床所加工零件是多種多樣的，結(jié)構(gòu)各有不同，但被加工零件上（即主軸箱上主軸的分布） ，大體可以歸納成下述幾種類型： 單組或多組

54、圓周分布； 等距或不等距直線分布； 圓周或直線混合分布； 任意分布。 注30根據(jù)廠方所提供的零件圖，本設(shè)計(jì)采用第一種類型中的單組圓周分布。2）.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法主軸的分布盡管有各種各樣類型，但通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的轉(zhuǎn)動(dòng)是：用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。本設(shè)計(jì)采用此種設(shè)計(jì)具體方案如下：在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，首先把所有主軸（6 軸）分成一組同心圓，然后在同心圓上放置一根傳動(dòng)軸，來帶動(dòng)一組主軸。接著再用此轉(zhuǎn)動(dòng)軸與動(dòng)力部件驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)起來。這就是通常的傳動(dòng)布置次序，即由主軸處布置起，最后再引到動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)軸上。2.主軸的參數(shù)設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)選用剛性主軸。設(shè)計(jì)剛性主軸的主要內(nèi)容之一是選擇主軸參數(shù)。主軸參數(shù)確定的正

55、確與否，對(duì)主軸的剛性將有很大的影響。在設(shè)計(jì)剛性主軸箱時(shí)，若主軸參數(shù)選擇不合理，使被加工零件達(dá)不到要求的精度和光潔度。 （1）求輸出軸上的功率由齒輪計(jì)算知 11.129p kw 1198.76n /minr 415.426 10T .N mm（2）求作用在齒輪上的力已知輸出軸小齒輪的分度圓直徑為：113 2575dmzmm 而 411122 5.426 101446.9375tTFNd 11446.93201359.67rtFFCOSCOSN11446.931539.7820tnFFNCOSCOS 注31式中各參數(shù)代表的含義：小齒輪傳遞的扭矩，單位為 N mm1T.小齒輪的節(jié)圓直徑，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪即

56、為分度圓直徑。1d嚙合角，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪a203.初步確定軸的最小直徑因?yàn)檩S的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： ，式中各參395500000.2TTTPTnWd數(shù)含義： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 Mpa。TT軸所受的扭轉(zhuǎn)力，單位為。.N mm軸的抗扭截面系數(shù)，單位為。TW3mm軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min.。nP軸傳遞的功率，單位為 KW。計(jì)算截面處軸的直徑，單位為 mm。d許用扭轉(zhuǎn)且應(yīng)力，單位為 MP。T軸常用幾種材料及值取軸的材料 45 號(hào)鋼，、Mpa 值在T0AT2545，值在 126103，本設(shè)計(jì)取=126,由上式得軸的直徑0A0A 注3233330133min0195500009550000.20.21.12

57、912622.5198.7630 62 17.25TTIIIpPPdAnnnpdAmmndD Tlb h選取軸的材料為 45 號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)處理） 。本設(shè)計(jì)考慮鍵槽削弱影響，對(duì)于單鍵d 增大 45，則 d=23.6mm.因?yàn)閺S方要求主軸直徑留有一定的富裕量，圓整為 30mm，則。133min011.12912622.5198.76pdAmmn本設(shè)計(jì)主軸的最小直徑為安裝軸承，為了使所選的軸徑與安裝軸承的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選軸承型號(hào)。5.5.2.2.大齒輪軸的設(shè)計(jì)1.大齒輪軸的轉(zhuǎn)速大齒輪軸的效率,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，則2p2n2T,2123PP式中各參數(shù)含義：電動(dòng)機(jī)輸出功率,P減速器效率1連軸器效率2滾動(dòng)軸

58、承效率3將7.35kw, =95%,=99%,=99%代入上式,P12327.35 95% 99% 99%P 6.844kw 注33大齒輪轉(zhuǎn)速：2720 /min101.41 /min7.1nrnrn電減于是52216.844955000095500006.445 10101.41PTP2 大齒輪上的力因?yàn)橐阎退偌?jí)大齒輪的分度圓直徑為223 49147dmzmm 而，因?yàn)榱鶄€(gè)小齒輪均布在大齒輪周511222 6.445 108768.7.147tTFN mmd圍，徑向力相互抵消，故理論值為零。2rF3.初步確定軸的最小直徑選取周的材料為 45 號(hào)鋼（調(diào)制處理） 。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 153 取，

59、于是得：。0126A 233min036.84412651.3101.41PdAmmn考慮到鍵槽削弱影響時(shí)，對(duì)于雙鍵 d 增大 710（見鍵的校核） ，本設(shè)計(jì)單鍵強(qiáng)度不夠，不符合要求，故選用雙鍵，則：minmin10%51.351.3 10%56.43ddd就近圓整為 60mm.。輸入軸的最小直徑顯然時(shí)聯(lián)結(jié)聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選軸的直徑與連軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：,查機(jī)械設(shè)計(jì)表 102，考慮到載荷均勻平穩(wěn)，2caATK T 注34故取1Ak 則： 521 6.445 10.caATK TN mm 56.445 10.644.5 .N mmN m按計(jì)算

60、轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器工程轉(zhuǎn)矩額條件，查標(biāo)準(zhǔn) (GB/T5015-1985),選caT用 TL8 型彈性套住銷聯(lián)軸器（查表機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) ）其公稱轉(zhuǎn)矩為 710Nm,許用轉(zhuǎn)速為 3000r/min,滿足要求，其具體參數(shù)見主軸箱附件設(shè)計(jì)。5.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.3.1 主軸（小齒輪軸）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1.擬定軸上零件的裝配方案如圖 5.21圖 532.根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長度確定軸各段直徑和長度如上圖，主軸軸徑 d30mm，所選軸承型號(hào)為 7207，其尺寸為;取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為 16mm,軸承端蓋總寬度為30 62 17.25dD T20mm；軸承距箱體內(nèi)壁距離為 2m

61、m;又因?yàn)辇X輪寬為 40mm 則=100mm（根IIIl 注35據(jù)廠方提供刀具） ，其它具體尺寸見圖 53。至此，初步確定軸的各段長度和直徑。軸上零件的周向定位：齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。查實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)續(xù)表31 選取鍵的鍵，具體計(jì)算見鍵的設(shè)計(jì)一節(jié)。8 7b h 5.2.3.2 大齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.擬定軸上的裝配圖方案如圖 54 所示：圖 54 2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長度現(xiàn)已知安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，即，安裝齒輪處的軸段考慮到155dmm鍵槽的削弱影響，取。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L112mm，160dmm考慮到聯(lián)軸器只壓到套筒上面而不壓到軸的階梯上，故 I-II

62、 段的長度應(yīng)比 L 略短一些，現(xiàn)取?？紤]到鍵槽削弱的影響時(shí)，安裝齒輪處軸徑 d 取108IIILmm60mm，取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離 a=16mm;在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離為 s=8mm.已知滾動(dòng)軸承寬度 T=22mm,大齒輪寬度 B=35mm,與聯(lián)軸器相配合的套筒長度根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸 A 定位 d=102mm,則軸 IIIII 的長度為：2()TSaBdI I -I I IL 注36=2（2246816）35（1024）=225mm根據(jù) 212 軸承的安裝尺寸，選取套筒厚度 4.5mm。1D3初選滾動(dòng)軸承。因滾動(dòng)軸承除受自身重力外，幾乎不受軸向力，故選用深溝球軸承，寬度為T

63、=22mm.。4.齒輪、半聯(lián)軸器與軸向定位均采用平鍵聯(lián)接。根據(jù)實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)續(xù)表 31 選取 149 的鍵鍵的公稱長度為100mm。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合具有良好的對(duì)中性，故選用齒輪輪轂與軸的配合為 H7/h6;同時(shí)半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用貧賤 14mm9mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k6.滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。 5.確定軸的圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)表 152，取軸端倒角為 2，各軸肩處圓角半徑取45。R=2。到此我們完成了軸的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)的安全性我們將在傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算中進(jìn)行計(jì)算。5.2.4 軸的校核軸的校核（一）主軸的校核1

64、.求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下 55 所示： 注371） 計(jì)算并畫在 H 方向的彎矩圖由得： 10HM1212()0tNHF LFLLA則： 1212tNHFLFLL代入數(shù)值得： 21446.93 49.5723.46549.549.5NHFN由得：20HM2112()0tNHF LFLLA則： 2112tNHFLFLL圖 55代入數(shù)值得：11446.93 49.5723.46549.549.5NHFN則從左端起齒輪處得彎矩： 注3811723.465 49.535811.54 .HNHMFLN mm則彎矩圖如圖 55（b）所示。2） 計(jì)算并畫出 V 方向得彎矩圖由得：1

65、0HM112()0rNvF LFLL則：1212rNVF LFLL代入數(shù)據(jù)得：21359.67679.83549.5 2NVFN同理得：2112679.835rNVF LFNLL則從左邊起齒輪處的彎矩為：作彎矩圖如圖 55（c）11679.835 49.533651.8325 .vNvMFLN mm所示。3）.計(jì)算軸的總彎矩22HVMMM代入數(shù)據(jù)得：2235811.5133651.832549141.7363.MN mm作出總彎矩簡(jiǎn)圖如圖 5.23（e）所示。. 4)扭矩圖由于，所以畫彎矩圖如圖 55（f）所示415.426 10.TN mm從軸得結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面 C 是

66、軸的危險(xiǎn)截面，現(xiàn)將計(jì)算出截面 C 處得 H 面、V 面的彎矩和總彎矩值列于下表： 注39載荷水平面 H垂直面 V支反力F12723.465723.465NHNHFNFN12679.835679.835NVNVFNFN彎矩M35811.51HMN mmA33651.8325VMN mmA總彎矩M49141.1363N扭矩415.426 10.TN mm2.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的地方。由機(jī)械設(shè)計(jì)查得軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 ：22221()()4()2caMTMTWWW式中各參數(shù)含義：軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 MPacaM軸所受的扭矩，單位為 NmmW軸的抗彎截面系數(shù)，單位為3mm對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力1由于主軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，則 a=1。45 號(hào)鋼的許用彎曲應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)表 151 查得60。1W 的確定：由于裝齒輪處開有鍵槽，則按機(jī)械設(shè)計(jì)表 154 查得：32()322dbt dtWd由所選鍵槽參數(shù)表格由 b=8,t=4.0 注40則： 3238 4 (304.0)2288.845322 30dWmm 則22242()4914