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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計(jì) 目錄-1 - 摘要-2 - 1. 概述-3 - 1.1問(wèn)題的提出-3 - 1.2同行業(yè)概況-3 - 1.3課題的意義-4 - 2. 總體方案設(shè)計(jì)-5 - 2.1對(duì)工件進(jìn)行工藝分析-5 - 2.1.1檢查圖紙的完整性和正確性-5 - 2.1.2分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)-5 - 2.1.3分析工件的材料與加工性能-6 - 2.1.4工件的生產(chǎn)批量- 6 - 2.2確定工件的加工方法-6 - 2.3對(duì)被改裝鉆床的分析-7 - 2.4總體布局-8 - 2.5其他問(wèn)題分析-9 - 3. 齒輪可調(diào)式三軸頭架的設(shè)計(jì)-9

2、 - 3.1齒輪可調(diào)式三軸頭架的傳動(dòng)原理與調(diào)整方法-9 - 3.2方案的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)-11 - 3.2.1 Z535鉆床動(dòng)力所允許的工況條件-11 - 3.3三軸頭架的傳動(dòng)設(shè)計(jì)-18 - 3.3.1齒輪的設(shè)計(jì)演算（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)I》）-18 - 3.3. 2軸的設(shè)計(jì)與校核-23 - 3.3.3軸承的校核計(jì)算-36 - 3.3.4鍵的校核計(jì)算-38 - 3.3.5螺栓的設(shè)計(jì)校核計(jì)算（參考〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)11?） -39- 3.3.6夾頭夾緊力的計(jì)算校核-41 - 4. 潤(rùn)滑與密封-44 - 5. 結(jié)束語(yǔ)-44 - 6. 辭-46 - 7. 參考文獻(xiàn)-46 -

3、 立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計(jì) 摘要 本文是立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計(jì)，可調(diào)式多軸頭各軸在圓周 方向均布且方向可方便地沿直徑方向同步調(diào)整，以適應(yīng)多種小批 量生產(chǎn)條件下法蘭盤(pán)類零件的螺孔加工。 多軸頭架的設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)源于一般的加工工藝條件，以適應(yīng)更 廣闊的加工圍。針對(duì)工廠里多孔鉆削時(shí)，孔徑一般較小，多在10cm 左右，而且大部分是箱體、法蘭盤(pán)等，箱體、法蘭盤(pán)多為鑄造件， 材料是鑄鐵，也有個(gè)別的被加工零件的材料是低碳鋼。根據(jù)這些 工件的切削條件，可以確定多軸頭架的工藝主參數(shù)。 主參數(shù)確定后便可以進(jìn)行多軸頭架的總體設(shè)計(jì)。多軸頭架的傳動(dòng) 原理是通過(guò)齒輪嚙合增加鉆削軸的軸數(shù)，以滿足多孔加工的要求。

4、通過(guò)二級(jí)齒輪嚙合，輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向沒(méi)變，但由于齒輪分 支傳動(dòng)，變成多根輸出軸。 工藝圍可以滿足一般加工情況的孔類鉆削要求?？烧{(diào)多軸頭 架可以起到提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高孔系加工精度等作用。 參照該調(diào)節(jié)原理可進(jìn)行其他任意孔系加工裝置的設(shè)計(jì)，還可以用 于攻絲、擴(kuò)、锪孔等加工裝置。此外該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作 方便、應(yīng)用圍廣等特點(diǎn)，值得推廣。 1. 概述 1.1問(wèn)題的提出 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的提出，是為適應(yīng)目前我國(guó)大部分制造廠的 實(shí)際生產(chǎn)狀況。當(dāng)前制造業(yè)設(shè)備更新特別快，大部分企業(yè)遇到同 一端面的多孔鉆削的零件時(shí)，為此購(gòu)置專用設(shè)備又往往不經(jīng)濟(jì)的 條件下，可以通過(guò)改造現(xiàn)有普通單軸鉆床使之具

5、有多軸鉆削的能 力。既解決了加工要求與現(xiàn)有設(shè)備的矛盾，又有效的利用了閑置 機(jī)床，極大的提高了設(shè)備利用率，給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 1.2同行業(yè)概況 在國(guó)的相關(guān)企業(yè)中已經(jīng)有一部分企業(yè)開(kāi)始原有設(shè)備的改造以 適應(yīng)新的加工生產(chǎn)。其中有一些結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，當(dāng)然這與白 加工零件的相關(guān)工藝參數(shù)有關(guān)。在法蘭盤(pán)周向均布孔的加工上應(yīng) 用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。比如在的一個(gè)汽車制造車間上，運(yùn)用了改造后 的鉆床進(jìn)行加工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于這些廠家的生產(chǎn) 對(duì)象的特殊性，他們加工的孔徑一般較大，改造后的鉆床，除了 加裝多軸頭架外，還需設(shè)計(jì)額外的夾具以減輕頭架的重量對(duì)鉆床 的作用力影響與保證頭架進(jìn)給的精度。 1

6、.3課題的意義 為了使廣大的一般小型生產(chǎn)廠家具有同一端面的多孔加工能 力，我設(shè)計(jì)了重量較輕，鉆削軸均布的三軸頭架。可以實(shí)現(xiàn)同時(shí) 三孔位的加工，而且如果孔之間的距離有變化，可以隨時(shí)進(jìn)行孔 距的調(diào)節(jié)，使它能夠?qū)崿F(xiàn)多孔位的加工，那樣不僅可以節(jié)省時(shí)間、 改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率，而且對(duì)于機(jī)械行業(yè)也是一 種革新。 齒輪可調(diào)式三軸頭架，因?yàn)樗且环N可換的，而且是可以調(diào)節(jié) 孔距的設(shè)備，所以適應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程中的小批量的生產(chǎn)。 根據(jù)多孔的加工要求，確定機(jī)床的主要參數(shù)如下： 最大鉆孔深度（單側(cè)鉆） 50mm 主軸數(shù)目 3 主軸中心線至工作臺(tái)面高 750mm 主軸轉(zhuǎn)速 1000r/min

7、左右 2. 總體方案設(shè)計(jì) 總體方案是部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)整個(gè)機(jī)床的設(shè)計(jì)影響較 大。因此，在擬定總體方案的過(guò)程中，必須綜合的考慮，使所定 方案技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效果好。確定總體方案，包括下列容： 2.1對(duì)工件進(jìn)行工藝分析 2.1.1檢查圖紙的完整性和正確性 工件的圖紙應(yīng)能清晰的表達(dá)工件的形狀結(jié)構(gòu)，標(biāo)注全部尺寸 與技術(shù)要求，說(shuō)明工件的材料和所需要的工件數(shù)量等。加工零件 為典型的盤(pán)類零件，砂輪機(jī)端蓋，如圖： 圖1砂輪機(jī)端蓋 2.1.2分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工件的結(jié)構(gòu)決定了它的安裝方式和加工廠方法。要求用多軸 頭架加工的孔為精度要求不甚高的9mm螺栓孔，在加工時(shí)，以

8、大 端面為基準(zhǔn)裝夾，根據(jù)批量的要求需另外設(shè)計(jì)專用夾具，以適應(yīng) 中批量的生產(chǎn)要求。 2.1.3分析工件的材料與加工性能 工件的材料對(duì)加工方法有很大的影響。如材料的軟硬對(duì)刀具進(jìn) 給量、走刀量都有較大的影響。砂輪機(jī)端蓋的毛坯為鑄件，材料 是球墨鑄鐵，可根據(jù)相關(guān)手冊(cè)計(jì)算加工時(shí)的加工參數(shù)，以此來(lái)確 定多軸頭架的設(shè)計(jì)參數(shù)。 2.1.4工件的生產(chǎn)批量 被加工工件的生產(chǎn)批量的大小對(duì)改裝方案的制定也有較大的 影響。工件的批量大，改裝后的機(jī)床的生產(chǎn)效率則要求高，若工 件的批量小，則對(duì)機(jī)床的效率要求不高。工件批量大時(shí)要求要考 慮機(jī)床的專用性，工件批量小時(shí)要求要考慮機(jī)床的通用性。砂輪 機(jī)端蓋的生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)

9、，設(shè)計(jì)周期短、經(jīng)濟(jì)的三軸頭架十分 適合它的生產(chǎn)批量加工條件。 2.2確定工件的加工方法 不同的加工方法可帶來(lái)不同的經(jīng)濟(jì)效益，故工件加工工廠方 法選擇的是否合適，對(duì)鉆床改裝來(lái)說(shuō)是非常重要的，他不僅關(guān)系 到改裝形式，還直接影響改裝后機(jī)床加工質(zhì)量的優(yōu)劣、生產(chǎn)效率 的高低等。所以確定工件加工方法時(shí)，應(yīng)考慮以下主要問(wèn)題：（1） 加工表面要求的精度和粗糙度；（2）工件的生產(chǎn)批量；（3）工件 的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸（4）鉆床改裝的實(shí)際可能性。 2.3對(duì)被改裝鉆床的分析 分析被改裝鉆床時(shí)包括的主要容有：（1）分析機(jī)床能否適應(yīng) 改裝要求；（2）調(diào)查和了解機(jī)床的使用情況；（3）考慮機(jī)床的動(dòng) 力情況；（4）分析改

10、裝后機(jī)床的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題。 Z535型立式鉆床是一種傳統(tǒng)的立式鉆床，在機(jī)械制造和維修 中的單件、小批量生產(chǎn)中，對(duì)中小型零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、 锪孔與攻螺紋等加工工藝上得到了普遍的應(yīng)用。但由于其為單孔 鉆床，對(duì)多孔鉆削的加工比較麻煩，很費(fèi)工時(shí)，給操作者增加了 勞動(dòng)強(qiáng)度。為此，為了挖掘設(shè)備潛力，將其改裝成多頭鉆床，根 據(jù)在實(shí)際加工中的要求，同一加工平面三孔或四孔加工比較常見(jiàn)， 設(shè)計(jì)了齒輪十多軸頭架，以便于更高效的使用Z535立式鉆床。在 完成一批生產(chǎn)任務(wù)后，三軸頭架可以從鉆床上拆下來(lái)，立式鉆床 恢復(fù)原貌，不會(huì)影響鉆床原來(lái)的參數(shù)。當(dāng)參數(shù)發(fā)生改變、被加工 工件尺寸發(fā)生變化時(shí)，可調(diào)式頭架的鉆削主軸

11、軸距可以調(diào)節(jié)，適 應(yīng)被加工工件上孔距在一圍的變化，從而擴(kuò)大了三軸頭架的使用 圍。 有關(guān)Z535鉆床的動(dòng)力參數(shù)將在以下容進(jìn)行詳盡的分析計(jì)算。 2.4總體布局 一般包括：分配運(yùn)動(dòng)、選擇傳動(dòng)形式和支承形式的位置、擬 定從布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施等。最后，繪制 多軸頭架與機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達(dá)所才用的總體布局，規(guī) 定聯(lián)系尺寸，并確定主要的技術(shù)參數(shù)。 查相關(guān)的機(jī)床手冊(cè)，得到Z535的相關(guān)聯(lián)系尺寸，列于下表(單 位：mm) 最大鉆孔直徑d 35 最大鉆孔深度h 175 從主軸端面到工作臺(tái)端面H 0~750 從主軸中心到導(dǎo)軌距離A 175 從工作臺(tái)T型槽中心到凸

12、肩距 離B 160 凸肩高度h0 -3 工作臺(tái)最大升高 325 主軸箱最大垂直移動(dòng)量 200 主軸最大行程 225 主軸外徑尺寸 40d4 錐孔莫式號(hào)數(shù) 4號(hào) 2.5其他問(wèn)題分析 在制定改裝方案時(shí)，除了以上各因素外，還要注意維護(hù)要方 便、制造和裝陪要簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)要緊湊、通用化程度要高、外型要 平整協(xié)調(diào)等，同時(shí)也要考慮因地制宜的改裝問(wèn)題?？紤]到在鉆床 上安裝了三軸頭架之后，再裝上鉆頭，鉆頭前端到被加工工件之 間必須留有一定的高度用于進(jìn)刀用，在加上工件孔的深度，鉆頭 架的垂直尺寸必須滿足一定的圍。根據(jù)鉆床外的聯(lián)系尺寸、鉆頭 長(zhǎng)度和一般被加工工件的尺寸，鉆頭架的垂直尺寸

13、應(yīng)在400mm左 右。 3. 齒輪可調(diào)式三軸頭架的設(shè)計(jì) 3.1齒輪可調(diào)式三軸頭架的傳動(dòng)原理與調(diào)整方法 可調(diào)式三軸頭架的傳動(dòng)原理如圖1所示。主軸1由鉆床主 軸來(lái)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)齒輪副2與3和3與5,使小軸4 （即鉆削主軸） 得到動(dòng)力旋轉(zhuǎn)，于是帶動(dòng)鉆頭進(jìn)行鉆削。 鉆削孔徑的調(diào)整通過(guò)改變兩小軸4的中心距來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使 兩小軸4的中心距等于被加工孔的孔徑。在調(diào)整時(shí)（參見(jiàn)圖1）， 首先松開(kāi)六角螺母，然后轉(zhuǎn)動(dòng)支架使之帶動(dòng)介輪軸一起在本體中 轉(zhuǎn)動(dòng)，直至三小軸的中心距調(diào)整到所要求的尺寸為止，再將六角 螺 母 擰 緊 。 圖1三軸頭架傳動(dòng)原理圖 圖2傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖 1.主軸 2.中心輪 3

14、.介輪 4.小軸5.小齒輪 3.2方案的工藝設(shè)計(jì)參數(shù) 3.2.1 Z535鉆床動(dòng)力所允許的工況條件 多軸頭架是根據(jù)加工工件的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的，與之相配套的 立鉆動(dòng)力是否夠用，設(shè)計(jì)前必須驗(yàn)證。常用的驗(yàn)證方法有兩種： 一是類比法，即加工同類零件機(jī)床動(dòng)力進(jìn)行比較，以此決定所選 用的動(dòng)力是否能滿足要求，另一種是計(jì)算法，將計(jì)算所得的切削 功率與配套機(jī)床的動(dòng)力進(jìn)行比較，以此決定配套機(jī)床的動(dòng)力是否 夠用。 應(yīng)用公式計(jì)算切削速度、切削力和切削功率，根據(jù)設(shè)計(jì)兒 女物說(shuō)明書(shū)的要求，最大孔徑為412mm，此時(shí)在各種工況條件下 的V、F、P?？紤]到齒輪傳動(dòng)有功率損失，單根鉆削軸能承受的最 大功率（Z535的額定

15、功率圍4.5kw） [p ]= — x" = 4.5/3 x 0.986=1.33kw 3 （1）用高速鉆頭鉆孔時(shí) 查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱《工藝師》）表28-14 高速鋼鉆頭鉆削結(jié)構(gòu)鋼（qb = 650Mpa），當(dāng)d=10mm時(shí)， 最大進(jìn)給速度為 仁0.25mm/r，對(duì)應(yīng)的 切削速度 V=15m/min 軸向力 F=3010N 轉(zhuǎn)矩 T=10.03N?m 功率 P=0.51KW< [p ]=1.33KW 查《工藝師》表28-15高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵（190HBS）, 當(dāng) d=10mm 時(shí)， 切削速度 最大的進(jìn)給速度為f=0.60mm/r，對(duì)應(yīng)的 V=12m

16、/min 軸向力 F=3765N 轉(zhuǎn)矩 T=13.93N?m 功率 P=0.52KW< [p ]=1.33KW 由于Z535鉆床沒(méi)有0.6mm/r的進(jìn)給速度，采用與之相近的 仁0.57mm/r，再用公式重新對(duì)所選公式進(jìn)行核算 相關(guān)公式查《工藝師》表28-2鉆、擴(kuò)、鉸孔時(shí)切削速度的 計(jì)算公式 c dzv Tmapfyv （注：T為刀具的壽命） 表28-4鉆孔時(shí)軸向力、轉(zhuǎn)矩、功率的計(jì)算公式 f = 0.25 > 0.2 T = CTd/fyTKT P工 30d 0 式中的K、K『、為修正參數(shù)， 在這里的計(jì)算采用的材 料為其實(shí)驗(yàn)用的，故都按Kv = 1、七=1、

17、% = 1計(jì)算。 （1）鉆削結(jié)構(gòu)碳鋼（氣=650Mpa ）時(shí)的切削速度V、軸 向力F、轉(zhuǎn)矩T、功率P 查表得 f = 0.25 > 0.2 C = 6.1 Z = 0.4 X = 0 y = 0.5 m = 0.2 CF = 600 ZF = 1.0 七=0.7 C = 0.305 Z^ = 2.0 七=0.8 有 6.1x100.4 v = x1 = 16.1m /min 250.2 x 0.250.5 F = 600x10i x0.250.7 x1 = 2273.6N T = 0.305 x102 x 0.250.8 x1 = 10.1N.m =0.54kw <\

18、_P ]= 1.33kw Tv _ 10.1x16.1 30d~ 30 x 10 滿足功率要求。 （2） 鉆削灰鑄鐵（190HBS）時(shí)的切削速度V、軸向力F、 轉(zhuǎn)矩T、功率P 查表得 f = 0.57 > 0.3 C = 9.4 Z = 0.25 X, = 0 y = 0.4 m = 0.125 氣=420 Zf = 1.0 yF = 0.8 Ct = 0.206 Z[ = 2.0 yT = 0.8 9.4 x 100.25 v = 350.2 x 0.250.5 x1 = 13.4m /min F = 420 x101 x 0.570.8 x 1 = 2678

19、.9N T = 0.206x102 x 0.570.8 x 1 = 13.1N.m =0.59kw <[p] = 1.33kw Tv _ 13.1x13.4 30d 30 x10 滿足功率要求。 綜上所述，高速鋼鉆頭加工碳素鋼（氣=650Mpa）時(shí)， f = 0.25mm/r高速鋼鉆頭加工灰鑄鐵(190HBS )時(shí)， f = 0.56mm / r (3)用硬質(zhì)合金鉆頭(YG8)鉆孔時(shí) 一般，用硬質(zhì)合金鉆頭用于加工灰鑄鐵，這里按 HBS=190HBS 計(jì)算 據(jù)表28-11硬質(zhì)合金鉆頭加工灰鑄鐵的進(jìn)給量 (HBS>170HBS) d < 10mmf > 0.25 ?0.4m

20、m / r,這里按 f=0.25mm/r 計(jì)算 查表得 C = 22.2 Z = 0.45 Xy = 0 y = 0.4 m = 0.2 氣=410 Zf = 1.2 七=0.75 C = 0.117 Z^ = 2.2 yT = 0.8 有 y = 22.2x 10045 x 1 = 47.4m/min 350.2 x 0.250.3 F = 410 x 101.2 x 0.250.75 x 1 = 2274.5N T = 0.117 x 102.2 x 0.250.8 x 1 = 6.1N.m P = ^- = 6.1 x 47.4 = 0.96kw <[p ] = 1.3

21、3kw 30d 30x10 滿足功率要求。 則用硬質(zhì)合金鉆頭YG8鉆削時(shí)，f = 0.25mm/ r 3.2.2確定用于鉆削計(jì)算的極限值 由于以上所計(jì)算的進(jìn)給量是在機(jī)床功率允許的最大值，此時(shí)轉(zhuǎn)速 為最小值，而在多軸頭架中從主軸到鉆削主軸是升速運(yùn)動(dòng)，可以 充分發(fā)揮Z535的各級(jí)轉(zhuǎn)速對(duì)比各種工況下的鉆削速度，小軸鉆削 速度為： (1)高速鋼鉆頭鉆削加工碳素結(jié)構(gòu)鋼(qb = 650Mpa )時(shí) v=16.1m/min n=v/兀 D=16.1/兀 X0.010=512.7r/min (2) 高速鋼鉆頭加工灰鑄鐵(190HBS)時(shí) v=13.4m/min n=v/兀 D=13.4/

22、兀 X0.010=426.8r/min (3) 用硬質(zhì)合金鉆頭YG8加工灰鑄鐵(190HBS)時(shí) v=47.4m/min n=v/兀 D=47.4/兀 X0.010=1509.6r/min 對(duì)比可以看出在鉆床所允許的功率下，工作最低轉(zhuǎn)速為426.8 r/min,根據(jù)有關(guān)手冊(cè)查得Z535鉆床的各級(jí)轉(zhuǎn)速為：68、100、140、 190、275、400、530、750、1100r/min 為了減小軸頭架的尺寸， 防止頭架過(guò)重，應(yīng)盡量縮小頭架的傳動(dòng)比，取主軸最低轉(zhuǎn)速為 140r/min進(jìn)行升速，此時(shí)鉆削軸轉(zhuǎn)速為426.8r/min 則總的傳動(dòng)比為：i =京=42竺=3.049 n主 140

23、 考慮鉆頭都有一定的轉(zhuǎn)向，一般為右旋，為了使鉆削主軸與機(jī)床 主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致(都為右旋)，采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)。如果把傳 動(dòng)比分配的合理，傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、對(duì)機(jī)床的作用力 就小，潤(rùn)滑條件也好。若分配不合理，可能會(huì)造成種種不便，因 此分配傳動(dòng)比時(shí)要考慮以下原則： (1)各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在每一級(jí)傳動(dòng)的圍，各類傳動(dòng)比允許的推 薦值可參見(jiàn)《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》(以下簡(jiǎn)稱《實(shí)用手 冊(cè)》)表1-3: (2)各級(jí)傳動(dòng)尺寸要協(xié)調(diào)合理。 取 i — 1.4i 總傳動(dòng)比 i — i ? i — i2 — 1.4i 2 ；3W i —1.5 1.4 .3.049 1 2.0 2 1.5

24、 為保證頭架總體尺寸不至于過(guò)大，取小齒輪的齒數(shù)取Z3=20, 根據(jù)有關(guān)資料的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取模數(shù)m=2 則個(gè)齒輪的尺寸為: 小齒輪 Z3=20 d — Z x m — 20 x 2 - 40 mm Z =20x1.5=3 0 2 介輪 d =3(X2=60 mm 2 中心輪 齒輪齒數(shù)確定后， Z — 30 x 2 — 60 1 d2 - 60 x 2 = 120mm 算得傳動(dòng)比誤差，總齒數(shù)比為: Z Z 60 30 - u' = — ?—2 — ? — 3 Z Z 30 20 2 3 傳動(dòng)比誤差為: Au u - u' 3.049 一 3 1.

25、6% u u 3.049 誤差在±5%，滿足誤差要求。 圖3三軸頭架的俯視圖 則軸頭架的工藝尺寸(見(jiàn)圖3) (1) 進(jìn)行正式的三孔加工時(shí) / " d d、"』20 60 40. d . = 2 x (方--2 - -23)- 2 x (―^ -—-項(xiàng))=20mm d [ d 40 120、 d = 2 x (寸 + d +

26、—i) = 2 x (-- + 60 + ~^~)= 280mm 但由于支架的尺寸影響，不可能達(dá)到理論最小均布直徑，根 據(jù)支架的外型尺寸，頭架能夠加工的最小均布直徑為50mm. (20)作雙軸頭架使用，鉆削雙孔時(shí) L = d cos30> = 242.5nm max max [(d d } r d d y '(120 60。 (60 40)] ~1 +~2 cos30)一 r +r =2 x —+_ cos30)一 + LI 2 2 J "2 2 J L 2 2 J "2 2 JJ L = 2 x min =39.6mm

27、 但是，作用軸頭架使用時(shí)算的Lmin是達(dá)不到的，因?yàn)殂@削主軸 支架的厚度限制，具體尺寸在裝配圖完全確定后才能確定。(約為 50mm) 3.3三軸頭架的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.3.1齒輪的設(shè)計(jì)演算（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)I》） （1）選擇齒輪的材料 查表8—17 小齒輪選用40Cr調(diào)制處理 介輪選用45調(diào)質(zhì)處理 中心輪選用45正火處理 （2）對(duì)中心輪進(jìn)行齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算 由式（8—66） b = 2^ Y Y Y <[c ] F bdm Fa sa & f 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，小齒輪的轉(zhuǎn)速算得為426.8r/min以 上，最高達(dá)1000r/min左右，小齒輪的圓周速度 v =兀

28、 nd =kx 426.8 x 0.04 = 53.6m /min i v =k nd =kx1100 x 0.04 = 138.2m /min 2 參考表8—14，8—15選取 齒寬系數(shù)中b = 0-4查表8—23按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置 小齒輪轉(zhuǎn)矩，按最大值計(jì)算為T(mén)3=13.1Nm（高速鋼鉆頭鉆削 灰鑄鐵時(shí)），根據(jù)介輪受力分析 T = T d =也 x 60 = 19.65Nm 2 d 2 40 3 載荷系數(shù)K由式（8—54）得 K = KKK g K 使用系數(shù)七=1.25 查表8-20 動(dòng)載荷系數(shù)% =1.07查表8-57 齒向載荷分布系數(shù)Kg= 1.11 查表

29、8-60 齒間載荷分布系數(shù)K^ = 1.15 查表8-55與g =0得 查表8-21并查值 則動(dòng)載荷系數(shù) K=1.25X1.07X1.11 X1.15=1.71 齒型動(dòng)載荷系數(shù)Y 查圖8-67得 Fa 中心輪 介輪 Y - F a1 Y F a2 =2.28 =2.52 應(yīng)力修正系數(shù)Y S a1 查圖8-68 中心輪 Y S a1 =1.73 介輪 Y S a2 =1.625 重合度系數(shù) Y 由式8-67 Y =0.25+0.75/￡^ =0.25+0.75/1.72=0.69 許用彎曲應(yīng)力[bf]由式8-71 [b ]=b =

30、「b ]=b Y Y /S /S F F Hm L F2」 F lim2 N2 x2 F F 彎曲疲勞極限b F 1_ 查圖8-72 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式8-70得 N1= 60叫=60x140xlx(8x200x8) = 3.2x10s) N 2=60 x140 x 2 x (8 x 200 x 8) = 2.2 x108 彎曲壽命系數(shù)Yn = 1 查圖8-73 尺寸系數(shù) Y = 1 查圖8-74 安全系數(shù) Sf = 1.3 查圖8-27 貝寸 g ]=b Y Y /S =390X1 X1/1.3=300N/mm L F1」 F lim1 N\ % F 「b ]=b Y

31、Y /S =460X1 X1/1.3=354N/mm L F2」 F lim2 N2 X2 F 又因?yàn)橹行妮嘄X寬 b =p d = 0.4x60 = 16mm b = b = 16mm 介輪齒寬較大，在計(jì)算時(shí)按 氣=b2 + (5?10) = 20mm (已經(jīng)取得比實(shí)際值大，若校核安全， 則肯定安全) 故 2 x 1.71x19650 x 2.28 x 1.73 x 0.69 = 76.2 20 x 60 x 2 b F (3) 2 x 1.71x19650 , x 2.28 x 1.73 x 0.69 = 58.6 26 x 60 x 2 對(duì)小齒輪進(jìn)行齒面接

32、觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式8-63 Z ￡ b h = ZZ^ 2KT u +1 得 bd 2 u 1 齒寬系數(shù)查表8-23，按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置，取齒寬 b =. d = 0.4x60 = 16mm 介輪齒寬暫取b2 = b = 16mm，實(shí)際不止這尺寸，則按照他校核 安全，則介輪肯定安全。 小齒齒寬 b3 = b2 + （5 ?10） = 20mm 小齒輪轉(zhuǎn)矩 T =13.1N - m （注：為極大值） 3 載荷系數(shù)K由式（8—54）得 K = KKK ° K 使用系數(shù)七=1.25 查表8-20 動(dòng)載荷系數(shù)\ = 1.07查表8-57 齒向載荷分布系數(shù)K

33、°= 1.11 查表8-60 齒間載荷分布系數(shù)K^ = 1.10 查表8-55與° =0得 1 1 1 1 30 20 1.88- 3.2x （一 + —）cos ° = 1.88- 3.2x （一 + —）= 1.62 Z Z 30 20 查表8-21并查值 則載荷系數(shù) K = 1.25 x 1.07 x 1.11 x 1.10 = 1.63 彈性系數(shù)q h].2 Ze = 189.8 查表8-22 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 7日=2.5 查表8-64 重合度系數(shù) Zg= 0.9 查表8-65（8°= 0） 許用接觸應(yīng)力 [qh] 式8-69得 接觸疲勞極限應(yīng)力b h「2 =

34、570N / mm 、 b h ]. 3 = 1480N / mm 查圖 8-69 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式8-70 得 N2 = 2.2 x108 (已算得) N、= 60njL = 60 x 426.8 x1x (8 x 200 x 8) = 3.28 x 108 則查圖8-70得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)Z N 2 、Zn （不允許有 點(diǎn)蝕） 硬化系數(shù) Z w 查圖8-71與說(shuō)明 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) SH 查表 8-27, 按一般可靠度查 S H min 二 1.0 ?1.1 取 lb L H3 L H3 =570X1 X1/1.1=5

35、18N/mm =1480X1 X1/1.1=1345N/mm 齒數(shù)比 u 二冬— = 1.5 Z 20 3 2 x 1.63 x13100 x (1.5+1) b = 189.8 x 2.5 x 0.9 x」 * 7 H 2 24 x 402 x 1.5 二581.4 N / mm b h 3 = 189.8 x 2.5 x 0.9 x 2 x 1.63 x 13100 x (1.5+1) =649.6N / mm 20 x 402 x1.5 3.3. 2軸的設(shè)計(jì)與校核 （1）小軸的設(shè)計(jì)校核 1）小軸最大轉(zhuǎn)矩 T = 13.1N / m 3 2）作

36、用在齒輪的力 T 13.1 圓周力 F = 2t = 2 x — = 655N t d 0.04 3 徑向力 F = F tan 200 = 238.4N 3）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，按式4-2初估軸 的最小直徑，查表4-2取A=115，可得 高速鋼鉆頭鉆削碳素鋼時(shí) 旦=11.7mm 512.7 高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí) d = 115 x 3-059 = 13.5mm min2 3 426.8 硬質(zhì)合金鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí) d = 115x ■219L = 9.9mm min3 31509.6 當(dāng)軸上開(kāi)有鍵槽時(shí)會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，要適當(dāng)增大軸

37、的 直徑。軸段上有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3?5%，故 d . = d .2(1+ 5%) = 14.5x (1+ 5%) = 14.175mm 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A 擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖4） B 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng) 度 軸段1齒輪左端用彈簧擋圈定位，按軸段 1的直徑 d1= 20mm，取擋圈直徑 D=18.5mm（GB894.1-86）.取 d1 = 19.9mm. 軸段2該軸段安裝滾動(dòng)軸承。此軸承主要承受切削力，即軸 向力，選用單向推力軸承，取軸段直徑d2 = 25mm，選用8205型 單向推力軸承，尺寸dXDXT=25X47X15.取齒輪墊圈的厚度為

38、2mm，銅套的長(zhǎng)度取為 45mm, L = 2 + 45 +15 = 62mm 3 軸段3該軸段為夾頭，起加緊鉆頭的作用，其具體尺寸有相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，此處不再詳細(xì)分析。 圖4小軸的裝配簡(jiǎn)圖 5）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵，尺寸為 b x h x l = 6 x 6 x 16,為了保證齒輪與軸有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為H7/r6 。 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是采用過(guò)渡配合保證的，此軸 段公差取為j6。 6）確定軸上零件圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)圖3，軸端倒角取1x450。 7）軸的強(qiáng)度校核 A）求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖

39、作出計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定軸承支 點(diǎn)位置時(shí)，因其只承受軸向力，對(duì)軸的強(qiáng)度無(wú)影響，而銅套與軸 的配合段可視為墻壁。 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。 從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖可以看出，入截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的 危險(xiǎn)截面。 入截面處的、、M與"]=60N/mm2的數(shù)值如 彎矩 M H 水平面 M = 26200N - mm 垂直面 M = 9536N - mm 合成彎矩M M = ?M h 2 + M^ 2 = ((262002 + 95362)= 27881.5 N .mm 扭矩T T = 13100 N .mm 當(dāng)量彎矩 M = ((M 2 + (

40、a T)2 = ((8364.42 + (0.6 x 13100 2) = 11477.9N.mm ca B)校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表4-1查得 a b = 650N.mm2 , 則[。]=0.09?0.1氣，即58?65N/mm,取[a ]= 60N/mm2，軸的計(jì)算應(yīng) 力為 a =虬=278115 = 47.8 v[a]= 60 N / mm 2 ca W 1X183 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 ■■HI 小軸的受力分析簡(jiǎn)圖

41、 （3）介輪軸的設(shè)計(jì)校核 1） 求軸上的轉(zhuǎn)矩T 1 T = F d = 655 x 60 = 196500N.mm 2 2 2 2 2） 求作用在齒輪上的力 圓周力 F] = F 3 = 655N 徑向力 F = F = 238.4N r1 r 3 3） 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，按式4-2初估軸的最小 直徑，查表4-2取A=115，可得 d mini =115 x 0.59/0.98 115 X 3426^ =14.8mm 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配

42、繁方案（見(jiàn)圖5） A按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段1左端用螺母定位，螺紋選用M20，配合螺母選用M20，規(guī)格 為 GB6172-86，m=10，螺紋長(zhǎng)度為 l=18mm,L=18+4=22mm. 軸段2固定介輪軸用，為保證其垂直度、同軸度不受影 響齒輪齒輪嚙合，選L=24mm,d=22mm. 軸肩3與螺母擰緊相互作用，另外，由于2、4段的表 面粗糙度有要求，留有退刀槽，軸肩取L=4mm,則 L=4+2+2=8mm,d=38mm. 軸段4 軸段長(zhǎng)度為齒輪長(zhǎng)度與小軸銅套長(zhǎng)度與墊圈之 和 L=66+2=2+39+6=111mm,直徑取 d=22mm。 圖5介輪軸的裝配簡(jiǎn)

43、圖 B軸上零件的周向定位 與小軸架用的銷聯(lián)接，選取d=4mm,L=22+2X20=62mm。而 銅套與軸之間用間隙配合，功能相當(dāng)于滑動(dòng)軸承，配合取H7/h6, 軸段2取H7/g6 C確定軸上零件圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)圖3，軸端倒角取1x450。 5）軸的強(qiáng)度校核 A求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出計(jì)算簡(jiǎn)圖，因?yàn)楦髁怯?齒輪上傳遞過(guò)來(lái)的，所以對(duì)只論受力分析時(shí)， F1 = F 3 = 655N，F(xiàn)1 = F ‘= 238.4N。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 作出彎矩圖，不承受扭矩，從結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖中看出在退 刀槽處的彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。 水平面 M^ = 26200N

44、 - mm 垂直面 M = 9536N - mm 合成彎矩M = ▼(262002 + 95362) = 27881.5 N .mm B）校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 4-1查得 q b = 650N.mm2，貝寸［b］ = 0.09 ?0.1 氣， 即 58 ?65N/mm,取 卜］=60N/mm2，軸的計(jì)算應(yīng)力為 27811.5 q ca =47.8 < [q ]= 60N/mm2 1x183 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 川「川 I T】11111111 Fl Firm ■三 ^aaL._i 介輪軸的

45、受力分析簡(jiǎn)圖 (4)中心軸的設(shè)計(jì)校核 1) 求軸上的轉(zhuǎn)矩T 2 T = F d = 655 x120 = 39300N.mm 2 i 2 2 2) 求作用在齒輪上的力 圓周力 F = F 3 = 655N 徑向力 F = F tana = 655 x tan 200 = 238.4N 3) 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，按式4-2初估軸的最小 直徑，查表4-2取A=115，可得 3P /門(mén) 6 3 x 0.59/ 0.986 d n = 115 x 寸 =115 x 寸 140 = 27.9mm 當(dāng)軸上開(kāi)有鍵槽時(shí)會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，要適當(dāng)增大軸的直

46、徑。軸上有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3?5%，故 d. = d.1(1+ 5%) = 27.9 x (1+ 5%) = 29.3mm 4) A擬定軸上零件的裝配繁方案(見(jiàn)圖6) B按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段1跟機(jī)床主軸的4號(hào)莫氏錐度配合，錐度長(zhǎng) 103mm,加上過(guò)渡部分總長(zhǎng) L=103+7=120mm,大端直徑為 31.926mm。 軸段2對(duì)軸承進(jìn)行密封防塵，選用氈圈 55/ZQ4606-86 , d . = d . (1+ 5%) = 27.9x (1+ 5%) = 29.3mm , 5 . = 15mm, 取5 . = 16mm，即L=16mm, d = 70mm，比軸

47、承外圈略小， d內(nèi)=51mm，比氈圈徑略大，有助于緊固零件。 軸段3該軸段安裝滾動(dòng)軸承，考慮軸承承受徑向 力之外還要承受頭架的重量，選擇角接觸球軸承。取軸段 直徑d=35mm,選用36207型角 接觸球軸承，尺寸 d xDxT = 35x72x 17mm。為了安裝軸承，左端用軸肩定 位，取 m=3mm,則 L=3+17+20+17+4=61mm. 軸段4該軸段安裝齒輪，左端用軸肩定位，右端 用彈性擋圈定位，取軸段直徑d=32mm，已知齒寬20mm，為 了更好地壓緊齒輪，按擋圈的配合要求， l=19.9mm，L=20+1+3=24mm。 圖6中心軸的裝配簡(jiǎn)圖 C軸上零件的周向定位

48、 齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵，尺寸為 bxhxl = 10x8x 18mm，為了保證齒輪與軸有良好的對(duì)中性， 取齒輪與軸的配合為H7/r6。 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是采用過(guò)渡配合保證的，因此 軸段直徑尺寸公差取為k6 o D確定軸上圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)圖3,軸端倒角取1x450 5) 軸的強(qiáng)度校核 A求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從 手冊(cè)中查取a值(軸承的支反力作用點(diǎn)與軸承的距離)。對(duì)于36207 型角接觸球軸承，查得a ~ 15.7mm，因此 軸的支承跨矩 L=15.7+20+15.7=51.4mm 軸的懸臂距

49、L=(17-15.7) +4+10=15.3mm 中心輪與三個(gè)介輪嚙合，而且介輪均 布。 F = F] (cos300 + sin30o) = 655 x (cos300 + sin30。)= 894.7N =F1(cos300 + sin300)= 238.4 x (cos300 + sin300)= 325.7N 水平面 以A為支點(diǎn) F Bt F (51.4 +15.3)=1161N 51.4 以B為支點(diǎn) F = 15.3 x Ft = 266.3N At 51.4 垂直面 以A為支點(diǎn) F = F (5偵 + E =422.6N Br 51.4

50、 以B為支點(diǎn) F =戚3 * F = 96.6N Ar 51.4 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。 從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖可以看出，右軸承右側(cè)的當(dāng)量彎矩較大， 雖然B處彎矩最大，但在軸承孔，應(yīng)力集中不明顯，故校核C處。 B計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力 C處彎矩 C' < C r M = 21020.6 x 戚3 T3 = 19234.5N.mm 15.3 扭矩 T = 141750 N .mm 抗彎截面系數(shù) W = 0.1d 3 = 0.1x 353 = 4287.5 mm 3 抗扭截面系數(shù) W = 0.2d 3 = 0.2 x 353 = 85 75mm3

51、T M 19234 5 截面上的彎曲應(yīng)力q = M = 19234.5 = 4.49N/mm2 b W 4287.5 T 141750 截面上的彎曲應(yīng)力t = 一 = = 16.53N / mm2 W 8575 彎曲應(yīng)力幅 Q =Q = 4.49 N / mm2 彎曲平均應(yīng)力 q m = 0 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力幅相等 t 16.53 t = 2 = —2— = 8.27 N / mm 2 C確定影響系數(shù) 軸的材料圍45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表4-1查得 。=600N / mm2。= 275N / mm2 t = 140N / mm2 配合邊緣有效應(yīng)力集中系數(shù)

52、化、k T查表得k = 2.2、 kT = 1.72 尺寸系數(shù)8、七，根據(jù)軸裁面為圓裁面查圖4-18得8 = 0.8、 七=0.88 表面質(zhì)量系數(shù)*、P，據(jù)bB = 600N/mm2，表面的加工反 復(fù)法為磨削，查圖4-19P =P = 0.94 材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)^、9 取 9 = 0.1， 9 = 0.59 = 0.5 x 0.1 = 0.05 由上面結(jié)果可知 8^ + 9 b 08 094 x 4.49 + 0.1 x 0 a a =20.9 140 k 市+" m TT 1.72 0.88 x 0.94 =7.95 x 8.72 + 0

53、.05 x 0 x 8.27 S _ SS _= j0*97.95 = 7.43 >[s] = 1.5 ?1.8 c ,JS 2 + S2 (209 + 7.952 查表4-4中許用安全系數(shù)[s]值，則可知該軸安全。 三根軸的工作圖見(jiàn)零件圖。 ■TIM 中心軸的受力簡(jiǎn)圖 3.3.3軸承的校核計(jì)算 (1)中心軸上36207型角接觸球軸承的校核 1) 計(jì)算軸承支反力 合成支反力 R1 = ^FA 2 + FA 2 =扣 266.32 + 96.92 = 283.4N R2 = Jfb 2 + FB 2 = J11612 + 422.62 = 1235.5N 2） 軸

54、承的派生軸向力 由式5-8,估計(jì)A （軸向力即頭架重力）為200N, A / C = 200/17500 = 0.011，取 e=0.38 得 S1= eR1= 0.38 x 283.4 = 107.7 S2 = eR2 = 0.38 x 1235.5 = 469.5 3） 軸承所承受的軸向載荷 因 K^ + S2 = A + S2 = 200 + 469.5 = 669.5 > S 由式 5-10 A = A + S = 669.5 A2 = S2 = 469.5 4）軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 （1） 因 A1/R1 = 2.36 > e，查表 5-12 X 1 = 0.44，Y

55、1 = 1.47 式 5-7 P = XR + YA = 0.44 x 283.4 +1.47 x 699.5 r1 1 1 1 1 （2） A2/R2 = 0.38 = e 查表 5-12 X2 = 1 Y = 0 式 5-7 P = X R + Y A = 1x1235.5 + 0x 469.5 r 2 2 2 2 2 5）軸承的動(dòng)載荷要求 P >P，接受力要求軸承應(yīng)當(dāng)具有的當(dāng)量動(dòng)載荷，由 r 2 r1 表 5-9、表 5-10 得七= 1.5 , f =1,按式 5-6 C，— fp [60nL _ 1.5 x 1235.5 網(wǎng)x 140 x（8 x200 x 8） -

56、f3 106 " _ 1 3 10 t 二8912.5

57、 p -I ，得 =100?120 ° = 2x13100 = 32.75

58、p 1.5 L p」 3.3.5螺栓的設(shè)計(jì)校核計(jì)算(參考〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)11>>) 在多軸頭架中，只有介輪周上的螺紋比較重要，需 要進(jìn)行校核。 (1) 螺栓材料與其性能等級(jí) 螺栓材料 45鋼 性能等級(jí) 查表2—7選6.8級(jí) b = 600M / mm2, b = 600M / mm2 (2) 螺栓受力分析計(jì)算 螺栓在頭架中只承受介輪軸往下的零件(介輪 軸、介輪、支架、小齒輪、小軸與鉆頭)的重力， 經(jīng)過(guò)估算，承受的重量約為5.5kg。受力為 P=5.5X9.8=53.9N 螺栓工作拉力 由式 2-15 F=P/Z=53.9/1=53.9N 殘余預(yù)緊力 查表 2-5 選

59、 F0 = 0.6 F = 0.6 x 53.9 = 32.34N 螺栓總拉力由式2-26 F = F0 + F = 32.34+53.9 = 86.24N 相對(duì)剛度系數(shù) 查表2-6匕/(c +匕)=0.3 螺栓預(yù)緊力由式2-27 F0 = J-F / 匕 / (c + 匕)=86.24-53.9 X 0.3=70.07N (3) 初定螺栓直徑 選安全系數(shù)查表2-11 S =1.5 許用拉應(yīng)力 由式2-33 b] = b /S = 480/1.5 = 320N/mm2 所需螺栓小徑由式2-29 d = ：^F 如'4X 技 X 甌24 = 0.67 cm 1 kLcJ

60、 \ 兀 x 320 螺栓大徑 查有關(guān)手冊(cè)并根據(jù)軸的直徑 取 d=20mm，其 d1=17.294mm (4) 螺栓疲勞強(qiáng)度校核 螺栓尺寸系數(shù) 查表2-9 = = 0.8 螺栓材料的疲勞極限 b = 0.34c = 0.34 x 600 = 204N / mm2 -1 B 應(yīng)力幅安全系數(shù) 查表2-11 S =1.6 應(yīng)力集中系數(shù) 查表2-10 K. = 3.9 螺栓許用應(yīng)力幅 由式2-36 =26 N / mm2 [b ]=氣-]—0.8x204 a — k S、— 3.9X1.6 螺栓應(yīng)力幅由式2-30 2 F c x——b— 兀 d 2 c + c 2 x

61、 539 x 0.3 = 0.03N / mm2

62、 8 = arctan 日=arctan0.5 = 26.560 [c] a 0.567 x 204 3.9 x1.6 =18.5 N / mm 2 R 夾爪的變形阻力 R = K 岑=200 x 皆!* = 9202 N K 系數(shù)(當(dāng)夾爪的瓣數(shù)為4時(shí)，K=200) H 夾頭彎曲部分的壁厚 D 夾頭彎曲部分的外徑 A 夾爪與工件間的直徑間隙 L 夾爪根部至錐面中點(diǎn)的距離 必須滿足兀 dW > M 即 W > — =13100 = 198.7N n d 兀 x 21 P = (R + W)tg(a +8 ) = (9202+198.7)tg(150 + 26.5

63、60)= 8334.6N 1 （2）螺母的受力分析 P是螺母的總拉力 F = P = 8334.6 = F0' + F = 0.8F + F = 1.8F F =七/1.8 = 4630.3N 相對(duì)剛度系數(shù) 查表2-6 匕 =0.3 c +cb 螺母所需預(yù)緊力 由式2-27 F = F - F Cb = 8334.6 - 4630.3 x 0.3 = 6945.5N ° ￡ c + c (3) 確定螺母直徑 選用安全系數(shù) 查表 2-11 S =1.5 許用拉應(yīng)力 由式2-33 [b] = b /S = 480/1.5 = 320N/mm2 所需螺栓小

64、徑由式2-29 4 x 1.3 x 8334.6 “ > =20.7 兀 x 320 螺栓大徑 查相關(guān)手冊(cè)并根據(jù)軸的直徑 d=48mm，其 d j42.588mm (4) 螺栓疲勞強(qiáng)度校核 螺栓尺寸系數(shù) 查表2-9 插值 ￡^ = 0.567 螺栓材料的疲勞極限 b = 0.34c = 0.34 x 600 = 204N / mm2 -1 B 應(yīng)力幅安全系數(shù) 查表2-10 kb = 3.9 螺栓許用應(yīng)力幅 由式2-36 0.567 x 204 3.9 x 1.6 =18.5 N / mm 2 螺栓應(yīng)力幅由式2-30 滿足疲勞強(qiáng)度要求。 4. 潤(rùn)滑與密封

65、作為一個(gè)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為避免齒輪表面直接接觸，以減小 磨檫，減輕磨損，降低工作表面溫度，應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑， 潤(rùn)滑方式應(yīng)該根據(jù)輪齒速度來(lái)選擇。 在可調(diào)式三軸頭架中，最高轉(zhuǎn)速在1000r/min左右，對(duì)于分度 圓最大的中心輪半徑，它的最高齒輪速度是主軸在1100r/min工 作時(shí)的速度，此時(shí)V = 1100x兀x50x 10-3 = 2.88m/min ,查《機(jī)械設(shè) 60 計(jì)工程學(xué)I》表4-2應(yīng)采用油浴潤(rùn)滑，但由于頭架加工時(shí)位置擺 放的特殊性一豎直安裝，采用油浴潤(rùn)滑很難實(shí)現(xiàn)，而壓力噴油潤(rùn) 滑又因?yàn)橹Ъ艿某叽缣∫膊缓貌贾?，所以采用人工定期?rùn)滑， 這是本次設(shè)計(jì)改進(jìn)的地方之一。 頭架中軸孔

66、連接的部位都必須密封防塵與防止漏油，由于齒輪 在工作時(shí)相當(dāng)于平放，頭架下端的密封顯得格外重要，而且屬于 動(dòng)密封，加上軸與孔之間的配合的限制，只能采用接觸式密封。 5. 結(jié)束語(yǔ) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)已經(jīng)接近尾聲，共歷時(shí)近兩個(gè)多月?；仡櫿?個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，深覺(jué)的受益匪淺，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅提高了 我對(duì)三年來(lái)所學(xué)的各種知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，還使我學(xué)到了書(shū)本 所不能獲取的知識(shí)，在看待問(wèn)題核處理問(wèn)題方面有了新的認(rèn)識(shí)與 方法，讓我學(xué)會(huì)了用不同的立場(chǎng)去思考問(wèn)題。 在本次設(shè)計(jì)中，我做的主要是立式鉆床可調(diào)式多軸頭架的設(shè) 計(jì)，對(duì)于鉆床來(lái)說(shuō)，它是一中常用的機(jī)床設(shè)備，但是它的加工能 力卻只局限在單一孔的加工，如果能夠在它的軸頭部分加一種裝 備，使它能夠?qū)崿F(xiàn)多孔位的加工，那樣不僅可以節(jié)省時(shí)間、改善 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率，而且對(duì)于機(jī)械行業(yè)也是一種革 新，而我這次的課題就是要設(shè)計(jì)這樣的一種裝備，經(jīng)過(guò)查閱資料 與指導(dǎo)老師的細(xì)心幫助，這次設(shè)計(jì)基本達(dá)到了預(yù)期的目的，我設(shè) 計(jì)成了一種可調(diào)式的三軸頭架，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)三孔位的加工，而 且如果孔之間的距離有變化，可以隨時(shí)進(jìn)行孔距的調(diào)節(jié)，基本達(dá) 到了預(yù)期的效果。 通過(guò)本次的