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The main spindle box is installed on the rocker arm, and can be moved up and down along the upright post to meet the requirements of different height work pieces. In addition, the rocker arm can also be in the range of 360 degree rotation, so the spindle is easy to adjust to the required processing position. The design of the drilling machine is able to adapt to a variety of processing situation of versatile simple drilling machine, can be convenient to move, but also to facilitate the control of processing. This design firstly according to the design feature and parameters determine the design scheme; then, according to the speed range to determine the speed of progression and to determine the overall layout and gear tooth number of gear box; then, of the main parts were designed and checked. Finally, a tz125 type small drill assembly drawing and the main parts of the map is drawn by AutoCAD software, and the Pro / E software for 3D modeling. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing, and master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD software, this design represents the general process of general mechanical design, have certain reference value for the design work in the future. Key Words:Drilling machine, design, gear, transmission ratio 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒 論 1 1.1 鉆床簡介 1 1.2 鉆床的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.4功能及設(shè)計(jì)參數(shù)要求 2 1.4.1功能要求 2 1.4.2設(shè)計(jì)參數(shù)要求 2 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1 動力選擇 3 2.2驅(qū)動方式 3 2.3動力性能比較 3 2.4動力計(jì)算與選擇 4 第3章 總體布置與參數(shù)選擇 6 3.1運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 6 3.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 6 3.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 6 3.1.3確定結(jié)構(gòu)式 7 3.1.4繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 7 3.2 確定各變速組齒輪齒數(shù) 8 3.3各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速確定 8 第4章 主要零件的設(shè)計(jì)與校核 10 4.1帶傳動設(shè)計(jì) 10 4.1.1 V帶的基本參數(shù) 10 4.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 4.2齒輪傳動設(shè)計(jì) 12 4.2.1齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 12 4.2.2基本組齒輪計(jì)算 14 4.2.3擴(kuò)大組齒輪計(jì)算 15 4.3傳動軸設(shè)計(jì) 15 4.4主軸設(shè)計(jì) 16 4.5標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 17 4.5.1軸承的選擇 17 4.5.2鍵的規(guī)格 17 4.5.3變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 18 4.6校核計(jì)算 18 4.6.1剛度校核 18 4.6.2軸承壽命校核 19 4.6.3鍵的強(qiáng)度校核 21 結(jié)論 22 參考文獻(xiàn) 23 致 謝 24 第1章 緒論 第1章 緒 論 1.1 鉆床簡介 目前，機(jī)床分為12大類：車床、鉆床，鏜床，磨床，齒輪加工機(jī)床，螺紋加工機(jī)床，刨插床、拉床、專用機(jī)床，機(jī)床，鋸床和其他機(jī)床。在每一類，包括后處理步驟，方法和結(jié)構(gòu)，可分為多組，每組可以分為多個(gè)系列。如：坐標(biāo)鏜鉆床，包括鉆床，鉆孔，鉆，鉆床，立式鉆床，鉆水平井，鉆中心孔鉆床等。在此基礎(chǔ)上還根據(jù)不同的分類，但分類的特點(diǎn).進(jìn)一步的義務(wù)。根據(jù)同類型機(jī)床（通用性），可分為機(jī)床（或通用），專門的機(jī)床和專用機(jī)床三大類。通用機(jī)床加工各種工件，可加工各種廣泛的機(jī)床，如臥式鉆床等繼續(xù)。 主要搖臂鉆床的主軸箱，立柱，底座組成。主軸箱安裝在搖臂沿立柱上下加工不同高度的工件，也可以外搖臂在立柱旋轉(zhuǎn)360度，因此容易在主軸的加工所需的位置。主軸在加工位置保持，該鉆機(jī)還柱，搖臂和主軸箱的主軸夾緊裝置的位置確定后，如果您可以快速調(diào)整的夾緊變形。搖臂鉆床搖臂鉆床等其他通用和可旋轉(zhuǎn)或傾斜的主軸，使主軸可以在任何方向的空間，可以進(jìn)行鉆探、重型機(jī)械、鐵路機(jī)車、船舶和鍋爐制造業(yè)中的加工大型工件。車型鉆機(jī)的基礎(chǔ)上車輪，鐵軌，橋梁和機(jī)床等細(xì)長工件的孔加工。 1.2 鉆床的發(fā)展現(xiàn)狀 進(jìn)入市場經(jīng)濟(jì)后，國內(nèi)機(jī)床行業(yè)競爭日趨激烈，與中捷搖臂鉆廠生產(chǎn)相同型號產(chǎn)品的企業(yè)有40多家，中捷搖臂鉆廠產(chǎn)品領(lǐng)先優(yōu)勢受到挑戰(zhàn)。應(yīng)對挑戰(zhàn)，中捷搖臂鉆廠出售的產(chǎn)品，在規(guī)范的調(diào)整，如果對產(chǎn)品的建議。第一，通過現(xiàn)代技術(shù)從傳統(tǒng)的產(chǎn)品。如以五軸搖臂鉆床，價(jià)格從幾萬到幾十萬美元，最高的達(dá)到我國鉆機(jī)。第二、為國際先進(jìn)水平，擴(kuò)大產(chǎn)品的系列，和一個(gè)可移動橋橋系列產(chǎn)品，十幾個(gè)技術(shù)處于領(lǐng)先地位，在獲得自己的知識產(chǎn)權(quán)和國家是一個(gè)重要的新產(chǎn)品。萬能鉆頭，在每一個(gè)空間，使在任意方向任意位置和鉆井功能，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，在國外也不多見。在著名的芝加哥國際機(jī)床，鉆。中捷搖臂參展商的產(chǎn)品，是在一位美國企業(yè)家，立刻走了。德國、意大利、瑞典、希臘、伊朗等國家和地區(qū)的客商在中國做的卡鉆。在上海國際機(jī)床展覽會上，沈陽機(jī)床數(shù)控銑床，同時(shí)國內(nèi)企業(yè)樂觀的鉆孔機(jī)。和大多數(shù)數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化，自動化，智能化。該鉆機(jī)發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高和擴(kuò)大功能的自動化機(jī)床的柔性制造系統(tǒng)；為使運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的速度，改善結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的靜態(tài)和動態(tài)剛度的新工具來調(diào)整所需的切割精度和效率；提高超精密機(jī)床的發(fā)展，以新的電子工程，航空航天工業(yè)。 1.4功能及設(shè)計(jì)參數(shù)要求 1.4.1功能要求 在大型零件的制造和維修中，需要對其上的孔、螺紋等結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工。如在鍋爐等設(shè)備的維修中，常因拆卸問題導(dǎo)致原螺釘孔報(bào)廢而需重新加工螺釘孔。由于零件外形尺寸大，普通鉆床無法加工。因此，需要設(shè)計(jì)一種能適應(yīng)這種加工情況的多功能簡易鉆床，能方便移動，又能夠方便控制加工。其次，家庭使用拖拉機(jī)及輾米機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械由于經(jīng)常維修的需要，鑒于維修及運(yùn)輸成本考慮，也需要一種能夠方便移動適應(yīng)這種加工情況的簡易鉆床，可方便對其進(jìn)行加工維修。因此，這種鉆床應(yīng)具備普通鉆床的基本功能并能滿足方便安裝移動加工的特殊功能。 1.4.2設(shè)計(jì)參數(shù)要求 1）最大鉆孔直徑：12 mm ； 2）主軸最大行程：100mm； 3）主軸端面至底座工作面最大距離：355mm； 4）主軸端面至底座工作面最小距離：55 mm； 5）機(jī)頭最大行程：200 mm； 6）主軸轉(zhuǎn)數(shù)：560-3500r/min； 7）機(jī)床最大外形尺寸（長×寬×高）：680×350×860 mm。 23 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 動力選擇 常用原動機(jī)有以下三種運(yùn)動形式，具體見表2-1： 表2-1 原動機(jī)運(yùn)動形式 2.2驅(qū)動方式 由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動齒輪與一個(gè)名叫、集中控制。多機(jī)分別驅(qū)動是用多臺原動機(jī)來驅(qū)動各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。選擇驅(qū)動方式時(shí)需要考慮如下幾點(diǎn)： 1）工作必須考慮到機(jī)器的原動機(jī)過載，計(jì)劃啟動，穩(wěn)定和其他要求； 2）必須考慮經(jīng)濟(jì)效益和成本，這是很重要的。 3）要考慮當(dāng)?shù)氐哪茉垂?yīng)和環(huán)境因素。 4）力學(xué)性能時(shí)必須考慮原動機(jī)與工作。 5）必須考慮是否維修是否方便，簡單和可靠。 2.3動力性能比較 表2-2 原動機(jī)性能比較 類別 電動機(jī) 氣缸馬達(dá) 液壓馬達(dá) 柴油機(jī) 尺寸 較大 較小 較小 較大 功率及取范圍 功率大；0.3~1000KW，范圍廣 功率比電動機(jī)大；一般在2.2KW以下，尤其適用于0.75KW以下的高速傳動 功率最大；受實(shí)際油壓和馬達(dá)尺寸的限制 功率大；5~38000KW 重量 大 比電動機(jī)大 最大 大 輸出剛度 硬 軟 較硬 較硬 運(yùn)行溫度控制 溫度應(yīng)低于許應(yīng)值 排氣時(shí)空氣膨脹，噪聲較大，排氣處應(yīng)安裝消聲器 對油箱進(jìn)行風(fēng)冷或水冷 調(diào)整方法和性能 直流電動機(jī)用改變電樞電阻、電壓或改變磁通的方法；交流電動機(jī)用變頻、變極或變轉(zhuǎn)差率的方法 用氣閥控制，簡單，迅速，但不夠精確 通過閥或泵控制改變流量，調(diào)速范圍大 較難 噪聲 小 較大 較大 較大 維護(hù)要求 較少 少 較多 較多 初始成本 低 較高 高 高 運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用 最低 最高 高 高 應(yīng)用 很廣，需要動力電源 小功率高速場合 較廣 很廣，如各種車輛，船舶、農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械和壓縮機(jī)等等 2.4動力計(jì)算與選擇 鉆床鉆包括計(jì)算的力和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，計(jì)算的主軸軸向力。通過加工Q235鋼，屬于金屬結(jié)構(gòu)材料的低的高速鉆加工是無聊，所以查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》得： 鉆機(jī)扭矩的計(jì)算公式如下： 式中，—— 切削力矩（N·M） —— 鉆頭直徑（mm） —— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm） —— 修正系數(shù) 軸向切削力的計(jì)算公式如下： 式中，—— 軸向切削力（N） —— 鉆頭直徑（mm） —— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm) —— 修正系數(shù) 已知被加工材料為Q235結(jié)構(gòu)鋼，結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼取=736MPa，D=12mm，=0.2mm，所以可分別計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩和軸向切削為： =13.5 N·M =2595 N 由金屬切削原理可知，主軸切削功率的計(jì)算公式為： 式中：—— 軸向切削力（N） —— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm) n——主軸固定轉(zhuǎn)速（r/min） —— 切削力矩（N·M） 將以上數(shù)值代入公式中可計(jì)算出功率=0.25KW 考慮到軸承傳動效率（查得為0.99）和鍵傳動效率（查得為0.98），所以可計(jì)算出鉆床主軸要傳遞的功率P為： P=/(0.99×0.99×0.98)=0.37KW 考慮到一個(gè)小的工作條件和工作TZ125鉆機(jī)，鉆機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩和調(diào)速范圍小等TZ125電動機(jī)作為原動機(jī)，我選擇。由于經(jīng)常在一個(gè)小鉆床TZ125灰塵較多的場合，封閉的碗，選用電動機(jī)型號為Y801-4，額定功率0.55KW，滿載轉(zhuǎn)速1390r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2N·m，質(zhì)量17Kg。 第3章 總體布置與參數(shù)選擇 第3章 總體布置與參數(shù)選擇 3.1運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 3.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 擬定立式鉆床的主傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖，由總體設(shè)計(jì)方按可知：主軸的轉(zhuǎn)速范圍為560～3500 r/min，鉆床的轉(zhuǎn)速通常選擇標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，由于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列中沒有最大轉(zhuǎn)速3500 r/min，因此選用接近轉(zhuǎn)速3550 r/min。 3.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 中型通用機(jī)床，常用的公比為1.26或1.41，考慮到適當(dāng)減小本鉆床的相對速度損失，按照=1.26計(jì)算： 按照下表標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列選取轉(zhuǎn)速系列，如下： 560，710，900，1120，1400，1800，2240，2800，3550 3.1.3確定結(jié)構(gòu)式 對于Z=9，通常采用Z=9=3×3，即兩軸三速。 3.1.4繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 （1）選擇電動機(jī)：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。 （2）繪制轉(zhuǎn)速圖 圖2-1 轉(zhuǎn)速圖 （3）畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)已知的轉(zhuǎn)速和主傳動系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，畫圖紙，如圖2： 1-2軸最小中心距：A1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D) 軸最小齒數(shù)和:Szmin>(Zmax+2+D/m) 3.2 確定各變速組齒輪齒數(shù) (1)Sz100-120,中型機(jī)床Sz=70-100 (2)直齒圓柱齒輪Zmin18-20 圖2-2 主傳動系統(tǒng)圖 （7）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計(jì)要求Zmin≥18~20,齒數(shù)和Sz≤100～120，由表4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)。 3.3各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速確定 （1）主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj 由公式n=n得： 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=70.9r/min，取80 r/min。 （2）確定各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 Ⅱ軸共有4級轉(zhuǎn)速：160r/min、224 r/min、315 r/min、450 r/min。若經(jīng)傳動副Z/ Z傳動主軸，則只有450r/min傳遞全功率；若經(jīng)傳動副Z4/ Z4’傳動主軸，全部傳遞全功率，其中160r/min是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，故其計(jì)算轉(zhuǎn)速nⅡj=160 r/min；Ⅰ軸有1級轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計(jì)算轉(zhuǎn)速nⅠj=630 r/min。各計(jì)算轉(zhuǎn)速入表3-1。 表3-1 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 630 160 80 （3） 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪Z裝在主軸上共4級轉(zhuǎn)速，其中只有80r/min傳遞全功率，故Zj=80 r/min。 齒輪Z裝在Ⅱ軸上，共4級轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副Z/Z傳動主軸，則只有160r/min傳遞全功率，故Zj=160r/min。依次可以得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，如表3-2。 第4章 主要零件的設(shè)計(jì)與校核 第4章 主要零件的設(shè)計(jì)與校核 4.1帶傳動設(shè)計(jì) 4.1.1 V帶的基本參數(shù) 1）確定計(jì)算功率： 已知：輸出功率P=0.55kw,轉(zhuǎn)速n1=1390r/min,n2=1400r/min 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：； 則： 2）選取V帶型號： 根據(jù)、查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶, 3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 （1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ； （2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑： ； 圓整取，誤差小于5%，是允許的。 4）驗(yàn)算帶速： 帶的速度合適。 5）確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距： 中心距： 初選中心距 （2）基準(zhǔn)長度： 對于A型帶選用 （3）實(shí)際中心距： 6）驗(yàn)算主動輪上的包角： 由 得 主動輪上的包角合適。 7）計(jì)算V帶的根數(shù)： ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-3 得： ； （2），查表得：； （3）由查表得，包角修正系數(shù) （4）由，與V帶型號A型查表得： 綜上數(shù)據(jù)，得 取合適。 8）計(jì)算預(yù)緊力（初拉力）： 根據(jù)帶型A型查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1得： 9）計(jì)算作用在軸上的壓軸力： 其中為小帶輪的包角。 10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑(mm) 傳動比 基準(zhǔn)長度(mm) A 2.5 1250 中心距（mm） 根數(shù) 初拉力(N) 壓軸力(N) 400.7 5 110.8 1095.5 4.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）帶輪的材料： 采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200） 2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式： V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動機(jī)，較小，所以采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)帶輪。 4.2齒輪傳動設(shè)計(jì) 4.2.1齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 失效分析，以運(yùn)作的東西，材料設(shè)備應(yīng)具備以下條件： （1）應(yīng)具有足夠的硬度和耐磨性的牙齒，防止牙齒磨損、點(diǎn)蝕、膠合、塑性變形失效。 （2）心臟有足夠的強(qiáng)度和韌性的牙齒，以防止對齒根突然負(fù)荷。 （3）應(yīng)具有良好的加工性能和熱加工性能和力學(xué)性能的提高。 制造設(shè)備的材料有很多種，最常見的是鋼，鑄鐵，在某些情況下對非金屬材料的選材。選材40Cr，直齒輪的材料選用20CrMnTi，雙聯(lián)齒輪選用20CrMnTi。 （1）模數(shù)的計(jì)算。與一般的變量組內(nèi)齒輪模數(shù)的選取，最大負(fù)荷齒輪疲勞強(qiáng)度的簡化計(jì)算公式，通過模擬數(shù)字可用的組，即： mj=16338 式中 mj——按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）； ——驅(qū)動電動機(jī)功率（kW）； ——被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； ——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+”，內(nèi)嚙合取“-”； ——小齒輪的齒數(shù)（齒）； ——齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），；=8 ——材料的許用接觸應(yīng)力（）。取=650 Mpa （2）基本組的齒輪參數(shù)計(jì)算 mj=16338=16338=1.6774 結(jié)合齒輪的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，取標(biāo)準(zhǔn)值m=2 （3）擴(kuò)大組的齒輪參數(shù)計(jì)算 mj=16338 =16338=1.84 結(jié)合齒輪的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，取標(biāo)準(zhǔn)值m=2 如表3-3所示。 表3-3 模數(shù) 組號 基本組 擴(kuò)大組 模數(shù) mm 2 2 4.2.2基本組齒輪計(jì)算 按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取240HB。計(jì)算如下： ① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為 彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為： 式中 N----傳遞的額定功率（kW），這里取N為電動機(jī)功率，N=3.5kW; -----計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）. =630（r/min）; m-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（mm）; B----齒寬（mm）;B=25（mm）; z----小齒輪齒數(shù)；z=19; u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2.78; -----壽命系數(shù)； = ----工作期限系數(shù)； T------齒輪工作期限，這里取T=15000h.; -----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min） ----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取=，彎曲載荷取= m----疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取m=3；彎曲載荷取m=6; ----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2上，取=0.60 ----功率利用系數(shù)，查【5】2上，取=0.78 -----材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2上， =0.60 -----工作狀況系數(shù)，取=1.1 -----動載荷系數(shù)，查【5】2上，取=1 ------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2上，=1 Y------齒形系數(shù)，查【5】2上，Y=0.386； ----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查【4】，表4-7，取=650 Mpa； ---許用彎曲應(yīng)力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa； 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： =635 Mpa =78 Mpa 4.2.3擴(kuò)大組齒輪計(jì)算 按擴(kuò)大組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取240HB。 同理根據(jù)基本組的計(jì)算： 查文獻(xiàn)【6】，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1， =1，=1，m=3.5，=355； 可求得： =619 Mpa =135Mpa 4.3傳動軸設(shè)計(jì) 由【5】式6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算： d=1.64（mm） 或 d=91（mm） 式中 d---傳動軸直徑（mm） Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000； N----該軸傳遞的功率（KW） ----該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 ---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角，==。 各軸最小軸徑如表3-3。 表3-3 最小軸徑 軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 III 軸 最小軸徑mm 25 30 45 4.4主軸設(shè)計(jì) 由于電動機(jī)功率根據(jù)[1]表3.20，前軸徑應(yīng)為60~90mm。初步選取d1=80mm。后軸徑的d2=（0.7~0.9）d1，取d2=60mm。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，前軸承為NN3016K型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為30mm。 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩T=9550=9550×=424.44N.m 假設(shè)設(shè)該機(jī)床為車床的最大加工直徑為300mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50%，這里取60%，即180mm，故半徑為0.09m； 切削力（沿y軸） Fc==4716N 背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=2358N 總作用力 F==5272.65N 此力作用于工件上，主軸端受力為F=5272.65N。 先假設(shè)l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分別為 RA=F×=5272.65×=7908.97N RB=F×=5272.65×=2636.325N 根據(jù) 文獻(xiàn)[1]式3.7 得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA= 1689.69 N/ ；KB= 785.57 N/；==2.15 主軸的當(dāng)量外徑de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為 I==113.8×10-8m4 η===0.14 查[1]圖3-38 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=120×2.0=240mm 合理跨距為（0.75-1.5），取合理跨距l(xiāng)=360mm。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際需要，主軸超過合理的時(shí)間，因此，必須采取措施提高主軸的剛度，軸直徑： 直徑D＝100mm前軸，后軸直徑d＝80mm雙前軸承，圓柱滾子軸承，推力球軸承的安裝。 4.5標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 4.5.1軸承的選擇 I軸：附近的部分和滑輪：雙列接觸球軸承的安裝深溝球軸承的代碼7007c 6012 II軸：對稱布置，軸承6009 III軸：雙列接觸球軸承后置代號7015c 另一個(gè)安裝7010c端軸承。 中間布置角接觸球7012c 4.5.2鍵的規(guī)格 I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格：BXL=10X56 II軸選擇花鍵規(guī)格：N× d×D×B =8X36X40X7 III軸選擇鍵規(guī)格：BXL=14X90 4.5.3變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 選用左右擺動的操縱桿使其通過桿的推力來控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。操縱桿的擺動通過連桿軸推力控制在第二滑動齒輪和兩個(gè)滑動裝置。 4.6校核計(jì)算 4.6.1剛度校核 （1）П軸撓度校核 單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算： L-----兩支承的跨距； D-----軸的平均直徑； X=/L；-----齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離； N-----軸傳遞的全功率； 校核合成撓度 -----輸入扭距齒輪撓度； -------輸出扭距齒輪撓度 ； ---被演算軸與前后軸連心線夾角；=144° 嚙合角=20°，齒面摩擦角=5.72°。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=0.026；=0.084；=0.160； =0.205；=0.088；=0.025。 合成撓度 =0.238 查文獻(xiàn)【6】，帶齒輪軸的許用撓度=5/10000*L 即=0.268。 因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。 （2）П軸扭轉(zhuǎn)角的校核 傳動軸在支承點(diǎn)A，B處的傾角可按下式近似計(jì)算： 將上式計(jì)算的結(jié)果代入得： 由文獻(xiàn)【6】，查得支承處的=0.001 因〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。 4.6.2軸承壽命校核 ⑴、Ⅰ軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。 ①齒輪的直徑 ②Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 ∴ ③齒輪受力 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為： 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，濮良貴主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》( 第八版)表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有： ⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 由П軸最小軸徑可取軸承為7008c角接觸球軸承,ε=3；P=XFr+YFa X=1，Y=0。 對Ⅱ軸受力分析 得：前支承的徑向力Fr=2642.32N。 由軸承壽命的計(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000h L10h=×=× =h≥[L10h]=15000h 軸承壽命滿足要求。 4.6.3鍵的強(qiáng)度校核 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 小帶輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 結(jié)論 結(jié)論 一、結(jié)論 鉆床未來的發(fā)展趨勢是：由計(jì)算機(jī)的鉆機(jī)，簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高和擴(kuò)大自動化機(jī)床的功能，在提高功率的柔性制造系統(tǒng)；運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的速度，改善結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的靜態(tài)和動態(tài)剛度的新工具的調(diào)整要求提高效率；提高加工和超精密機(jī)床發(fā)展到新的電子工程，航空航天工業(yè)。 主要搖臂鉆床主軸箱和立柱，底座組成。主軸箱安裝在搖臂沿立柱上下加工不同高度的工件，也可以外搖臂在立柱旋轉(zhuǎn)360度，因此容易在主軸位置的處理是必要的。本設(shè)計(jì)的鉆機(jī)多功能鉆機(jī)在不同加工簡單，可以移動，而且還控制處理。 本設(shè)計(jì)首先根據(jù)參數(shù)要求，設(shè)計(jì)功能和設(shè)計(jì)方案；然后，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，然后確定的串聯(lián)排列和齒的主要部分；然后采用CAD軟件設(shè)計(jì)和控制；和最后一個(gè)的組件，尤其是小的tz125鉆機(jī)繪圖的Pro／E三維建模。 二、今后研究方向 本文在設(shè)計(jì)過程中還存在很大不足，比如：齒輪變位，疲勞強(qiáng)度校核等。今后將繼續(xù)在如下方面進(jìn)行工作： （1）如何標(biāo)準(zhǔn)化齒輪的設(shè)計(jì)； （2）在硬齒面、高精度方面做進(jìn)一步，更深層的研究； （3）實(shí)現(xiàn)齒輪傳動機(jī)構(gòu)更高轉(zhuǎn)速、更大功率化； （4）采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，比如ANSYS軟件等校核齒輪傳動機(jī)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度； （5）研究滿足市場需求的更大規(guī)格、大轉(zhuǎn)矩的齒輪傳動機(jī)構(gòu)； （6）設(shè)計(jì)出更小型輕便的鉆床。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 張建明.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京:高等教育出版社. 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