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UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： 六孔臥式組合鉆床設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： XXXXXXXX職 稱：副教授
二0一二 年 5月
摘要
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著尤為重要的地位。鉆床作為機(jī)械制造和修配工廠必不可少的設(shè)備，具有廣泛用途的通用性機(jī)床，可對(duì)零件進(jìn)行鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，锪平面和攻螺紋等加工。同時(shí)鉆床又存在著加工精度，加工效率不高等缺陷。在我國，組合鉆床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合鉆床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、在孔內(nèi)鏜各種形狀槽等。
本文設(shè)計(jì)的六孔臥式組合鉆床，作為一種專用機(jī)床其生產(chǎn)效率高，加工精度高，特別適合于加工一些有多個(gè)孔并對(duì)孔的位置精度要求高的工件。
關(guān)鍵詞 ：鉆床；六孔；臥式；組合鉆床；加工精度；床身；導(dǎo)軌；主軸箱
19
Abstract
With the development of our national economy, industrial production in the national economy occupy a very important position. Drilling machinery manufacturing and repair factory as essential equipment, with wide application of universal machine tool, the parts for drilling, reaming, reaming, reaming and tapping processing plane. While drilling has the processing precision, processing efficiency is not high. In our country, the combination drilling machine development has 28 years of history, its scientific research and production, have a considerable foundation, application also penetrated into many industries. Is the machinery manufacturing industry to realize product updates, technical innovation, improve the production efficiency and the rapid development of one of the essential equipment. It is characterized by high efficiency, high quality, economical and practical, so it has been widely used in engineering machinery, transportation, energy, industry, light industry, household appliances industry. Our traditional combination drilling machine and the combined machine tool automatic line mainly uses the machine, electricity, gas, hydraulic control, its processing object is mainly the production lot larger-and medium-bold type and shaft parts, finished drilling, reaming, reaming, the processing of thread, boring, in various shapes such as Kong Neitang tank.
This design six-hole horizontal combination drilling machine, as a kind of special machine for its high production efficiency, high processing precision, particularly suitable for processing with a plurality of holes and the position precision of the holes demanding workpiece.
Key words: drilling machine; tin; horizontal; combination drilling machine; precision machining; bed; rail; spindle box
目 錄
1. 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的，內(nèi)容，要求 1
1.1 設(shè)計(jì)目的 1
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1
1.3 設(shè)計(jì)要求 1
1.4 調(diào)查研究 1
1.5 擬定方案 2
1.6 工作圖設(shè)計(jì) 2
2. 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2
2.1 組合機(jī)床方案的制定 2
2.1.1 制定工藝方案 2
2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 3
2.2 工藝的確定 4
2.2.1 確定工序間余量 4
2.2.2 選擇切削用量 4
2.2.3 確定切削力，切削扭矩，切削功率 4
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 5
2.2.5 確定軸向進(jìn)給力 5
2.2.6 確定進(jìn)給速度，行程 5
2.3 齒輪箱的設(shè)計(jì) 5
2.3.1確定傳動(dòng)線路圖 6
2.3.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 6
2.3.2.1定V帶型號(hào)和帶輪直徑 6
2.3.2.1 帶輪材料與結(jié)構(gòu) 7
2.3.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 7
2.3.3.1 軸Ⅰ的設(shè)計(jì) 7
2.3.3.2 主軸的設(shè)計(jì) 10
2.3.4 齒輪的設(shè)計(jì) 11
2.3.4.1 齒輪的材料 11
2.3.4.2 齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì) 12
2.3.5 主軸箱的設(shè)計(jì) 15
2.4. 床身的設(shè)計(jì) 15
參考文獻(xiàn) 17
致謝 18
1. 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的，內(nèi)容，要求
1.1 設(shè)計(jì)目的
機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案的分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)械制圖，零件計(jì)算，編寫技術(shù)文件盒查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練。樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，使自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
（1）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速和標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。
（2）動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，計(jì)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪的模數(shù)，確定動(dòng)力箱，計(jì)算多軸尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線，完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)是否在允許范圍內(nèi)，還要驗(yàn)算主軸的靜剛度。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系，變速機(jī)構(gòu)，主軸主件，箱體，潤滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，既繪制裝配圖和零件工作圖。
（4）編寫設(shè)計(jì)說明書
1.3 設(shè)計(jì)要求
評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即質(zhì)優(yōu)價(jià)廉才會(huì)受到用戶的青睞，在國內(nèi)和國外市場上才有競爭力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求，經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。
1.4 調(diào)查研究
研究市場和用戶對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)，預(yù)測，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，發(fā)展趨勢，新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國家的相關(guān)資料和專利等。通過對(duì)上述資料的分析研究，擬定適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.5 擬定方案
通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較，每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析，主要技術(shù)要求，總布局，傳動(dòng)系統(tǒng)，控制操作系統(tǒng)，電系統(tǒng)，主要部件的結(jié)構(gòu)草圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。
在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
（1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造，要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu);
（2） 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可靠后才能用于設(shè)計(jì)
（3） 繼承與創(chuàng)新相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)，注意吸取前人和國外的經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新和發(fā)展；
1.6 工作圖設(shè)計(jì)
首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式，結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖紙包括：該加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。并初步擬定主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。
其次，繪制機(jī)床的總裝圖，部分部件裝配圖，液壓系統(tǒng)圖，PLC接線圖和梯形圖。
然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書，編制各類零件明細(xì)表，編寫機(jī)床說明書等技術(shù)文件。
最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。
2. 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
2.1 組合機(jī)床方案的制定
2.1.1 制定工藝方案
零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀，大小，材料，硬度，剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，加緊方法，工藝過程等。所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場采用的環(huán)境和條件等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。根據(jù)被加工零件的零件圖（圖1），定出工藝方案
（1）加工孔的主要技術(shù)要求
加工6個(gè)Φ20，深100mm的通孔
孔的位置度公差為Φ0.1mm，孔在同一平面上
工件材料為#45鋼
要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)6萬件，單班制生產(chǎn)
圖1 加工零件圖
(2)工藝分析
加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為Φ0.1，可采用一次性鉆孔
2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案
（1）被加工零件的加工精度
被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。該工件的加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī)床，工件各孔見位置精度為Φ0.1mm,安排加工時(shí)可通過一次鉆孔完成。在該工序孔的表面粗糙度要求為Ra25mm。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機(jī)床通常采用位置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。
（2）被加工零件特點(diǎn)
這主要指零件的材料，硬度，形狀，剛度定位精準(zhǔn)面的特點(diǎn)，他們對(duì)機(jī)床工藝方案制定有著重要的影響。此工件材料為#45鋼，硬度為HB170-200，孔在整個(gè)工件上呈60度均勻分配，采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件的受力不大，震動(dòng)，發(fā)熱變形對(duì)對(duì)工件影響不大。
由于該零件的中心線與定位基準(zhǔn)面平行，可采用臥式機(jī)床
（3）零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位，多工位，自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)6萬件，從工件外形及輪闊尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭。
（4） 機(jī)床使用步置
使用組合機(jī)床對(duì)車間布置情況，工序間的聯(lián)系，使用廠的技術(shù)能力和自然條件等一定的要求。再根據(jù)用戶實(shí)際情況來選擇什么樣的組合機(jī)床。
綜合以上所述：通過對(duì)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位，夾緊方式，工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定采用六軸頭多工位同步鉆床。
2.2 工藝的確定
2.2.1 確定工序間余量
為使加工過程順利進(jìn)行并保證加工精度，必須合理地確定工序間余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，由于在本鉆床上只進(jìn)行粗鉆，為達(dá)到最終Φ20的要求后面還要進(jìn)行鉸孔，所以這次的鉆孔直徑為Ф19.5，直徑上工序余量為0.5mm
2.2.2 選擇切削用量
確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工，在大多數(shù)情況下所選擇切削用量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右。多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）。因此，同一主軸箱可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量與其相適應(yīng)。以滿足不同直徑的加工要求，即：
n1.×f1=n2×f2=…=ni×fi=vf （1-1）
式中：n1.， n2 ，n2-——各主軸轉(zhuǎn)速 （r/min）
f1。f2.fi ——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
vf——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
由于該工件的加工精度，工件材料，工作條件，技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)的選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法得：鉆頭直徑D=19.5mm，材料為高速鋼，進(jìn)給量f=0.1mm/r，切削速度v=20mm/min
2.2.3 確定切削力，切削扭矩，切削功率
根據(jù)選定的切削用量確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主電動(dòng)機(jī)功率，通過查表計(jì)算如下：
軸向力：
F=N （1-2）
計(jì)算得：F=9.81?61.2?19.51?0.10.7=2335.9N
鉆削扭矩 ：
M=N?m (1-3)
計(jì)算得：M=9.81?0.0311?19.52?0.10.8 =18.4N?m
鉆削功率：
PC=2∏Mn W (1-4)
計(jì)算得：PC=2?3.14?18.4?3.3=385.2W
式中：f—沒轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）
n—鉆頭轉(zhuǎn)速（r/s）
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
工件的布氏硬度在HB170-240，孔徑D為19.5mm，刀具的選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V）.為了使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Ф19.5的麻花鉆。
2.2.5 確定軸向進(jìn)給力
F進(jìn)=∑Fi=6?2335.9=14015.4N
式中：Fi——各主軸加工時(shí)產(chǎn)生的軸向力
由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了要克服各主軸的軸向進(jìn)給力，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于14.1KN。
2.2.6 確定進(jìn)給速度，行程
滑臺(tái)的進(jìn)給速度分為快進(jìn)，工進(jìn)，快退，所以要求液壓系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)3
種速度間的轉(zhuǎn)換。其中快進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)110mm，快退310mm。
2.3 齒輪箱的設(shè)計(jì)
2.3.1確定傳動(dòng)線路圖
圖2 傳動(dòng)示意圖
1.電動(dòng)機(jī) 2.小帶輪 3.大帶輪 4.傳動(dòng)軸 5.小齒輪 6.主軸 7.大齒輪
2.3.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
2.3.2.1定V帶型號(hào)和帶輪直徑
定V型帶型號(hào)和直徑
工作情況系數(shù)
KA=1.1
計(jì)算功率
PC= KAP=1.1?2.5=2.75
PC=3KW
小帶輪轉(zhuǎn)速
n1=1440r/min
選帶型號(hào)
A型
小帶輪直徑
由表得
取D1=90mm
大帶輪直徑
D2=(1-ε)D1n1/n2
取D2=224mm
大帶輪轉(zhuǎn)速
n2=(1-ε)D1n1/D2=576
n2=576r/min
計(jì)算帶長
求Dm
Dm=（D1+D2）/2
Dm=157mm
求Δ
Δ= （D2-D1）/2
Δ=67 mm
初取中心距
a=650mm
帶長
L=ЛDm+2a+Δ2/a
Ld=787.5mm
基準(zhǔn)長度
L=800mm
求中心距和包角
中心距
a=130mm
小輪包角
α1=180o-60o（D2-D1）/a =121.3>120o
α1=121.3o
求帶根數(shù)
帶速
v= ЛD1n1/(60?1000)
v=6.78m/s
傳動(dòng)比
i= n1/ n2
i=2.5
帶根數(shù)
由表得 P0=1.07kw; Ka=0.83 KL=0.85; ΔP0=0.17 Z=PC/(P+ΔP0) Ka KL=2.87
取Z=3
求軸上載荷
張緊力
F0=128N
軸上載荷
FQ=2Z F0sin(a1/2)
FQ=665.1N
2.3.2.1 帶輪材料與結(jié)構(gòu)
當(dāng)帶速v<30/s的傳動(dòng)帶，其帶輪一般用HT200制造。所以帶輪的材料選擇HT200。當(dāng)帶輪的直徑D<2-3d時(shí)常采用實(shí)心式，中等尺寸是常采用腹板式。所以小帶輪采用實(shí)心式，大帶輪采用腹板式。
2.3.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
2.3.3.1 軸Ⅰ的設(shè)計(jì)
（1） 軸的選材
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，齒輪表面在進(jìn)行高頻淬火
（2）計(jì)算齒輪受力
由于軸上齒輪對(duì)稱分布所以徑向受力相互抵消
（3）計(jì)算支撐反力
垂直面反力
F1=665N ,FR1=997.5N, FR2=332.5N
(4) 軸的結(jié)構(gòu)圖
圖3 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)
（5）軸的受力圖
圖4 軸的受力圖
(6) 軸的垂直面受力圖
圖5 軸的垂直面受力圖
（7） 軸的彎矩圖
圖6 軸的彎矩圖
最大彎矩M=40232.5N?mm
（8）軸的扭矩圖
圖7 軸的扭矩圖
最大轉(zhuǎn)矩為47750n?mm
（9） 軸的當(dāng)量彎矩圖
圖8 軸的當(dāng)量彎矩圖
計(jì)算齒輪受力
齒輪螺旋角
β=0
齒輪直徑：小輪
大輪
=50
=150
小齒輪受力：轉(zhuǎn)矩
圓周力
徑向力
軸向力
=47750N?mm
=1910N
=695.2N
=0N
小齒輪軸受力圖
見圖4
計(jì)算支撐反力
垂直面反力
=997.5N
=332.5N
垂直面受力圖
見圖5
水平面受力圖
忽略重力
畫軸彎矩圖
垂直面彎矩圖
見圖6
畫軸扭矩圖
軸受轉(zhuǎn)矩
T=
T=47750N?mm
扭矩圖
見圖7
許用應(yīng)力
許用應(yīng)力
用插入法查表得：[]=102.5Mpa
[]=60Mpa
[]=102.5Mpa
[]=60Mpa
應(yīng)力修正系數(shù)
ɑ=0.59
畫當(dāng)量彎矩圖
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩
ɑT=0.59×47750
ɑT=28172N?mm
當(dāng)量彎矩
在小齒輪中間截面處
在左軸頸處
=
見圖8
=40737N?mm
=49115N?mm
當(dāng)量彎矩圖
見圖8
校核軸徑
齒根圓直徑
=43.75
43.75mm
軸徑
18.9<43.75
=20.2<40mm
2.3.3.2 主軸的設(shè)計(jì)
本鉆床共有六根主軸，鉆頭安裝在主軸上。故對(duì)主軸的強(qiáng)度剛度要求較高。為滿足要求材料選擇45號(hào)鋼，初定直徑35mm。熱處理為調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為220-250HBS。
軸的設(shè)計(jì)與校核過程與上類似。
（1）主軸1的結(jié)構(gòu)圖如下
圖9 主軸1的結(jié)構(gòu)圖
（2）主軸2的結(jié)構(gòu)圖
圖10 主軸2的結(jié)構(gòu)圖
2.3.4 齒輪的設(shè)計(jì)
2.3.4.1 齒輪的材料
齒輪傳動(dòng)要求齒輪表面具有較高的硬度與耐磨性，同時(shí)齒根還要具有較高的強(qiáng)度。在齒輪傳動(dòng)過程中由于小齒輪直徑小每個(gè)齒重復(fù)嚙合的次數(shù)更多，導(dǎo)致小齒輪過早失效。所以小齒輪選擇40Cr,大齒輪為#45鋼，表面熱處理均為表面淬火。
2.3.4.2 齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)
齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
1.初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩T1
T1=18400N?mm
齒寬系數(shù)ψd
查表得ψd=1.0
ψd=1.0
接觸疲勞極限 σHlim1
σHlim1=710Mpa
σHlim2=580Mpa
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力[σH]
[σH1]=0.9 ?σHlim1
[σH2]= 0.9 ?σHlim2
[σH1]=639Mpa
[σH2]=522Mpa
初步計(jì)算的小齒輪直徑d1
取d1=50mm
初步齒寬b
b=40mm
2.校核計(jì)算
圓周速度v
v= =1.35m/s
v=1.35m/s
精度等級(jí)
選6級(jí)
齒數(shù)z和模數(shù)m
初取z1=20,z2=i?z1=60
m=d1/ z1=2.5
m=2.5
z1=20
z2=60
使用系數(shù)KA
KA=1.25
動(dòng)載系數(shù)KV
KV=1.1
齒間載荷分配系數(shù)KHa
齒間載荷分配系數(shù)KHa
Ft=2T1/d1=817.7N KAFt/b=22.7N/mm<100N/mm εa=[1.88-3.2(1/ z1+1/ z2)]cosβ =1.64
Zε==0.79
由此得KHa= =1.6
εa=1.64
Zε=0.79
KHa=1.6
齒向載荷分布系數(shù)KHβ
=A+B()2+C?10-3b =1.11+0.16()2+0.47?10-3?40
=1.75
=1.75
載荷系數(shù)K
K=KA KV KHa KHβ
K=3.85
彈性系數(shù)ZE
查表得
ZE=189.8
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH
ZH=2.5
接觸最小安全系數(shù)SHmin
SHmin=1.25
接觸壽命系數(shù)ZN
ZN1=1.18
許用接觸應(yīng)力[σH]
[σH1]= =670MPa
[σH2]= =580MPa
[σH1]=670MPa
[σH2]=580MPa
驗(yàn)算
計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合理，輪尺寸無需調(diào)整。
=572.4Mpa
< [σH2]
（3）確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑d
d1=mz1=2.5?20=50mm
=mz2=2.5?60=150mm
d1=50mm
=150mm
中心距a
a=
a=100mm
齒寬b
b=40mm
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
重合度系數(shù)
Yε=0.25+
Yε=0.71
齒間載荷分配系數(shù)KFa
KFa=1/ Yε
KFa=1.41
齒向載荷分布系數(shù)KFβ
b/h=7.1 查表得
KFβ=1.5
載荷系數(shù)K
K= KA KV KFa KFa=2.9
K=2.9
齒形系數(shù)YFa
YFa1=2.9
YFa2=2.32
應(yīng)力修正系數(shù)YSa
YSa1=1.53 YSa2=1.74
彎曲疲勞極限σFlim
σFlim1=620MPa
σFlim2=450MPa
彎曲最小安全系數(shù)SFmin
SFmin=1.6
彎曲壽命系數(shù)YN
YN1=0.95
YN2=0.97
尺寸系數(shù)YX
YX=1.0
許用彎曲應(yīng)力[σF]
[σF1]=
[σF2]=
[σF1]= 356.25MPa
[σF2]=272.8MPa
驗(yàn)算
σF1= YSa1 YFa1 Yε
σF2=σF1
傳動(dòng)無過載，故不作靜強(qiáng)度校核 其余的齒輪配合情況與這一對(duì)相同，所以參數(shù)完全一樣
σF1=203.5 MPa< [σF1]
σF2=185.1 MPa
其余的齒輪配合情況與這一對(duì)相同，所以參數(shù)完全一樣
2.3.5 主軸箱的設(shè)計(jì)
主軸箱是鉆床的重要部件，它上面安裝有鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)以及主軸。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著機(jī)床的制造成本；影響著鉆床對(duì)零件加工的精度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，主軸具有足夠的靜態(tài)剛度和良好的動(dòng)態(tài)性能，較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力，并易于加工制造裝配等才能滿足鉆床對(duì)床身的要求。為保證鉆床的加工精度，應(yīng)嚴(yán)格保證主軸箱各壁孔間的位置精度。主軸箱鑄造后為使性能穩(wěn)定應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。加工時(shí)使用鏜床一次鏜同一軸上的兩個(gè)壁孔。
主軸箱的材料采用HT200，通過鑄造成型。內(nèi)壁孔的精度等級(jí)為IT6，Ra1.6。
2.4. 床身的設(shè)計(jì)
（1）床身對(duì)鉆床性能的影響及其要求
床身是鉆床的主要支撐件，他支撐著鉆床的床頭箱，溜板，尾座等部件。承受著切削力，重力，摩擦力等靜態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著機(jī)床的制造成本；影響著鉆床各部件間的相對(duì)位置精度，和鉆床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響工件的加工質(zhì)量，還影響機(jī)床刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，床身具有足夠的靜態(tài)剛度和良好的動(dòng)態(tài)性能，較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力，并易于加工制造裝配等才能滿足鉆床對(duì)床身的要求。
（2）床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鉆床工作時(shí)，主要受到水平方向和垂直方向的切削力的作用，使床身在水平面和垂直面內(nèi)發(fā)生彎曲，以及在這些分力作用下的扭矩，其中，影響最大的是床身水平面的彎曲。因此，在床身不太長的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的剛度。所以在床身的長度方向多布置幾個(gè)著力點(diǎn)，而且使主軸箱在靜止的時(shí)候重心落在左側(cè)的床腿間。床身的結(jié)構(gòu)如圖11。
圖11 床身
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致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成，首先要感謝指導(dǎo)老師XXXXXXXX教授，班主任曾一凡教授，以及院里的各位老師。其次，也要感謝同學(xué)們對(duì)我的熱情幫忙。有了你們的幫助才讓我解決一個(gè)個(gè)的難題，在這里我對(duì)大家表示衷心的感謝！