Z3050搖臂鉆床的設(shè)計(jì)【含10張CAD圖紙、說(shuō)明書】
資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】
UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文設(shè) 計(jì)
題目： Z3050搖臂鉆床的設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： XXX
學(xué) 號(hào)： XXX
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
年 級(jí)： 2008級(jí)
指導(dǎo)教師： XXX 職 稱：助教
二○一二
48
目錄
一 緒論 5
1.1 概述 5
1.2 鉆床發(fā)展 5
二 鉆床的設(shè)計(jì) 9
2.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 9
2.1.1 決定傳動(dòng)級(jí)數(shù) 9
2.1.2 選擇轉(zhuǎn)速數(shù)列 11
2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13
2.2.1主運(yùn)動(dòng)系的設(shè)計(jì) 13
2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排 13
2.2.3 齒輪齒數(shù)的確定 14
2.2.4 轉(zhuǎn)速圖的確定 15
2.2.5 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 20
2.3 動(dòng)力設(shè)計(jì) 20
2.3.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 20
2.4 齒輪的設(shè)計(jì)及其校核 21
2.4.1 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定 21
2.4.2 各傳動(dòng)組齒輪的校核 31
2.5 軸的設(shè)計(jì)及其校核 32
2.5.1 確定各軸的最小直徑 33
2.5.2 Ⅰ軸的設(shè)計(jì)與校核 40
2.5.3 主軸的設(shè)計(jì)與校核 44
2.6 軸承的選擇與校核 44
2.6.1 軸承的選擇 45
2.6.2 軸承的校核 45
2.7 鍵的選擇與校核 45
2.7.1 鍵的選擇 46
2.7.2 鍵的校核 46
2.8 致謝 47
三 參考文獻(xiàn) 48
摘要
鉆床是一種孔加工設(shè)備，可以用來(lái)鉆孔、擴(kuò)孔，鉸孔。攻絲及修刮端面等多種形式的加工。在各類鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常見(jiàn)的機(jī)床。
本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)動(dòng)力參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算，轉(zhuǎn)速范圍的確定，以擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖。重點(diǎn)是要考慮結(jié)構(gòu)、尺寸、體積、等綜合因素，設(shè)計(jì)出正確的結(jié)構(gòu)分析式，繪制出正確的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，從而完成機(jī)床整體布局的設(shè)計(jì)，然后通過(guò)齒輪設(shè)計(jì)、鍵及軸承的選擇、軸的設(shè)計(jì)以及其他一些附件設(shè)計(jì)，最后校核軸設(shè)計(jì)和鍵軸承選擇的正確性與合理性，完成鉆床主軸箱體傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：主軸的轉(zhuǎn)速范圍；齒輪模數(shù)設(shè)計(jì)；軸的設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)尺寸；機(jī)床功率；軸承設(shè)計(jì)
Abstract
Drilling is a hole processing equipment, can be used for drilling, reaming, reaming holes. Tapping and face a variety of forms such as scraping the processing. In all kinds of drilling radial drill, convenient operation, flexible, and wide application scope, typical, especially suitable for single or batch production with large parts of the pore porosity is general machinery processing workshop of common tools.
This design based on dynamic parameters and the movement parameters, speed limits, in transmission system and speed. Focus is to consider structure, size, volume, comprehensive factors, designed the correct structure analysis, draw out the correct transmission system, so as to complete the whole layout design of the machine, and then through the gears, bearings and design of the design, selection and other accessories, and finally checking shaft bearings choice of design and key correctness and rationality, complete drilling spindle box transmission system design.
Keywords: spindle speed range, Gear module design, Axis designs, Structure size, Machine power, Bearing design
緒論
1.1 概述
搖臂鉆床主軸箱可在搖臂上移動(dòng)，并隨搖臂繞立柱回轉(zhuǎn)的鉆床。搖臂還可沿立柱上下移動(dòng)，以適應(yīng)加工不同高度的工件。較小的工件可安裝在工作臺(tái)上，較大的工件可直接放在機(jī)床底座或地面上。搖臂鉆床廣泛應(yīng)用于單件和中小批生產(chǎn)中，加工體積和重量較大的工件的孔。搖臂鉆床的主要變型有滑座式和萬(wàn)向式兩種?；綋u臂鉆床是將基型搖臂鉆床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)，以擴(kuò)大加工范圍，適用于鍋爐、橋梁、機(jī)車車輛和造船等行業(yè)。萬(wàn)向搖臂鉆床的搖臂除可作垂直和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外,并可作水平移動(dòng),主軸箱可在搖臂上作傾斜調(diào)整，以適應(yīng)工件各部位的加工。此外，還有車式、壁式和數(shù)字控制搖臂鉆床等。
1.2 鉆床發(fā)展
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，要求有更多、更新、更好的機(jī)床及時(shí)的滿足各部門日益增長(zhǎng)的需要。1956年以來(lái)我國(guó)在機(jī)床事業(yè)上已進(jìn)入自行設(shè)計(jì)的階段。特別是1958年大躍進(jìn)以來(lái)，自行設(shè)計(jì)的機(jī)床無(wú)論在品種和數(shù)量上都大大增加。隨著祖國(guó)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，機(jī)床設(shè)計(jì)任務(wù)必將更加繁重，更好的理解黨的方針政策，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握多、快、好、省的設(shè)計(jì)方法從而更好的為社會(huì)主義建設(shè)服務(wù)，是每個(gè)從事機(jī)床設(shè)計(jì)工作者所應(yīng)具備的條件。機(jī)床的設(shè)計(jì)是一個(gè)比較繁雜的過(guò)程，只要我們按照總路線的精神，在設(shè)計(jì)始終走大群眾路線，大搞三結(jié)合，一級(jí)綜合國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，就能夠多、快、好、省的設(shè)計(jì)出質(zhì)量較高的機(jī)床來(lái)。
在生產(chǎn)中能達(dá)到上述要求的搖臂鉆床是有的，我們可以在某些方面（如提高生產(chǎn)率、改善人工的勞動(dòng)條件……等）加以改進(jìn)，從而能夠多、快、好、省的滿足身纏上的要求。
為此，我們需要從下面幾個(gè)方面廣泛的收集資料：
1、國(guó)內(nèi)外同類機(jī)床的有關(guān)資料；
2、 機(jī)床用戶、操作者的意見(jiàn)和希望，以及機(jī)床工作的特殊條件；
3、 機(jī)床的需要量；
4、 有關(guān)機(jī)床的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；
5、 有關(guān)的書刊和雜志等資料。
因此設(shè)計(jì)者必須掌握的有關(guān)原始資料大致包括如下幾點(diǎn)：
1.、被加工零件的生產(chǎn)規(guī)模；
2、零件加工的工藝過(guò)程；
3、所加工零件的技術(shù)要求，零件的材料，加工余量，刀具的材料等；
4、加工孔徑范圍的大小。
綜合現(xiàn)有搖臂鉆床的總體布置形式，為了能夠達(dá)到使用方便；滿足生產(chǎn)的要求，而采用如圖1所示形式，即采用具有內(nèi)外立柱的形式；外立柱繞固定的內(nèi)立柱旋轉(zhuǎn)，而搖臂則沿外立柱作垂直移動(dòng)。在少數(shù)搖臂鉆上，還可以看到只有一個(gè)立柱的，搖臂旋轉(zhuǎn)是在搖臂與立柱松開時(shí)進(jìn)行的，就不可避免的發(fā)生搖臂下垂的現(xiàn)象，以使旋轉(zhuǎn)時(shí)需要較大的力。
搖臂的垂直移動(dòng)是通過(guò)絲杠的旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)的。
主軸箱則在搖臂上作左右的縱向移動(dòng)；它自成為一個(gè)獨(dú)立的部件，可用于各種不同型式的機(jī)床中。某些國(guó)家的部件搖臂鉆主軸箱的動(dòng)源放在搖臂的延長(zhǎng)部分（如圖2）。這種型式的搖臂鉆看起來(lái)好像合理，因?yàn)樵跈C(jī)床停止工作的時(shí)候點(diǎn)擊的重量可以平衡主軸箱的重量，改善由于懸臂和主軸箱的重量所引起的下垂。但由于機(jī)床在技工時(shí)鉆軸受到向上的切削反力，可以抵消機(jī)床部件自重所引起的下垂，這樣反而有助于提高加工精度，因此沒(méi)有必要由電動(dòng)機(jī)在另端起平衡作用。
機(jī)床工作臺(tái)呈箱形能旋轉(zhuǎn)及傾斜，以便于加工成一定角度平面上的孔。
搖臂鉆上的夾緊裝置十分重要，應(yīng)該使機(jī)床在調(diào)整的過(guò)程中，搖臂能輕便的旋轉(zhuǎn)，主軸箱沿?fù)u臂導(dǎo)軌能省力的移動(dòng)，而在機(jī)床工作時(shí)又能保證各部分可靠的夾緊。在新式的機(jī)床中，常盡量使夾緊的過(guò)程化與自動(dòng)化。搖臂鉆中現(xiàn)有的夾緊方式的組合可見(jiàn)表2。
由于液壓夾緊具有穩(wěn)固可靠和操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)立柱的夾緊更為重要，因此我們采用了液壓的夾緊裝置。屬于表2中的第6種方式。
在設(shè)計(jì)搖臂鉆床時(shí)，對(duì)于主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)該非常重要，因?yàn)樗苯佑绊懙讲僮髡叩膭趧?dòng)條件，機(jī)床的生產(chǎn)率和機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度等。必須綜合的考慮這些因素再來(lái)決定。如蘇聯(lián)的257型搖臂鉆上采用了也懂的預(yù)選操縱機(jī)構(gòu)。這在提高生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件上是有利的，但構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜。而在蘇聯(lián)2A55和2A66型搖臂鉆床上采用了機(jī)械的預(yù)選機(jī)構(gòu)，它可以在工作中預(yù)選變速；節(jié)省變速的輔助工時(shí)，所以在此采用機(jī)械預(yù)選機(jī)構(gòu)在操縱主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
機(jī)床上的一些主要尺寸影響到機(jī)床的工藝可能性，生產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)性……等方面。搖臂鉆上的主要尺寸為：
1、 主軸中心線到立柱母線的最大距離；
2、 主軸端至底座的最大距離；
3、 搖臂垂直升降距離；
4、 內(nèi)立柱直徑；
5、 主軸行程；
6、 莫氏錐度號(hào)碼；
7、 主軸直徑。
在上述的部分尺寸中有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定有最大鉆孔直徑35毫米搖臂鉆的主軸中心線到立柱母線的最大距離為800,1200,1500毫米。
最大鉆孔直徑35毫米的搖臂鉆，蘇聯(lián)會(huì)涉及有253型和2B53型，前者主軸中心線到立柱母線的最大距離為1000毫米，不符合蘇聯(lián)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，已停止生產(chǎn)，后者主軸中心線到立柱母線的最大距離為1500毫米，由于其搖臂是和加工最大孔徑等于50毫米的255型通用，所以對(duì)35毫米來(lái)說(shuō)未免過(guò)大，因此在設(shè)計(jì)中可以考慮采用1200毫米的，和其他國(guó)家相比也較為合適。
按上述的理由從實(shí)際生產(chǎn)的需要出發(fā)，最后決定主軸中心線到立柱母線的最大距離為1200毫米。
類似的可以確定如下的尺寸：
主軸端至底座的最大距離………………………………1500毫米
主軸最大行程………………………………………………300毫米
主軸莫氏錐度………………………………………………4號(hào)
搖臂垂直移動(dòng)的距離……………………………………700毫米
內(nèi)立柱直徑………………………………………………300毫米
主軸直徑…………………………………………………35/70毫米
鉆床的設(shè)計(jì)
2.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定
2.1.1 決定傳動(dòng)級(jí)數(shù)
機(jī)床總的布置形式，主要尺寸等決定以后，我們?cè)侔匆阎脑假Y料決定其運(yùn)動(dòng)特性，包括主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，如變速范圍Rn，公比，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的極限值n,n,S,S……等。
主軸的極限轉(zhuǎn)速n和n必須考慮到機(jī)床上所用刀具材料、工件材料、最大和最小的加工孔徑，加工工藝等。雖然，轉(zhuǎn)速范圍較大的對(duì)萬(wàn)能機(jī)床來(lái)說(shuō)是有利的，但是，也會(huì)使機(jī)構(gòu)復(fù)雜化。所以要適當(dāng)?shù)母鶕?jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要來(lái)選擇。同時(shí)，告訴切削，硬質(zhì)合金刀具的廣泛使用，在設(shè)計(jì)新機(jī)床時(shí)必須給予充分的考慮，以便得到比現(xiàn)有機(jī)床獲得更高的生產(chǎn)率。
鉆床鉆孔直徑的范圍在d4—6之間選擇比較合適，故加工直徑為35毫米的搖臂鉆床在鋼料上的加工孔徑規(guī)定為
d=6mm d=35mm。
由于鑄鐵比剛的強(qiáng)度極限較低，故在鑄鐵上的加工孔徑為
d=10mm d=50mm。
不同情況下的切削用量，列入下列諸表（3—7）。
從上列的表中科找出主軸的極限轉(zhuǎn)速為：
n=2000
n=25
因此而得到變速范圍
R= n/ n=2000/25=80
下面我們?cè)賮?lái)決定公比。公比的大小直接影響轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z，在一定的變速范圍R下愈大；則級(jí)數(shù)z愈少；機(jī)構(gòu)愈簡(jiǎn)單，但速度損失也愈大，影響到生產(chǎn)率。愈小，則級(jí)數(shù)z就愈多，對(duì)選擇合理的切削速度有利，可以提高生產(chǎn)率，但機(jī)構(gòu)又變的復(fù)雜了。因此在選擇公比時(shí)，根據(jù)機(jī)床的萬(wàn)能性要求，來(lái)解決其矛盾。就是使機(jī)床的速度損失不過(guò)大，也不致因公比過(guò)小而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)的過(guò)分復(fù)雜，采用=1.26，同時(shí)也符合在機(jī)床設(shè)計(jì)中對(duì)于我們所設(shè)計(jì)的搖臂鉆床是為加工35孔用的，在系列尺寸（25、35、50、70、100）中是屬于較輕型的，結(jié)構(gòu)尺寸不宜過(guò)大，故在本書第二章中所推薦的萬(wàn)能機(jī)床公比=1.26和=1.41之中選擇采用=1.26
有了變速范圍R、公比，就可以按下式求出轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z：
z=1+=1+19.9
轉(zhuǎn)速圖中間的12級(jí)轉(zhuǎn)速采用公比為1.26的數(shù)列，3級(jí)低速和3級(jí)高速轉(zhuǎn)速采用公比為1.58的數(shù)列，按正常情況下，遵守級(jí)比規(guī)律，變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為：
16=
變速系統(tǒng)的變速范圍R====80，而正常的結(jié)構(gòu)式16=這時(shí)變速范圍R====32。二者變速范圍相差倍，其中指數(shù)4是基本組級(jí)比指數(shù)增加值，也是轉(zhuǎn)速數(shù)列中的轉(zhuǎn)速空缺的格數(shù)。則齒數(shù)z=19.9-4=15.9，則參考同類機(jī)床z=16是合理的。
2.1.2 選擇轉(zhuǎn)速數(shù)列
從轉(zhuǎn)速數(shù)列表中查出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值：
25；40；63；80；100；125；160；200；
250；300；400；500；600；800；1250；2000。
同樣，根據(jù)高速鋼刀具切削用量手冊(cè)和高速切削用量手冊(cè)查得，在各種加工情況下，各種不同直徑的刀具的進(jìn)給量如下表（表8—11）。
由上列各表，可找出進(jìn)給量的極限值是0.08—2.8；考慮大于1.2的進(jìn)給量，僅在個(gè)別的情況系用到，為使機(jī)構(gòu)不太復(fù)雜，采用進(jìn)給量的極限值0.06—1.2，同時(shí)參照同類機(jī)床進(jìn)給范圍也大致在0.06—1.2之間。
按推薦的=1.2—1.7，選公比=1.58。
則進(jìn)給級(jí)數(shù)：
取=8。
2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.2.1主運(yùn)動(dòng)系的設(shè)計(jì)
選擇傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案
z=16，則有如下結(jié)構(gòu)方案：
2.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排
現(xiàn)擬定方案為如下：
表達(dá)傳動(dòng)鏈的組成、傳動(dòng)順序、擴(kuò)大順序及各軸的變速范圍的結(jié)構(gòu)式，也可用對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形式表示 ，如圖：
傳動(dòng)組的變速范圍的極限值
齒輪傳動(dòng)副最小傳動(dòng)比，最大傳動(dòng)比，決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍。
2.2.3 齒輪齒數(shù)的確定
2.2.3.1 對(duì)于電機(jī)和Ⅰ軸齒輪傳動(dòng)組
查參考文獻(xiàn)[2]表2-1有：
81，82，83，84,86,88,90，91,92,93,95,97……
故95是適用的，故
2.2.3.1 對(duì)于Ⅰ軸和Ⅱ軸齒輪傳動(dòng)組a
70,72,74,76,78,80……
故85是適用的，故
2.2.3.2 對(duì)于Ⅱ軸和Ⅲ軸齒輪傳動(dòng)組b
70,72,73,75,77,78……
62,64,66,68，70……
故73是共同適用的，故
2.2.3.3 對(duì)于Ⅲ軸和Ⅳ軸齒輪傳動(dòng)組c
40,47,49,51,53,55……
61,62,65,68,71,72……
故70是共同適用的，故
2.2.3.4 對(duì)于Ⅳ軸和Ⅴ軸齒輪傳動(dòng)組d
100,101,102,104,106……
60,63,66,69,72,75,78……
故109是共同適用的，故
2.2.3.5 對(duì)于Ⅳ軸和Ⅴ軸齒輪傳動(dòng)組e
80,,81,83,84,86,88……
80,82,85,86,87,89,90……
故90是共同適用的，故
2.2.4 轉(zhuǎn)速圖的確定
2.2.4.1 選擇電動(dòng)機(jī)
這里包括主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電機(jī)功率的決定。在決定功率時(shí)必須考慮到機(jī)床上最嚴(yán)重的工作情況，因此就要在不同刀具，不同零件，不同加工方式的條件下比較得出在各種負(fù)荷（較輕、一般、最重）下所需的電機(jī)功率，再根據(jù)最常用的情況，既考慮能夠在負(fù)荷最重的情況下進(jìn)行加工，也要考慮充分的發(fā)揮電機(jī)的效率，比較經(jīng)濟(jì)合理的決定電機(jī)的功率。
在剛才上鉆孔
已知鉆孔的最大直徑D=35mm；
刀具材料——高速鋼
工件材料——碳鋼
根據(jù)上述條件由手冊(cè)中查到進(jìn)給量的選擇范圍在0.27—0.54之內(nèi)。
35毫米的搖臂鉆床最大進(jìn)給力P=1250kg。
到此我們就可決定進(jìn)給量如下：
kg
從而
由手冊(cè)中查得
選S=0.30。
求
而切削速度
式中 ——決定材料機(jī)械性能的系數(shù)；
T=35分——鉆頭的壽命。
鉆頭每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)
選n=200
鉆頭所耗功率按下式求出：
。
鉆頭的進(jìn)給功率按下式計(jì)算：
由此可見(jiàn)，N與N相比相差非常懸殊，所以不考慮N之值，定。
同理可求出在鋼材上擴(kuò)孔及在鑄鐵上鉆孔所需的有效功率列入表13：
有效功率確定以后就可以根據(jù)機(jī)場(chǎng)的效率求出電動(dòng)機(jī)的功率了。
式中 ——機(jī)床的總效率
——齒輪傳動(dòng)效率
a——傳動(dòng)齒輪對(duì)數(shù)
——滾動(dòng)軸承效率
b——由電機(jī)到滾動(dòng)軸承數(shù)
K——考慮耗費(fèi)在進(jìn)給上功率系數(shù)
由表中查出
=0.99; a=5;
=0.995; b=17;
K=0.96。
由于變速箱須在高速情況下工作，因此還會(huì)出現(xiàn)一些其他損失，故采用機(jī)床的效率為：。
用高速鋼在鋼和鑄鐵上鉆擴(kuò)孔時(shí)的最大功率為：
則選用電機(jī)
所以采用電機(jī)型號(hào)為Y100L2-4 ， 的電動(dòng)機(jī) 。
2.2.4.2 確定傳動(dòng)軸數(shù)
參考z3040并結(jié)合分析其傳動(dòng)軸數(shù)為6。
2.2.4.3 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖
各級(jí)轉(zhuǎn)速為：
25 40 63 80 100 125 160 200 250 300 400 500 600 800 1250 2000
這6根軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ
2.2.5 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖
傳動(dòng)系統(tǒng)圖
2.3 動(dòng)力設(shè)計(jì)
2.3.1 確定各軸轉(zhuǎn)速
2.3.1.1 確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
2.3.1.2 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
I軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
II軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
III軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
IV軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
V軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
VI軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
2.4 齒輪的設(shè)計(jì)及其校核
2.4.1 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定
出論模數(shù)的計(jì)算是根據(jù)接觸應(yīng)力計(jì)算齒輪表面層的疲勞強(qiáng)度，或根據(jù)彎曲應(yīng)力計(jì)算齒輪的疲勞強(qiáng)度。
根據(jù)參考文獻(xiàn)可知，普通鉆床齒輪的精度等級(jí)為7級(jí)精度，材料為45鋼，正火、調(diào)正和整體淬硬。
對(duì)于直齒圓柱齒輪的模數(shù)可根據(jù)如下二式計(jì)算而選取區(qū)中較大者。
式中： N——計(jì)算齒輪傳遞的額定功率；
——計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速；
——尺寬系數(shù)，常取6——10；
——計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)；
——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，；“+”用于外嚙合，“-‘用于內(nèi)嚙合；
——壽命系數(shù)，；
——工作期限系數(shù)，；
齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)
——齒輪的最低轉(zhuǎn)速；
T——預(yù)定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦：T=15000—20000h；
——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；
——功率利用系數(shù)
——材料強(qiáng)化系數(shù)。幅值低的交變載荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)化，起著阻止疲勞隙縫擴(kuò)展的作用
（壽命系數(shù)）的極值，
當(dāng)時(shí)，則取=，當(dāng)<時(shí)，取=；
2.4.1.1 a傳動(dòng)組分別計(jì)算齒輪的模數(shù)
=1.13
查參考文獻(xiàn)表得：
0
=8
z=38
=600MPa
kW
則 mm
取m=2mm
故軸I上齒輪直徑：
故軸II上齒輪直徑：
2.4.1.2 b傳動(dòng)組分別計(jì)算齒輪的模數(shù)
查參考文獻(xiàn)表得：
=8
z=28
=600MPa
kW
則 mm
故傳動(dòng)組b的傳動(dòng)模數(shù)取2.5mm
故軸II上齒輪直徑為：
故軸III上齒輪直徑為：
2.4.1.3 c傳動(dòng)組分別計(jì)算齒輪的模數(shù)
=2.4
查參考文獻(xiàn)表得：
=8
z=20
=600MPa
kW
則 mm
故傳動(dòng)組c的傳動(dòng)模數(shù)取2.5mm
故軸III上齒輪直徑為：
故軸IV上齒輪直徑為：
2.4.1.4 d傳動(dòng)組分別計(jì)算齒輪的模數(shù)
=1.96
查參考文獻(xiàn)表得：
=8
z=27
=600MPa
kW
則 mm
故傳動(dòng)組d的傳動(dòng)模數(shù)取3mm
故軸IV上齒輪直徑為：
故軸V上齒輪直徑為：
2.4.1.5 e傳動(dòng)組分別計(jì)算齒輪的模數(shù)
查參考文獻(xiàn)表得：
=8
z=21
=600MPa
kW
則 mm
故傳動(dòng)軸Ⅴ的傳動(dòng)模數(shù)取2.5mm
故故軸V上齒輪直徑為：
故故軸V上齒輪直徑為：
2.4.2 各傳動(dòng)組齒輪的校核
根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度校核齒輪有：
式（2.15）
其中----齒寬系數(shù)
-----應(yīng)力校正系數(shù)
-----齒形系數(shù)
為使用系數(shù)， 為動(dòng)載系數(shù)，
齒輪間載荷系數(shù)， 為齒向載荷分布系數(shù)
2.4.2.1 校核a傳動(dòng)組
該組只需校核齒數(shù)為38的齒輪即可，確定各項(xiàng)參數(shù)
查參文獻(xiàn)表10-5有：
表10-2有：
根據(jù)圖10-8有：機(jī)床精度為7級(jí)精度。故
根據(jù)表10-3
根據(jù)圖10-13有
即 ：
查圖10-18有：
查圖10-20有：
即
故31.1MPa<510MPa故 滿足要求。
2.4.2.2 校核b傳動(dòng)組
該組只需校核齒數(shù)為28的齒輪即可，確定各項(xiàng)參數(shù)
查參文獻(xiàn)表10-5有：
表10-2有：
根據(jù)圖10-8有：機(jī)床精度為7級(jí)精度。故
根據(jù)表10-3
根據(jù)圖10-13有
即 ：
查圖10-18有：
查圖10-20有：
即
故33MPa<510MPa故 滿足要求。
2.4.2.3 校核c傳動(dòng)組
該組只需校核齒數(shù)為20的齒輪即可，確定各項(xiàng)參數(shù)
查參文獻(xiàn)表10-5有：
表10-2有：
根據(jù)圖10-8有：機(jī)床精度為7級(jí)精度。故
根據(jù)表10-3
根據(jù)圖10-13有
即 ：
查圖10-18有：
查圖10-20有：
即
故103.7MPa<510MPa故 滿足要求。
2.4.2.4 校核d傳動(dòng)組
該組只需校核齒數(shù)為27的齒輪即可，確定各項(xiàng)參數(shù)
查參文獻(xiàn)表10-5有：
表10-2有：
根據(jù)圖10-8有：機(jī)床精度為7級(jí)精度。故
根據(jù)表10-3
根據(jù)圖10-13有
即 ：
查圖10-18有：
查圖10-20有：
即
故117.5MPa<510MPa故 滿足要求。
2.4.2.5 校核e傳動(dòng)組
該組只需校核齒數(shù)為21的齒輪即可，確定各項(xiàng)參數(shù)
查參文獻(xiàn)表10-5有：
表10-2有：
根據(jù)圖10-8有：機(jī)床精度為7級(jí)精度。故
根據(jù)表10-3
根據(jù)圖10-13有
即 ：
查圖10-18有：
查圖10-20有：
即
故440.5MPa<510MPa故 滿足要求。
2.5 軸的設(shè)計(jì)及其校核
2.5.1 確定各軸的最小直徑
式（2.16）
P——軸傳遞的功率kw n——軸的轉(zhuǎn)速
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理,特殊部位高頻淬硬處理。
2.5.1.1 Ⅰ軸的最小直徑
根據(jù)參考文獻(xiàn)表15-3有：
即：
2.5.1.2 Ⅱ軸的最小直徑
根據(jù)參考文獻(xiàn)表15-3有：
即：
2.5.1.3 Ⅲ軸的最小直徑
根據(jù)參考文獻(xiàn)表15-3有：
即：
2.5.1.4 Ⅳ軸的最小直徑
根據(jù)參考文獻(xiàn)表15-3有：
即：
2.5.1.5 Ⅴ軸的最小直徑
根據(jù)參考文獻(xiàn)表15-3有：
即：
2.5.1.6 Ⅵ軸的最小直徑
根據(jù)參考文獻(xiàn)表15-3有：
即：
2.5.2 Ⅰ軸的設(shè)計(jì)與校核
2.5.2.1 軸尺寸的確定
軸上兩齒輪的距離
兩齒輪的距離 取
根據(jù)參考考文獻(xiàn)[9]卷3有鋼制法蘭（GB/T9114-9118-2000）有法蘭厚度為11mm
⑤鍵套的厚度為7mm故Ⅰ軸的花鍵套部分直徑為 這當(dāng)中
⑥一軸承根據(jù)表7-2-52有選擇6208其 兩個(gè)雙聯(lián)齒輪和軸之間用的軸承為61908其 由于其軸承內(nèi)圈厚度為1.6故其軸肩高度定為1.5mm雙聯(lián)齒輪之間要用軸套，這之間有
根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]有摩擦片的內(nèi)徑可設(shè)計(jì)成44mm，安裝軸應(yīng)比其小2-6mm即設(shè)計(jì)成 由表7-2-52有選擇軸承6008 故
圖2.7.2.1 Ⅰ軸圖
⑦
2.5.2.2 求作用在齒輪上的力
2.5.2.3 彎矩和扭矩圖
彎矩和扭矩圖
載荷
水平面
垂直面
支反力F
彎矩
總彎矩
扭矩
2.5.2.4 軸的校核
（1）按彎曲合成應(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截面的強(qiáng)度。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單項(xiàng)旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力：
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，有參考文獻(xiàn)[9]表15-1查得 因此有故安全。
（2）軸的疲勞強(qiáng)度
段只受到扭矩作用雖然鍵槽等引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，故無(wú)需校核，實(shí)際只需校核Ⅰ軸兩雙聯(lián)齒輪軸承套處截面兩端即可。
a截面右側(cè)：
抗彎截面系數(shù)：
抗扭矩截面系數(shù)：
截面左側(cè)的彎矩M為：
截面上的扭矩為：
截面上的彎曲應(yīng)力：
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由參考文獻(xiàn)[9]表15-1查得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查得，因?yàn)? 經(jīng)插值后可查得
又由附圖3-1可查得軸的材料敏感系數(shù)為：
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附表3-4）為：
由附圖3-2的尺寸系數(shù)，； 由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為;
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 則按參考文獻(xiàn)[9]式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為：
式（2.20）
式（2.21）
又由及得碳鋼的特性系數(shù)：
取0.1
取0.05
于是計(jì)算安全系數(shù)：
式（2.22）
式（2.23）
式（2.24）
故可知安全。
b截面左側(cè)：
抗彎截面系數(shù)w按表15-4中的公式計(jì)算
過(guò)盈配合處的，由于附表3-8用插值法就出，并取，于是
得
軸按摩削加工，由附件圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：
故得綜合系數(shù)為;
感覺(jué)你說(shuō)的都是假的呢所以軸在截面左側(cè)安全系數(shù)為：
故該軸在截面左側(cè)強(qiáng)度也是足夠的，即安全。
2.5.2.5 軸剛度的驗(yàn)算
①撓度的校核
根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]（14）有：
式（2.25）
兩支承間的跨距
該軸的平均直徑
被驗(yàn)算軸的中點(diǎn)合成撓度
齒輪的工作位置至較近支承點(diǎn)的距離
該齒輪傳遞的全功率
齒輪的模數(shù)
該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
故
根據(jù)參考文獻(xiàn)[8 ]軸的彎曲變形的應(yīng)許值有：
即
即 故滿足要求
b傾角的校核
根據(jù)參考文獻(xiàn)[8 ]公式（16）有
即：
即
故滿足要求
2.5.3 主軸的設(shè)計(jì)與校核
2.5.3.1 軸的尺寸設(shè)計(jì)
①主軸的直徑的初選
由于主軸的最小直徑為，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表10-6有，主電動(dòng)機(jī)功率3KW有，主軸前軸頸直徑為： ，初選
后軸頸為： ，取
故前軸承選為3182121型雙列向心圓柱滾子軸承
后端用3182117
②主軸內(nèi)孔直徑的選擇
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]有鉆床 故
③主軸前端懸伸量的選擇
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表3-13有：
即
④主軸合理跨距的選擇
a求軸承剛度
主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：
床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%即半徑為150mm
切削力（沿y軸）：
切削力（沿x軸）：
故總作用力：
此力作用于頂在頂尖的工作上，主軸和尾架各承受一半，故主端受力為：
假設(shè)初值 即
前后支承的支反力：
根據(jù)：
式（2.26）
接觸角
滾子有效長(zhǎng)度
作用于軸承上徑向載荷（N）
滾動(dòng)體的列數(shù)和每列的滾動(dòng)體數(shù)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表10-4有：
對(duì)于的軸承有：
即：
對(duì)于的軸承有：
即：
b求最佳跨距
即：
當(dāng)量外徑：
（其中）
查線圖，計(jì)算出的與原假定的不符，可根據(jù)再計(jì)算支反力和支承剛度，再求最佳跨距。這時(shí)算出的仍接近于1.9，這個(gè)是一個(gè)迭代的過(guò)程，其很快收斂于正確值。最終算出
故：
合理的跨距的范圍為;
顯然主軸實(shí)際跨距已超過(guò)合理的跨距范圍.
① 參考同類車床其實(shí)際跨距為672mm
② 分析是否要增加中間軸承：現(xiàn)實(shí)主軸的實(shí)際跨距為
由參考文獻(xiàn)[2]圖3-35，主軸部件剛度損失超過(guò)20%，所以增加中間支承。
2.5.3.2 主軸的校核
對(duì)于一般機(jī)床的主軸，主要進(jìn)行剛度驗(yàn)算，通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度要求.
①跨距
跨距為
②當(dāng)量外徑
③主軸剛度
由于故孔對(duì)剛度的影響不能忽略，則根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]
10-18有：
式（2.27）
④對(duì)于這種機(jī)床的剛度要求 由于這種機(jī)床屬于高效通用機(jī)床，主軸的剛度可根據(jù)自激振動(dòng)穩(wěn)定性決定。取阻尼比；當(dāng)，時(shí)，
，。這種機(jī)床要求切削穩(wěn)定性良好，取
帶入式10-14有：
式（2.28）
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]穩(wěn)定性指標(biāo)的規(guī)定，工件長(zhǎng)度：
加上卡盤共長(zhǎng)230mm。根據(jù)式10-15有：
式（2.29）
根據(jù)10-16
可以看出，該機(jī)床主軸合格的。
2.6 軸承的選擇與校核
2.6.1 軸承的選擇
⑴Ⅰ軸上的軸承;左右兩個(gè)深溝球軸承6208 d=40 D=80 B=18
套在法蘭上的兩個(gè)滾子軸承619911 d=55 D=80 B=13
⑵Ⅱ軸上的軸承;左右兩個(gè)圓錐滾子軸承32905 d=25 D=42 T=12 C=9 B=12
⑶Ⅲ軸上的軸承;左邊：圓錐滾子軸承32006 d=30 D=55 T=17 B=16 C=14
中間：深溝球軸承6006 d=25 D=47 B=13
右邊：圓錐滾子軸承32005 d=25 D=47 T=15 B=15 C=11.5
⑷Ⅳ軸上的軸承：左邊：圓錐滾子軸承33109 d=45 D=80 T=26 B=26 C=20.5
中間：兩個(gè)深溝球軸承61809 d=45 D=68 B=12
右邊：圓錐滾子軸承32007 d=35 D=62 T=18 B=17 C=15
⑸Ⅴ軸上的軸承：左右兩個(gè)圓錐滾子軸承33109 d=45 D=80 T=26 C=20.5
⑹Ⅵ軸上的軸承;左邊：雙列向心圓柱滾子軸承 d=85 D=130 B=34
中間;圓柱滾子軸承NU1018 d=95 D=24 Fw=103
右邊：雙列向心圓柱滾子軸承3182121型 d=110 D=170 B=45
60 o角雙向推力向心球軸承2268122+ d=110 =110 D=170 =150 H=72 B=18
2.6.2 軸承的校核
Ⅰ軸上軸承的校核
表2.8支反力
載荷
水平面H
垂直面V
支反力
故:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]表13-6有 取1.5
式（2.31）
按照參考文獻(xiàn)[6]6208軸承的基本額定靜載荷為29500N
故驗(yàn)算軸承的壽命：
式（2.32）
故合格，所以左右兩邊的軸承都合格。
2.7 鍵的選擇與校核
2.7.1 鍵的選擇
主軸上的鍵選用普通的圓頭A型平鍵，其材料為45鋼
左邊的鍵為：
模數(shù)為上的齒輪對(duì)應(yīng)的鍵為：
2.7.2 鍵的校核
模數(shù)為鍵的強(qiáng)度為：
式（2.33）
傳遞的轉(zhuǎn)矩
鍵與輪轂槽的接觸高度
鍵的工作長(zhǎng)度 圓頭平鍵
軸的直徑
鍵 、軸 、輪轂三者中最弱材料的許用應(yīng)力MPa
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]表6-2為在輕微沖擊下
即：
式（2.34）
故只用一個(gè)鍵即，滿足設(shè)計(jì)要求。
2.8 致謝
本文是在XXX老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)技能有了很大的提高。
另外，我要感謝關(guān)心和幫助我的每一個(gè)老師和同學(xué)。
參考文獻(xiàn)
[1] 戴曙.《金屬切削機(jī)床》[M]，北京:機(jī)械工作出版社，1993
[2]黃鶴汀.《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》[M]，北京：機(jī)械工作出版社，1999
[3]孟少農(nóng).《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》[M]，北京：機(jī)械工作出版社，1991
[4]趙如福.《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出
社，1990
[5]陳日曜.《金屬切削原理》[M]，北京：機(jī)械工作出版社，2002
[6]成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M]，1 ～5卷，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002
[7]涂澽.《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M]，1～5卷，北京：機(jī)械工作出版社，1992
[8]曹金榜.《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》[M]，北京：機(jī)械工作出版社，1988
[9]濮良貴、紀(jì)名剛.《機(jī)械設(shè)計(jì)》[M]，北京：高等教育出版社，2001
[10]陳易.《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》[M]，北京：機(jī)械工作出版社，1987
收藏