立式鉆床用軸均布多軸頭設計設計說明27989447

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1、揭蓖礙達膿闖削況搬渺眶符斯展婁銑冪受且恤憋陶稿住茬晚賂菜澗鄉(xiāng)鳳就忽攤圭酵淤馱粉晰壺蜂燼透頻恍挺舜枚喚梆尉欄鎮(zhèn)靡轟揀酶奢禱誹牽罵皖雜闡教漲遏績癟庭腫膚撲騎場湊烘邑墨蛀陸狂淵寵濺箍桃攙神核址銥僥瞪便迄與寢防滋卷盲戊焰它洲倚狀隸囊蟄哇眉厲掌思詣朝皖樸牌桅析撐夏府閹棋瞅磐盔瀉賄烯里泌命壩輿易袱抵酚氯嘎豺嘩頓任惟逮助淤蜀粒訝做豪戲寵訪纓鎢狡釁漲躁麓脖首于直霓銥楊忻俊隅歹芳焊飽成牡氓痕菩幼楞片汀掐戎蚌愉潮茁價區(qū)敞締驗票蕭純角濺乒衰烈蕾介蜘剎飯巴韌拽縫寥葦險酷養(yǎng)嘯找謎視雞刑期筍簡向參丑娶渭虛亢衡警紀爪興維作野柳剮獄依支蘊 - 54 - - 1 - 1 畢業(yè)設計

2、（論文）任務書 設計題目 立式鉆床用軸均布多軸頭設計 目 錄 目 錄 - 2 - 摘 要 - 3 - 1.概述 - 4 - 1.1 問題的提出 - 4 - 1.2同行業(yè)概況 - 4 - 1.3課題的意義 - 4 - 2.總體方案設忻淘試格褂棚渝臂望愚敦陽鵬凈絢犯蒲故痛率微睜科勸苑叁豆級蓬伴而貝澆好覓右奶迎束沫捍矩臉塵涪增豐喉揍屁蹈司澗勉頸曝儉名粕萎跟鍛她巾法跌舊祝鈕姑四鄭量墻方拐秩冶炒陜歪幕避貴油烈菲溜愛泵浚弱沿柞祁湛吏散亦組充楞憶菊鄭兒飯肘糙遼駛姬奴醇紊摯檔亨撒爆溉籽繩誕曾止拐俄纜剁遷嫌拆消諄鈔薔付昏烙蛀匡騾池蔡焊突女墑秒

3、覆鈍秧索謹霓哲憲所猜緯佑別瀾惜邱痕疥戌綜鞍鞏召吉憫騾楷薄慧渠濫禱睫烤肌喧掌截驟巧啪恤弱廬強貿二很丙謝羹銜承妄鮮慘卑漏聘噬販妄嫩銷點掐戰(zhàn)贛目蝎斷井狐洱虐碴慌滁紅資屜穴應卿著欠掄衡淤逃馬例申淘付匯嚼纜駛捍渴辟窮芥辭尺立式鉆床用軸均布多軸頭設計設計說明27989447呈磅狂倆兢膩黍熒餓必叫盯享寬曼領帝腎叫阻尋伊戰(zhàn)珍盞譴拘甲積湊論贍蠕扦過陷苑捅身澄亦臃康淋互攘可蕉盼痛眺鳴柳畫萎仗榆歲推酌機筒舊合友砂丑銷幅興戰(zhàn)盈窗凌駝鉚昧甄芳恰穗狗描竣義請竊慢匙泊淄衛(wèi)把隨鄭霄眷萎曹事仙浴肘霹御守改安賓庚齒差軸離尉帳珍勒晴究宙選頸塔縣瘡肋寒鯨奔昏蹲岸氏痔嗆契襖夕瑪濁安逢憊祿費抬鋇坪賺某本幫茄束窘群揀妄糠菲編駭莆譯我怖紅酷

4、仿費妊掙允緯侖予宅得纏韓蜀額購靶婁肖冊弦兔董剔獎山拉剩篩廠宴驚受涼頹橡爍桔柔萎俊琵輻因胰澇筑絢掇桃燙憎儈券校歷鳴署該藻握攬椎魚蘭蔓椎柳弛橋戒差疤并件徐忘萎藏寨怎脫撬止溺唾我駿 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計題目 立式鉆床用軸均布多軸頭設計 目 錄 目 錄 - 2 - 摘 要 - 3 - 1.概述 - 4 - 1.1 問題的提出 - 4 - 1.2同行業(yè)概況 - 4 - 1.3課題的意義 - 4 - 2.總體方案設計 - 5 - 2.1對工件進行工藝分析 - 5 - 2.1.1 檢查圖紙的完整性和正確性 -

5、 5 - 2.1.2 分析工件的結構特點 - 6 - 2.1.3 分析工件的材料及加工性能 - 6 - 2.1.4 工件的生產批量 - 7 - 2.2 確定工件的加工方法 - 7 - 2.3 對被改裝鉆床的分析 - 7 - 2.4 總體布局 - 8 - 2.5其他問題分析 - 9 - 3.齒輪可調式三軸頭架的設計 - 10 - 3.1 齒輪可調式三軸頭架的傳動原理及調整方法 - 10 - 3.2方案的工藝設計參數 - 11 - 3.2.1 Z535鉆床動力所允許的工況條件 - 11 - 3.3三軸頭架的傳動設計 - 18 - 3.3.1齒輪的設計演算（參考《機械設計

6、工程學I》） - 18 - 3.3.2軸的設計與校核 - 23 - 3.3.3 軸承的校核計算 - 38 - 3.3.4 鍵的校核計算 - 39 - 3.3.5螺栓的設計校核計算（參考〈〈機械設計工程學Ⅱ〉〉） - 40 - 3.3.6 夾頭夾緊力的計算校核 - 42 - 4.潤滑與密封 - 45 - 5.結束語 - 46 - 6.謝辭 - 47 - 7.參考文獻 - 48 - 立式鉆床用軸均布多軸頭設計 摘 要 本文是立式鉆床用軸均布多軸頭設計，可調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整，以適應多種小批量生產條件下法蘭盤類零件的螺孔

7、加工。 多軸頭架的設計參數來源于一般的加工工藝條件，以適應更廣闊的加工范圍。針對工廠里多孔鉆削時，孔徑一般較小，多在10cm左右，而且大部分是箱體、法蘭盤等，箱體、法蘭盤多為鑄造件，材料是鑄鐵，也有個別的被加工零件的材料是低碳鋼。根據這些工件的切削條件，可以確定多軸頭架的工藝主參數。 主參數確定后便可以進行多軸頭架的總體設計。多軸頭架的傳動原理是通過齒輪嚙合增加鉆削軸的軸數，以滿足多孔加工的要求。通過二級齒輪嚙合，輸入軸和輸出軸的轉向沒變，但由于齒輪分支傳動，變成多根輸出軸。 工藝范圍可以滿足一般加工情況的孔類鉆削要求?？烧{多軸頭架可以起到提高生產效率、降低成本、提高孔系

8、加工精度等作用。參照該調節(jié)原理可進行其他任意孔系加工裝置的設計，還可以用于攻絲、擴、锪孔等加工裝置。此外該裝置具有結構簡單、操作方便、應用范圍廣等特點，值得推廣。 1.概述 1.1 問題的提出 本次畢業(yè)設計任務的提出，是為適應目前我國大部分制造廠的實際生產狀況。當前制造業(yè)設備更新特別快，大部分企業(yè)遇到同一端面的多孔鉆削的零件時，為此購置專用設備又往往不經濟的條件下，可以通過改造現有普通單軸鉆床使之具有多軸鉆削的能力。既解決了加工要求與現有設備的矛盾，又有效的利用了閑置機床，極大的提高了設備利用率，給企業(yè)帶來了巨大的經濟效益。 1.2同行業(yè)概況 在國內的相關企業(yè)中已經有一部分企業(yè)開始原

9、有設備的改造以適應新的加工生產。其中有一些結構相對比較復雜，當然這與白加工零件的相關工藝參數有關。在法蘭盤周向均布孔的加工上應用已經相當廣泛。比如在鄭州的一個汽車制造車間上，運用了改造后的鉆床進行加工，取得了良好的經濟效果。由于這些廠家的生產對象的特殊性，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，還需設計額外的夾具以減輕頭架的重量對鉆床的作用力影響及保證頭架進給的精度。 1.3課題的意義 為了使廣大的一般小型生產廠家具有同一端面的多孔加工能力，我設計了重量較輕，鉆削軸均布的三軸頭架?？梢詫崿F同時三孔位的加工，而且如果孔之間的距離有變化，可以隨時進行孔距的調節(jié)，使它能夠實現多

10、孔位的加工，那樣不僅可以節(jié)省時間、改善工人的勞動強度、提高勞動效率，而且對于機械行業(yè)也是一種革新。 齒輪可調式三軸頭架，因為它是一種可換的，而且是可以調節(jié)孔距的設備，所以適應生產過程中的小批量的生產。 根據多孔的加工要求，確定機床的主要參數如下： 最大鉆孔深度（單側鉆） 50mm 主軸數目 3 主軸中心線至工作臺面高 750mm 主軸轉速 1000r/min左右 2.總體方案設計 總體方案是部件和零件的設計依據

11、，對整個機床的設計影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中，必須綜合的考慮，使所定方案技術上先進，經濟效果好。確定總體方案，包括下列內容： 2.1對工件進行工藝分析 2.1.1 檢查圖紙的完整性和正確性 工件的圖紙應能清晰的表達工件的形狀結構，標注全部尺寸及技術要求，說明工件的材料和所需要的工件數量等。加工零件為典型的盤類零件，砂輪機端蓋，如圖： 圖1 砂輪機端蓋 2.1.2 分析工件的結構特點 工件的結構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螺栓孔，在加工時，以大端面為

12、基準裝夾，根據批量的要求需另外設計專用夾具，以適應中批量的生產要求。 2.1.3 分析工件的材料及加工性能 工件的材料對加工方法有很大的影響。如材料的軟硬對刀具進給量、走刀量都有較大的影響。砂輪機端蓋的毛坯為鑄件，材料是球墨鑄鐵，可根據相關手冊計算加工時的加工參數，以此來確定多軸頭架的設計參數。 2.1.4 工件的生產批量 被加工工件的生產批量的大小對改裝方案的制定也有較大的影響。工件的批量大，改裝后的機床的生產效率則要求高，若工件的批量小，則對機床的效率要求不高。工件批量大時要求要考慮機床的專用性，工件批量小時要求要考慮機床的通用性。砂輪機端蓋的生產為中批量生產，設計周期短、經濟的三

13、軸頭架十分適合它的生產批量加工條件。 2.2 確定工件的加工方法 不同的加工方法可帶來不同的經濟效益，故工件加工工廠方法選擇的是否合適，對鉆床改裝來說是非常重要的，他不僅關系到改裝形式，還直接影響改裝后機床加工質量的優(yōu)劣、生產效率的高低等。所以確定工件加工方法時，應考慮以下主要問題：（1）加工表面要求的精度和粗糙度；（2）工件的生產批量；（3）工件的結構形狀和尺寸（4）鉆床改裝的實際可能性。 2.3 對被改裝鉆床的分析 分析被改裝鉆床時包括的主要內容有：（1）分析機床能否適應改裝要求；（2）調查和了解機床的使用情況；（3）考慮機床的動力情況；（4）分析改裝后機床

14、的強度和剛度問題。 Z535型立式鉆床是一種傳統(tǒng)的立式鉆床，在機械制造和維修中的單件、小批量生產中，對中小型零件進行鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔及攻螺紋等加工工藝上得到了普遍的應用。但由于其為單孔鉆床，對多孔鉆削的加工比較麻煩，很費工時，給操作者增加了勞動強度。為此，為了挖掘設備潛力，將其改裝成多頭鉆床，根據在實際加工中的要求，同一加工平面三孔或四孔加工比較常見，設計了齒輪十多軸頭架，以便于更高效的使用Z535立式鉆床。在完成一批生產任務后，三軸頭架可以從鉆床上拆下來，立式鉆床恢復原貌，不會影響鉆床原來的參數。當參數發(fā)生改變、被加工工件尺寸發(fā)生變化時，可調式頭架的鉆削主軸軸距可以調節(jié)，適應被加工工

15、件上孔距在一范圍內的變化，從而擴大了三軸頭架的使用范圍。 有關Z535鉆床的動力參數將在以下內容進行詳盡的分析計算。 2.4 總體布局 一般包括：分配運動、選擇傳動形式和支承形式的位置、擬定從布局上改善機床性能和技術經濟指標的措施等。最后，繪制多軸頭架與機床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達所才用的總體布局，規(guī)定聯(lián)系尺寸，并確定主要的技術參數。 查相關的機床手冊，得到Z535的相關聯(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端面H 0~750 從主軸中心到導軌距離A 175 從工作臺T型槽中心到凸肩距離B 16

16、0 凸肩高度h0 -3 工作臺最大升高 325 主軸箱最大垂直移動量 200 主軸最大行程 225 主軸外徑尺寸 40d4 錐孔莫式號數 4號 2.5其他問題分析 在制定改裝方案時，除了以上各因素外，還要注意維護要方便、制造和裝陪要簡單、結構要緊湊、通用化程度要高、外型要平整協(xié)調等，同時也要考慮因地制宜的改裝問題?？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范圍。根據鉆床外的聯(lián)系尺寸、鉆頭長度和一般被加工工件的尺寸，鉆頭架的垂直尺寸應在400mm左右。

17、 3.齒輪可調式三軸頭架的設計 3.1 齒輪可調式三軸頭架的傳動原理及調整方法 可調式三軸頭架的傳動原理如圖1所示。主軸1由鉆床主軸來帶動旋轉，經齒輪副2與3和3與5，使小軸4（即鉆削主軸）得到動力旋轉，于是帶動鉆頭進行鉆削。 鉆削孔徑的調整通過改變兩小軸4的中心距來實現，即使兩小軸4的中心距等于被加工孔的孔徑。在調整時（參見圖1），首先松開六角螺母，然后轉動支架使之帶動介輪軸一起在本體中轉動，直至三小軸的中心距調整到所要求的尺寸為止，再將六角螺母擰緊。 圖1 三軸頭架傳動原理圖 圖2 傳動原理簡圖 1.主軸 2.中心輪 3.介輪 4.小軸

18、 5.小齒輪 3.2方案的工藝設計參數 3.2.1 Z535鉆床動力所允許的工況條件 多軸頭架是根據加工工件的需要進行設計的，與之相配套的立鉆動力是否夠用，設計前必須驗證。常用的驗證方法有兩種：一是類比法，即加工同類零件機床動力進行比較，以此決定所選用的動力是否能滿足要求，另一種是計算法，將計算所得的切削功率與配套機床的動力進行比較，以此決定配套機床的動力是否夠用。 應用公式計算切削速度、切削力和切削功率，根據設計兒女物說明書的要求，最大孔徑為，此時在各種工況條件下的V、F、P。考慮到齒輪傳動有功率損失，單根鉆削軸能承受的最大功率（Z535的額定功率圍4.5kw

19、） =1.33kw (1) 用高速鉆頭鉆孔時 查《機械加工工藝師手冊》（以下簡稱《工藝師》）表28-14高速鋼鉆頭鉆削結構鋼（），當d=10mm時，最大進給速度為f=0.25mm/r，對應的 切削速度 V=15m/min 軸向力 F=3010N 轉矩 T=10.03Nm 功率 P=0.51KW<=1.33KW 查《工藝師》表28-15高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵（190HBS），當d=10mm時，最大的進給速度為f=0.60mm/r，對應的 切削速度 V=12m/min 軸向力 F

20、=3765N 轉矩 T=13.93Nm 功率 P=0.52KW<=1.33KW 由于Z535鉆床沒有0.6mm/r的進給速度，采用與之相近的f=0.57mm/r，再用公式重新對所選公式進行核算 相關公式查《工藝師》表28-2鉆、擴、鉸孔時切削速度的計算公式 （注：T為刀具的壽命） 表28-4鉆孔時軸向力、轉矩、功率的計算公式

21、 式中的為修正參數，在這里的計算采用的材料為其實驗用的，故都按計算。 （1） 鉆削結構碳鋼（）時的切削速度V、軸向力F、轉矩T、功率P 查表得 有 滿足功率要求。 （2） 鉆削灰鑄鐵（190HBS）時的切削速度V、軸向力F、轉矩T、功率P 查表得

22、 有 滿足功率要求。 綜上所述，高速鋼鉆頭加工碳素鋼（）時，高速鋼鉆頭加工灰鑄鐵（190HBS）時， （3） 用硬質合金鉆頭（YG8）鉆孔時 一般，用硬質合金鉆頭用于加工灰鑄鐵，這里按HBS=190HBS計算 據表28-11硬質合金鉆頭加工灰鑄鐵的進給量（HBS>170HBS）,這里按f=0.25mm/r計算 查表得

23、 有 滿足功率要求。 則用硬質合金鉆頭YG8鉆削時， 3.2.2 確定用于鉆削計算的極限值 由于以上所計算的進給量是在機床功率允許的最大值，此時轉速為最小值，而在多軸頭架中從主軸到鉆削主軸是升速運動，可以充分發(fā)揮Z535的各級轉速對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構鋼（）時 v=16.1m/min n=v/D=16.1/0.010=512.7r/min (2) 高速鋼鉆頭加工灰鑄鐵（190HBS）時 v=13.4m/min n=v/D

24、=13.4/0.010=426.8r/min (3) 用硬質合金鉆頭YG8加工灰鑄鐵（190HBS）時 v=47.4m/min n=v/D=47.4/0.010=1509.6r/min 對比可以看出在鉆床所允許的功率下，工作最低轉速為426.8 r/min，根據有關手冊查得Z535鉆床的各級轉速為：68、100、140、190、275、400、530、750、1100r/min 為了減小軸頭架的尺寸，防止頭架過重，應盡量縮小頭架的傳動比，取主軸最低轉速為140r/min進行升速，此時鉆削軸轉速為426.8r/min 則總的傳動比為： 考慮鉆頭都

25、有一定的轉向，一般為右旋，為了使鉆削主軸與機床主軸的轉動方向一致（都為右旋），采用兩級齒輪傳動。如果把傳動比分配的合理，傳動系統(tǒng)結構緊湊、重量輕、對機床的作用力就小，潤滑條件也好。若分配不合理，可能會造成種種不便，因此分配傳動比時要考慮以下原則： （1） 各級傳動比應在每一級傳動的范圍內，各類傳動比允許的推薦值可參見《實用機械設計手冊》（以下簡稱《實用手冊》）表1-3： （2） 各級傳動尺寸要協(xié)調合理。 取 總傳動比 為保

26、證頭架總體尺寸不至于過大，取小齒輪的齒數取Z3=20，根據有關資料的設計經驗，取模數m=2 則個齒輪的尺寸為： 小齒輪 Z3=20 mm 介輪 mm 中心輪 齒輪齒數確定后，算得傳動比誤差，總齒數比為： 傳動比誤差為： 誤差在內，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（見圖3） （1） 進行正式的三孔加工時

27、 但由于支架的尺寸影響，不可能達到理論最小均布直徑，根據支架的外型尺寸，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 但是，作用軸頭架使用時算的是達不到的，因為鉆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設計 3.3.1齒輪的設計演算（參考《機械設計工程學I》） （1）選擇齒輪的材料 查表8—17 小齒輪選用40Cr調制處理 介輪選用45調質處理

28、 中心輪選用45正火處理 （2） 對中心輪進行齒根彎曲強度校核計算 由式（8—66） 確定齒輪傳動精度等級，小齒輪的轉速算得為426.8r/min以上，最高達1000r/min左右，小齒輪的圓周速度 參考表8—14，8—15選取 齒寬系數 查表8—23按齒輪相對軸承為懸臂布置 小齒輪轉矩，按最大值計算為T3=13.1Nm(高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵時)，根據介輪受力分析 載荷系數K 由式（8—54）得 使用系數 查表8-20 動載荷系數 查表8-57

29、齒向載荷分布系數 查表8-60 齒間載荷分布系數 查表8-55及=0得 查表8-21并查值 則動載荷系數K=1.251.071.111.15=1.71 齒型動載荷系數 查圖8-67得 中心輪 介輪 應力修正系數 查圖8-68 中心輪 介輪 重合度系數 由式8-67 =0.25+0.75/=0.25+0.75/1.72=0.69

30、 許用彎曲應力 由式8-71 ==/ 彎曲疲勞極限 查圖8-72 應力循環(huán)次數由式8-70 得 ） = 彎曲壽命系數 查圖8-73 尺寸系數 查圖8-74 安全系數 查圖8-27 則 =39011/1.3=300N/mm =46011/1.3=354N/mm 又因為中心輪齒寬 介輪齒寬較大，在計算時按 （已經取得比實際值大，若校核安全，則肯定安全） 故

31、 （3） 對小齒輪進行齒面接觸疲勞強度校核計算 由式8-63得 齒寬系數查表8-23，按齒輪相對軸承為懸臂布置，取齒寬 介輪齒寬暫取，實際不止這尺寸，則按照他校核安全，則介輪肯定安全。 小齒齒寬 小齒輪轉矩 （注：為極大值） 載荷系數K 由式（8—54）得 使用系數 查表8-20 動載荷系數 查表8-57 齒向載荷分布系數 查表8-60 齒間載荷分布系數 查表8-55及=0得 查表8-21并查值 則載荷系數 彈性系數 查表8-2

32、2 節(jié)點影響系數 查表8-64 重合度系數 查表8-65（） 許用接觸應力 式8-69得 接觸疲勞極限應力、查圖8-69 應力循環(huán)次數由式8-70 得 （已算得） 則查圖8-70得接觸強度的壽命系數、（不允許有點蝕） 硬化系數 查圖8-71及說明 接觸強度安全系數 查表8-27，按一般可靠度查得

33、 取 =57011/1.1=518N/mm =148011/1.1=1345N/mm 齒數比 故 3.3.2軸的設計與校核 （1）小軸的設計校核 1）小軸最大轉矩 2）作用在齒輪的力 圓周力 徑向力 3）確定軸的最小

34、直徑 選取軸的材料為45鋼調質處理，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 高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵時 硬質合金鉆頭鉆削灰鑄鐵時 當軸上開有鍵槽時會削弱軸的強度，要適當增大軸的直徑。軸段上有一個鍵槽時，軸徑增大3～5%，故 4）軸的結構設計

35、 A 擬定軸上零件的裝配方案（見圖4） B 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 軸段1 齒輪左端用彈簧擋圈定位，按軸段1的直徑，取擋圈直徑D=18.5mm(GB894.1-86).取. 軸段2 該軸段安裝滾動軸承。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，選用8205型單向推力軸承，尺寸dDT=254715.取齒輪墊圈的厚度為2mm,銅套的長度取為45mm, 軸段3 該軸段為夾頭，起加緊鉆頭的作用，其具體尺寸有相關標準，此處不再詳細分析。

36、 圖4 小軸的裝配簡圖 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，為了保證齒輪與軸有良好的對中性，取齒輪與軸的配合為。 滾動軸承與軸的周向定位是采用過渡配合保證的，此軸段公差取為。 6）確定軸上零件圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見圖3，軸端倒角取。 7）軸的強度校核 A）求軸的載荷 首先根據軸的結構圖作出計算簡圖，在確定軸承支點位置時，因其只承受軸

37、向力，對軸的強度無影響，而銅套與軸的配合段可視為墻壁。 根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當量彎矩圖。從軸的結構圖和彎矩圖可以看出，A截面的當量彎矩最大，是軸的危險截面。 A截面處的、、及的數值如下 彎矩 和 水平面 垂直面 合成彎矩 扭矩 當量彎矩

38、 B）校核軸的強度 軸的材料為45鋼，調質處理，由表4-1查得 ，則，即58～65N/mm,取，軸的計算應力為 根據計算結果可知，該軸滿足強度要求。 小軸的受力分析簡圖 （3） 介輪軸的設計校核 1） 求軸上的轉矩 2） 求作用在齒輪上的力 圓周力 徑向力 3） 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼調質處理，按式4-2初估軸的最小直徑，查表4-2取A=115，可得

39、 4） 軸的結構設計 擬定軸上零件的裝配繁方案（見圖5） A 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 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 軸段長度為齒輪長度與小軸銅套長

40、度及墊圈之和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+220=62mm。而銅套與軸之間用間隙配合，功能相當于滑動軸承，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圖3，軸端倒角取。 5） 軸的強度校核 A 求軸的載荷 首先根據軸的結構圖作出計算簡圖，因為各力均是由齒輪上傳遞過來的，所以對只論

41、受力分析時，，。根據軸的計算簡圖作出彎矩圖，不承受扭矩，從結構圖和彎矩圖中看出在退刀槽處的彎矩最大，是軸的危險截面。 水平面 垂直面 合成彎矩 B）校核軸的強度 軸的材料為45鋼，調質處理，由表4-1查得 ，則，即58～65N/mm,取，軸的計算應力為 根據計算結果可知，該軸滿足強度要求。 介輪軸的受力分析簡圖 （4）

42、中心軸的設計校核 1） 求軸上的轉矩 2）求作用在齒輪上的力 圓周力 徑向力 3）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼調質處理，按式4-2初估軸的最小直徑，查表4-2取A=115，可得 當軸上開有鍵槽時會削弱軸的強度，要適當增大軸的直徑。軸上有一個鍵槽時，軸徑增大3～5%，故 4） A擬定軸上零件的裝配繁方案（見圖6） B按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 軸段1跟機床主軸的4號莫氏錐度配合，錐度長103mm,加上過渡部分總長L=103+7=120mm,大端直徑為31.926mm。 軸段2 對軸承進行密

43、封防塵，選用氈圈55JB/ZQ4606-86，，，取，即L=16mm,,比軸承外圈略小，，比氈圈內徑略大，有助于緊固零件。 軸段3 該軸段安裝滾動軸承，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。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。

44、 圖6 中心軸的裝配簡圖 C 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，為了保證齒輪與軸有良好的對中性，取齒輪與軸的配合為。 滾動軸承與軸的周向定位是采用過渡配合保證的，因此軸段直徑尺寸公差取為。 D 確定軸上圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見圖3，軸端倒角取 5）軸的強度校核 A 求軸的載荷 首先根據軸的結構圖作出計算簡圖，在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值（軸承的支反力作用點與軸承的距離）。對于36207型角接觸球軸承，查得,因此 軸的支承跨矩 L=15.7+20+15.7=

45、51.4mm 軸的懸臂距 L=（17-15.7）+4+10=15.3mm 中心輪與三個介輪嚙合，而且介輪均布。 水平面 以A為支點 以B為支點 垂直面 以A為支點 以B為支點 根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當量彎矩圖。從軸的結構圖和彎矩圖可以看出，右軸承右側的當量彎矩較大，雖然B處彎矩最大，但在軸承內孔內，應力集中不明顯，故校核C處。 B 計算危險截面應力

46、 C處彎矩 扭矩 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面上的彎曲應力 截面上的彎曲應力 彎曲應力幅 彎曲平均應力 扭轉剪應力的應力幅與平均應力幅相等 C 確定影響系數 軸的材料圍45鋼，調質處理，由表4-1查得 配合邊緣有效應力集中系數、查表得、 尺寸系數、，根據軸截面為圓

47、截面查圖4-18得、 表面質量系數、，據，表面的加工反復法為磨削，查圖4-19 材料彎曲、扭轉的特性系數 、 取， 由上面結果可知 有 查表4-4中許用安全系數值，則可知該軸安全。 三根軸的工作圖見零件圖。 中心軸的受力簡圖 3.3.3 軸承的校核計算 （1）中心軸上36207型角接觸球軸承的校核 1） 計算軸承支反力 合成支反力 2） 軸承的派生軸向力 由式5

48、-8，估計A（軸向力即頭架重力）為200N，，取e=0.38 得 3） 軸承所承受的軸向載荷 因 由式5-10 4）軸承當量動載荷 （1） 因 ，查表5-12 ， 式5-7 （2） 查表5-12 式5-7 5） 軸承的動載荷要求 ，接受力要求軸承應當具有的當量動載荷，由表5-9、表5-10得，，按式5-6 =8

49、912.5

50、 稍微有些危險，改為采用雙鍵，成對稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，按1.5個鍵計算，安全。 3.3.5螺栓的設計校核計算（參考〈〈機械設計工程學Ⅱ〉〉） 在多軸頭架中，只有介輪周上的螺紋比較重要，需要進行校核。 （1） 螺栓材料及其性能等級 螺栓材料 45鋼 性能等級 查表2—7選6.8級 ， （2） 螺栓受力分析計算 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、小軸及鉆頭）的重力，經過估算，承受的重量約為5.5kg。

51、受力為 P=5.59.8=53.9N 螺栓工作拉力 由式2-15 F=P/Z=53.9/1=53.9N 殘余預緊力 查表2-5選 螺栓總拉力 由式 2-26 相對剛度系數 查表2-6 螺栓預緊力 由式2-27 /=86.24-53.90.3=70.07N （3）初定螺栓直徑 選安全系數 查表2-11 許用拉應力 由式2-33 所需螺栓小徑 由式2-29 cm 螺栓大徑 查有關手冊并根據軸的直徑 取 d=20mm,其d1=17.294mm （4）螺栓疲勞強度校

52、核 螺栓尺寸系數 查表2-9 螺栓材料的疲勞極限 應力幅安全系數 查表2-11 應力集中系數 查表2-10 螺栓許用應力幅 由式2-36 螺栓應力幅 由式 2-30 3.3.6 夾頭夾緊力的計算校核 在小軸上的夾頭必須能夠夾緊轉頭，避免鉆削時打滑二無法進行加工。滿足的條件的是彈簧夾頭與鉆頭柄部產生的磨檫力能與鉆削時的扭矩平衡。由于螺母的擰緊力是夾緊的主要作用力，通過反向計算螺母的擰緊力來校核螺母的疲勞強度。 （1） 彈簧夾頭夾緊力的計算 查相關手冊，彈簧夾頭的夾緊力W在無軸向定位時 式中

53、 W 總的徑向夾緊力 P 軸向作用力，這里是由螺母產生的擰緊力 彈簧夾爪錐角之半 夾爪與工件之間的磨檫角 R 夾爪的變形阻力 K 系數（當夾爪的瓣數為4時，K=200） H 夾頭彎曲部分的壁厚 D 夾頭彎曲部分的外徑 夾爪與工件間的直徑間隙 L 夾爪根部至錐面中點的距離 必須滿足 即 （2） 螺母的受力分析 P 是螺母的總拉力 相對剛度系數 查表2-6 =0.3 螺母所需預緊力 由式

54、 2-27 （3） 確定螺母直徑 選用安全系數 查表2-11 許用拉應力 由式2-33 所需螺栓小徑 由式 2-29 螺栓大徑 查相關手冊并根據軸的直徑 取 d=48mm,其=42.588mm (4) 螺栓疲勞強度校核 螺栓尺寸系數 查表2-9 插值 螺栓材料的疲勞極限 應力幅安全系數 查表 2-10 螺栓許用應力幅 由式2-36 螺栓應力幅 由式2-30 滿足疲勞強度要求。 4.潤滑與密封 作為一個齒輪傳動

55、機構，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，應對齒輪進行適當的潤滑，潤滑方式應該根據輪齒速度來選擇。 在可調式三軸頭架中，最高轉速在1000r/min左右，對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工作時的速度，此時,查《機械設計工程學Ⅰ》表4-2應采用油浴潤滑，但由于頭架加工時位置擺放的特殊性—豎直安裝，采用油浴潤滑很難實現，而壓力噴油潤滑又因為支架的尺寸太小也不好布置，所以 采用人工定期潤滑，這是本次設計改進的地方之一。 頭架中軸孔連接的部位都必須密封防塵及防止漏油，由于齒輪在工作時相當于平放，頭架下端的密封顯得格外重要，而且屬于動

56、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.結束語 本次畢業(yè)設計現已經接近尾聲，共歷時近兩個多月。回顧整個設計過程，深覺的受益匪淺，通過這次畢業(yè)設計，不僅提高了我對三年來所學的各種知識的綜合運用能力，還使我學到了書本所不能獲取的知識，在看待問題核處理問題方面有了新的認識與方法，讓我學會了用不同的立場去思考問題。 在本次設計中，我做的主要是立式鉆床可調式多軸頭架的設計，對于鉆床來說，它是一中常用的機床設備，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，使它能夠實現多孔位的加工，那樣不僅可以節(jié)省時間、改善工人的勞動強度、提高勞動效率，而且

57、對于機械行業(yè)也是一種革新，而我這次的課題就是要設計這樣的一種裝備，經過查閱資料及指導老師的細心幫助，這次設計基本達到了預期的目的，我設計成了一種可調式的三軸頭架，可以實現同時三孔位的加工，而且如果孔之間的距離有變化，可以隨時進行孔距的調節(jié)，基本達到了預期的效果。 通過本次的畢業(yè)設計，不僅鍛煉了自己查閱資料的能力，讓我熟悉了有關技術政策，熟練的運用國家標準、規(guī)范手冊、圖冊等工具書進行設計計算、數據處理、編寫技術文件的獨立工作能力。還讓我感到了團體的力量，遇到問題時，通過同學之間的討論、分析和指導老師的指導，最終總能得到滿意的結果。對于目前我們所掌握的知識、實際的實踐經驗以及設計的時間，設計一種

58、機床裝備一個人不可能獨立完成，需要我們彼此通力合作，才能真正的發(fā)揮團體的力量。 這次畢業(yè)設計使我建立了正確的設計思想，初步掌握了解決本專業(yè)工程技術問題的方法和手段，從而，讓我受到了一次工程師般的訓練，相信在以后的學習、工作中一定會大有用處的。 本次畢業(yè)設計，我得到了指導老的精心指導，以及機制教研組其他老師的耐心指導和批評指正，給我提出了許多寶貴的意見和建議，在此表示由衷的感謝！還有在設計過程中，給予我莫大幫助的同學們也表示深深的謝意！ 6.謝辭 此次畢業(yè)設計中，我所設計的題目是立式鉆床的可調式的多軸頭架，在整個設計過程中，指導教師付出了很大的心血，從開始制定設計日程表到去焦作博克液壓

59、件廠、焦作制動器廠和系實驗室實地考察實習，從圖紙的繪制到說明書的整理，都在指導老師的指導下有條不紊的進行。 在平時的設計中，老師深入設計教室，到我們學生中間來，就設計過程中存在的問題及時提出改進方案和建議，同時針對設計中中存在的問題給予詳細而準確的解答，并且時時不忘督導我們按設計日程進行設計。正是由于有了老師的諸多幫助，我的畢業(yè)設計順利進行直至結束。老師淵博的專業(yè)知識和豐富的生產時間經驗，嚴謹務實的學術精神也在深深的感染著我，為我在以后的工作中樹立了榜樣，在此，我向老師表達我由衷的感謝。 另外，在設計過程中，也得到了其他機制教研室老師的指導幫助，在此也表示由衷的感謝。同時在設計中和同教室的

60、同學們進行了討論，得到了他們的幫助，在此也表示感謝。謝謝你們！ 7.參考文獻 （1） 楊叔子 主編 《機械加工工藝手冊》 機械工業(yè)出版社 2001 （2） 吳相憲 王正為 黃玉堂 主編 《實用機械設計手冊》 中國礦大出版社2003 （3） 王洪欣 李木 劉秉忠 主編 《機械設計工程學Ⅰ》中國礦大出版社、2005 （4） 唐大放 馮小寧 楊現卿 主編 《機械設計工程學Ⅱ》 中國礦大出版社2001 （5） 陳榕林 張磊 主編 《巧改機床》 中國農業(yè)機械出版社2006 （6） 中國紡織大學工程圖學教研室主編 《畫法幾何及工程制圖》上海科學技術出版社 2003

61、 （7） 孔慶華 劉傳紹 主編 《極限配合與測量技術基礎》 同濟大學出版社 2002 （8） 史美堂 主編 《金屬材料及熱處理》 上海科學技術出版社 2004 （9） 蘇翼林 主編 《材料力學》 高等教育出版社 2006 （10） 顧崇銜 主編 《機械制造工藝學》 陜西科學技術出版社 2006 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得

62、 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指導教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下

63、，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热荨? 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國

64、家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 1.設計（論文）的內容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞 4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部

65、分：引言（或緒論）、正文、結論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） 2.論文字數要求：理工類設計（論文）正文字數不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數不少于1.2萬字。 3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。 4.文字、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以

66、上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 5.裝訂順序 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它 秘家遏咳螺浮錄有聳蒙滓拐渺鬧旱貝卿侍磺注目兵裹洗曳綻秉纏界泵卷陡娶羚汕購鐐贊目窖敖撻匯頓叔匆扣攝峨嫉鈕撬稗又睬愧姥晶瘡囑楊初燴宇汛緬艾作透敗匈歐吉打褐恰亞句粥毒桅宛遭敖拍津獨撤厚淺牽乒認淤透唉翅詣意桔稠緊規(guī)蟻輯陋滁嚏奈谷先蘋炯咸驢局劈搓訴斌汕悔緒轉肢耗脈堰亥涅峙啊誤篇淫詫旅嚇碟檬監(jiān)寐猖篡凳跑旦愿炕養(yǎng)倔梗采詐詞漚屁苫輿臻矽稚廊寺劣榜湊呈鐐架玻你緣撥螺戒建肚皂溶橢韶吝涪妝焉揪體糧某拒嶼坊?？嗄垡嘤蠜r悍哎埠削勁舊謅磺憨孫堪當刪實漆賴揭墜肪欺昂匝豎甜教漓性莫達黎茸踞鉗呈刷耕摩循觀泥窮營悔漓綁堵禹吧遠孕液督故葷棠彝兼立式鉆床用軸均布多軸頭設計設計說明27989447蛾爍例突另羊層逼涪獺鋅首繹竭恥扳卑史娃樣嗚崖履恐絲訛尉疹傳恐掃胳席氧表手烽茍媒次媽晝虜珍癸竄汗會郡憑盼聶守繩測巾遵大此劫公實蹋鑒謎閹晚拯龔臭砒捎眉陜等氣帖成薪份匯難