立式鉆床用軸均布多軸頭的設計【含CAD圖紙和說明書】

資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，下載就有,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】=喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】= 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加工。固定試式多軸頭是根據(jù)一個典型法蘭盤類零件而設計的，用于零件中大批量生產要求。多軸頭架的設計參數(shù)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(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(shù)，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。為了保證加工生產條件的安全，加上多軸頭工作時裝隔離裝置比較困難，所以必須嚴格校核軸頭架的強度，以免發(fā)生事故或達不到加工要求?？梢钥闯觯难b后的多軸鉆床，可以同時完成多個孔的鉆、擴、鉸等工序。工藝范圍可以滿足一般加工情況的孔類鉆削要求。可調多軸頭架可以起到提高生產效率、降低成本、提高孔系加工精度等作用。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。關鍵詞：立式 鉆床 多軸頭 可調 固定AbstractThe design of multiple spindles heads for drilling machine whose drills spindles are adjustable or fixed are introducedThe adjustable spindles of the multiple spindles heads are located evenly in the circuit and can be adjusted synchronism on the diameters direction to meet the small scale production needs of the screw hole manufacture for flange plate parts.And the fixed multiple spindles heads is design for the big scale production needs of the screw hole manufacture for flange plate parts,it cant be used to manufacture another farts, because its spindle distance is designed for the only part.The design of multiple spindles heads include three parts : the total design, the transfer system design , and the constructive designBecause of the un-development in our manufacture industry ,most companys plant lack of the machine to drill multiple holes at the same time , and its a waste of funding on the manufacturing facilities which will be laid after the parts are produced . so the economic multiple spindles heads enable the normal company to drill the multiple holes in a fast way .And same company gained the economic performance by the way of reequips the machine tools. Its the fact that the reequipped drilling machine can satisfy the process precision requirement .so the design is feasible.Based on the design of the multiple spindles heads , we can also design the others to the manufacture of the other flange plant parts.Key words: drilling machine ;adjustable; multiple spindles heads;目錄前言11 概述.21.1 問題的提出.21.2 同行業(yè)概況.21.3 課題的意義.22. 總體方案設計4對工件進行工藝分析4檢查圖紙的完整性和正確性.4分析工件的結構特點.4分析工件的材料及加工性能.5工件的生產批量.5確定工件的加工方法5對被改裝鉆床的分析5總體布局6其他問題分析73. 齒輪可調式三軸頭架的設計8齒輪可調式三軸頭架的傳動原理及調整方法8方案的工藝設計參數(shù)9Z535鉆床動力所允許的工況條件.9確定用于鉆削計算的極限值.13三軸頭架的傳動設計.16齒輪的設計驗算16軸的設計與校核21軸承的校核計算35鍵的設計校核37螺栓的設計校核38夾頭夾緊力的計算校核404. 潤滑與密封435. 結束語446. 謝辭467. 參考文獻.47前言我的畢業(yè)設計的題目是立式鉆床可調式多軸頭架的設計。在現(xiàn)階段，我國制造也的發(fā)展狀況，一方面零件精度、復雜度越來越高，另一方面我國的制造業(yè)中普遍存在社別老化的問題。雖然設備老化在現(xiàn)代工業(yè)中是不可避免的事情現(xiàn)在設備的設計更新實在太快了。而且，隨著現(xiàn)代產品的小批量生產趨勢，為了加工某個零件去購置一臺新機床是不合適的。怎樣利用現(xiàn)有設備高效快速地加工出新零件是一件很有實際應用價值的課題。在現(xiàn)代設計中，箱體類、鈑金類的零件被廣泛應用，在上面進行設計一系列孔是很多時候必須的工作。進行多孔鉆削是現(xiàn)代加工中一個不可缺少的加工工序。但是在我國的大部分中小企業(yè)目前還不能很好的適應多孔鉆削的生產要求，為了某個批量不是很大的零件購置響應的排鉆甚至專用機床是取不了多大的經濟效益的。針對各個企業(yè)里的鉆床進行改裝不失為一個經濟易行同時能滿足大部分精度要求的好方法。目前國內已有一些廠家通過改造現(xiàn)有的鉆床設備使之具備加工多孔鉆削的能力。一般情況下，都是采用加裝多軸頭架的方法，并學用適當?shù)膴A具便于多軸頭架的裝夾。由于改造機床多為了某個特定的零件，各種多軸頭架各有各的特點。一改改裝機床的工藝對象普遍狹窄的缺點，我這里設計了一個可調式的多軸頭架，它的切削周向直徑可調節(jié)，大大的擴大了它的加工范圍。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(xiàn)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(jù)多孔的加工要求，確定機床的主要參數(shù)如下：最大鉆孔深度（單側鉆） 50mm主軸數(shù)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(jù)，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(shù)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，以大端面為基準裝夾，根據(jù)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(jù)相關手冊計算加工時的加工參數(shù)，以此來確定多軸頭架的設計參數(shù)。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(jù)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(shù)。當參數(shù)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(shù)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(shù)。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d35最大鉆孔深度h175從主軸端面到工作臺端面H0750從主軸中心到導軌距離A175從工作臺T型槽中心到凸肩距離B160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(shù)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(jù)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。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(xiàn)，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 5.小齒輪3.2方案的工藝設計參數(shù) 3.2.1 Z535鉆床動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(jù)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?？紤]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）=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=3765N轉矩 T=13.93Nm功率 P=0.52KW170HBS）,這里按f=0.25mm/r計算查表得 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/minn=v/D=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/minn=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(jù)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 為保證頭架總體尺寸不至于過大，取小齒輪的齒數(shù)取Z3=20，根據(jù)有關資料的設計經驗，取模數(shù)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(shù)確定后，算得傳動比誤差，總齒數(shù)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 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(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 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） （?。┻x擇齒輪的材料 查表817 小齒輪選用40Cr調制處理 介輪選用45調質處理 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（866） 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814，815選取齒寬系數(shù) 查表823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(jù)介輪受力分析 載荷系數(shù)K 由式（854）得 使用系數(shù) 查表8-20動載荷系數(shù) 查表8-57齒向載荷分布系數(shù) 查表8-60齒間載荷分布系數(shù) 查表8-55及=0得 查表8-21并查值則動載荷系數(shù)K=1.251.071.111.15=1.71齒型動載荷系數(shù) 查圖8-67得 中心輪 介輪 應力修正系數(shù) 查圖8-68 中心輪 介輪 重合度系數(shù) 由式8-67 =0.25+0.75/=0.25+0.75/1.72=0.69 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(shù)由式8-70 得）= 彎曲壽命系數(shù) 查圖8-73 尺寸系數(shù) 查圖8-74 安全系數(shù) 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 （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(shù)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(shù)K 由式（854）得 使用系數(shù) 查表8-20動載荷系數(shù) 查表8-57齒向載荷分布系數(shù) 查表8-60齒間載荷分布系數(shù) 查表8-55及=0得 查表8-21并查值則載荷系數(shù)彈性系數(shù) 查表8-22節(jié)點影響系數(shù) 查表8-64重合度系數(shù) 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(shù)由式8-70 得 （已算得） 則查圖8-70得接觸強度的壽命系數(shù)、（不允許有點蝕） 硬化系數(shù) 查圖8-71及說明 接觸強度安全系數(shù) 查表8-27，按一般可靠度查得 取 =57011/1.1=518N/mm =148011/1.1=1345N/mm 齒數(shù)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35%，故 4）軸的結構設計 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。 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(jù)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(jù)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(shù)值如下 彎矩 和 水平面 垂直面 合成彎矩 扭矩 當量彎矩 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5865N/mm,取，軸的計算應力為 根據(jù)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 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(jù)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，所以對只論受力分析時，。根據(jù)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5865N/mm,取，軸的計算應力為 根據(jù)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） 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35%，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。 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(jù)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=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(jù)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 C處彎矩 扭矩 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 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(shù) 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(shù)、查表得、 尺寸系數(shù)、，根據(jù)軸截面為圓截面查圖4-18得、 表面質量系數(shù)、，據(jù)，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(shù) 、 取， 由上面結果可知 有查表4-4中許用安全系數(shù)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5-8，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 =8912.5Cr=23500 36207型角接觸球軸承校核安全（2） 小軸上8205型單向推力軸承的校核 由于單向推力軸承只承受軸向力，在鉆削時，（硬質合金YG8鉆削灰鑄鐵時）則 （查表5-16，旋轉軸承的安全系數(shù)取1.2），合格。3.3.4 鍵的校核計算 （1）小軸上的平鍵校核 選用的是6616，A型平鍵。由式2-49，得 查表2-21（軸聯(lián)接的許用擠壓應力）按有輕微沖擊載荷取，校核合格。（3） 中心軸上的平鍵校核選用的是10818A型平鍵，有 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） 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27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。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(shù) 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(shù) 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(jù)軸的直徑 取 d=20mm,其d1=17.294mm （4）螺栓疲勞強度校核螺栓尺寸系數(shù) 查表2-9 螺栓材料的疲勞極限 應力幅安全系數(shù) 查表2-11 應力集中系數(shù) 查表2-10 螺栓許用應力幅 由式2-36 螺栓應力幅 由式 2-303.3.6 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 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(shù)（當夾爪的瓣數(shù)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(shù) 查表2-6 =0.3螺母所需預緊力 由式 2-27（3） 確定螺母直徑選用安全系數(shù) 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(jù)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(shù) 查表2-9 插值 螺栓材料的疲勞極限 應力幅安全系數(shù) 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?shù)臐櫥?，潤滑方式應該根?jù)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(xiàn)，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(xiàn)已經接近尾聲，共歷時近兩個多月?；仡櫿麄€設計過程，深覺的受益匪淺，通過這次畢業(yè)設計，不僅提高了我對四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(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)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，我得到了指導老師焦鋒老師的精心指導，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，指導教師焦鋒老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，焦老師深入設計教室，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。正是由于有了焦老師的諸多幫助，我的畢業(yè)設計順利進行直至結束。焦老師淵博的專業(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，我向焦老師表達我由衷的感謝。另外，在設計過程中，也得到了XXX老師等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1993（3） 王洪欣 李木 劉秉忠 主編 機械設計工程學中國礦大出版社、2001（4） 唐大放 馮小寧 楊現(xiàn)卿 主編 機械設計工程學 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1985（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?？茖W技術出版社 1997（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?？茖W技術出版社 1983（9） 蘇翼林 主編 材料力學 高等教育出版社 1980（10） 顧崇銜 主編 機械制造工藝學 陜西科學技術出版社 1999（11） 濮良鬼 紀名剛 主編 機械設計 高等教育出版社 196050