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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
研究采用拉瓦爾噴管的冷噴涂技術(shù)模型中
參數(shù)對(duì)粒子速度的影響
關(guān)鍵詞：冷噴涂技術(shù)；模型；九孔拉瓦爾噴管；粒子速度
摘要
單孔和九孔拉瓦爾噴管的模擬超音速流場是在液體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算。在研究中，對(duì)于單孔和九孔拉瓦爾噴管，相隔距離和粒子直徑對(duì)銅粒子的沖擊速度影響是不同的。結(jié)果表示在相隔距離相同的情況下，九孔拉瓦爾噴管中的粒子速度高于單孔拉瓦爾噴管中的粒子速度，并且相隔距離越小，九孔拉瓦爾噴管也能獲得更高的粒子速度。此外，在研究中發(fā)現(xiàn)不同的噴射壓力和溫度對(duì)銅粒子的粒子速度也有影響。模型研究表明較高的噴射壓力和溫度可以獲得較好的粒子噴射速度。
介紹
冷噴涂的過程中，噴嘴和基體之間的相隔距離（SoD）是重要參數(shù)之一，它直接影響了粒子的沖擊速度。許多學(xué)者已經(jīng)把研究重心集中在這一個(gè)問題。pattison［1] 發(fā)現(xiàn)當(dāng)SoD很小時(shí)，一個(gè)噴流弓形激波會(huì)在超音速射流和基體之見的沖擊區(qū)域內(nèi)成型，并且當(dāng)它減少粒子沖擊速度時(shí)，噴流弓形激波對(duì)工作過程是有害的。他的研究也表明堆積效率接近SoD，和噴流弓形激波的堆積效率被壓縮在SoD的40% ，小于60毫米或者更少時(shí)要使用一個(gè)定做的氦氣噴嘴，在2.0 MPa和200 °C 條件下工作。Alkhimov［2]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)噴射空氣和氦時(shí)，噴流弓形激波和基體之間所造的壓縮層的厚度取決SoD，而SoD越小，壓縮層越厚。他的研究也表明鋁粒子作為直徑小于5微米的粒子，在壓縮層中明顯減速。Gilmore［3] 和 Dykhuizen［4] 也發(fā)現(xiàn)直徑小于5微米的粒能被減速甚至從噴流弓形激波中遠(yuǎn)離基體。
這項(xiàng)研究要表明九孔拉瓦爾噴管與單孔拉瓦爾噴管相比，減少噴流弓形激波對(duì)粒子速度沖擊所帶來的不利的影響，在相同狀態(tài)之下會(huì)獲得比較好的噴射效果。
理論模型
數(shù)學(xué)模型。
可壓縮的流量是一種非常復(fù)雜、廣泛的現(xiàn)象，并且噴嘴的實(shí)際流量是在實(shí)際條件下不恒定的等熵流量。噴嘴的流量內(nèi)部被認(rèn)為是一個(gè)穩(wěn)定的等熵流量在理論上是為了簡化模擬。用方程[5]描述這個(gè)過程。
連續(xù)方程：
動(dòng)量方程：
能量方程：
狀態(tài)方程：
u、p和T分別表示流量速度、壓力和溫度；p、和k分別表示流量密度，黏性應(yīng)力張量和熱傳導(dǎo)性，相應(yīng)的；e，D分別表示每一單位容積內(nèi)的黏著性和粘性耗散。
粒子可以被視為離散階段連續(xù)氣流，球形粒子的加速度氣流可以由方程［6]來表達(dá)，粒子之間的相互作用和重力可以被忽略。
，，分別表示粒子速度、直徑和密度；是阻力系數(shù)而且=，和相互聯(lián)系，是是雷諾數(shù)目并被定義為： ，u 是液體動(dòng)力粘度，而且這方程際地被應(yīng)用于＜50000.
幾何學(xué)的模型。
冷噴涂過程的噴射流量是由噴管的內(nèi)部流量和自由的噴射流量組成。由于九孔噴管的使用，一個(gè)三維模型建立在這一研究中。圖1是九孔噴管的截面圖，有八個(gè)小孔直徑為1.67毫米均勻分布一個(gè)直徑為2.6毫米的中心孔周圍，整個(gè)圓的直徑為6.4毫米。距離 L（如圖1所示）是小孔于中心孔的距離2.25 毫米，這九個(gè)孔的總面積等于直徑為5.4毫米的單孔的面積。在其他方面九孔拉瓦爾噴管與單孔拉瓦爾噴管是一樣的，圖2表示單孔拉瓦爾噴管的截面和計(jì)算域，其主要尺寸見表1。
圖1 九孔拉瓦爾噴管的橫截面
表一 單孔拉瓦爾噴管的主要尺寸
接口條件及解決方法
圖2 單孔拉瓦爾噴管的結(jié)構(gòu)和計(jì)算區(qū)域
如圖2所示，入口氣體為選定的壓力入口邊界條件，和出口氣體為選定的壓力出口邊界條件，都在常溫常壓下進(jìn)行。并且選定空氣為加速狀態(tài)。
標(biāo)準(zhǔn)湍流模型是作為分散氣體湍流流場，和標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)能被用來處理近壁區(qū)。二階逆風(fēng)離散化方案用于解方程。分散相的計(jì)算連續(xù)的流場。
結(jié)果與討論
SoD對(duì)粒子速度的影響
直徑為2微米單孔拉瓦爾噴管和九孔拉瓦爾噴管對(duì)銅粒子沖擊速度的影響如圖3所示，當(dāng)噴射壓力P是2.5MPa 和噴射溫度T為700K兩者情況是不同的。明顯看出在相同模擬條件下，九孔拉瓦爾噴管中的粒子速度要高于單孔拉瓦爾噴管。并且SoD越小，九孔拉瓦爾噴管內(nèi)的粒子速度越高。從圖中也明顯看到單孔拉瓦爾噴管在P=2.5MPa和T=700K情況，SoD值為40毫米。
圖3 SoD對(duì)粒子速度的影響 圖4 粒子直徑對(duì)粒子速度的影響
當(dāng)使用單孔拉瓦爾噴管時(shí)，一系列壓縮波由于基體前的超音速氣流壓縮而生產(chǎn)。壓縮波相互疊加時(shí)，沖擊波就會(huì)發(fā)生。當(dāng)沖擊波，壓力，密度，氣流溫度急劇上升，馬赫數(shù)急劇下降時(shí)，超音速氣流將變成亞音速氣流。由于沖擊波的影響粒子的速度不斷減小，增強(qiáng)基體的抗沖擊強(qiáng)度和減少SoD的距離，對(duì)粒子速度沒有影響。
所以在九孔拉瓦爾噴管中的粒子速度會(huì)使氣流趨于穩(wěn)定。
粒子直徑對(duì)粒子速度的影響。
圖4表示在模擬狀態(tài)SoD=40mm, P=2.5MPa ，T=700K下，銅粒子通過拉瓦爾噴口撞擊基體時(shí)，粒子直徑對(duì)粒子速度的影響。它明顯的說明用不同的拉瓦爾噴管會(huì)獲得不同的粒子速度，在相同條件下，使用九孔拉瓦爾噴管的粒子速度高于使用單孔拉瓦爾噴管的粒子速度。
因?yàn)樾×Ｗ泳哂械唾|(zhì)量、低慣性，并且易受氣體影響，所以沖擊基體之前，粒子速度的沖擊波將減小。若使用九孔拉瓦爾噴管，沖擊波減弱時(shí)，粒子速度變化不大。較大的粒子具有較高的質(zhì)量，較大的慣性并且不易被氣體所加速，因此這樣的粒子速度不能影響沖擊基體的沖擊波。因此九孔拉瓦爾噴管適用與小粒子。
壓力對(duì)粒子速度的影響
圖5所示在模擬條件SoD=40mm, T=700K下，直徑為2微米的銅粒子通過九孔拉瓦爾噴嘴沖擊基體時(shí)壓力對(duì)粒子速度的影響。如圖5所示的距離噴嘴進(jìn)口到基體的距離為X。它明顯的表示了在噴嘴和基體之間，粒子的速度變化小并且在出口處趨于穩(wěn)定。隨著噴射壓力的增加，噴嘴內(nèi)的粒子速度有輕微變化，噴嘴外的粒子速度有少量的增大。因此說明壓力對(duì)粒子速度影響不大。
圖5 壓力對(duì)粒子速度的影響 圖6 溫度對(duì)粒子速度的影響
溫度對(duì)粒子速度的影響
圖6所示在模擬條件SoD=40mm, T=700K下，直徑為2微米的銅粒子通過九孔拉瓦爾噴嘴沖擊基體時(shí)溫度對(duì)粒子速度的影響。從圖中明顯看出溫度對(duì)粒子速度的影響是很大的，溫度越高，粒子速度越高。此外，大量的塑性變形容易發(fā)生在入射粒子和高溫的基體之間。
結(jié)論
（1）在相隔距離相同的情況下，九孔拉瓦爾噴管比單孔拉瓦爾噴管獲得的粒子速度更高，且相隔距離越小，九孔拉瓦爾噴管獲得的粒子速度越高。
（2）在相同條件下，九孔拉瓦爾噴管中的較小粒子也可以獲得較高的粒子速度。
（3）在較高的噴射壓力和溫度下，使用九孔拉瓦爾噴管可以使粒子噴射獲得更高的速度。
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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 職稱：
所在院（系）： 機(jī)械與動(dòng)力工程系 教研室（研究室）： 機(jī)械教研室
題 目
機(jī)械式低頻振動(dòng)鉆削裝置設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué)號(hào)
一、選題質(zhì)量：
本設(shè)計(jì)題目是機(jī)械式低頻振動(dòng)鉆削裝置的設(shè)計(jì)，內(nèi)容涉及到對(duì)鉆削裝置的整體布
置和理論研究，還對(duì)一些機(jī)械零件和機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，與專業(yè)課程緊密聯(lián)
系，符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。在設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合地加以運(yùn)用，使之能夠
熟練應(yīng)用有關(guān)參考資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)；熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了綜合訓(xùn)練的要求。
工作量大，設(shè)計(jì)課題與實(shí)際生產(chǎn)緊密結(jié)合，選題質(zhì)量較高。
二、開題報(bào)告完成情況：
從實(shí)際工作環(huán)境出發(fā)，確定了明確的課題設(shè)計(jì)方向；已經(jīng)開始對(duì)課題進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，
并有一定進(jìn)展，設(shè)計(jì)工作也已經(jīng)展開。同時(shí)，查閱了相關(guān)的資料和文獻(xiàn)，對(duì)課題有了
總體的分析。開題報(bào)告順利完成。
三、階段性成果：
1、查閱有關(guān)課題研究的資料,國內(nèi)外近年的研究發(fā)展成果及其發(fā)展前景。
2、完成開題報(bào)告。
3、確定了本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案并對(duì)其進(jìn)行分析，對(duì)零件進(jìn)行布局。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使
設(shè)計(jì)方案更具有可行性。
4、本設(shè)計(jì)的變速傳動(dòng)部分正在設(shè)計(jì)中。
四、存在主要問題：
1、對(duì)變頻設(shè)計(jì)部分缺乏相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，還未形成明確的設(shè)計(jì)思路，需要查閱更多資料
進(jìn)行彌補(bǔ)。
2、有些零部件的選擇及整體布置不是很合理，因此還有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。
3、獲得資料不充分，資料較為陳舊。
五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
3
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目名稱
機(jī)械式低頻振動(dòng)鉆削裝置設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué)號(hào)
一、 選題的目的和意義：
小直徑深孔鉆削是機(jī)械加工中較難的問題，特別在難加工材料上的鉆削小直徑深孔，難度更大。一般情況下，用麻花鉆來加工小直徑深孔，雖然冷卻潤滑和排屑都有較大的改善，但斷屑并未解決。
振動(dòng)鉆削技術(shù)是一種新的鉆削方法，在小直徑深孔加工中能有效的斷屑，有利于深孔鉆削中排屑問題的解決。
二、 國內(nèi)外研究綜述：
實(shí)現(xiàn)振動(dòng)鉆削的關(guān)鍵是振動(dòng)鉆削裝置，根據(jù)國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)振動(dòng)參數(shù)的選擇對(duì)于斷屑，表面質(zhì)量和切削力等影響很大。
1．振幅越大，深孔鉆削時(shí)的斷屑效果，孔表面質(zhì)量越好。但振幅太大會(huì)帶來其他問題，一是大振幅會(huì)增加刀具的磨損，影響刀具壽命；二是大振幅使系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲加劇。因此對(duì)振動(dòng)裝置的要求是能根據(jù)工件材料，刀具耐磨性，機(jī)床抗振性等因素調(diào)節(jié)振幅的大小，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮降低系統(tǒng)的附加振動(dòng)和噪聲。
2.振動(dòng)方式對(duì)斷屑效果，孔表面加工質(zhì)量，工具壽命都有直接影響。振動(dòng)方式一般有軸向振動(dòng)，周向振動(dòng)和二者合成振動(dòng)3種，具體選擇與工件材料，硬度，可切削性有關(guān)。軸向振動(dòng)方式容易形成分離型斷屑，適用于較軟不易斷屑的純鋁，純銅等材料。但軸向振動(dòng)時(shí)，刀具與切削面的分離易造成刀具損壞，故淬火鋼等較硬材料不宜選用這種方式，以免崩刃；周向振動(dòng)一般為非離型切屑，其斷層效果雖比普通切削強(qiáng)得多，但比軸向振動(dòng)要差一些。但這種振動(dòng)方式對(duì)刀具保護(hù)好，壽命長，適用于較硬易斷屑的淬火鋼等材料；軸向與周向的合成振動(dòng)的斷屑效果最好，但刀具磨損也最嚴(yán)重，可用于難加工材料。
三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
1.在學(xué)校圖書館查閱相關(guān)資料；
2.在工廠的進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)；
3.通過老師和工程師的指導(dǎo)；
4.通過對(duì)相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的理論計(jì)算和分析；
5.用AotuCAD進(jìn)行畫圖。
四、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：
1.王世清.《孔加工技術(shù)》.石油工業(yè)出版社.1993
2.李祥林，薛萬夫等.《振動(dòng)切削及其在機(jī)械加工中的應(yīng)用》.科學(xué)技術(shù)出版社.1985
3.孫桓，陳作模，葛文杰.《機(jī)械原理》.高等教育出版社.2010
4.蒲良貴，紀(jì)名剛.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.高等教育出版社.2010
五、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說明）
1-4周進(jìn)行并完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告；
5周完成開題報(bào)告；
6-9周查閱畢業(yè)設(shè)計(jì)材料，整理適合自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)信息并完成設(shè)計(jì)初稿；
10-12周對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善；
13-14周完成畢業(yè)設(shè)計(jì)；
15周 畢業(yè)設(shè)計(jì)上交導(dǎo)師準(zhǔn)備答辯；
16周 進(jìn)行畢業(yè)答辯。
六、 指導(dǎo)教師審批意見：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
3
機(jī)械式低頻振動(dòng)鉆削裝置設(shè)計(jì)
摘 要
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是機(jī)械式低頻振動(dòng)鉆削裝置設(shè)計(jì)。通過該裝置使工作臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)頻率為100Hz，200HZ，300Hz，固定振幅為0.05mm的振動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)皮帶傳動(dòng)，使輸入軸產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)速，輸入軸通過齒輪嚙合使中間軸產(chǎn)生更高的轉(zhuǎn)速。在中間軸上有三個(gè)不同的齒輪，三聯(lián)滑移齒輪通過導(dǎo)向花鍵連接在輸出軸上，這個(gè)三聯(lián)滑移齒輪可移換左、中、右三個(gè)位置，使傳動(dòng)比不同的三對(duì)齒輪嚙合，因而中間軸轉(zhuǎn)速不變，輸出軸可以得到三級(jí)不同轉(zhuǎn)速。偏心輪安裝在輸出軸上，推動(dòng)推桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推桿另一端頂著工作臺(tái)，通過調(diào)整偏心輪的偏心距，使得推桿產(chǎn)生0.05mm的振幅，即工作臺(tái)產(chǎn)生0.05mm的振幅。
關(guān)鍵詞：低頻振動(dòng)鉆削 齒輪 三聯(lián)滑移齒輪 偏心輪
Abstract
The title of my graduation design is mechanical low frequency vibration drilling device design. The device makes the working table vibration frequency of 100Hz,200HZ,300Hz,0.05mm fixed amplitude vibration.
The motor through a belt transmission, the input shaft to produce a certain speed, the input shaft through the gear of the intermediate shaft to generate higher speed. On the intermediate shaft with three different gear, a triple slide gear through a guide connected through splines on the output shaft, the triple gear shift left, right, in three position, The transmission ratio of gear meshing with three different, so the intermediate shaft rotating speed, the output shaft can be three at different speed. Eccentric wheel mounted on the output shaft, push up and down reciprocating motion, rod against the table, by adjusting the eccentric distance of the eccentric wheel handspike, makes the 0.05mm amplitude, i.e. table have 0.05mm amplitude.
Key words: Low frequency vibration drilling Gear
Triple slide gear Eccentric wheel
目 錄
前 言 1
1緒 論 2
1.1 鉆削的簡介 2
1.2 鉆床的分類 2
1.3 鉆削的應(yīng)用 3
1.4 振動(dòng)鉆削的介紹 4
1.5 振動(dòng)鉆削分類 5
1.6 振動(dòng)鉆削的應(yīng)用前景 6
2 選擇電動(dòng)機(jī)及分配傳動(dòng)比 9
2.1 基本原理簡述 9
2.2 選擇電動(dòng)機(jī) 9
2.3 分配傳動(dòng)比 9
2.4 計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù) 10
3 振動(dòng)鉆削裝置的設(shè)計(jì) 12
3.1 V帶的設(shè)計(jì) 12
3.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 16
3.2.1 11’組嚙合齒輪 16
3.2.2 22’組嚙合齒輪 23
3.2.3 33’組嚙合齒輪 29
3.2.4 44’組嚙合齒輪 31
3.3 三聯(lián)滑移齒輪設(shè)計(jì) 37
3.4 軸的設(shè)計(jì) 38
3.4.1 輸入軸的設(shè)計(jì) 38
3.4.2 中間軸的設(shè)計(jì) 40
3.4.3 輸出軸的設(shè)計(jì) 43
3.5 鍵的校核 45
3.5.1 輸入軸上鍵的校核 46
3.5.2 中間軸上鍵的校核 47
3.5.3 輸出軸上鍵的校核 49
3.6 軸承的校核 51
3.6.1 輸入軸上的軸承 51
3.6.2 中間軸上的軸承 51
3.6.3 輸出軸上的軸承 52
3.7 偏心輪及推桿的設(shè)計(jì) 52
3.8 撥叉的設(shè)計(jì) 54
4 箱體的總體設(shè)計(jì) 56
4.1 箱體的設(shè)計(jì) 56
4.1.1 箱座的設(shè)計(jì) 56
4.1.2 箱蓋的設(shè)計(jì) 57
4.2 軸蓋的設(shè)計(jì) 57
4.2.1 輸入軸的軸蓋 57
4.2.2 中間軸的軸蓋 58
4.2.3 輸出軸的軸蓋 59
4.3 潤滑及密封 60
4.3.1 潤滑 60
4.3.2 密封 61
致 謝 62
參考文獻(xiàn) 63
ii
前 言
孔加工是金屬切削加工中最常用的加工工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，孔加工的金屬切除量約占切削加工總金屬切除量的1/3，鉆頭的產(chǎn)量約占刀具總產(chǎn)量的60%。目前用于加工微小孔的工藝方法雖然較多，但應(yīng)用最廣泛、生產(chǎn)實(shí)用性最強(qiáng)的仍是采用麻花鉆鉆削加工。隨著對(duì)孔加工質(zhì)量和效率的要求不斷提高，傳統(tǒng)的鉆削工藝已顯示出極大的局限性，而近年來迅速發(fā)展的振動(dòng)鉆削工藝則日益顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢及廣闊的應(yīng)用前景。
應(yīng)用振動(dòng)鉆削技術(shù)，在小直徑深孔加工能有效的排屑，有利于深孔加工中排屑問題的解決。由于振動(dòng)鉆削所具有的特點(diǎn)，國內(nèi)外已在許多難加工材料的鉆削中采用了振動(dòng)鉆削。
實(shí)現(xiàn)振動(dòng)鉆削的關(guān)鍵之一是振動(dòng)鉆削裝置。該裝置有機(jī)械、電磁、電氣、氣動(dòng)和液壓等形式。其中機(jī)械式振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，使用和維護(hù)方便，鉆削過程中振動(dòng)參數(shù)受負(fù)載影響較小，已廣泛使用于實(shí)際生產(chǎn)之中。
1緒 論
1.1 鉆削的簡介
鉆削是孔加工的一種基本方法，鉆孔經(jīng)常在鉆床和車床上進(jìn)行，也可以在鏜床或銑床上進(jìn)行。常用的鉆床有臺(tái)式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。
鉆削運(yùn)動(dòng)構(gòu)成：鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主切削運(yùn)動(dòng)，加工精度較低。
1.2 鉆床的分類
鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對(duì)較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴(kuò)、锪孔，鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。
1850年前后，德國人馬蒂格諾尼最早制成了用于金屬打孔的麻花鉆；1862年在英國倫敦召開的國際博覽會(huì)上，英國人惠特沃斯展出了由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鑄鐵柜架的鉆床，這便成了近代鉆床的雛形。 以后，各種鉆床接連出現(xiàn)，有搖臂鉆床、備有自動(dòng)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的鉆床、能一次同時(shí)打多個(gè)孔的多軸鉆床等。由于工具材料和鉆頭的改進(jìn)，加上采用了電動(dòng)機(jī)，大型的高性能的鉆床終于制造出來了。
(1) 臺(tái)式鉆床
可安放在作業(yè)臺(tái)上，主軸垂直布置的小型鉆床。主要適用于一般機(jī)械制造業(yè)，在單件、成批生產(chǎn)中或維修工作中對(duì)小型零件進(jìn)行纂孔加工。
(2) 立式鉆床
主軸箱和工作臺(tái)安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。主要適用于機(jī)械制造和維修部門中的單件、小批生產(chǎn)，對(duì)中小型零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔及攻螺紋等加工。
(3) 搖臂鉆床
搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動(dòng)的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。適用于各種零件的鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔及攻螺紋等加工，在配備工藝裝備的條件下也可鏜孔。
(4) 銑鉆床
工作臺(tái)可縱橫向移動(dòng)，鉆軸垂直布置，能進(jìn)行銑削的鉆床。適用于單件、小批生產(chǎn)中對(duì)中小型零件進(jìn)行鉆削和銑削?！ ?
(5) 深孔鉆床
使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。帶深孔零件的深孔加工，深孔長徑比一般為5~10，特深孔長徑比大雨20，個(gè)別卡達(dá)200?！?
(6) 平端面中心孔鉆床
切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。切削軸類端面并用中心鉆加工中心孔。通于大批大量生產(chǎn)中軸類零件端部準(zhǔn)備工。
(7) 臥式鉆床
主軸水平布置，主軸箱可垂直移動(dòng)的鉆床。用于加工箱體類零件。
1.3 鉆削的應(yīng)用
在各類機(jī)器零件上經(jīng)常需要進(jìn)行鉆孔，因此鉆削的應(yīng)用還是很廣泛的，但是，由于鉆削的精度較低，表面較粗糙，一般加工精度在IT10以下，表面粗糙度Ra值大于12.5μm ，生產(chǎn)效率也比較低。因此，鉆孔主要用于粗加工，例如精度和粗糙度要求不高的螺釘孔、油孔和螺紋底孔等。但精度和粗糙度要求較高的孔，也要以鉆孔作為預(yù)加工工序。
單件、小批生產(chǎn)中，中小型工件上的小孔(一般D 13 mm)常用臺(tái)式鉆床加工，中小型工件上直徑較大的孔(一般D<50mm)常用立式鉆床加工，大中型工件上的孔應(yīng)采用搖臂鉆床加工，回轉(zhuǎn)體工件上的孔多在車床上加工。
在成批和大量生產(chǎn)中，為了保證加工精度，提高生產(chǎn)效率和降低加工成本，廣泛使用鉆模、多軸鉆的或組合機(jī)床進(jìn)行孔的加工。
1.4 振動(dòng)鉆削的介紹
孔加工是金屬切削加工中最常用的加工工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，孔加工的金屬切除量約占切削加工總金屬切除量的1/3，鉆頭的產(chǎn)量約占刀具總產(chǎn)量的60%。目前用于加工微小孔的工藝方法雖然較多，但應(yīng)用最廣泛、生產(chǎn)實(shí)用性最強(qiáng)的仍是采用麻花鉆鉆削加工。隨著對(duì)孔加工質(zhì)量和效率的要求不斷提高，傳統(tǒng)的鉆削工藝已顯示出極大的局限性，而近年來迅速發(fā)展的振動(dòng)鉆削工藝則日益顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢及廣闊的應(yīng)用前景。
振動(dòng)鉆削是振動(dòng)切削的一個(gè)分支，它與普通鉆削的區(qū)別在于鉆孔過程中通過振動(dòng)裝置使鉆頭與工件之間產(chǎn)生可控的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)方式主要有三種，即軸向振動(dòng)(振動(dòng)方向與鉆頭軸線方向相同)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)(振動(dòng)方向與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向相同)和復(fù)合振動(dòng)(軸向振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)迭加)。其中，軸向振動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)，工藝效果良好，在振動(dòng)鉆削中占主導(dǎo)地位。振動(dòng)的激勵(lì)方式主要有超聲波振動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、液壓振動(dòng)和電磁振動(dòng)。其中，超聲波振動(dòng)的頻率通常在16kHz以上，所以也稱為高頻振動(dòng)鉆削；其它三種振動(dòng)方式的頻率一般為幾百赫茲，故稱為低頻振動(dòng)鉆削。振動(dòng)鉆削改變了傳統(tǒng)鉆削的切削機(jī)理。在振動(dòng)鉆削過程中，當(dāng)主切削刃與工件不分離時(shí)，切削速度、切削方向等參數(shù)產(chǎn)生周期性變化；當(dāng)主切削刃與工件時(shí)切時(shí)離時(shí)，切削過程變成脈沖式的斷續(xù)切削。當(dāng)振動(dòng)參數(shù)(振動(dòng)頻率和振幅)、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速等選擇合理時(shí)，可明顯提高鉆入定位精度及孔的尺寸精度、圓度和表面質(zhì)量，減小出口毛刺，降低切削力和切削溫度，延長鉆頭壽命。振動(dòng)鉆削良好的工藝效果已引起國內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注，自1954年日本宇都宮大學(xué)的隈部淳一郎教授提出振動(dòng)鉆削理論以來，各國學(xué)者對(duì)振動(dòng)鉆削進(jìn)行了大量理論研究及實(shí)驗(yàn)分析，取得了許多有價(jià)值的研究成果，其中一些成果已逐步應(yīng)用于加工領(lǐng)域。
1.5 振動(dòng)鉆削分類
(1)按振動(dòng)性質(zhì)分為自激振動(dòng)鉆削和強(qiáng)迫振動(dòng)鉆削
自激振動(dòng)鉆削是利用切削過程中產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行的，強(qiáng)迫振動(dòng)鉆削是利用專門的振動(dòng)裝置，使鉆頭(或工件)產(chǎn)生有規(guī)律的可控的振動(dòng)進(jìn)行切削。
(2)按振動(dòng)頻率分為高頻振動(dòng)鉆削和低頻振動(dòng)鉆削
鉆頭(或工件)的振動(dòng)頻率在16kHz以上的稱高頻振動(dòng)鉆削或超聲波振動(dòng)鉆削，其高頻振動(dòng)是利用超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿來實(shí)現(xiàn)的。這種振動(dòng)鉆削方式以改善加工精度和表面粗糙度、提高切削效率和效能、擴(kuò)大切削加工適應(yīng)范圍為主要目的；鉆頭(或工件)的振動(dòng)頻率最高僅為幾百赫茲的稱低頻振動(dòng)鉆削，低頻振動(dòng)主要依靠機(jī)械或電液等激振裝置來實(shí)現(xiàn)，這種振動(dòng)鉆削方式以斷屑為主要目的，同時(shí)也可以有效地提高孔的加工精度。
(3)按刀具振動(dòng)的方向分為軸向振動(dòng)鉆削、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆削和同時(shí)具有軸向和扭轉(zhuǎn)兩種振動(dòng)的復(fù)合振動(dòng)鉆削
軸向振動(dòng)鉆削是鉆頭的振動(dòng)方向與鉆頭的軸線方向相同；扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是鉆頭的振動(dòng)方向與鉆頭的旋轉(zhuǎn)方向相同；復(fù)合振動(dòng)是上述兩種振動(dòng)的迭加。其中軸向振動(dòng)鉆削易于實(shí)現(xiàn)、 結(jié)構(gòu)簡單，工藝效果明顯，是振動(dòng)鉆削中占主要地位的振動(dòng)方式。
(4)按振動(dòng)對(duì)象分為振動(dòng)主軸和振動(dòng)工作臺(tái)
振動(dòng)工作臺(tái)時(shí)工件和夾具組成振源的慣性負(fù)載，其結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的變化直接影響振幅出。振動(dòng)主軸時(shí)，振源的慣性負(fù)載不因工件而發(fā)生變化，適應(yīng)性強(qiáng)，一般都采用振動(dòng)主軸的方式。
1.6 振動(dòng)鉆削的應(yīng)用前景
近年來，由于材料科學(xué)的飛速發(fā)展，具有優(yōu)良機(jī)械和物理性能的新型材料不斷涌現(xiàn)，并逐漸在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。高強(qiáng)度、高硬度金屬材料、正交纖維束增強(qiáng)復(fù)合材料及涂層材料等的應(yīng)用日益廣泛，尤其是正交纖維束增強(qiáng)復(fù)合材料以其優(yōu)良的比強(qiáng)度、比剛度和加工性能被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，然而其主要弱點(diǎn)之一是層間剪切強(qiáng)度低，采用普通鉆削加工時(shí)因軸向力較大，使層間容易產(chǎn)生脫層現(xiàn)象，尤其鉆出時(shí)脫層更為嚴(yán)重。針對(duì)這一問題，采用振動(dòng)鉆削工藝，并在鉆入和鉆出時(shí)采用不同的加工參數(shù)(振幅A、振動(dòng)頻率F、進(jìn)給量f、主軸轉(zhuǎn)速n等)以減小軸向力，無疑可顯著提高孔的加工質(zhì)量。
由多種材料(如鈦合金、鋁合金及復(fù)合材料)組合構(gòu)成的疊層材料已逐漸應(yīng)用于新型飛機(jī)的制造中，其應(yīng)用前景十分廣闊，但由于其切削性能很差，成為推廣應(yīng)用的主要障礙，因此亟需解決其切削加工難的問題。對(duì)于這種材料采用定參數(shù)振動(dòng)鉆削的加工方法難以奏效，必須在鉆削不同材料層時(shí)相應(yīng)改變加工參數(shù)，才能在性能差別懸殊的不同材料層上鉆出高質(zhì)量的孔。
極有發(fā)展前途的金屬基(主要是鋁基)非連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料以及最近出現(xiàn)的一些具有晶須、短纖維和陶瓷顆粒結(jié)構(gòu)的材料，不僅性能優(yōu)異，而且價(jià)格也可與傳統(tǒng)金屬材料競爭，國外已在導(dǎo)航系統(tǒng)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車連桿、活塞、汽缸體、工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)齒輪上投入應(yīng)用。但是這類材料中的增強(qiáng)相(纖維、晶須或顆粒)硬度很高，且在材料中隨機(jī)分布，故鉆削加工中刀具磨損嚴(yán)重，加工表面質(zhì)量差，且隨鉆削深度的增加而加劇。所以，必須采用變參數(shù)振動(dòng)鉆削工藝才能較好解決其加工問題。
上述新型材料有可能在下世紀(jì)初被大量廣泛應(yīng)用，而其加工難題還遠(yuǎn)未很好解決，目前僅在車削加工領(lǐng)域有極少的研究和報(bào)道。
針對(duì)上述材料的加工難題，振動(dòng)鉆削應(yīng)根據(jù)加工孔的材料組合特性、孔的長徑比和技術(shù)要求等靈活選擇參數(shù)變量(A，F(xiàn)，f，n)，并將參數(shù)變量作為鉆削深度的函數(shù)，即A(l)，F(xiàn)(l)，f(l)，n(l)，最終目的是使整個(gè)鉆削過程處于優(yōu)化狀態(tài)，全面提高孔的加工質(zhì)量。因此，對(duì)振動(dòng)鉆削的研究主要應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行：
在充分考慮各種復(fù)雜因素尤其是非線性因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)造能夠真實(shí)反映鉆削過程機(jī)理的動(dòng)力學(xué)模型，深入進(jìn)行振動(dòng)鉆削動(dòng)力學(xué)特性的研究：①由于振動(dòng)鉆削系統(tǒng)是一個(gè)包含非線性因素的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)諸如分叉、混沌等方面的動(dòng)力學(xué)特性，這方面內(nèi)容在以往的振動(dòng)鉆削研究中很少涉及；②鉆頭的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)比較復(fù)雜，以往國內(nèi)外對(duì)振動(dòng)鉆削進(jìn)行理論研究時(shí)都是把鉆頭近似看作具有兩自由度且自由端具有集中質(zhì)量(或均勻分布質(zhì)量)的懸臂梁來建立動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)這種模型進(jìn)行理論分析，求出的解只能是近似解，不能完全、真實(shí)地反映鉆頭結(jié)構(gòu)及切削過程的動(dòng)力學(xué)特性，因此需要從振動(dòng)理論上進(jìn)一步深入分析振動(dòng)鉆削的動(dòng)力學(xué)特性，尋找更為有效的求解方法，為振動(dòng)鉆削技術(shù)在現(xiàn)代加工條件下的完善和發(fā)展提供更充分、更精確的理論依據(jù)。
從切削力學(xué)角度看，振動(dòng)鉆削的實(shí)質(zhì)是變厚切削、變角切削、變速切削和沖擊切削，要搞清各參數(shù)變量對(duì)切削過程的多維影響關(guān)系、分離型與不分離型振動(dòng)鉆削的分界、零相位差振動(dòng)斷屑機(jī)理、尤其是在廣域內(nèi)確定鉆頭橫刃和主切削刃的負(fù)后角禁區(qū)及切削厚度的變化對(duì)動(dòng)態(tài)切削力的影響，必須對(duì)動(dòng)態(tài)切削過程進(jìn)行深入研究，從而為今后的實(shí)驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)。
開發(fā)先進(jìn)的振動(dòng)鉆削設(shè)備。振動(dòng)鉆削是一種先進(jìn)的加工工藝，振動(dòng)參數(shù)對(duì)孔加工質(zhì)量的影響非常大，而且需要根據(jù)不同的加工對(duì)象和鉆削區(qū)段作相應(yīng)變化。因此，依靠傳統(tǒng)的鉆削設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須配置能進(jìn)行變參數(shù)振動(dòng)鉆削的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)鉆削的自動(dòng)化和智能化。
開拓新的分析方法。振動(dòng)鉆削研究的最終目的是適應(yīng)新型材料的加工要求，優(yōu)化切削過程，全面提高孔加工質(zhì)量。但受實(shí)驗(yàn)設(shè)備等客觀條件的限制，不可能在實(shí)驗(yàn)中大幅度地任意改變參數(shù)，因此采用計(jì)算機(jī)仿真對(duì)切削過程進(jìn)行全方位的分析和優(yōu)化是必不可少的，這就要求在系統(tǒng)辨識(shí)的基礎(chǔ)上根據(jù)振動(dòng)理論、切削理論、控制理論等對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行形象的描述并構(gòu)造振動(dòng)鉆削的仿真模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)鉆削的動(dòng)態(tài)仿真。
2 選擇電動(dòng)機(jī)及分配傳動(dòng)比
2.1 基本原理簡述
電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)皮帶傳動(dòng)，使輸入軸產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)速，輸入軸通過齒輪嚙合使中間軸產(chǎn)生更高的轉(zhuǎn)速。在中間軸上有三個(gè)不同的齒輪，三聯(lián)滑移齒輪通過導(dǎo)向花鍵連接在輸出軸上，這個(gè)三聯(lián)滑移齒輪可移換左、中、右三個(gè)位置，使傳動(dòng)比不同的三對(duì)齒輪嚙合，因而中間軸轉(zhuǎn)速不變，輸出軸可以得到三級(jí)不同轉(zhuǎn)速。偏心輪安裝在輸出軸上，推動(dòng)推桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推桿另一端頂著工作臺(tái)，通過調(diào)整偏心輪的偏心距，使得推桿產(chǎn)生0.05mm的振幅，即工作臺(tái)產(chǎn)生0.05mm的振幅。
2.2 選擇電動(dòng)機(jī)
根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，我選擇Y802-2型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如表2-1。
表2-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)
額定功率
額定轉(zhuǎn)速
額定轉(zhuǎn)矩
2.3 分配傳動(dòng)比
由前工作原理可知，的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速需經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在輸出軸上達(dá)到、、三個(gè)轉(zhuǎn)速，故需三聯(lián)滑移齒輪變速。
故該裝置總傳動(dòng)比為
在18000時(shí)
帶傳動(dòng)推薦傳動(dòng)比是，在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)橹鲃?dòng)輪是大帶輪，從動(dòng)輪是小帶輪，故傳動(dòng)比可取，取。齒輪變速器傳動(dòng)比，取，則。變速器是靠改變來進(jìn)行變速，故各軸轉(zhuǎn)速：
輸入軸：
中間軸：
于是，
時(shí)，
時(shí)，
2.4 計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)
(1) 各軸的功率
已知各參數(shù)：帶傳動(dòng)效率，軸承傳動(dòng)效率，齒輪傳動(dòng)效率。
輸入軸：
中間軸：
輸出軸：
(2) 各軸的轉(zhuǎn)矩
電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：
輸入軸：
中間軸：
輸出軸上轉(zhuǎn)矩不同，在后面的設(shè)計(jì)中進(jìn)行計(jì)算。
3 振動(dòng)鉆削裝置的設(shè)計(jì)
3.1 V帶的設(shè)計(jì)
1. 計(jì)算功率
已知工作條件：載荷變動(dòng)小，每天工作8小時(shí)，查[參考文獻(xiàn)1]表8-7，取=1.1
==1.11.1=1.21
2. 選擇帶型
由= 1.21 =5660
查[參考文獻(xiàn)1]圖8-1，選擇Z型帶
3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速
(1)初選小帶輪基準(zhǔn)直徑
由[參考文獻(xiàn)1]表8-8,和表8-9取=75mm;
(2)驗(yàn)算帶速v
===22.21
5<<25，故帶速合適。
(3)計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑
=/=75/0.5=150
查[參考文獻(xiàn)1]表8-8，取=150
4. 確定V帶中心距和基準(zhǔn)長度
(1)初定中心距
由公式
0.7（+）
得 157.5
初定中心距 =300
(2)確定帶基準(zhǔn)長度
由公式
代入數(shù)據(jù)得：958
由[參考文獻(xiàn)1]表8-3，選取基準(zhǔn)長度
(3)計(jì)算實(shí)際中心距
有公式
安裝時(shí)所需最小中心距
張緊或補(bǔ)償伸長所需最大中心距
故中心距變化范圍為257.5-298
5. 驗(yàn)算小帶輪上的包角
6. 計(jì)算帶的根數(shù)
(1)計(jì)算單根V帶的額定功率
由 ，
查[參考文獻(xiàn)1]圖8-4b得
根據(jù)，，查得
查[參考文獻(xiàn)1]表8-11得
查[參考文獻(xiàn)1]表8-3得
(2)計(jì)算V帶的根數(shù)
取3根
7. 計(jì)算單根V帶初拉力最小值
由[參考文獻(xiàn)1]表8-2，Z型帶單位帶長質(zhì)量
所以
代入數(shù)據(jù)，得
應(yīng)使帶實(shí)際初拉力
8. 計(jì)算壓軸力
壓軸力最小值為
==
9. 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)大帶輪結(jié)構(gòu)
因?yàn)閹?，帶輪材料采用鑄鐵。
已知大帶輪基準(zhǔn)直徑,型三相異步電動(dòng)機(jī)軸徑為，由[參考文獻(xiàn)1]表8-12查得，大帶輪輪輻結(jié)構(gòu)部分為輻板式型。輻板寬度，槽數(shù)取，輪輻數(shù)。
則
取
取
再由[參考文獻(xiàn)1]表8-13查得
槽間距 最小輪緣厚度
帶輪寬
并得知
(2)小帶輪結(jié)構(gòu)
因?yàn)閹伲瑤л啿牧喜捎描T鐵。
已知大帶輪基準(zhǔn)直徑，由[參考文獻(xiàn)1]表8-12查得，小帶輪輪輻結(jié)構(gòu)為實(shí)心式型。取小帶輪孔徑為，槽數(shù)取
取
再由[參考文獻(xiàn)1]表8-13查得
槽間距 最小輪緣厚度
帶輪寬
并得知
3.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.2.1 11’組嚙合齒輪
1. 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
(1)按照所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
(2)該裝置為一般工作機(jī)器，故選用7級(jí)精度。
(3)材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為260 HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為230 HBS，二者材料硬度差30 HBS。
(4)初選小齒輪齒數(shù)Z=17，大齒輪齒數(shù)Z=17/0.47=36.17，取整數(shù)Z=37。
2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)公式
(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值。
a.試選載荷系數(shù)。
b.小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。
由之前計(jì)算可知，。
c. 由[參考文獻(xiàn)2]表10-7 選取齒寬系數(shù)。
d. 由[參考文獻(xiàn)1]表10-18 查的材料彈性影響系數(shù) 。
e. 由[參考文獻(xiàn)2]圖10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。
f. 由計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
=
g.由[參考文獻(xiàn)2]圖10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 。
h.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。
取失效效率1%，安全系數(shù)，可知，
(2)計(jì)算。
a. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值。
b. 計(jì)算圓周速度。
c. 計(jì)算齒寬。
d. 計(jì)算齒寬與齒高之比。
模數(shù)
齒高
所以
e. 計(jì)算載荷系數(shù)。
根據(jù)，7級(jí)精度，由[參考文獻(xiàn)2]圖10-18查得，
直齒輪 。
由[參考文獻(xiàn)2]表10-2 查得 。
由[參考文獻(xiàn)1]表10-13、10-15、10-16用插值法取小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱位置布置 。
由，查[參考文獻(xiàn)2]圖10-13 取。
故載荷系數(shù)
f. 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑。
g. 計(jì)算模數(shù)。
3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式為
(1)確定公式內(nèi)各值。
a.由[參考文獻(xiàn)2]圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。
b.由[參考文獻(xiàn)2]可以查得圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。
c.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取彎曲疲勞許用應(yīng)力系數(shù) 。
d.計(jì)算載荷系數(shù)。
e.查齒形系數(shù)。
由[參考文獻(xiàn)2]表10-5查得 。
f.查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由[參考文獻(xiàn)2]表10-5查得 。
g.計(jì)算大、小齒輪并比較。
大齒輪的數(shù)值大。
(2)設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于有齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒數(shù)模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.613圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1，于是可算出小齒輪齒數(shù)
取。
但考慮到齒輪所受到的載荷，軸上零件的裝配以及在實(shí)際工作中的需要，這里模數(shù)取m=2。
大齒輪齒數(shù)
取。
4. 幾何尺寸計(jì)算
(1)分度圓直徑
(2)中心距
(3)齒寬
取
(4)其余幾何參數(shù)
其余幾何參數(shù)的計(jì)算見表3-1
表3-1 11’組嚙合齒輪其余幾何參數(shù)
名 稱
齒輪1
齒輪1’
齒形角
齒頂高系數(shù)
頂隙系數(shù)
基圓
齒頂高
齒根高
齒高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒距
基節(jié)
齒輪1 見圖3-1
圖3-1 齒輪1
3.2.2 22’組嚙合齒輪
1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
(1)按照所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
(2)該裝置為一般工作機(jī)器，故選用7級(jí)精度。
(3)材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為260 HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為230 HBS，二者材料硬度差30 HBS。
(4)初選小齒輪齒數(shù)Z=17，大齒輪齒數(shù)Z=。
2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)公式
(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值。
a.試選載荷系數(shù)。
b.小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。
由之前計(jì)算可知，。
c. 由[參考文獻(xiàn)2]表10-7 選取齒寬系數(shù)。
d. 由[參考文獻(xiàn)1]表10-18 查的材料彈性影響系數(shù) 。
e. 由[參考文獻(xiàn)2]圖10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。
f. 由計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
=
g.由[參考文獻(xiàn)2]可以查得 圖10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 。
h.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。
取失效效率1%，安全系數(shù)，可知
(2)計(jì)算。
a. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值。
b. 計(jì)算圓周速度。
c. 計(jì)算齒寬。
d. 計(jì)算齒寬與齒高之比。
模數(shù)
齒高
所以
e. 計(jì)算載荷系數(shù)。
根據(jù)，7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18查得，
直齒輪 。
由[參考文獻(xiàn)2]表10-2 查的 。
由[參考文獻(xiàn)1]表10-13、10-15、10-16用插值法取小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱位置布置 。
由，查[參考文獻(xiàn)2]圖10-13 取。
故載荷系數(shù)
f. 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑。
g. 計(jì)算模數(shù)。
3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式為
(1)確定公式內(nèi)各值。
a.由[參考文獻(xiàn)2]圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。
b.由[參考文獻(xiàn)2]圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)為，。
c.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取彎曲疲勞許用應(yīng)力系數(shù) 。
d.計(jì)算載荷系數(shù)。
e.查齒形系數(shù)。
由[參考文獻(xiàn)2]表10-5查得 。
f.查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由[參考文獻(xiàn)2]表10-5查得 。
g.計(jì)算大、小齒輪并比較。
大齒輪的數(shù)值大。
(2)設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于有齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒數(shù)模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.613圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1，于是可算出小齒輪齒數(shù)。
取
大齒輪齒數(shù) 取
但考慮到齒輪所受到的載荷，軸上零件的裝配以及在實(shí)際工作中的需要，這里模數(shù)取m=2。
4.幾何尺寸計(jì)算
(1)分度圓直徑
(2)中心距
(3)齒寬
取
(4)其余幾何參數(shù)
其余幾何參數(shù)見表3-2
表3-2 22’組齒輪幾何參數(shù)
名 稱
齒輪2
齒輪2’
齒形角
齒頂高系數(shù)
頂隙系數(shù)
基圓
齒頂高
齒根高
齒高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒距
基節(jié)
齒輪2’見圖3-2
圖3-2 齒輪2’
3.2.3 33’組嚙合齒輪
該組齒輪傳動(dòng)比是1,即等速傳動(dòng),該組齒輪可與齒輪1’相同。
但考慮到齒輪所受到的載荷，軸上零件的裝配以及在實(shí)際工作中的需要，這里模數(shù)取。
因?yàn)?’齒輪屬于三聯(lián)滑移齒輪中一部分，在工作過程中，要相互嚙合，所以中心距離應(yīng)為60。在保持模數(shù)，傳動(dòng)比不變的情況下應(yīng)改變齒數(shù)。
故。
分度圓直徑
齒寬
取
其余幾何參數(shù)如表3-3
表3-3 33’組嚙合齒輪幾何參數(shù)
名 稱
齒輪3
齒輪3’
齒形角
齒頂高系數(shù)
頂隙系數(shù)
基圓
齒頂高
齒根高
齒高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒距
基節(jié)
3.2.4 44’組嚙合齒輪
1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
(1)按照所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
(2)該裝置為一般工作機(jī)器，故選用7級(jí)精度。
(3)材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為260 HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為230 HBS，二者材料硬度差30 HBS。
(4)初選小齒輪齒數(shù)Z=17，大齒輪齒數(shù)Z=17/0.67=25.37，取整數(shù)Z=26。
2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)公式
(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值。
a.試選載荷系數(shù)。
b.小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。
由之前計(jì)算可知，
c. 由[參考文獻(xiàn)2]表10-7 選取齒寬系數(shù)。
d. 由[參考文獻(xiàn)1]表10-18 查的材料彈性影響系數(shù)。
e. 由[參考文獻(xiàn)2]圖10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。
f. 由計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
=
g.由[參考文獻(xiàn)2]可以查得 圖10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 。
h.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。
取失效效率1%，安全系數(shù)，可知
(2)計(jì)算。
a. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值。
b. 計(jì)算圓周速度。
c. 計(jì)算齒寬。
d. 計(jì)算齒寬與齒高之比。
模數(shù)
齒高
所以
e. 計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)，7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18查得，
直齒輪 。
由[參考文獻(xiàn)2]表10-2 查得。
由[參考文獻(xiàn)1]表10-13、10-15、10-16用插值法取小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱位置布置 。
由，查[參考文獻(xiàn)2]圖10-13 取。
故載荷系數(shù)
f. 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑。
g. 計(jì)算模數(shù)。
3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式為
(1)確定公式內(nèi)各值。
a.由[參考文獻(xiàn)2]圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。
b.由[參考文獻(xiàn)2]可以查得 圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。
c.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取彎曲疲勞許用應(yīng)力系數(shù) 。
d.計(jì)算載荷系數(shù)。
e.查齒形系數(shù)。
由[參考文獻(xiàn)2]表10-5查得 ，。
f.查取應(yīng)力校正系數(shù)
由[參考文獻(xiàn)2]表10-5查得 ，。
g.計(jì)算大、小齒輪并比較。
大齒輪的數(shù)值大。
(2)設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于有齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒數(shù)模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.613圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1，于是可算出小齒輪齒數(shù)。
取
大齒輪齒數(shù) 取
但考慮到齒輪所受到的載荷，軸上零件的裝配以及在實(shí)際工作中的需要，這里模數(shù)取m=2。
因?yàn)?’齒輪屬于三聯(lián)滑移齒輪中一部分，在工作過程中，要相互嚙合，所以中心距離應(yīng)為60。在保持模數(shù)，傳動(dòng)比不變的情況下應(yīng)改變齒數(shù)。
取，，取
3.幾何尺寸計(jì)算
(1)分度圓直徑
(2)齒寬
取
4.其余幾何參數(shù)
其余幾何參數(shù)如表3-4
表3-4 44’組嚙合齒輪幾何參數(shù)
名 稱
齒輪4
齒輪4’
齒形角
齒頂高系數(shù)
頂隙系數(shù)
基圓
齒頂高
齒根高
齒高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒距
基節(jié)
3.3 三聯(lián)滑移齒輪設(shè)計(jì)
花鍵軸上需要安裝一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪變速器來對(duì)該軸進(jìn)行變速。三聯(lián)齒輪通過導(dǎo)向花鍵連接在軸上，這個(gè)三聯(lián)齒輪可移換左、中、右三個(gè)位置，使傳動(dòng)比不同的三對(duì)齒輪嚙合，因而中間軸轉(zhuǎn)速不變，花鍵軸可以得到三級(jí)不同轉(zhuǎn)速。
所以需要加工一個(gè)三聯(lián)齒輪，齒輪2’、齒輪3’、齒輪4’是該滑移齒輪上的三個(gè)部分，每個(gè)齒輪之間距離=15。直徑=30。則三聯(lián)齒輪寬度為165。
三聯(lián)滑移齒輪如圖3.3所示。
圖3.3 三聯(lián)滑移齒輪
3.4 軸的設(shè)計(jì)
3.4.1 輸入軸的設(shè)計(jì)
該軸上裝有小帶輪和齒輪1。由前面計(jì)算可知，在該軸上，功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩。
(1)求作用在齒輪上的力
圓周力
徑向力
(2)初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，由[參考文獻(xiàn)2]表15-3，取，于是得
(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各直徑和長度，如圖3.4所示。
圖3.4 輸入軸
在軸的左端安裝小帶輪，已知小帶輪的孔徑為20，即，取小帶輪到軸承之間的距離為30，帶輪寬度為30，則。
因軸受徑向力，可用深溝球軸承，左端軸承安裝在箱體位置，另外一個(gè)軸承在軸的右端由一支架固定，由[參考文獻(xiàn)1]表15-19，選深溝球軸承型號(hào)為6204，其參數(shù)為，故。所以。
取安裝齒輪1處軸段軸徑，齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，又由于齒輪1和齒輪1’的嚙合關(guān)系，該套筒長度應(yīng)為16，故。齒輪1輪轂寬度為，取，齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度，取。故，軸環(huán)寬度，取。段軸徑應(yīng)略小與，取。取。
于是軸長
軸上零件周向定位
帶輪上軸的周向定位采用平鍵連接。由[參考文獻(xiàn)1]表7-2，上平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。齒輪上軸的周向定位采用平鍵連接，由[參考文獻(xiàn)1]表7-2，上平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
3.4.2 中間軸的設(shè)計(jì)
該軸上裝有齒輪1’，齒輪2，齒輪3，齒輪4。由前面計(jì)算可知，在該軸上，功率，
轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩
(1)求作用在齒輪上的力
圓周力
徑向力
齒輪均為直齒圓柱齒輪，故不受軸向力。
(2)初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為Q235鋼，由[參考文獻(xiàn)2]表15-3，取，于是得
(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各直徑和長度，如圖3.5所示。
圖3.5中間軸
軸左端在箱體軸蓋處固定，則在最小軸徑處應(yīng)安裝軸承，另外一個(gè)軸承在軸的右端由一支架固定，因?yàn)檩S僅受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。由[參考文獻(xiàn)1]表15-19，選取深溝球軸承型號(hào)為6201，其參數(shù)為。軸承在箱體內(nèi)用支架進(jìn)行支撐定位，故，而。
取安裝齒輪1’處的軸段直徑，齒輪左端與左軸承之間采用軸肩擋圈定位，因?yàn)闆]有標(biāo)準(zhǔn)件，該軸肩擋圈需制作，取擋圈，,，則15。齒輪1’的輪轂寬度為53，齒輪1’右端需安裝套筒b，取套筒長度為17，則。
取安裝齒輪3處軸段軸徑，齒輪3右端需安裝一個(gè)套筒c，由于要與Ⅲ軸三聯(lián)齒輪的嚙合關(guān)系，該套筒必須大于齒輪3輪轂寬度以及連接件寬度63，取套筒長度為67，。
取安裝齒輪2軸端處軸徑，該齒輪輪轂寬度為45，齒輪2右端安裝一套筒d，由于要與Ⅲ軸三聯(lián)齒輪的嚙合關(guān)系，該套筒必須大于齒輪4輪轂寬度以及連接件寬度55，取其長度為，。
取安裝齒輪4處軸段軸徑，該齒輪輪轂為42，則，齒輪4右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處直徑，軸環(huán)寬度，取。
取齒輪4右端。該軸段軸徑應(yīng)小于軸環(huán)處，取
軸總長
軸上零件周向定位
齒輪上軸的周向定位采用平鍵連接，由[參考文獻(xiàn)1]表7-2，上平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。上平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。上平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。上平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。
3.4.3 輸出軸的設(shè)計(jì)
該軸上裝有三聯(lián)滑移齒輪。由前面計(jì)算可知，在該軸上，功率，
轉(zhuǎn)速：、、
(1)求作用在齒輪上的力
轉(zhuǎn)矩
圓周力
徑向力
齒輪均為直齒圓柱齒輪，故不受軸向力。
(2)初步確定軸的最小直徑
選取軸的材料為Q235鋼，由[參考文獻(xiàn)2]表15-3，取，于是得
(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各直徑和長度，如圖3.6所示。
圖3.6 輸出軸
因軸受徑向力，可用深溝球軸承。軸承安裝在軸兩端，選取6202型深溝球軸承，其尺寸。取1-2段軸徑。軸左端軸承的右端應(yīng)安裝一套筒，取套筒長度29，故。軸右端軸承左端也應(yīng)安裝一套筒，取套筒長度19，故。
因?yàn)槿?lián)滑移齒輪與Ⅱ軸上的嚙合關(guān)系，取軸2-3段軸徑，。
軸上需安裝三聯(lián)滑移齒輪，三聯(lián)齒輪與軸花鍵連接，取3-4段軸內(nèi)徑，外徑，三聯(lián)滑移齒輪長度為165，則外花鍵長度。故取。
因?yàn)槠妮喌幕鶊A直徑，寬度，取5-6處軸徑，軸長。
軸4-5處，取。
軸長：
軸上零件周向定位
三聯(lián)滑移齒輪周向定位采用矩形花鍵連接，查[參考文獻(xiàn)3]表10-17，花鍵尺寸，偏心輪上軸的周向定位采用平鍵連接。由[參考文獻(xiàn)1]表7-2，上平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。
3.5 鍵的校核
3.5.1 輸入軸上鍵的校核
小帶輪上的平鍵
由公式
鍵的材料為鑄鐵，工作過程中受到輕微沖擊，由[參考文獻(xiàn)2]表6-2查得，。
確定公式內(nèi)各參數(shù)
故
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
齒輪1上的平鍵
由公式
鍵的材料為鑄鐵，工作過程中受到輕微沖擊，由[參考文獻(xiàn)2]表6-2查得，。
確定公式內(nèi)各參數(shù)
故
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
3.5.2 中間軸上鍵的校核
齒輪1’上的平鍵
由公式
鍵的材料為鑄鐵，工作過程中受到輕微沖擊，由[參考文獻(xiàn)2]表6-2查得，。
確定公式內(nèi)各參數(shù)
故
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
齒輪2上的平鍵
由公式
鍵的材料為鑄鐵，工作過程中受到輕微沖擊，由[參考文獻(xiàn)2]表6-2查得，。
確定公式內(nèi)各參數(shù)
故
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
齒輪3上的平鍵
由公式
鍵的材料為鑄鐵，工作過程中受到輕微沖擊，由[參考文獻(xiàn)2]表6-2查得，。
確定公式內(nèi)各參數(shù)
故
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
齒輪4上的平鍵
由公式
鍵的材料為鑄鐵，工作過程中受到輕微沖擊，由[參考文獻(xiàn)2]表6-2查得，。
確定公式內(nèi)各參數(shù)
故
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
3.5.3 輸出軸上鍵的校核
三聯(lián)齒輪的花鍵
該軸上有三個(gè)不同轉(zhuǎn)速可以變換，當(dāng)轉(zhuǎn)速為最低轉(zhuǎn)速時(shí)，該軸轉(zhuǎn)矩最大。即轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)矩。
花鍵連接的強(qiáng)度條件
由[參考文獻(xiàn)2]表6-3查得 ，載荷分配不均勻系數(shù)，鍵數(shù)。
當(dāng)33’號(hào)齒輪嚙合時(shí)，鍵齒的工作長度最長，即。
于是
故該花鍵滿足強(qiáng)度要求
偏心輪上的平鍵
由公式
鍵的材料為鑄鐵，工作過程中受到輕微沖擊，由[參考文獻(xiàn)2]表6-2查得，。
確定公式內(nèi)各參數(shù)
故
該鍵滿足強(qiáng)度要求。
3.6 軸承的校核
3.6.1 輸入軸上的軸承
該軸上安裝的是6204型深溝球軸承，因?yàn)樵撦S僅受徑向力，故。徑向載荷，要求壽命。
查[參考文獻(xiàn)1]表15-19得
（油潤滑）
由公式
對(duì)于球軸承
故6204型深溝球軸承能滿足要求。
3.6.2 中間軸上的軸承
該軸上安裝6201型深溝球軸承，因?yàn)樵撦S僅受徑向力，故。徑向載荷，要求壽命。
查[參考文獻(xiàn)1]表15-19得
（油潤滑）
由公式
對(duì)于球軸承
故6201型深溝球軸承能滿足要求。
3.6.3 輸出軸上的軸承
該軸上安裝6202型深溝球軸承，因?yàn)樵撦S僅受徑向力，故。徑向載荷，要求壽命。
查[參考文獻(xiàn)1]表15-19得
（油潤滑）
由公式
對(duì)于球軸承
故6202型深溝球軸承能滿足要求。
3.7 偏心輪及推桿的設(shè)計(jì)
為了使工作臺(tái)發(fā)生低頻振動(dòng)，就需要設(shè)計(jì)一個(gè)偏心輪。偏心輪通過鍵連接在輸出軸上，當(dāng)軸有轉(zhuǎn)速時(shí)，偏心輪推動(dòng)推桿作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推桿頂著工作臺(tái)，使工作臺(tái)發(fā)生低頻振動(dòng)。改變振幅的方法就是改變偏心輪的偏心距。偏心輪簡圖如圖3.7所示。
圖3.7 偏心輪簡圖
該振動(dòng)裝置的振幅為0.05mm，即推桿的行程，推桿的行程即是偏心輪的行程。
由公式
于是
偏心輪的偏心距為0.025mm。
偏心輪的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230 HBS。取偏心輪基圓直徑60mm，寬度30mm。
推桿選用平底推桿，這種推桿優(yōu)點(diǎn)是偏心輪與平底的接觸面易形成油膜，潤滑較好。
取推桿材料為45鋼，直徑20mm，高135mm。
3.8 撥叉的設(shè)計(jì)
要使三聯(lián)滑移齒輪在輸出軸上進(jìn)行左右滑移，必須設(shè)計(jì)一個(gè)撥叉來撥動(dòng)三聯(lián)滑移齒輪滑移，撥叉由連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)可定位的水平移動(dòng)。
其工作原理如圖3.8所示.
圖3.8 撥叉工作原理
撥叉材料為35鋼，其設(shè)計(jì)尺寸如圖3.9。
圖3.9 撥叉
4 箱體的總體設(shè)計(jì)
4.1 箱體的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)部分和振動(dòng)部分在一個(gè)箱體內(nèi)，故需要先對(duì)箱體進(jìn)行一個(gè)總體設(shè)計(jì)。
該箱體為鑄造而成，材料為HT200。鑄造的箱體箱壁厚度應(yīng)大于8mm，且箱體處需要支撐軸，故該處箱壁厚度為25mm。其余兩處箱壁厚度為10mm,但在上下箱體連接處翻邊，其厚度為25mm.
中間軸和輸出軸整根軸都在箱體內(nèi)，軸兩端安裝軸承，軸承在箱壁上固定，所以箱體長度應(yīng)為490mm。
箱體內(nèi)最大齒輪為齒輪1，其齒頂圓直徑為108mm，推桿長度135mm，在箱體內(nèi)長度為95mm。箱體內(nèi)部空間高度不得低于169mm，取箱體高度為215mm。
齒輪1距箱體的距離應(yīng)大于54mm，輸入軸與中間軸距離為相嚙合齒輪的中心距，即76mm；中間軸與輸出軸之間距離為60mm。輸出軸距箱體內(nèi)壁距離為175mm。故整個(gè)箱體寬度取440mm。
這樣設(shè)計(jì)出來的箱體結(jié)構(gòu)緊湊。
4.1.1 箱座的設(shè)計(jì)
箱座的長度和寬度都已確定，箱蓋和箱座在安裝軸處分開，取箱座的高度為95mm。箱座上要加工安裝軸蓋的部位。透蓋中心距離箱壁距離為105mm，透蓋中心距離悶蓋1中心的距離為76mm，悶蓋1中心距悶蓋2中心的距離為60mm。安裝軸蓋處周圍需加工出螺紋孔，以方便安裝軸蓋。箱座四周加工螺紋孔和銷孔，通過螺紋和銷與箱蓋進(jìn)行連接。在箱體右下部需加工出一螺紋孔，要安裝螺塞，方便排油。
在距離箱體右端95mm處應(yīng)加工兩個(gè)三個(gè)槽，槽寬度為16mm，每兩個(gè)槽之間距離20mm。槽的作用是把手在移動(dòng)撥叉時(shí)，在工作位置需要將把手按進(jìn)槽里進(jìn)行定位。
4.1.2 箱蓋的設(shè)計(jì)
箱蓋大體形狀與箱座相似，高度為120mm。箱蓋上要加工安裝軸蓋的部位。透蓋中心距離箱壁距離為105mm，透蓋中心距離悶蓋1中心的距離為76mm，悶蓋1中心距悶蓋2中心的距離為60mm。安裝軸蓋處周圍需加工出螺紋孔，以方便安裝軸蓋。箱蓋四周加工螺紋孔和銷孔，通過螺紋和銷與箱座進(jìn)行連接。
在距離箱體右端95mm處應(yīng)加工滑槽，滑槽寬度5mm，長度85mm，該滑槽與箱座槽相配合，實(shí)現(xiàn)把手的移動(dòng)。
在距離右箱壁60mm處，加工兩個(gè)圓柱導(dǎo)軌，內(nèi)徑為20mm，外徑30mm，高為35mm，該導(dǎo)軌其固定推桿的作用，使推桿在上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，不發(fā)生作用搖擺。
4.2 軸蓋的設(shè)計(jì)
該箱體需要裝三根軸，需要六個(gè)軸蓋。軸蓋的作用是固定軸承、承受軸向載荷、密封軸承座孔、調(diào)整軸系位置和軸承間隙等。
軸蓋有凸緣式和嵌入式兩種，本設(shè)計(jì)選擇凸緣式軸蓋，該軸蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸承間隙是不需要開箱蓋，比較方便，密封性能也好。
4.2.1 輸入軸的軸蓋
該軸需要兩個(gè)軸蓋，其中左端的是透蓋，右端是悶蓋。
透蓋用HT200鑄造而成，該透蓋要固定6204型深溝球軸承，該軸承參數(shù)為。故，取38。軸蓋外圓直徑68，軸蓋總長，凸緣長度。在中心處要加工個(gè)直徑為18的軸孔，以圓心直徑57圓上加工六個(gè)M4螺紋孔，透蓋整體尺寸如圖4.1所示。
圖4.1 透蓋
右端的軸蓋與透蓋尺寸一致，只是不加工軸孔。
4.2.2 中間軸的軸蓋
該軸上兩個(gè)軸蓋均為悶蓋。
透蓋用HT200鑄造而成，該透蓋要固定6201型深溝球軸承，該軸承參數(shù)為。故，取26。軸蓋外圓直徑52，軸蓋總長，凸緣長度。，以圓心直徑42圓上加工六個(gè)M4螺紋孔，透蓋整體尺寸如圖4.2所示。
圖4.2 悶蓋1
4.2.3 輸出軸的軸蓋
該軸上兩個(gè)軸蓋均為悶蓋。
透蓋用HT200鑄造而成，該透蓋要固定6202型深溝球軸承，該軸承參數(shù)為。故，取29。軸蓋外圓直徑55，軸蓋總長，凸緣長度。，以圓心直徑45圓上加工六個(gè)M4螺紋孔，透蓋整體尺寸如圖4.3所示。
圖4.3 悶蓋2
4.3 潤滑及密封
4.3.1 潤滑
由[參考文獻(xiàn)1]表18-7，該變速裝置采用飛濺潤滑方式。
潤滑原理：依靠浸入油池中的轉(zhuǎn)動(dòng)件，將油濺散到摩擦部件或甩至容器壁上的軸承及其他零件。
特點(diǎn)：潤滑可靠，耗油少，給油充分，維護(hù)容易。要保持規(guī)定的油位，需定期清洗更換潤滑油。
由于軸速最大達(dá)到18000r/min，故由 由[參考文獻(xiàn)1]表18-2，選擇L-AN5型全損耗系統(tǒng)用油（GB443-89）。
4.3.2 密封
防止外界的灰塵,水分等侵入軸承,并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦?各軸密封圈為氈圈密封。箱蓋與箱座接合面的密封采用密封膠進(jìn)行密封。
致 謝
經(jīng)過幾個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。
在這里我要感謝我的導(dǎo)師鄭建新老師。鄭老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是鄭老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩鄭老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)。我要感謝我的母?！幽侠砉ご髮W(xué)萬方科技學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家！
另外由于本人水平有限，在理論的描述、資料的運(yùn)用等方面難免有不當(dāng)、不深，不周之處，有些觀點(diǎn)也尚欠成熟，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
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