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河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 摘 要 專用機(jī)床是專門(mén)用于加工一種工件或工件的一定工序的機(jī)床，它可 以同時(shí)用許多刀具進(jìn)行切削，機(jī)床的輔助動(dòng)作部分地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，生 產(chǎn)效率高。本篇論文所設(shè)計(jì)的多軸鉆床屬于專用機(jī)床的范疇，即八軸擴(kuò) —鉸專用機(jī)床，它是根據(jù)工件（車輪）的特點(diǎn)，采用多把刀具同時(shí)加工 出多個(gè)孔（八個(gè)孔） ，其所要完成的工藝范圍是擴(kuò)—鉸，操作方便，效 率高。 全文共分四章：第一章為總體設(shè)計(jì)；第二章為機(jī)床總體布局；第三 章為主軸箱及傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)；第四章為主軸箱體的設(shè)計(jì)。其中主軸箱及 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)，特別是主軸箱的設(shè)計(jì)是本文的主要部分。多軸鉆床的部 件設(shè)計(jì)就是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展機(jī)床各部件的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行零 件的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：專用機(jī)床 多軸鉆床 主軸箱 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I Abstract The appropriation tool machine uses for the tool machine that processes the certain work preface of a kind of work piece or the work piece exclusively, it can have to carry on slice to pare with many knifes at the same time, the assistance action partly of the tool machine carried out the automation, producing the efficiency highly. Many axles drilling machine that this text design belongs to the appropriation tool machine, namely six stalk expand-wring appropriation tool machine, it according to the characteristics of the work piece( car wheel), adopt many cutters processes a lot of holes ( six holes) at the same time, the craft scope that it want to be finished is to expand- wring. The full text is divided into four chapters: the first chapter of the overall design; Chapter II of the machine overall layout; Chapter III of the main drive axle box and pieces of the design; Chapter IV of the spindle box design. Which spindle drive tanks and pieces of the design, especially the spindle box design is the main part of this paper. Among them the part of many axles drilling machine is designed, especially the design of principal axles box is a main part of this text. It is to launch the design of every part of the lathe on the basis of the thing that design virally that the 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 II part of many axle drilling machine is designed, then carry on the design of the part. Keywords: the Appropriation tool machine Many axles drilling machine principal axles box 目錄 摘 要 ....................................................I ABSTRACT....................................................II 目錄 .........................................................I 前 言 ........................................................1 1 總體設(shè)計(jì) ...................................................3 1.1 概述 ...................................................3 1.2 工藝方案的制定 .........................................3 1.2.1 制定工藝方案的原始條件分析 .........................4 1.2.2 藝基準(zhǔn)的選擇—工— 定位基準(zhǔn) .........................4 1.2.3 工藝定路線的制定 ...................................6 1.3 刀具的選擇及切削用量的確定 .............................8 1.3.1 刀具的選擇 .............................................8 2 機(jī)床總體布局 ..............................................10 2.1 機(jī)床總體布局的基本要求 ................................10 2.2 機(jī)床總體布局方案分析 ..................................10 2.2.1 同類機(jī)床總體布局方案分析 ..............................10 2.2.2 汽車輪輻鉆孔及擴(kuò)孔加工專用機(jī)床總體布局方案分析 .......12 3 主軸箱及傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) .....................................15 3.1 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求 ..........................15 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 i 3.2 動(dòng)力部件的選擇 ........................................15 3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 ......................................16 3.3.1 電動(dòng)機(jī)功率的估算 ..................................16 3.3.2 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào) ..................................18 3.4 傳動(dòng)方案的選擇 ........................................20 3.5 主軸箱齒輪的分布 ......................................23 3.6 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ..........................................24 3.6.1 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) ...................................24 3.6.2 中間傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) .................................30 3.7 初步估算各軸徑 ........................................35 3.8 軸的設(shè)計(jì) ..............................................37 3.8.1 中間傳動(dòng)軸（Ⅱ軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................37 3.8.2 主軸（Ⅳ軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................40 3.9 滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算 ..............................45 3.9.1 傳動(dòng)（Ⅱ軸）軸上的軸承 ............................45 3.9.2 主軸（Ⅳ軸）上的軸承 ..............................47 3.10 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算 ...................................49 3.10.1 傳動(dòng)軸（Ⅱ軸）與大齒輪的鍵聯(lián)接 ...................49 3.10.2 主軸（Ⅳ軸）與的聯(lián)接 .............................50 4 主軸箱體的設(shè)計(jì) ...........................................51 4.1 主軸箱體設(shè)計(jì)的依據(jù) ....................................51 4.2 主軸箱體的設(shè)計(jì) ........................................52 4.3 上臺(tái)板的設(shè)計(jì) ...........................................53 4.3.1 材料的選取 ........................................53 4.3.2 尺寸的確定 .......................................53 4.3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................54 結(jié)束語(yǔ) ......................................................55 致 謝 ...................................................- 57 - 參考文獻(xiàn) ....................................................58 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 0 前 言 四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，進(jìn)行為期兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們感受 頗深。畢業(yè)設(shè)計(jì)意義重大，是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)的 一個(gè)系統(tǒng)性的總結(jié)與運(yùn)用，同時(shí)也是一次培養(yǎng)我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題 的很好的機(jī)會(huì)，而且畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，所以我特 別珍惜這一次最后的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，認(rèn)真扎實(shí)的完成我所分配的設(shè)計(jì)任務(wù)， 使大學(xué)最后的幾個(gè)月生活在學(xué)習(xí)和進(jìn)取中充實(shí)的度過(guò)。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì) 還可以培養(yǎng)獨(dú)立思考、開(kāi)發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對(duì)我參加工作后 能否盡快地適應(yīng)社會(huì)有很大的幫助。通過(guò)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高了以下 能力：1、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，獨(dú)立分析和解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力； 2、熟練運(yùn)用基本技能，包括繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱文獻(xiàn)等等 的能力；實(shí)驗(yàn)研究的能力；撰寫(xiě)科技論文和技術(shù)報(bào)告，正確運(yùn)用國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)和技術(shù)語(yǔ)言闡述理論和技術(shù)問(wèn)題的能力；3、收集加工各種信息的能 力，獲取知識(shí)的能力；4、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。 本次設(shè)計(jì)的課題是八孔立式組合鉆床的部件設(shè)計(jì)，即多軸組合機(jī) 床的部件設(shè)計(jì)。多軸組合鉆床是用來(lái)加工同一方向上有數(shù)個(gè)孔的工件， 具有良好的加工精度，能夠達(dá)到很好的加工質(zhì)量。其所加工的零件在汽 車中應(yīng)用十分廣泛，應(yīng)該屬于大批量生產(chǎn)項(xiàng)目，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意到 盡量使加工簡(jiǎn)單，但又不影響加工質(zhì)量。 此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：?jiǎn)栴}的提出、總體方案的構(gòu)思、可行性設(shè) 計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及對(duì)未知問(wèn)題的探索和解決方案的初步設(shè)計(jì)、裝配圖、零 件圖等一系列圖紙的設(shè)計(jì)與繪制，最后包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的完成。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在劉建慧老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下完成的。在搞畢業(yè)設(shè) 計(jì)的期間，我遇到了很多困難，這就要求自己多向老師請(qǐng)教，這樣給老 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 師帶來(lái)了很多麻煩，影響了老師的工作，但這位老師還是不厭其煩的解 答我們的問(wèn)題，一步步指導(dǎo)并使我們將畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行下去。畢業(yè)設(shè)計(jì)的 階段和過(guò)程老師都給了明確的計(jì)劃，而不至于使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程沒(méi)有任何 的目標(biāo)。設(shè)計(jì)進(jìn)行中的每一步，劉老師都認(rèn)真檢查，耐心細(xì)致的指出其 中的錯(cuò)誤和不當(dāng)?shù)牡胤?，并指?dǎo)修改和完善。 本次設(shè)計(jì)的題目是八孔立式組合鉆床的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)機(jī)床應(yīng)滿足的基 本要求有以下幾點(diǎn)： 1、工藝可能性。機(jī)床的工藝可能性是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求，大致 包括下列內(nèi)容——機(jī)床可完成的工序種類、加工零件的類型、材料 和尺寸范圍、毛坯的種類等。 2、加工精度和表面粗糙度。 3、生產(chǎn)率。機(jī)床的生產(chǎn)率通常指單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所加工的工件數(shù)量。 4、自動(dòng)化程度。 5、操作安全方便和工作可靠。 6、效率、使用期限和成本等等。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意使機(jī)床體積小，重量 輕，占地面積小，外形美觀以及注意防止污染環(huán)境。 對(duì)于上述所提到的各項(xiàng)技術(shù)－經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)應(yīng)綜合考慮。 因?yàn)槲业娜蝿?wù)主要是多軸組合鉆床的主軸箱及部件設(shè)計(jì)，所以考慮的事 情比較細(xì)。它鍛煉了我的分析問(wèn)題的能力。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 1 總體設(shè)計(jì) 1.1 概述 機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是針對(duì)具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié) 構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案和圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件 工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡片、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等。 專用機(jī)床區(qū)別于普通機(jī)床的基本特點(diǎn)就是它是專為某一固定工序服 務(wù)的。因此，專用機(jī)床又可廣義的稱為工藝裝備，它包括具有通用部件 的組合機(jī)床。由于專用機(jī)床是為某一固定的程序服務(wù)的，所以專用機(jī)床 的先進(jìn)程度、種類、型式和規(guī)格都取決于工藝需要。只有定出先進(jìn)合理 的工藝，才能設(shè)計(jì)出合理的專用機(jī)床。 本次設(shè)計(jì)的題目為八孔立式組合鉆床，八孔組合機(jī)床是為加工汽車 輪輻外側(cè)的擴(kuò)孔而專門(mén)設(shè)計(jì)的專用機(jī)床，由底座、液壓立式滑臺(tái)、立體 床身、動(dòng)力頭以及多軸箱、專用夾具等有關(guān)部件組成。 1.2 工藝方案的制定 在生產(chǎn)中用機(jī)械加工方法直接改變毛坯的形狀、尺寸和材料性能， 使之成為零件的過(guò)程，叫做機(jī)械加工工藝過(guò)程。設(shè)計(jì)時(shí)，工藝方案的制 定是否合理，對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有著極其大的影響。 制定工藝方案時(shí)，首先應(yīng)分析生產(chǎn)類型。生產(chǎn)類型是衡量生產(chǎn)規(guī)模 的標(biāo)志。 生產(chǎn)類型、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理、車間布置以及毛坯、設(shè)備、工具、 加工方法和工人熟練程度等方面的要求程度均有所不同。在大量生產(chǎn)下， 每個(gè)工序任務(wù)比較穩(wěn)定，因此，有條件采用高效率專用機(jī)床和工件夾具， 勞動(dòng)效率可大大提高，產(chǎn)品成本也可降低。但產(chǎn)量小的情況下，如果仍 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 使用這些高效率的專用機(jī)床和工夾具，由于加工對(duì)象經(jīng)常改變，勢(shì)必造 成機(jī)床調(diào)整的復(fù)雜化，降低機(jī)床利用率，提高加工成本。所以制定的工 藝過(guò)程應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)，以取得合理的經(jīng)濟(jì)效果。 1.2.1 制定工藝方案的原始條件分析 在制定工藝方案時(shí)，首先對(duì)產(chǎn)品的裝配圖進(jìn)行研究分析，熟悉該產(chǎn) 品的用途性能及工作條件，明確該工件在產(chǎn)品中的地位和作用，然后對(duì) 工件的工作圖進(jìn)行分析和工藝審查。 從零件圖，圖 1-1 中可見(jiàn)，圖紙比較完整，技術(shù)要求也一般，沒(méi)什 么難加工的結(jié)構(gòu)。根據(jù)機(jī)床所要完成的工序，對(duì)輪輻外側(cè)均布的八個(gè)孔 進(jìn)行擴(kuò)孔，而這八個(gè)孔位于同一平面上沿圓周均勻分布。擴(kuò)孔后，只需 保證其位置精度，其他沒(méi)有特殊要求，采用一般的擴(kuò)孔鉆進(jìn)行擴(kuò)孔就可 以達(dá)到要求。 工件的材料為碳結(jié)構(gòu)鋼（Q235B） ，無(wú)特殊要求，在進(jìn)行加工前無(wú)熱 處理，沒(méi)有硬度要求。 1.2.2 藝基準(zhǔn)的選擇—工—定位基準(zhǔn) 在選擇基準(zhǔn)時(shí)盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這樣可避免由于設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合所引起的定位誤差。如圖 1-1 所示： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 圖 1－1 擴(kuò)孔前的零件圖 由于八個(gè)孔均勻分布，則選擇任意兩對(duì)稱孔做為定位基準(zhǔn)用浮動(dòng)銷 定位，則只剩下 Z↑向的一個(gè)自由度，選擇 N 面均勻支撐。當(dāng)工件不斷 向上進(jìn)給時(shí)，壓向 G 面的壓料半板和 N 面的均勻支撐便限制了 Z↑的自 由度，隨著進(jìn)給的繼續(xù)進(jìn)行鉆頭下鉆，浮動(dòng)銷被鉆頭下壓，鉆頭變成為 新的定位裝置。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 1.2.3 工藝定路線的制定 1. 制定工藝過(guò)程 由于本道工序僅需一次擴(kuò)孔可完成，故工藝過(guò)程比較簡(jiǎn)單，其工 藝過(guò)程如下： (1)鉆（ 擴(kuò)孔）：按圖紙要求對(duì) 8ⅹф29.5 進(jìn)行擴(kuò)孔至 8ⅹф32+0.6（精度無(wú)特別要求） ； （2）檢驗(yàn)：按圖紙要求，檢查各孔的位置精度。 2. 繪制工序簡(jiǎn)圖 (1) 被加工零件工序圖的作用和要求 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺(tái)機(jī)床上或一 條流水線上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工 用定位基準(zhǔn)、夾壓部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工 前毛坯形狀的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動(dòng) 線加工內(nèi)容，加上必要說(shuō)明繪制的。它是機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制 造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床，檢查精度的重要技術(shù)文件。 (2) 被加工零件的工序圖 被加工零件的工序圖是在被加工零件圖的基礎(chǔ)上突出本機(jī)床的加工 內(nèi)容，并作必要的說(shuō)明而繪制的。其主要內(nèi)容包括： 1）在圖上表示出被加工零件的形狀，尤其要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，應(yīng) 表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否 相互干涉； 2）在圖上表示出被加工零件的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向， 以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承、定位及夾壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 3）在圖上表示出被加工零件其·， ，加工表面的尺寸、精度、光潔 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 度、位置尺寸及精度等技術(shù)條件（包括對(duì)上道工序的要求及本機(jī)床保證 的部分） ； 4）圖中還應(yīng)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及被加 工部位的余量； 5）為了使工序圖清晰明了和突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制時(shí)對(duì)本 機(jī)床的加工部位用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí)線表 示。 (3) 如圖 1-2 所示：被加工零件加工示意圖：擴(kuò)圓柱孔 圖 1-2 擴(kuò)孔示意圖 備注： （1）被加工零件 名稱及編號(hào)：汽車輪輻，STR 擴(kuò)孔。 材料及硬度：碳結(jié)構(gòu)鋼 Q235 重 量：20～25kg （2）加工余量 ф 32-ф 29.5=2.5mm 則每個(gè)孔的直徑上加工余量為 2.5mm （3）技術(shù)條件 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 1）本機(jī)床加工前應(yīng)保證零件圖上的所有尺寸； 2）本機(jī)床保證： a、加工后各對(duì)稱孔的中心距不變； b、加工后的孔的尺寸為￠32+0.6； c、其余尺寸不變。 1.3 刀具的選擇及切削用量的確定 1.3.1 刀具的選擇 1. 刀具與工藝方案的關(guān)系 專用機(jī)床刀具，是專用機(jī)床主要組成部分之一。刀具的選用、設(shè)計(jì)、 制造正確與否，對(duì)機(jī)床的加工精度和效率有著重要影響。在專用機(jī)床上 常采用多刀，復(fù)合刀具及特種刀具，從而使工序集中，機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化， 提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 2. 刀具的選擇原則 （1）如果條件允許，應(yīng)該首先選取標(biāo)準(zhǔn)刀具； （2）為提高工序集中程度，或達(dá)到更高的精度，可采用復(fù)合刀具。 但在確定復(fù)合刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡可能采用組裝式復(fù)合刀具。 (3)孔加工刀具應(yīng)（鉆、擴(kuò)、鉸等）的直徑與加工部位尺寸、精度 相適應(yīng)。 3. 切削用量的確定 （1）切削速度 ??min/10DV?? 式中： D—工件或刀具的外徑（mm） ； n—工件或刀具的每分鐘轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/每分） 。 （2）吃刀深度 mdDt 25.1932??? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 式中： D—待加工表面直徑（mm） d—已加工表面直徑（mm） 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 2 機(jī)床總體布局 2.1 機(jī)床總體布局的基本要求 1. 保證給定的工藝過(guò)程要求（對(duì)于組合機(jī)床，還應(yīng)滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn) 所規(guī)定的要求） 。最大限度地考慮機(jī)床部件的通用化； 2. 保證機(jī)床的剛度、精度、抗振性和穩(wěn)定性，力求減輕機(jī)床的重 量； 3.保證機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，以提高傳動(dòng)精度 和傳動(dòng)效率； 4.保證良好的加工工藝性，以便于機(jī)床的加工和裝配； 5.保證生產(chǎn)安全，便于操作、調(diào)整和維修； 6.納入自動(dòng)線，并便于排除鐵屑； 7.盡可能減小機(jī)床的占地面積； 8.機(jī)床外形美觀，大方。 2.2 機(jī)床總體布局方案分析 在方案的擬訂當(dāng)中，起決定作用的是正確分析與確定機(jī)床的總體布 局方案。 上面敘述了各種因素對(duì)機(jī)床總體布局的影響，然而就同一類機(jī)床來(lái) 說(shuō)，尚需對(duì)專用機(jī)床的支承部件、傳動(dòng)部件和執(zhí)行部件等三大部分的布 局進(jìn)行方案分析。 2.2.1 同類機(jī)床總體布局方案分析 1.支撐部件的布局： 支撐部件通常是由床身、立柱、底座、橫梁、橫臂等組成，這些部 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 件或著單獨(dú)使用，或者組合起來(lái)，用做機(jī)床的支撐。這些部件安放位置 的不同，就形成了不同的支撐形式。常見(jiàn)的支撐形式有以下幾種： （1）橫“一”字支撐。支撐部件是床身或床身與底座的結(jié)合。由這 種支撐部件組成的機(jī)床稱為臥式機(jī)床。 （2）豎“一”字支撐。支撐部件是立柱、或床身和立柱的組合。由 這種部件所組成的機(jī)床，稱之為立式機(jī)床。 （3）倒“丁”字機(jī)床。支撐部件是床身和立柱的組合。有它組成的 機(jī)床稱為復(fù)合式機(jī)床。 （4）側(cè)開(kāi)口行支撐。支撐部件是床身（或底座） 、立柱、橫梁的組 合。有它組成的機(jī)床稱為單臂式機(jī)床。 （5）方框形支撐。機(jī)床的支撐部件由床身、橫梁以及兩個(gè)立柱組合 而成，形成封閉的方框，其所組成的機(jī)床，稱之為龍門(mén)式機(jī)床。 2.上述機(jī)床有如下特點(diǎn)： (1) 立式機(jī)床特點(diǎn)： ① 占地面積??； ② 運(yùn)動(dòng)自由度大； ③ 操作方便，操作者可站在機(jī)床的前面、左面、右面操作； ④當(dāng)工作件較長(zhǎng)時(shí)，機(jī)床的重心偏高，易造成加工時(shí)工件的振動(dòng)。 （2）臥式機(jī)床的特點(diǎn)： ① 占地面積較大； ② 機(jī)床的重心低；有利于減少機(jī)床的振動(dòng)； ③ 機(jī)床的執(zhí)行部件可以在縱、橫兩方向移動(dòng)。 (3) 單臂式機(jī)床的特點(diǎn)： 可加工橫向尺寸較大的工件，但受力時(shí)橫梁相當(dāng)于懸臂梁，機(jī)床的 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 剛度比較低。橫梁越大，即可加工的橫向尺寸越大，則剛度也就越低。 （4）龍門(mén)機(jī)床的特點(diǎn)： 它的支撐部件組成了封閉的方框。因此，大大提高了機(jī)床的剛度。 但龍門(mén)式機(jī)床的支撐部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，布局時(shí)要特別注意，避 免支撐部件對(duì)操作者視線的妨礙。 (5) 復(fù)合式機(jī)床的特點(diǎn)： 根據(jù)多面同時(shí)加工的需要所配置的形式。就同一類機(jī)床而言，確定 機(jī)床配置部件的形式時(shí)，應(yīng)注意下面問(wèn)題： ① 機(jī)床的支撐部件要有足夠的剛度和較好的受力情況； ② 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，維修方便； ③ 保證較高的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率； ④ 要保證操縱的方便性、習(xí)慣性。 3.傳動(dòng)部件的布局： 機(jī)床上的傳動(dòng)方案主要可分為集中傳動(dòng)和分離傳動(dòng)、無(wú)級(jí)變速與齒 輪變速。 4.執(zhí)行元件的布局： 執(zhí)行部件一般指安裝刀具與工件的部件，如主軸部件、工作臺(tái)布件 及刀架等。 2.2.2 汽車輪輻鉆孔及擴(kuò)孔加工專用機(jī)床總體布局方 案分析 1.單位提出的設(shè)計(jì)任務(wù)： （1）設(shè)計(jì)用于加工汽車輪輻上六個(gè)均布螺栓孔的專用機(jī)床； （2）在該機(jī)床上完成對(duì)零件圖上六個(gè)螺栓空的鉆孔及擴(kuò)孔加工； （3）各孔的精度、光潔度無(wú)特殊要求，只需保證各孔的位置精度； 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 （4）毛坯的材料是碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235B； （5）要求大批量生產(chǎn)。 2.工藝分析：（見(jiàn)上） 3.機(jī)床總體布局方案的確定（三方案） （1）臥式機(jī)床：考慮到零件的夾具設(shè)計(jì)，采用臥式機(jī)床將導(dǎo)致零件 的裝夾難度增加； （2）懸臂式機(jī)床：考慮到零件的橫向尺寸不大，所以沒(méi)有必要采用 這種形式的機(jī)床； （3）立式機(jī)床：立式機(jī)床運(yùn)動(dòng)自由度大，操作方便，足以滿足該零 件的加工。占地面積小，運(yùn)動(dòng)自由度大，操作方便，操作者可站在機(jī)床 的前面、左面、右面進(jìn)行操作。 綜上所述，決定采用立式機(jī)床這一結(jié)構(gòu)形式： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 圖 2-1 立式鉆床簡(jiǎn)圖 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 3 主軸箱及傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 3.1 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求 1.在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求的前提下，力求是傳 動(dòng)軸和齒輪為最少。應(yīng)盡量用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸；當(dāng)齒輪嚙合中 心距不符合要求時(shí)，可采用齒輪變位的方法來(lái)湊中心距； 當(dāng) 時(shí)，采用正常齒輪；15.021??????mzA）（ 時(shí)，采用修正齒輪。.1?）（ 式中：A——實(shí)際中心矩； m——為模數(shù)； 、 ——分別為兩嚙合齒輪齒數(shù)。1z2 2.在保證有足夠強(qiáng)度的前提下，主軸、傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格要盡可 能少，以減少各類零件的品種； 3.通常應(yīng)避免通過(guò)主動(dòng)主軸帶動(dòng)主軸，否則將增加主動(dòng)主軸的負(fù)荷， 影響加工質(zhì)量； 4.最佳傳動(dòng)比為 1～1.5，但允許采用到 3～3.5； 5.盡可能避免升速傳動(dòng)，必要的升速最好放在傳動(dòng)鏈的最末一、二級(jí)，以減 少功率損失。 3.2 動(dòng)力部件的選擇 動(dòng)力部件是用于傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)動(dòng)的通用部件。它為刀具提 供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（動(dòng)力頭） 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 只用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（動(dòng)力滑臺(tái)） ，是組合機(jī)床最主要的通用部件。選用何 種動(dòng)力部件，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的加工工藝、機(jī)床型式、使用條件、生產(chǎn)條 件來(lái)確定。例如：對(duì)于一般的多軸鉆床和鏜孔機(jī)床，可用機(jī)械或液壓動(dòng) 力頭，對(duì)于銑削、鏜端面孔機(jī)床、精鏜等機(jī)床，應(yīng)用動(dòng)力滑臺(tái)配以相應(yīng) 的銑頭、鏜孔、車端面頭、精鏜等；立式機(jī)床宜采用動(dòng)力滑臺(tái)或機(jī)械動(dòng) 力頭等?？傊?，選用合適的動(dòng)力部件，使機(jī)床具有先進(jìn)的工藝水平和技 術(shù)水平，以及良好的工藝效果。 3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 3.3.1 電動(dòng)機(jī)功率的估算 1. 鉆頭擴(kuò)孔時(shí)的扭矩及軸向力的估算 扭矩公式： qMxyCDtSK?????料 （ 千 克 牛 米 ） 軸向力公式： 0 ()qpxypPt???料 千 克 牛 式中： )(5.dt??? ——為鉆頭直徑。D)(m ——為工件擴(kuò)孔前直徑。 （查《機(jī)械制造手冊(cè)》——遼寧出版社）rS/9.0? [工件的材料為 Q235 碳素結(jié)構(gòu)鋼] ， ， ，.1Mq.x8.0?My9.C ， ， 。837?pC3p7p 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 （以上軸向力、力矩公式和數(shù)值來(lái)自 《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》——黑龍江人民出版社 P679） ； pnbK???????735??料 75.0?p2/40mMb公 斤 力 64.0735.??????????????pnb??料 則： 64.09.2.309. 8.00.1 ??????????M.7?（ 千 克 牛 米 ） ??64.09.)5.3(.0883.10?P （ 公 斤 力 ）29? 2.切削功率的計(jì)算： ——《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》)(74kwnMN?mi/10rDv?? ——刀具轉(zhuǎn)速： in/20? ——刀具直徑 。)( 則有： 3201???nmin/4.9r 7.Nkw2? 則 8 根鉆頭的總功率為： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 N 總 =8×0.42=3.36kw 3.求主軸箱的輸出功率 ?總主P? 其中： --主軸箱的傳動(dòng)效率。 加工黑色金屬零件時(shí)，可取 =0.8～0.9；加工輕金屬件時(shí)，可取? =0.7～0.8，主軸數(shù)多時(shí)取小值；主軸數(shù)少時(shí)取大值。 （《組合機(jī)床設(shè)? 計(jì)》大連機(jī)床研究所編 1973） 這里取 =0.8，則 =3.36/0.8=4.2kw?總主 NP? 4.計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率 所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率為： （取工況系數(shù) ）KPr??電 1.?K =4.2×1.1 =4.62kw 3.3.2 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 1.電動(dòng)機(jī)選擇時(shí)要考慮的問(wèn)題： （1）由于一般生產(chǎn)單位多采用三相交流電源，故無(wú)特殊要求時(shí)均 應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)。其中以三相異步帶能動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，常用為 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 （2）電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都 有影響。功率選的過(guò)小不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因超載 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 而過(guò)早損壞；功率選的過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又得不到充分的發(fā) 揮，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不在滿載下運(yùn)轉(zhuǎn)，其效率和功率因數(shù)都較低而 造成能源的浪費(fèi)。 （3）電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對(duì)數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價(jià)格 愈低。但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)于工作機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高勢(shì)必使總傳動(dòng)比加大，致 使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外廓尺寸增加，制造成本提高。而選用較低轉(zhuǎn)速 的電動(dòng)機(jī)，其優(yōu)缺點(diǎn)剛好相反。因此，在確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)進(jìn)行 分析比較，權(quán)衡利弊，按最佳方案選擇。 2.電動(dòng)機(jī)功率的選擇 考慮到減速器的降速比不宜過(guò)大，所以初步選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 min/750rns? 再根據(jù)所須電動(dòng)機(jī)功率為 Pr=4.62kw 查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（下冊(cè)） 》 表 31-22 Y 系列（IP44）封閉2634 式三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)： 選用三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為 Y160M-8，其輸出功率 P=7.5kw 其主要性能參數(shù)如表 3-1 所示。 表 3-1 電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù) 電動(dòng)機(jī)的功率 P 7.5 kw 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n 720 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)矩 2.0 電動(dòng)機(jī)的效率 0.85 電動(dòng)機(jī)的重量 119kg 3.電動(dòng)機(jī)的安裝型式 選用 基本結(jié)構(gòu)型式，機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣。安裝結(jié)構(gòu)型5B 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 式為 。1V 制造范圍（機(jī)座號(hào)）為 80-315。其示意圖如圖 3-1 所示： 圖 3-1 電動(dòng)機(jī)的安裝示意圖 主要安裝型式尺寸如表 3-2 所示。 表 3-2 電動(dòng)機(jī)主要安裝尺寸 電動(dòng)機(jī)軸伸直徑 D 42mm 電動(dòng)機(jī)軸伸長(zhǎng)度 E 117mm 軸伸上鍵槽的尺寸 14mm 9mm? 電動(dòng)機(jī)法蘭外徑尺寸 325mm 電動(dòng)機(jī)法蘭內(nèi)徑尺寸 215mm` 電動(dòng)機(jī)法蘭螺栓孔均不圓直 徑 300mm 法蘭螺栓孔的數(shù)量和直徑 4- 19? 電動(dòng)機(jī)的總高度 L 600mm 3.4 傳動(dòng)方案的選擇 一、傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)額定功率為 P=7.5kw，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 min/720r? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 考慮到降速比不宜過(guò)大，這樣功率損失比較嚴(yán)重。另外如果降速比過(guò)小， 減速器輸出的轉(zhuǎn)速將會(huì)比較高，這樣會(huì)使主軸箱的速比加大， 從而使 大小齒輪的齒數(shù)比加大，這樣的話工作軸的轉(zhuǎn)速就會(huì)升高。綜合考慮后， 傳動(dòng)方案如下： z42653 1傳 動(dòng) 方 案 圖 1－－電動(dòng)機(jī) 2－－中間傳動(dòng)軸 3－－傳動(dòng)系統(tǒng) 4－－惰輪軸 5－－主軸 二、電動(dòng)機(jī)輸出功率及工作機(jī)構(gòu)上最大作用力的計(jì)算： 1、電動(dòng)機(jī)的額定功率 ，效率為 g=85%， 則電動(dòng)機(jī)的輸kwP5.?出 出功率為： P 出 =7.5×0.85=6 kw 2、傳動(dòng)比的分配： 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為 720r/min,最后主軸的轉(zhuǎn)訴為?電n 199.04r/min,所以總傳動(dòng)比為：?主n i= 6.304.1972主電n 為了使大齒輪的尺寸不至于過(guò)大，再根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選 ，21i? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 這樣，減速只在第一級(jí)和第三級(jí)，初定 ，則5.21?i4.526313?i 三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算: 從主軸箱的高速軸開(kāi)始各軸命名為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸。 （一） 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算： 第Ⅰ軸轉(zhuǎn)速： min/7201rn? 第Ⅱ軸轉(zhuǎn)速： in/285.1r? 第Ⅲ軸轉(zhuǎn)速： /23i 第Ⅳ軸轉(zhuǎn)速： i/04.134rn 式中: 、 、 ——第Ⅰ軸至第Ⅱ軸，第Ⅱ軸至第Ⅲ軸，1i2i 第Ⅲ軸至第Ⅳ軸傳動(dòng)比。 、 、 、 ――第Ⅰ軸，第Ⅱ軸，第Ⅲ軸，第Ⅳ軸轉(zhuǎn)速。1n234n （二） 、各軸功率的計(jì)算： 第Ⅰ軸（電機(jī)軸）功率：P 1=P 出 =6kw 第Ⅱ軸功率：P 2=P1 1 2=6×0.99×0.99=5.89kw? 第Ⅲ軸功率：P 3=P2 2 3=5.89×0.99×0.98=5.71kw 第Ⅳ軸功率：P 4=P3 3 4=5.71×0.98×0.98=5.48kw (3)、各軸扭矩的計(jì)算 電機(jī)軸扭矩：T＝9550×p/ n＝9550×7.5/720＝99.5N·m 第Ⅰ軸扭矩：T1=9550×P1/n1=9550×6000/720=76580 N·m 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 第Ⅱ軸扭矩：T2=9550×P2/n2=9550×5890/288=195310 N·m 第Ⅲ軸扭矩：T 3=9550×P3/n3=9550×5710/288=189340 N·m 第Ⅳ軸扭矩：T 4=9550×P4/n4=9550×5480/200=261670 N·m （四） 、將各軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩列表 軸號(hào) 轉(zhuǎn)速 n（r/mi n） 輸出功 率 P（kw ） 輸出扭 矩 T（N·m ） 傳動(dòng) 比 i 效率 g Ⅰ軸 720 6 76580 2.5 0.98 Ⅱ軸 288 5.89 195310 1 0.97 Ⅲ軸 288 5.71 189340 Ⅳ軸 200 5.48 261670 1.44 0.97 3.5 主軸箱齒輪的分布 由被加工零件的工作圖可以看出：八根擴(kuò)孔鉆分布的圓周直徑 d=275mm，即六個(gè)小齒輪的分布圓直徑也是的 d=275mm。 主軸箱里齒輪的分布簡(jiǎn)圖如圖 3-2 所示： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 23 圖 3-2 主軸箱大小齒輪的分布 1—惰輪分度圓直徑 2—主軸小齒輪 3—六個(gè)小齒輪的分布圓直徑1d d 4—中間傳動(dòng)軸齒輪分度圓直徑 3.6 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.6.1 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）按 3.4 中的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱傳動(dòng)。 2）多軸鉆床為一般的工作機(jī)器，而且由以上可知，傳動(dòng)速度不高， 故選用 7 級(jí)精度（GB1005—8） 。 3）材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 （第七版）表 10—1（以下公式、圖 表均出自該書(shū)）選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，大齒 輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，二者硬度差為 40HBS。 4）選小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) 。241?z 60245.12???zi 2．按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 3211 )][(2. HEdtt ZuTKd????? 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) .?t （2）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩 T1=9550×P1/n1=9550×6000/720=76580 N·m （3)由表 10-7 選取齒寬系數(shù) 9.0d? （4）由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 。2/18.9MPaZE? （5）由圖 10-21d 按齒面硬度查得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 。MPaH601lim?? H502lim? (6)假設(shè)機(jī)床工作壽命十五年，每年工作三百天，兩班制，工作平穩(wěn)。 由式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 1.3)5082(17????hjLnN9924.52/0.3?? (7)由圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) ； 。 1.92HNK20.96HN? (8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得1lim1[]0.92652HNKMPaS????2li2[].8H? 2)計(jì)算 （1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，帶入 中較小的植td1][H? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 mmZuTKdHEdtt9.62528.19.3.0758132.321????????????? (2)計(jì)算圓周速度 v ssndvt 37.210679.2106????? (3) 計(jì)算齒寬 b mbtd .5.1?? (4)計(jì)算齒寬與齒高之比 h/ 模數(shù) zdtt 625.49.621??? 齒高 ht 05.? 59.6.?hb （5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) 7 級(jí)精度， 查表得動(dòng)載系數(shù) ；2.13/,vms? 1.5vK 直齒輪，假設(shè) 。由表查得 ；mNbFKtA/10?2??FH 由表 10-2 查得使用系數(shù) ；?A 由表 10-4 查得 7 級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí)， bKdH 3210.).61(8.02. ??????? 將數(shù)據(jù)帶入后得 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 ??174.2 69.51023.9.07618.02? ???????HK 由 ， ，查圖 10 -13 得 ；59.06.5?hb174.2??HK8.1??FK 故載荷系數(shù) 3..??HaVAKk （6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 243.8.1962331??tkd （7）計(jì)算模數(shù) m mzd468.32.81?? 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 ??321???????FSadYzKTm?? 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1） 由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；MPaFE50?? 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；MPaFE3802?? （2）由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ；85.1FNK ；8.0?FNK （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由式（10-12）得4.1?S MPaaKFENF 57.30.580][11??? aasFENF 86.234.180][22 ???? （4）計(jì)算載荷系數(shù) K .5.4AvF??? （5）查取齒形系數(shù) 由表 10-8 查得 ； 。65.21?FaY28.Fa （6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10-5 可查得 ； 。.1Sa73.12?SaY （7）計(jì)算大小齒輪的 并加以比較FaY][? 01379.5.3862][1??FSaY 65.8.2][2FSa? 大齒輪的數(shù)值大。 (8)設(shè)計(jì)計(jì)算 46.2015.249.0763???m 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限的模數(shù) 大于由齒根彎曲m 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決m 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 （即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 2.446 并圓整 為標(biāo)準(zhǔn)值 ，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑m3? ,243.81d 算出小齒輪齒數(shù) ,取7..1??z 28?z 大齒輪齒數(shù) ，取0285.12?zi 2z 4.幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑 mzd21073421??? 2）計(jì)算中心距 ????a74821?? 3）齒輪寬度 取 ，mB51?502? 4）齒頂高 haa 31*2? 5）齒根高 *12ffahc???（ ） 0.53.7m??（ ） 6）全齒高 hfa5.6.121 7）齒頂圓直徑： 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 mhdaa 216302 98421???? 8）齒根圓直徑： aff 5.07.21? 5. 驗(yàn)算 NdTFt 3.18284065.721??? ，合適mmNBKtA.35.81 ?? 6.齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪的齒頂圓直徑小于 160mm，故做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。 而大齒輪的齒頂圓直徑大于 160mm，而小于 500mm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其 結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)零件圖。 3.6.2 中間傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 中間傳動(dòng)齒輪，即 和 ，由于其傳動(dòng)比 ，相當(dāng)于惰輪，只3z412?i 改變方向而不傳遞動(dòng)力，所以只在此說(shuō)明一下其材料、齒數(shù)、幾何尺寸 和結(jié)構(gòu)形式，不在做強(qiáng)度計(jì)算。 1. 齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2）仍選用 7 級(jí)精度（GB10095-88） 。 3） 材料選擇。材料均為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ， 的硬度為 230HBS，3z 的硬度為 200HBS。4z 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 4） 選齒數(shù) 。2043?z 2.幾何尺寸 1）分度圓直徑： mzd6023443???? 2）齒寬： B43 3）齒頂高： haa 31*???? 4）齒根高： mcff ??)(43 0.25.7（ ） 5）全齒高： hhfa 5.63343 ?? 6）齒頂圓直徑： mhdaa 632043???? 7）齒根圓直徑： fff 5.7.343 ? 8）兩齒輪中心距： mda60212143???）（）（ 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因齒輪齒頂圓直徑小于 ，故選用實(shí)心結(jié)構(gòu)。160 3.6.3 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 1.選擇齒輪材料、確定許用應(yīng)力 由表 4-4（《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》以下同）小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 處理，查表 4-3，其硬度為 230HBS，大齒輪選用 45 鋼正火，查表 4- 3，其硬度為 200HBS。 由圖 4-1C） MPaH520lim?? l6i 由圖 4-2C） aF1905lim? MPi86? 由表 4-5 HSa5201][5lim5??MPSH][6li6? 齒輪傳動(dòng)的許用接觸應(yīng)力 PaHH 51022][][65????? 由表 4-5 3.1FS 許用彎曲應(yīng)力 MPaSF1463.90][5lim5???F8.][6li6 2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 1）出選載荷系數(shù) 25.1?tK 2）選擇齒寬系數(shù) a? 由表 4-8 取 .0 3）初算中心距 t ????miTKiaHdtt18.325104.089324561.3233??????? 4)選擇齒數(shù)，確定模數(shù) 選取小齒輪齒數(shù) 85?z 大齒輪齒數(shù) ，取92.54.136?i 6?z 選模數(shù) ?m 5)計(jì)算圓周速度，確定載荷系數(shù) K 圓周速度 1060555??nmzdv? 283 s/14. 14652.005??zv 由圖 4-3b）按 7 級(jí)精度查得 .2K 由表 4-6 查得 1? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 根據(jù) 61.05)4.1(50)(5.03 ??????adi?? 由表 4-7 查得 8.3K 載荷系數(shù) 218..025.1321 ??? 因 ，合適，不必重新計(jì)算5.?t 6)確定中心距 a mzm62)18(32)(65????? 7）計(jì)算齒輪寬度 b ,取ab97.0??40b 3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核 1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)第七版》表 10-5 查取齒形系數(shù) ；01.25?FaY2.Fa 2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)第七版》表 10-5 查取應(yīng)力校正系數(shù) ；3.5Sa59.6Sa 3）進(jìn)行齒根彎曲強(qiáng)度校核 5235zbmYKTFaF?? ??MPaPaF5.1468.1240 0.29.25????? 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 MPaYFaF13874.130.255 66????? 彎曲強(qiáng)度足夠。 4.齒輪傳動(dòng)幾何尺寸 1）分度圓直徑： mzd782635416655???? 2）齒頂高： haa 3*5? 3）齒根高： chff ?)(610.5.7m??（ ） 4）全齒高： fa6755?? 5）齒頂圓直徑： mhdaa 84327065???? 6）齒根圓直徑： hdaff 5.70.3278 65465???? 7）兩齒輪中心距： m65412165?）（）（ 8）齒寬： mb40? 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因齒輪齒頂圓直徑小于 ，故選用實(shí)心結(jié)構(gòu)。16 3.7 初步估算各軸徑 主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 徑尺寸規(guī)格可以根據(jù)切削轉(zhuǎn)矩來(lái)進(jìn)行初步的估算。 確定主軸類型、尺寸 ，可以根據(jù)表 3—4。 表 3—4 軸能承受的轉(zhuǎn)矩 N?m 允許扭轉(zhuǎn)角 （°／m）? 計(jì)算依據(jù)軸徑 d（mm ） 1/4 1/2 1 10 0.35 0.69 1.4 12 0.72 1.4 2.9 15 1.75 3.5 7.1 20 5.5 11 23 25 13.5 27 55 30 28 56 114 35 52 104 210 40 89 178 360 45 142 285 580 50 217 434 880 55 317 635 60 450 900