輪轂專用立式鉆床

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 輪轂專用立式鉆床 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)自0707 學(xué) 生 覃俊 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 宋強(qiáng) 二一 一 年 五 月 三十一 日1前言本次課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的是輪轂專用立式鉆床，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)均布在輪轂上的六個(gè)孔進(jìn)行加工。對(duì)于六個(gè)孔的加工，可以使用一個(gè)鉆頭的鉆床對(duì)工件進(jìn)行加工，就需要六個(gè)工步。設(shè)計(jì)成一個(gè)多軸鉆床，使六個(gè)孔同時(shí)加工，將大大的提高生產(chǎn)效率，所以本次設(shè)計(jì)的是一個(gè)多軸鉆床。在本次設(shè)計(jì)的多軸鉆床，采用組合機(jī)床的方式，部分部件為標(biāo)準(zhǔn)件，部分為自己所設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給要求，采用液壓滑臺(tái)的形式，相關(guān)的部件，如液壓滑臺(tái)、滑座、以及立柱都是選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件

2、，對(duì)于主軸箱的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)加工要求，確定傳動(dòng)比和各個(gè)軸轉(zhuǎn)速，然后確定各個(gè)軸的直徑以及相應(yīng)的傳動(dòng)齒輪。在對(duì)主軸箱設(shè)計(jì)是還必須考慮到其與滑臺(tái)的配合，所以還要選擇合適的主軸箱的寬度。為了節(jié)省材料和提高各個(gè)軸剛度，各個(gè)軸的設(shè)計(jì)在滿足相應(yīng)的要求之下越短越好。在電機(jī)與主軸箱的連接上，采用在主軸箱上安裝一個(gè)上箱蓋，在這上面安裝電機(jī)。對(duì)于多軸器的設(shè)計(jì)，以及其與主軸箱的連接，多軸器的作用就是將主軸的運(yùn)動(dòng)分給六根鉆軸，使他們實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要保證各個(gè)鉆軸的軸向定位以及周向定位。同時(shí)在設(shè)計(jì)多軸器時(shí)要考慮其與主軸箱提的連接。畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要綜合運(yùn)用在大學(xué)里所學(xué)的專業(yè)課的基礎(chǔ)知識(shí)，在進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3、時(shí)，主要用的使機(jī)床方面的知識(shí)，而對(duì)齒輪和軸的設(shè)計(jì)時(shí)主要用的是機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械原理方面的知識(shí)，對(duì)于公差配合方面用的是互換性上的知識(shí)，等等涉及到所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的方方面面。所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)這方面的知識(shí)有一定的掌握。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是輪轂專用立式鉆床的設(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） 所設(shè)計(jì)的工藝可能性。所謂機(jī)床的工藝可能性是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求，可以分為下列內(nèi)容：機(jī)床所能夠完成的工序種類，所能夠加工零件的類型、以及工件材料和所能加工的尺寸范圍，和毛坯的種類。2） 機(jī)床所能加工的精度和相應(yīng)的表面粗糙度。3） 要使設(shè)計(jì)的機(jī)床有較高的生產(chǎn)率。4） 要有比較高的自動(dòng)化水平。5）便于工人

4、操作方便，保證工人安全方便，確保加工產(chǎn)品可靠性高。5） 綜合考慮機(jī)床的壽命和成本等。在設(shè)計(jì)的時(shí)必須得注意使機(jī)床體積盡量小，使其重量輕，同時(shí)其占地面積也就小，此外保持機(jī)床的外形美觀以及避免環(huán)境污染。在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)應(yīng)該綜合考慮以上各個(gè)技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)整個(gè)立式鉆床的設(shè)計(jì)，這就包括鉆床的各個(gè)的部件設(shè)計(jì)，所以需要考慮的因素比較多。關(guān)于各個(gè)部分的設(shè)計(jì)將在下面的各個(gè)章節(jié)中將進(jìn)行詳細(xì)敘述。 2輪轂專用立式鉆床總體設(shè)計(jì)對(duì)于該種多軸立式鉆床，其總體設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性能和其所能達(dá)到的加工精度都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。對(duì)于機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，一般分為兩種類型：其一：根據(jù)所要加工的工件對(duì)象，設(shè)計(jì)專門(mén)的機(jī)床來(lái)滿足

5、加工要求，這種機(jī)床叫做專用機(jī)床；其二：伴隨著我國(guó)的機(jī)械行業(yè)里機(jī)床的廣泛使用，工人們?cè)谄綍r(shí)的工作中，總結(jié)出了日常的工作經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)各個(gè)機(jī)床在所組成部件方面上的共性，可設(shè)計(jì)成相應(yīng)的通用部件，利用通用部件組合成各種機(jī)床，即為組合機(jī)床。所謂組合機(jī)床是指用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量的專用部件組和而成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位的同時(shí)加工的高效專用機(jī)床，生產(chǎn)效率特別高。這次課程設(shè)計(jì)主要采用第二種方案，即設(shè)計(jì)成以組合機(jī)床為主的專用鉆床。在進(jìn)行機(jī)床的總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮下列各項(xiàng)因素：（1）選擇比較合適的加工工藝方案；（2）使機(jī)床盡量工序集中，但要考慮其經(jīng)濟(jì)性能；（3）對(duì)機(jī)床的各個(gè)部分的部件選擇要合適，

6、做到不浪費(fèi)的同時(shí)要滿足加工要求；（4）機(jī)床的配置形式做出好的選擇；（5）選擇合適的刀具，對(duì)主軸箱的傳動(dòng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。2.1加工工件的工藝性分析本次所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)，輪轂專用立式鉆床在工作時(shí)刀具旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給，工件固定不動(dòng)。所使用的工件材料為鋁合金，由于鋁合金硬度不是很高，所以在選擇刀具的時(shí)候可以選擇高速鋼麻花鉆。所要加工的工件的六個(gè)孔分布在同一平面內(nèi)，且均布在160的圓周上，若采用單根軸進(jìn)行加工，將需要分多個(gè)工步完成，花費(fèi)時(shí)間而且能量損耗也多。于是設(shè)計(jì)一個(gè)多軸鉆床，多軸鉆床一次性同時(shí)加工六個(gè)孔，所加工的各個(gè)孔的位置可以通過(guò)多軸器來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證多軸器的輸出軸與所加工的孔的位置相一致。這樣會(huì)使生產(chǎn)率得到

7、提高，而且可以用機(jī)床的精度來(lái)保證所鉆削的各個(gè)孔軸線之間的相對(duì)位置精度。既能夠提高生產(chǎn)率又可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。2.2多軸鉆床的鉆削方式的設(shè)計(jì)確定加工輪轂的鉆床后，就需確定軸和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，我們可以使工作臺(tái)向上移動(dòng)，而使主軸保持其在豎直方向上不變，來(lái)保證他們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。另一種是讓工作臺(tái)保持不動(dòng)，通過(guò)主軸的軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)他們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相比之下后者更優(yōu)，因?yàn)楹笳咴谶M(jìn)給時(shí)主軸箱的重力做正功，而前者工作臺(tái)向上移動(dòng)時(shí)，重力做負(fù)功，相比之下所消耗的功更多。所以本次設(shè)計(jì)將使刀具的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。所設(shè)計(jì)的輪轂專用立式鉆床，通過(guò)刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔時(shí)的主運(yùn)動(dòng)，而刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以通

8、過(guò)以下幾個(gè)方案實(shí)現(xiàn)。1） 通過(guò)電機(jī)和絲杠螺母副，來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中必須考慮到加工時(shí)的快進(jìn)，工進(jìn)，以及快退。若用一個(gè)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)可以設(shè)計(jì)一對(duì)滑移齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)齒輪的變速來(lái)實(shí)現(xiàn)工進(jìn)和快進(jìn)。2） 通過(guò)一個(gè)機(jī)械滑臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的軸向進(jìn)給要求。具有組裝機(jī)床靈活的特的優(yōu)點(diǎn)，其性能主要取決于安裝在滑臺(tái)座尾端的驅(qū)動(dòng)裝置。它包括滑臺(tái)、滑臺(tái)體、絲桿螺母副。3） 通過(guò)一個(gè)液壓滑臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的軸向進(jìn)給要求。液壓缸固定在滑座上，工作他時(shí)保持不動(dòng)。油的壓力帶動(dòng)活塞桿移動(dòng)，從而帶動(dòng)滑臺(tái)沿滑座的導(dǎo)軌向上或向下移動(dòng)。通過(guò)控制液壓油的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)或快退，通過(guò)設(shè)計(jì)液壓油的通入方向來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀或者是退刀。液壓滑

9、臺(tái)相對(duì)來(lái)說(shuō)占有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠涔ぷ髌椒€(wěn)性好，噪聲要小一些，動(dòng)作也迅速，并且液壓滑臺(tái)的布置和結(jié)構(gòu)都比較典型，規(guī)格都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由于以上的各個(gè)特點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)選擇液壓滑臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2.3多軸鉆床總體布局設(shè)計(jì)2.3.1.機(jī)床總體布局的基本要求在對(duì)機(jī)床的總體布局進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要要全面的考慮以下幾點(diǎn)：1）保證機(jī)床外形要符合人機(jī)學(xué)原理。2）盡可能使所設(shè)計(jì)的機(jī)床的占地面積要小。3）能夠滿足相應(yīng)的工藝過(guò)程；4）要有較好的加工工藝性能，這樣會(huì)有利于所設(shè)計(jì)的機(jī)床加工和裝配。5）要能夠安全生產(chǎn)，以便于機(jī)床的調(diào)整以及操作，要便于維修。6）確保機(jī)床的零件精度、抗震性能、剛度性和穩(wěn)定性，力求最大可能的減少所設(shè)計(jì)

10、機(jī)床的重量。7）確保所設(shè)計(jì)的機(jī)床要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且盡量用較短的傳動(dòng)鏈，以減少傳動(dòng)誤差，從而可以提高機(jī)床的傳動(dòng)精度和工作效率。）2.3.2決定多軸鉆床總體布局因素的分析1)所需要的加工精度對(duì)機(jī)床的總體布局有一定的影響。所設(shè)計(jì)的多軸鉆床所能加工的孔的表面粗糙度和其相應(yīng)的加工精度與機(jī)床的總體布局有一定的關(guān)系，因?yàn)闄C(jī)床總體的剛度及其抗震性能對(duì)加工精度有一定的影響。一般采用封閉的框架來(lái)支撐時(shí)，擁有較高的剛度，其在生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，如刨床、坐標(biāo)鏜床、大型車床等。機(jī)床的剛度不高時(shí)，在加工時(shí)可能使機(jī)床容易變形，比如使刀具軸線偏離孔的軸線，這樣會(huì)導(dǎo)致所加工的孔的分布位置不能滿足要求。震動(dòng)對(duì)加工的精度影響也很大，機(jī)

11、床在加工過(guò)程中所產(chǎn)生的震動(dòng)一方面會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，這嚴(yán)重影響了加工環(huán)境，對(duì)工人的工作也將產(chǎn)生影響，同時(shí)由于加工時(shí)的震動(dòng)，會(huì)使得所加工的孔產(chǎn)生較大的圓度誤差，表面粗糙度也會(huì)因此而變大，可能超出誤差范圍，主軸的軸向振動(dòng)，對(duì)所加工孔的深度也會(huì)產(chǎn)生影響。在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)要保證機(jī)床有較高的剛度。2）所選擇加工的工藝方法對(duì)鉆床的設(shè)計(jì)也有一定的影響。 對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行加工的工藝方法具有多種選擇，在設(shè)計(jì)多軸鉆床時(shí)，首先得確定工藝方法，隨著工藝方法的改變，組合機(jī)床的各種部件的選擇，以及各種傳動(dòng)件的配置也可能發(fā)生相應(yīng)的變化。所以分析和選擇合理的加工工藝，是在確定該多軸鉆床的總體布局時(shí)必需得考慮的因素。3）機(jī)床的總體布局

12、的設(shè)計(jì)在很大程度上也受制于加工的生產(chǎn)效率，本次設(shè)計(jì)的多軸鉆床為一次性加工六個(gè)孔，生產(chǎn)效率很高，在總體布局時(shí)要充分考慮這種情況。4）總體方案的制定要盡量使工人操作方便。 使機(jī)床的總體布局方便于工人的操作，應(yīng)充分下面幾個(gè)方面：.由于在加工過(guò)程中，主要是靠工人的指揮來(lái)完成加工的，所以機(jī)床的設(shè)計(jì)要考慮到人體的四肢活動(dòng)范圍和身體的基本尺寸，在加工過(guò)程中，應(yīng)盡量使工件和刀具與地面具有適當(dāng)?shù)木嚯x，以便于工人的操作和觀察機(jī)床的工作情況。.為了方便對(duì)機(jī)床的調(diào)整、測(cè)量以及對(duì)刀，在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)，我們要對(duì)布置立柱的位置做出好的選擇，通常是使其符合我們的操作習(xí)慣。.經(jīng)常需要使用的操縱手柄和控制按鈕應(yīng)設(shè)計(jì)在工人方便觸及的地

13、方，這樣有利于工人的操作，而且對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。根據(jù)以上的敘述，對(duì)機(jī)床總體布局的影響的因素包含有多個(gè)方面。其中，起決定性作用的因素是加工過(guò)程中相應(yīng)的工藝方法的選擇，；加工工件的精度、尺寸、形狀等也是需要考慮的比較重要因素。在這次設(shè)計(jì)中，對(duì)這些因素做好充分的考慮。3多軸鉆床的各個(gè)部件機(jī)床主要組成部件包括動(dòng)力滑臺(tái)、底座、工作臺(tái)、立柱以及立柱側(cè)底座、定位加緊機(jī)構(gòu)、主軸箱、動(dòng)力箱、上臺(tái)板等幾部分組成，以下是對(duì)機(jī)床的各個(gè)部件的作用進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和說(shuō)明：3.1動(dòng)力滑臺(tái) 動(dòng)力滑臺(tái)是由滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置等組成，實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。根據(jù)被加工零件的工藝要求，在滑鞍上安裝動(dòng)力箱或切削頭，可以完成各種加

14、工?；_(tái)可以安裝在側(cè)底座上、立柱上或傾斜的底座上。按照驅(qū)動(dòng)和控制方式不同，滑臺(tái)分為液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)和數(shù)控滑臺(tái)三種類型。3.2底座 機(jī)床底座使機(jī)床的一個(gè)重要組成部分，其主要作用是用來(lái)承受整個(gè)立式鉆床的重量，要設(shè)計(jì)好機(jī)床的底座使其具有一定的抗彎強(qiáng)度，同時(shí)底座抗震的作用，這對(duì)加工精度有一定的影響。同時(shí)要選擇好底座與地面的接觸形式，為使接觸平穩(wěn)，使底座與地面為點(diǎn)接觸。3.3工作臺(tái)機(jī)床工作臺(tái)是用來(lái)安放工件的部件，他也是所設(shè)計(jì)的機(jī)床的重要部件。這部分固定在底座上。對(duì)工作臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到其與鉆削頭的垂直度，用來(lái)保證加工精度。3.4立柱及立柱側(cè)底座 立柱用于安裝立式布置的動(dòng)力部件?？梢杂糜谝簤夯_(tái)和機(jī)械滑臺(tái)

15、。立柱安裝在立柱側(cè)底座上，組成立式組合機(jī)床。根據(jù)主軸與工件間的距離要求，也可以在立柱及其底座之間增加調(diào)整墊。因?yàn)楣ぜ趯?dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀和退刀，所以導(dǎo)軌的平行度對(duì)工件孔的中心線相對(duì)于刀具軸線的同軸度有著很大的影響，因此在安裝導(dǎo)軌時(shí)對(duì)平行度需要有嚴(yán)格的要求。同時(shí)立柱上也影響刀具與水平面的垂直度，因此在安裝時(shí)必須要使每個(gè)都能夠零件達(dá)到規(guī)定的精度。3.5定位夾緊機(jī)構(gòu)孔的加工是一道很難的工序，如果不能很好的使加工的零件定位和加緊，則可能使加工的零件的孔根本不能滿足要求的技術(shù)要求，通常情況下有可能加工成斜孔，零件的內(nèi)部不是圓柱形，而可能變成橢圓形，嚴(yán)重的影響了零件的質(zhì)量，從而產(chǎn)生報(bào)廢零件，大大提高了加工的成

16、本。在裝配的過(guò)程中，定位加緊裝置的中心線和主軸上的主軸中心線保持同軸度，來(lái)共同完成零件的定位，這樣就提高了定位的精度。3.6主軸箱主軸箱的作用是帶動(dòng)各主軸按照加工示意圖所規(guī)定的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向。主軸箱上主軸的數(shù)量和位置與被加工工件孔數(shù)量和位置相一致，它通過(guò)按照一定的轉(zhuǎn)速比布置各個(gè)傳動(dòng)齒輪，將動(dòng)力從動(dòng)力箱傳遞給各個(gè)工作主軸，使其獲得所需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，從而達(dá)到加工要求。4立式鉆床的參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)于多軸鉆床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)，主要包括對(duì)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間具有一定的聯(lián)系，主運(yùn)動(dòng)為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由電機(jī)經(jīng)變速箱來(lái)帶動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主要是通過(guò)液壓滑臺(tái)來(lái)完成，通過(guò)控制

17、通油方向來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀和退刀，通過(guò)控制油的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和工進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)所要求的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在本次對(duì)多軸立式鉆床進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定所要加工的零件的相應(yīng)要求。4.1工件的尺寸參數(shù)鉆孔的直徑6-12，孔中心的分布圓160工件材料：鋁合金，刀具材料：高速鋼采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆，進(jìn)給量f=0.3mm/r，切削速度v=32m/min4.2鉆床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的多軸鉆床，其主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是主軸的轉(zhuǎn)速，由于加工輪轂的專用鉆床，其切削速度一定，所以設(shè)計(jì)該多軸鉆床時(shí)，使其主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速為定值。首先確定主軸所要求的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速與切削速度的關(guān)系如下： (4-1)該公式中各個(gè)參數(shù)定義： v切削速度（m/min）n主軸轉(zhuǎn)速（r/m

18、in ）d工件或刀具直徑（mm）則代入數(shù)據(jù)后有：4.3動(dòng)力參數(shù)各種傳動(dòng)件大的參數(shù)都是根據(jù)動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算的。如果所選的動(dòng)力參數(shù)過(guò)大，將使機(jī)床過(guò)于笨重，浪費(fèi)材料和電力；如果所選參數(shù)過(guò)小，鉆床的性能將會(huì)受到影響。其中動(dòng)力參數(shù)可以通過(guò)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的方法進(jìn)行確定。以下通過(guò)計(jì)算的方法進(jìn)行確定鉆床的功率。機(jī)床主電動(dòng)機(jī)的功率為： (4.2)式中各參數(shù)的含義： 空載功率（KW） 消耗于切削時(shí)的功率，又稱為有效功率（KW） 載荷附加功率（KW）（1）（KW）的計(jì)算：先求軸向力和扭矩： (4.3) (4.4)查表得： =320.8 ,=0.842 ，=1.046 ，=0.082 =0.161，=32.07(N

19、)(N)則由公式: (4.5) 式中各參數(shù)含義： 切削功率 V切削速度代入數(shù)值得： (w)則鉆床的總的切削功率: （2）（KW）的計(jì)算空轉(zhuǎn)功率包括傳動(dòng)件摩擦、攪油、克服空氣阻力等消耗的功率。它與載荷無(wú)關(guān)，只隨傳動(dòng)件的速度和數(shù)量增加而增加，機(jī)床主傳動(dòng)鏈的空載功率損失可由下列公式估算： (4.6)式中各參數(shù)含義：主傳動(dòng)鏈中除主軸外，所有傳動(dòng)軸軸頸的平均值(mm);當(dāng)主軸為時(shí)，在傳動(dòng)鏈內(nèi)除主軸外各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速之和（);主軸轉(zhuǎn)速；主軸前后軸頸的平均值（mm）；潤(rùn)滑油粘度影響系數(shù);系數(shù)，主軸用兩支撐的滾動(dòng)支撐的滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承時(shí)=8.5，三支撐的滾動(dòng)軸承時(shí)=10。式中各個(gè)系數(shù)的相應(yīng)的值: (mm) =

20、283.73() =40（mm）代入數(shù)值得： （kw）（3）的計(jì)算。 載荷的附加功率是指機(jī)床切削時(shí)，傳動(dòng)件的正壓力將加大，則其摩擦也增大造成比切削功率多出來(lái)一部分機(jī)械摩擦功損耗，切削功率越大，所以損失功也就就大。 (4.7)式中 0.960.990.99=0.94把數(shù)據(jù)帶入公式得: 所以： 1.9840.350.1272.461(kw) (4.8)根據(jù)以上計(jì)算，選取主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取型號(hào)為Y160L8。Y系列電動(dòng)機(jī)為全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，用于空氣中不含易燃，易炸或腐蝕性氣體的場(chǎng)所，也適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床。本章將對(duì)機(jī)床的總體布局的設(shè)計(jì)做了一些簡(jiǎn)單的分析，在下一

21、章將會(huì)對(duì)多軸鉆床的主軸箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。5主軸箱的設(shè)計(jì)多軸箱的功用是帶動(dòng)個(gè)主軸按照加工示意圖中所規(guī)定的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)，主軸的數(shù)量和位置與被加工工件孔數(shù)量和位置相一致，它通過(guò)按照一定的轉(zhuǎn)速比布置各個(gè)傳動(dòng)齒輪，將動(dòng)力從動(dòng)力箱傳遞給各個(gè)工作主軸，使其獲得所需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，從而達(dá)到加工要求。下圖是多軸箱的布局圖：圖5.1主軸箱5.1確定各個(gè)軸的功率、轉(zhuǎn)速以及各個(gè)軸的平均直徑 電機(jī)的功率為3kw，查表取電機(jī)軸到第一根軸的之間的效率=0,96，齒輪傳動(dòng)的效率為：則有： 第一根軸的功率：=30.96=2.88（KW） 第二根軸的功率：=2.880.98=2.8224（KW) 第三根軸的功率：=2

22、.82240.98=2.766（KW) 確定傳動(dòng)比：第一根軸傳至第二根軸的傳動(dòng)比定為：=2.52，第二根軸傳至第三根軸的傳動(dòng)比定為=2，根據(jù)刀具的轉(zhuǎn)速為849.25，確定多軸器的轉(zhuǎn)速比為：=。根據(jù)傳動(dòng)比確定各個(gè)齒輪的齒數(shù)，選第一根軸上的齒輪30，第二根軸上的大齒輪76，第二根軸上的小齒輪40，第三根軸上的齒輪齒數(shù)80，按扭轉(zhuǎn)剛度算傳動(dòng)軸平均軸徑;第一根軸的平均軸徑;=（mm） (5.1) 第二第二根根軸的平均軸徑;=（mm） (5.2)第三根軸的平均軸徑;=（mm） (5.3)計(jì)算各個(gè)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速： 第一根軸的轉(zhuǎn)速：=1430() 第二根軸的轉(zhuǎn)速：=1430=546.46（)第三根軸的轉(zhuǎn)速：=

23、546.46=283.73（) 5.2確定齒輪圓周力和徑向力1軸的轉(zhuǎn)矩（Nmm） (5.4)圓周力:軸向力：.4（N）3軸的轉(zhuǎn)矩 (5.5)圓周力：軸向力：1165.6424.23（N） 5.3對(duì)齒輪的校核1.對(duì)輸入軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核：由機(jī)械設(shè)計(jì)表102查得使用系數(shù)：該齒輪的速度：所以由機(jī)械設(shè)計(jì)圖108可得動(dòng)載荷系數(shù)：由于相嚙合的齒輪是直齒圓柱齒輪，所以其齒間載荷分配系數(shù)選擇齒間載荷分布系數(shù)：其齒寬系數(shù)和齒寬與齒高比計(jì)算如下：齒向載荷分布系數(shù)： 則有：查機(jī)械設(shè)計(jì)圖1013有1）由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核：應(yīng)滿足： （5.6）=由機(jī)械設(shè)計(jì)表105當(dāng)齒數(shù)為30時(shí)，其對(duì)應(yīng)的齒形系數(shù)和應(yīng)力正系數(shù)分別如下

24、：=2.52，=1.625 則有：由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1020c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為：73MPa380MPa, 所以該齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。2） 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核： （5.7） 查機(jī)械設(shè)計(jì)表106，可以得齒輪彈性影響系數(shù)為：189.8，載荷系數(shù)：=u=2.52, b=0.032m, d=0.06m, =660N; 則有：查機(jī)械設(shè)計(jì)圖1021d按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為：550MPa因?yàn)椋?32.31MPa550MPa，該齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度也符合要求。2.對(duì)主軸的齒輪進(jìn)行校核：由機(jī)械設(shè)計(jì)表102可以查得使用系數(shù)：該齒輪的速度：所以由機(jī)械設(shè)計(jì)圖108可得動(dòng)載荷系數(shù)：由

25、于相嚙合的齒輪是直齒圓柱齒輪，所以其齒間載荷分配系數(shù)選擇齒間載荷分布系數(shù)：其齒寬系數(shù)和齒寬與齒高比計(jì)算如下：齒向載荷分布系數(shù)： （5.8）則有：=1.136查機(jī)械設(shè)計(jì)圖1013有=1.131）由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核：應(yīng)滿足：=由機(jī)械設(shè)計(jì)表105當(dāng)齒數(shù)為80時(shí)，其對(duì)應(yīng)的齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)分別如下：=2.22，=1.77 則有：由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1020c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為：103.8MPa380MPa, 所以該齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。2）由齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核：查機(jī)械設(shè)計(jì)表106，可以得齒輪彈性影響系數(shù)為：189.8，載荷系數(shù)：=u=2, b=0.032m, d=0.16m

26、, =641N;則有：查機(jī)械設(shè)計(jì)圖1021d按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為：550MPa因?yàn)椋?11.2MPa550MPa，該齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度也符合要求。 5.4對(duì)軸的校核1輸入軸校核。輸入軸的功率：=2.88kw，輸入軸的轉(zhuǎn)速：=輸入軸的轉(zhuǎn)矩：T=19234N齒輪上的圓周力：齒輪上的徑向力：233.4N圖5.2由,得：則有：320.5N同理得：641N320.5N=320.5N則有彎矩圖如右圖所示;由，得：0則有：116.7N同理得;233.4N-120N=116.7N則有彎矩圖如右圖所示所以有： 軸所受的扭矩:T=64130=19230Nmm按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： （5.9

27、）中各參數(shù)含義：軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為MPa； M軸所受的扭矩，單位為Nmm； W軸的抗彎截面系數(shù)，單位為； 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力。由于主軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，則=0.6。45號(hào)鋼的許用彎曲應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)表151查得60。W的確定：由于裝齒輪處開(kāi)有鍵槽，則按機(jī)械設(shè)計(jì)表154查得： （5.10）由所選鍵槽參數(shù)表格由b=8,t=4.0則： 因?yàn)?0.79MPa60MPa所以所設(shè)計(jì)的軸符合要求。2輸出軸的校核：輸入軸的功率：kw輸入軸的轉(zhuǎn)速：=輸入軸的轉(zhuǎn)矩：=齒輪上的圓周力：齒輪上的徑向力：（N）圖5.3相應(yīng)的長(zhǎng)度 70 =140由,得：則有： 同理得：388.52=776.8(N)則有

28、彎矩圖如右圖所示;由，得：0則有：141.41(N)同理得;282.82(N)則有彎矩圖如右圖所示 軸所受的扭矩:T=1165.6160=(Nmm)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：式中各參數(shù)含義： 軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為MPa;M軸所受的扭矩，單位為Nmm;W軸的抗彎截面系數(shù)，單位為;對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力。由于主軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，則=0.6。45號(hào)鋼的許用彎曲應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)表151查得60。W的確定：由于裝齒輪處開(kāi)有鍵槽，則按機(jī)械設(shè)計(jì)表154查得： 由所選鍵槽參數(shù)表格由b=8,t=4.0則： 因?yàn)?4.25MPa3844128120.0180.0615.00.203.30.200.

29、400.25因?yàn)辇X輪寬度為32mm，所以選用標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=28mm,由上表可知公稱尺寸為=鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)表62查得在載荷性質(zhì)為輕微沖擊的情況下，其許用擠壓應(yīng)力，取其平均值。所選擇的鍵的工作長(zhǎng)度=L-b=28-12=16(mm)。 K=0.5h=4（mm）；d=45（mm）； T=9.3245（Nm）鍵聯(lián)接的強(qiáng)度的條件為： （5.1）把相應(yīng)的k,l,d代入得：=（Mpa）因?yàn)?2Mpa22308780.0150.0514.00.203.30.200.250.16因?yàn)辇X輪寬度為32mm，所以選用標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=28mm,由上表可知公稱尺寸為=鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)表6

30、2查得在載荷性質(zhì)為輕微沖擊的情況下，其許用擠壓應(yīng)力，取其平均值。所選擇的鍵的工作長(zhǎng)度=L-b=28-12=16mm。 K=0.5h=3.5（mm）；d=30（mm）； T=19.234（Nm）鍵聯(lián)接的強(qiáng)度處條件為： （5.2）把相應(yīng)的K,l,d代入得：=（MPa）因?yàn)?8.32Mpa3038108100.0150.0515.00.203.30.200.400.25因?yàn)辇X輪寬度為32mm，所以選用標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=28mm,由上表可知公稱尺寸為=鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)表62查得在載荷性質(zhì)為輕微沖擊的情況下，其許用擠壓應(yīng)力，取其平均值。所選擇的鍵的工作長(zhǎng)度=L-b=28-10=18mm。

31、K=0.5h=4（mm）；d=35（mm）； 所對(duì)應(yīng)的 T=19.234（Nm）鍵聯(lián)接的強(qiáng)度處條件為： (5.3) 把相應(yīng)的 k,l,d代入得：=（Mpa）因?yàn)?8.32Mpa110Mpa,所以強(qiáng)度足夠，滿足要求。6結(jié) 論本次設(shè)計(jì)的是輪轂專用立式鉆床，經(jīng)過(guò)對(duì)其各個(gè)部分的設(shè)計(jì)以及查閱相關(guān)方面的資料，設(shè)計(jì)出的輪轂專用立式鉆床，基本上可以實(shí)現(xiàn)所要求的各項(xiàng)功能，同是在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題有待進(jìn)一步探討。（1）關(guān)于箱體的設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的多軸箱可以去掉上箱蓋和下箱蓋，這樣既可以減少空間，有減少材料和質(zhì)量，不失為一種好的方法。 關(guān)于和液壓滑臺(tái)的配合，組合機(jī)床一般是通過(guò)動(dòng)力箱與滑臺(tái)相連，我們也可以將箱座直接與液壓滑臺(tái)相連，在這過(guò)程中必須使箱座與液壓滑臺(tái)的配合尺寸要相一致