鉆床主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造——變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【全套cad圖紙+畢業(yè)答辯論文】

1、<p><b>　　編號(hào)</b></p><p><b>　　無錫太湖學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目： 鉆床主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造 </p><p>　　——變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) </p

2、><p>　　信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)</p><p>　　學(xué) 號(hào)： 　　　0923822　 　　　</p><p>　　學(xué)生姓名： 沈宇 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 韓邦華（職稱：副教授 ）</p><p>　?。毞Q： ）</p>

3、<p>　　2013年5月25日</p><p>　　無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鉆床主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造——變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注

4、引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><p>　　班 級(jí)： 機(jī)械97 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 0923822 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p>&

5、lt;p><b>　　無錫太湖學(xué)院</b></p><p>　　信機(jī)　 　系 　　 機(jī)械工程及自動(dòng)化 　　專業(yè)</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書</p><p><b>　　一、題目及專題：</b></p><p>　　1、題目　 鉆床主軸進(jìn)給

6、機(jī)構(gòu)改造 　</p><p>　?。?、專題　 變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 　</p><p>　　二、課題來源及選題依據(jù)</p><p>　　課題來源為無錫某機(jī)械有限公司。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力，要求學(xué)生能夠結(jié)合普通鉆床加工特性，針對(duì)實(shí)際使用過程中存在的問題，綜合所學(xué)的機(jī)械理

7、論設(shè)計(jì)與方法，對(duì)單軸普通鉆床根據(jù)多工位加工要求進(jìn)行改進(jìn)，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。</p><p>　　在設(shè)計(jì)傳動(dòng)件時(shí)，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本。</p><p>　　三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：</p><p>　　①該部件工作時(shí)，能運(yùn)轉(zhuǎn)正常；</p><p>

8、;　?、跀M定工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案，并進(jìn)行多方案對(duì)比分析； </p><p>　?、郛?dāng)電動(dòng)機(jī)輸入功率時(shí)，對(duì)主要工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析；</p><p>　?、茉O(shè)計(jì)基于多工位加工的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1張；</p><p>　?、菰O(shè)計(jì)繪制零件工作圖若干； </p><p>　?、蘧幹圃O(shè)計(jì)說明書1份。</p><p>

9、<b>　　四、接受任務(wù)學(xué)生：</b></p><p>　　機(jī) 械97 班 　　姓名 沈 宇 </p><p>　　五、開始及完成日期：</p><p>　　自 2012 年 11 月 7日 至 2013 年5 月 25 日</p><p>　　六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）：</p&

10、gt;<p>　　指導(dǎo)教師 　　　　　　　簽名</p><p><b>　　簽名</b></p><p><b>　　簽名</b></p><p><b>　　教研室主任</b></p><p>　　〔學(xué)科組組長(zhǎng)〕　　　 　簽名</p><p&

11、gt;　　系主任 　　　簽名</p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)控加工已成為機(jī)加工過程中的一種主流技術(shù)。這一技術(shù)的運(yùn)用提高了機(jī)加工過程中工作效率和加工精度。數(shù)控多工位鉆床就是提高鉆削加工精度和效率的一種很好的機(jī)加工工具。本文

12、對(duì)數(shù)控多工位鉆床進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用了普通車床設(shè)計(jì)的步驟和方法，綜合考慮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)。從切削力入手確定主軸及電機(jī)，到整個(gè)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)床的控制。最后到對(duì)機(jī)床初始化程序設(shè)計(jì)。本文完成數(shù)控多工位鉆床的資料收集與國、內(nèi)外現(xiàn)狀的調(diào)查比較，提出較為可行的方案;完成機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，初步完成控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是關(guān)于將普通鉆床改造為多工位加工鉆床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。普通鉆床為單軸機(jī)床，且工件安裝后需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，工件上有

13、相互位置要求的各表面間的位置精度就會(huì)受到很多因素的影響，通過設(shè)計(jì)改造成快速主軸、移動(dòng)工作臺(tái)和具有一定回轉(zhuǎn)精度的能實(shí)現(xiàn)多工位加工的鉆床后，能大大地縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。因此本設(shè)計(jì)主要從鉆床的主軸箱設(shè)計(jì)、移動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)及工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)幾個(gè)方面，對(duì)普通鉆床進(jìn)行一定的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)多工位加工，以符合現(xiàn)代機(jī)械加工的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：多工位鉆床；生產(chǎn)效率；主軸箱</p><p&g

14、t;<b>　　Abstract</b></p><p>　　With the manufacturing development, numerical control manufacturing has become one of the major advanced technologies. efficiency and accuracy has been improved in ap

15、plication of the technology. Numerical control auto-drilling machine is a kind of the new machine tools that can improve the machining accuracy and efficiency. The paner has designed for Numerical control auto-drilling m

16、achine, using design method of the ordinary lathe, and considering the characteristic of the numerical control mac</p><p>　　Key words: multiple drill; productive efficiency; multiple spindle heads</p>

17、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要V</b></p><p>　　AbstractVI</p><p><b>　　目錄V</b></p><p><b>　　1 緒論IX</b></p>

18、<p>　　1.1 鉆床的工藝范圍1</p><p>　　1.2 鉆床的類型1</p><p>　　1.2.1 臺(tái)式鉆床1</p><p>　　1.2.2 立式鉆床1</p><p>　　1.2.3 搖臂鉆床2</p><p>　　1.3 鉆削加工的特點(diǎn)2</p><p>

19、;　　1.3.1 多軸加工的特點(diǎn)3</p><p>　　1.3.1 多工位加工的特點(diǎn)3</p><p>　　1.4 論文研究的內(nèi)容及意義3</p><p>　　1.5 本文所做的工作3</p><p>　　2 機(jī)械傳動(dòng)方案確定4</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容分析4</p><p&

20、gt;　　2.2機(jī)械傳動(dòng)方案的選擇4</p><p>　　2.2.1 總體傳動(dòng)方案選擇4</p><p>　　2.2.2 總體傳動(dòng)方案確定5</p><p>　　3 主軸傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 切削力的計(jì)算7</p><p>　　3.1.1 機(jī)床工況要求7</p><

21、p>　　3.1.2 切削力和切削扭矩的計(jì)算7</p><p>　　3.2 主軸齒輪傳動(dòng)方案確定9</p><p>　　3.2.1 設(shè)定齒輪傳動(dòng)方案9</p><p>　　3.2.2 主軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算10</p><p>　　4 工作臺(tái)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 工作臺(tái)縱向進(jìn)給負(fù)

22、載分析及計(jì)算18</p><p>　　4.1.1 摩擦阻力計(jì)算18</p><p>　　4.1.2 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算18</p><p>　　4.1.3 絲杠摩擦阻力矩的計(jì)算19</p><p>　　4.1.4 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算19</p><p>　　4.1.5 起動(dòng)慣性阻力矩的計(jì)算19</p&g

23、t;<p>　　4.1.6 步進(jìn)電機(jī)輸出軸總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算19</p><p>　　4.2 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)選擇19</p><p>　　4.3 縱向進(jìn)給滾珠絲杠的選擇與校核19</p><p>　　4.3.1 承載能力的校核19</p><p>　　4.3.2 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算20</p><p&

24、gt;　　4.3.3 剛度驗(yàn)算20</p><p>　　4.4 滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.4.1 移動(dòng)導(dǎo)軌的分析21</p><p>　　4.4.2 移動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)選21</p><p>　　4.4.3 移動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算22</p><p>　　4.5 縱向進(jìn)給軸承的選擇25</p&

25、gt;<p>　　5 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.1 橫向進(jìn)給負(fù)載分析及計(jì)算26</p><p>　　5.1.1 摩擦阻力的計(jì)算26</p><p>　　5.1.2 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算26</p><p>　　5.1.3 絲杠摩擦阻力矩的計(jì)算27</p><p>　　5.1

26、.4 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算27</p><p>　　5.1.5 起動(dòng)慣性阻力矩的計(jì)算27</p><p>　　5.1.6 步進(jìn)電機(jī)輸出軸總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算27</p><p>　　5.2 橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)選擇27</p><p>　　5.3 橫向進(jìn)給滾珠絲杠的選擇與校核28</p><p>　　5.3.1 承載

27、能力的校核28</p><p>　　5.3.2 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算28</p><p>　　5.3.3 剛度驗(yàn)算28</p><p>　　5.4 滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29</p><p>　　5.4.1 移動(dòng)導(dǎo)軌的分析29</p><p>　　5.4.2 移動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)選29</p><p>

28、;　　5.4.3 移動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算29</p><p>　　5.5 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)軸承的選擇31</p><p>　　6 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32</p><p>　　6.1 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算32</p><p>　　6.1.1 初選[d1/a]值32</p><p>　　6.1.2 中心距計(jì)算32</

29、p><p>　　6.2 傳動(dòng)基本尺寸的確定32</p><p>　　6.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的校核計(jì)算33</p><p>　　6.3.1 蝸輪按齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算33</p><p>　　6.3.2 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算35</p><p>　　6.3.3 蝸桿軸繞度驗(yàn)算35</p><p>

30、　　6.3.4 溫度計(jì)算35</p><p>　　6.3.5 潤(rùn)滑油粘度和潤(rùn)滑方法35</p><p>　　6.3.6 花鍵的選擇36</p><p><b>　　結(jié)論與展望37</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)38</b></p><p><

31、b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　隨著時(shí)代的發(fā)展，作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一的金屬切削機(jī)床得到了更多的研究和發(fā)展，而隨著在機(jī)加工中廣泛投入使用這種機(jī)床，更是促進(jìn)了傳統(tǒng)的機(jī)械加工行業(yè)的高

32、速發(fā)展。由于多工位加工機(jī)床極大地提高了加工精度、生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，受到了生產(chǎn)商的廣泛歡迎。而多工位機(jī)床則因其一次裝夾能進(jìn)行多工位的加工。在某種程度上，更是大大的提高了機(jī)加工的加工效率，很適合工件的批量生產(chǎn)。</p><p>　　1.1 鉆床的工藝范圍</p><p>　　鉆床類機(jī)床屬孔加工機(jī)床，一般用于加工直徑不大、精度要求不高的孔。其主要加工方法是用鉆頭在實(shí)心材料上鉆孔，此外還可在原有

33、孔的基礎(chǔ)上擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面、攻螺紋等加工。如圖1.1所示。</p><p><b>　　1.2 鉆床的類型</b></p><p>　　鉆床的主要類型有臺(tái)式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、深孔鉆床等。在鉆床上加工時(shí)，工件固定不動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)是刀具（主軸）旋轉(zhuǎn)，刀具沿軸向的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 </p><p>　　1.2.1 臺(tái)式鉆床</p>

34、<p>　　臺(tái)式鉆床實(shí)質(zhì)上是加工小孔的立式鉆床，簡(jiǎn)稱臺(tái)鉆，其鉆孔直徑一般在16mm以下。主要用于小型零件上各種小孔的加工。臺(tái)鉆的自動(dòng)化程度較低，通常采用手動(dòng)進(jìn)給，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧靈活，使用方便。其結(jié)構(gòu)圖見圖1.2所示。</p><p>　　1.2.2 立式鉆床</p><p>　　圖1.3所示是立式鉆床的外形。其特點(diǎn)為主軸軸線垂直布置，且位置固定。主軸箱3 中裝有主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給

35、運(yùn)動(dòng)的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸部件以及操縱機(jī)構(gòu)等。主軸箱固定不動(dòng)，用移動(dòng)工件的方法使刀具旋轉(zhuǎn)中心線與被加工孔的中心線重合，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由主軸隨主軸套筒在主軸箱中作直線移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。利用裝在主軸箱上的進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)5，可以使主軸實(shí)現(xiàn)手動(dòng)快速升降、手動(dòng)進(jìn)給以及接通或斷開機(jī)動(dòng)進(jìn)給。被加工工件可直接或通過夾具安裝在工作臺(tái)2上。工作臺(tái)和主軸箱都裝在方形立柱4的垂直導(dǎo)軌上，可上下調(diào)整位置，以適應(yīng)加工不同高度的工件。適用于中小型工件孔的加工，且加工孔數(shù)不宜過多。&

36、lt;/p><p>　　1.2.3 搖臂鉆床</p><p>　　對(duì)于一些大而重的工件，因移動(dòng)費(fèi)力，找正困難，不便于在立式鉆床上進(jìn)行加工，這時(shí)希望工件固定不動(dòng)而移動(dòng)主軸，使主軸中心對(duì)準(zhǔn)被加工孔的中心，這樣便產(chǎn)生了搖臂鉆床，如圖1.4所示為搖臂鉆床的外形。它的主軸箱裝在搖臂3上，可沿?fù)u臂的導(dǎo)軌水平移動(dòng)，而搖臂3又可繞立柱2 的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，因而可以方便地調(diào)整主軸的坐標(biāo)位置，使主軸旋轉(zhuǎn)軸線與被加工孔的

37、中心線重合，此外，搖臂3還可沿立柱升降，以便于加工不同高度的工件。為保證機(jī)床在加工時(shí)有足夠的剛度，并使主軸在鉆孔時(shí)保持準(zhǔn)確的位置，搖臂鉆床具有立柱、搖臂及主軸箱的夾緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)主軸位置調(diào)整完畢后，可以迅速地將它們夾緊。底座1上的工作臺(tái)5可用于安裝尺寸不大的工件，如果工件尺寸很大，可將其直接安裝在底座上，甚至就放在地面上進(jìn)行加工。搖臂鉆床適用于單件和中、小批量生產(chǎn)中加工大、中型零件。</p><p>　　1.3 鉆削

38、加工的特點(diǎn) </p><p>　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量　以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，多工位加工是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。&l

39、t;/p><p>　　1.3.1 多軸加工的特點(diǎn)</p><p>　　多軸加工是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱

40、，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序。</p><p>　　1.3.1 多工位加工的特點(diǎn)</p><p>　　多工位加工示意圖如圖1.5所示。</p><p>　　它利用機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，使工</p><p>　　在六個(gè)工位上依次進(jìn)行裝卸工件、預(yù)鉆孔、鉆孔、擴(kuò)孔、粗鉸和精鉸工作。它實(shí)現(xiàn)了減少工件的安裝次

41、數(shù)、提高零件各表面間相互位置精度及提高生產(chǎn)效率等目的，相對(duì)普通鉆床而言，它具有高速、高效、高精度等特點(diǎn)。這種加工方式常采用多工位夾具或多軸（或多工位）機(jī)床，使工件在一次安裝后先后經(jīng)過若干個(gè)不同位置順次進(jìn)行加工。</p><p>　　1.4 論文研究的內(nèi)容及意義 </p><p>　　本文根據(jù)設(shè)計(jì)老師的要求，主要設(shè)計(jì)出基于齒輪傳動(dòng)的單軸、快速移動(dòng)回轉(zhuǎn)式工作臺(tái)以實(shí)現(xiàn)不同位置的順次加工，達(dá)到高效

42、、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度等目的，并可通過后期的改進(jìn)設(shè)計(jì)能使鉆削加工實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)控加工。同時(shí)采用多工位加工則更為縮短了裝夾時(shí)間等輔助時(shí)間，使生產(chǎn)率得到更大的提高等。后期還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再通過PLC控制，達(dá)到高效率、高精度、低成本等特點(diǎn)。對(duì)機(jī)械加工行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)的意義。</p><p>　　1.5 本文所做的工作</p><p>　　1）完成數(shù)控多工位鉆床的資料收集與

43、國、內(nèi)外現(xiàn)狀的調(diào)查比較，提出較為可行的方案；</p><p>　　2）完成鉆床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及裝配與關(guān)鍵零部件的相應(yīng)圖紙；</p><p>　　2 機(jī)械傳動(dòng)方案確定</p><p>　　經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計(jì)給出的題目要求和數(shù)據(jù):要設(shè)計(jì)加工工件的最大直徑為Φ10mm，工作行程為300×300×70的數(shù)孔多工位鉆床。根據(jù)這一特點(diǎn)表明要設(shè)計(jì)的機(jī)床是一臺(tái)中小

44、型的鉆床，而且是用于一般的機(jī)加工中。所以設(shè)計(jì)這樣的機(jī)床考慮其經(jīng)濟(jì)性、合理性應(yīng)該是最為重要的和成為設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想！</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容分析</p><p>　　閱讀相關(guān)機(jī)床資料和機(jī)床的市場(chǎng)調(diào)查，選擇合理的機(jī)床結(jié)構(gòu)很重要。傳統(tǒng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)包括立式、臥式兩大類。立式機(jī)床的主軸定位多數(shù)是相同的，它的優(yōu)點(diǎn)在于：機(jī)床小巧、占地空間小、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。適合于工作單一加工工件較小及加工尺寸小的場(chǎng)

45、合。而臥式機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)及主軸箱布局可為單面懸掛主軸箱和主軸箱位于立柱對(duì)面內(nèi)。后者的優(yōu)點(diǎn)在于：主軸箱的自重不會(huì)使立柱產(chǎn)生彎曲變形，相同的切削力所引起的立柱的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形均大為減小。這樣就相當(dāng)于提高了機(jī)床的剛度。故要是采用對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為臥式結(jié)構(gòu)的話就應(yīng)該選用主軸箱位于立柱內(nèi)的布局形式。然而一般的臥式機(jī)床的加工尺寸都很大，對(duì)于我們要設(shè)計(jì)的機(jī)床加工零件的尺寸是很小的：僅為最大加工為Φ10mm的孔。從經(jīng)濟(jì)的角度上來說：我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)床采用立

46、式的結(jié)構(gòu)更為節(jié)省空間，節(jié)省材料。同時(shí)機(jī)床看上去更為小巧，然而完全可以達(dá)到要求加工范圍的要求。包括此類機(jī)床的其它特點(diǎn)都很滿足我們要設(shè)計(jì)機(jī)床的要求。</p><p>　　而另一個(gè)問題則為，機(jī)床是否采用多軸，多軸鉆床可分為可調(diào)式和固定式兩種規(guī)格，可調(diào)式多軸鉆床在其加工范圍內(nèi)，其主軸的數(shù)量、主軸間的距離，相對(duì)可以任意調(diào)整，一次進(jìn)給同時(shí)加工數(shù)孔。在其配合液壓機(jī)床工作時(shí)，可自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)（工退）、快退、停止.同單軸鉆（攻

47、絲）比較，工件加工精度高、工效快，可有效的節(jié)約投資方的人力、物力、財(cái)力。尤其機(jī)床的自動(dòng)化大大減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。固定式多軸鉆床采用單件（加工件）專機(jī)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)其加工件加工頻率高、量大之原因，專門量身定制一件一機(jī)的設(shè)備，在其工作中勿須擔(dān)心尺寸跑偏而傷腦筋，更是可以針對(duì)客戶的要求進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。而對(duì)于大多數(shù)金屬加工機(jī)床來說，數(shù)控進(jìn)給復(fù)合運(yùn)動(dòng)的加工，是以直線軸加上回轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，而數(shù)控回轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)與制造，更是衍生了數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，

48、這種既能作為數(shù)控回轉(zhuǎn)軸，同時(shí)也起著承載工件重量、夾持工件的功能，有著進(jìn)給分度和實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)圓周方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的作用。相比于前者，這種機(jī)床無疑比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。</p><p>　　2.2機(jī)械傳動(dòng)方案的選擇</p><p>　　2.2.1 總體傳動(dòng)方案選擇</p><p>　　通過對(duì)幾種鉆床結(jié)構(gòu)的了解和認(rèn)識(shí)，結(jié)合論文題目的要求，確定設(shè)計(jì)一種基于機(jī)械傳動(dòng)的立式多工位加工的鉆床

49、。該機(jī)構(gòu)應(yīng)能達(dá)到達(dá)到高效、提高工件加工精度、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度等目的。</p><p>　　機(jī)械傳動(dòng)方式種類很多，由于在加工中需要機(jī)床具有一定的移動(dòng)精度和回轉(zhuǎn)精度，因此，本文進(jìn)行多工位鉆床的設(shè)計(jì)主要是采用封閉的齒輪傳動(dòng)方式。</p><p>　　在所有的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)應(yīng)用最廣，可用來傳遞相對(duì)位置不遠(yuǎn)的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。按齒

50、輪軸線的相對(duì)位置分平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)、相交軸圓錐齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸螺旋齒輪傳動(dòng)。其具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 </p><p>　　1）根據(jù)兩軸的相對(duì)位置和輪齒的方向，可分為以下類型： </p><p>　　直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)、人字齒輪傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)、交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)等。 </p><p>　　2）根據(jù)齒輪的工作條件，可分為： </p

51、><p>　　開式齒輪傳動(dòng)式齒輪傳動(dòng)、半開式齒輪傳動(dòng)、閉式齒輪傳動(dòng)等。</p><p>　　齒輪傳動(dòng)部分方式如圖2.1所示。</p><p>　　2.2.2 總體傳動(dòng)方案確定</p><p>　　由上面分析可知，本文傳動(dòng)方式主要在如圖2-1中所列幾種方式中進(jìn)行選擇?，F(xiàn)對(duì)以上幾種齒輪傳動(dòng)方式進(jìn)行分析比較，最終確定適合于多工位加工的齒輪傳動(dòng)方式。&l

52、t;/p><p>　　1）圓柱齒輪傳動(dòng) 　 </p><p>　　用于平行軸間的傳動(dòng)，一般傳動(dòng)比單級(jí)可到8，最大20，兩級(jí)可到45，最大60，三級(jí)可到200，最大300。傳遞功率可到10萬千瓦，轉(zhuǎn)速可到10萬轉(zhuǎn)／分，圓周速度可到300米/秒。單級(jí)效率為0.96～0.99。直齒輪傳動(dòng)適用于中、低速傳動(dòng)。斜齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適用于中、高速傳動(dòng)。人字齒輪傳動(dòng)適用于傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)。圓柱齒輪傳

53、動(dòng)的嚙合形式有3種：外嚙合齒輪傳動(dòng)，由兩個(gè)外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)，由一個(gè)內(nèi)齒輪和一個(gè)小的外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相同；齒輪齒條傳動(dòng)，可將齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)辇X條的直線移動(dòng)，或者相反。 </p><p><b>　　2）蝸輪蝸桿傳動(dòng) </b></p><p>　　交錯(cuò)軸傳動(dòng)的主要形式，軸線交錯(cuò)角一般為90°。蝸桿傳動(dòng)可獲得很大的傳動(dòng)比，通常單級(jí)

54、為8～80，用于傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)1500；傳遞功率可達(dá)4500千瓦；蝸桿的轉(zhuǎn)速可到3萬轉(zhuǎn)／分；圓周速度可到70米／秒。蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，可以自鎖，但自鎖時(shí)傳動(dòng)效率低于0.5。蝸桿傳動(dòng)齒面間滑動(dòng)較大,發(fā)熱量較多，傳動(dòng)效率低，通常為0.45～0.97。 </p><p>　　3）行星齒輪傳動(dòng) 　</p><p>　　具有動(dòng)軸線的齒輪傳動(dòng)。行星齒輪傳動(dòng)類型很多，不同類型的性能相差很大，

55、根據(jù)工作條件合理地選擇類型是非常重要的。常用的是由太陽輪、行星輪、內(nèi)齒輪和行星架組成的普通行星傳動(dòng)、少齒差行星齒輪傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)等。行星齒輪傳動(dòng)一般是由平行軸齒輪組合而成，具有尺寸小、重量輕的特點(diǎn)，輸入軸和輸出軸可在同一直線上。其應(yīng)用愈來愈廣泛。 </p><p>　　通過以上分析，結(jié)合機(jī)床實(shí)際加工要求，現(xiàn)確定機(jī)床傳動(dòng)方案為：工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，而工作臺(tái)縱向和橫向運(yùn)動(dòng)采用滾球絲桿進(jìn)行傳

56、動(dòng)。</p><p>　　3 主軸傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)</p><p>　　由于電機(jī)工作時(shí)，其負(fù)載阻力有切削力、摩察阻力、慣性力，所以只有在這些阻力被克服，才能正常啟動(dòng)及運(yùn)行。因此要對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)及計(jì)算。</p><p>　　3.1 切削力的計(jì)算</p><p>　　3.1.1 機(jī)床工況要求</p><p>　　要求

57、加工的最大孔為d0=10mm,刀具為高速鋼麻花鉆（以磨損）。工件材料為45井鋼（бb=0.638GPa）；灰鑄鐵190HBS。加工精度為：IT8∽IT10級(jí)以下孔粗加工。</p><p>　　3.1.2 切削力和切削扭矩的計(jì)算</p><p>　　1）當(dāng)工件材料為 45井鋼</p><p>　　根據(jù)已知條件查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-38高速鋼鉆頭鉆孔時(shí)的進(jìn)給量

58、知：10mm鉆頭粗加工的進(jìn)給量為0.22∽0.28。由表2.4-41高速鋼鉆頭切削時(shí)切削速度、扭矩及軸向力可選取進(jìn)給量的兩極限值f=0.08mm/r∽0.30mm/r，對(duì)應(yīng)的它們的切削速度為V=0.99m/s∽0.43m/s,則由得 </p><p><b>　　鉆頭或工件的轉(zhuǎn)速 </b></p><p>　　由《機(jī)械制造工程原理》計(jì)算鉆頭軸向力F和扭矩T的經(jīng)驗(yàn)公式

59、及麻花鉆軸向力和扭矩表達(dá)式中的系數(shù)、指數(shù)及修正系數(shù)可知：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中：бb=0.638GPa CF=61.2 X

60、F=1.0 YF=0.7 </p><p>　　CM=0.0311 XM=2.0 YM=0.8 KF=KFmKFw KM=KMmKMw</p><p>　　對(duì)于已磨損鉆頭KMw=1 KFw=1</p><p>　　工件材料KMm=KFm= =0.98938</p><p>　　則最小進(jìn)給量f=0.08mm/r</p&g

61、t;<p>　　F1=9.81×61.2×10×0.080.7×0.98938×1=1013.79N</p><p>　　T1=9.81×0.0311×102×0.080.8×0.98938×1=4.0Nm</p><p>　　PM1=2×3.14×4.0&

62、#215;31.53×10-3=0.79Kw</p><p>　　最大進(jìn)給量f=0.30mm/r</p><p>　　F2=9.81×61.2×10×0.300.7×0.98938×1=2557.22N</p><p>　　T2=9.81×0.0311×102×0.300.8&

63、#215;0.98938×1</p><p><b>　　=11.52Nm</b></p><p>　　PM2=2×3.14×11.52×13.69×10-3=0.99Kw</p><p>　　2）當(dāng)工件材料為灰鑄鐵時(shí)</p><p>　　根據(jù)已知條件查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)

64、》表2.4-41高速鋼鉆頭鉆孔時(shí)的進(jìn)給量知：10mm鉆頭初加工的進(jìn)給量為0.22∽0.28。由表2.4-41高速鋼鉆頭切削時(shí)切削速度、扭矩及軸向力可迭取進(jìn)給量的兩極限值f=0.12mm/r∽0.70mm/r，對(duì)應(yīng)的它們的切削速度為V=0.79m/s∽0.33m/s,</p><p><b>　　則由可得：</b></p><p><b>　　鉆頭或工件的轉(zhuǎn)速

65、 </b></p><p>　　由《金屬切削刀具》計(jì)算鉆頭軸向力F和扭矩T的經(jīng)驗(yàn)公式及表3-1麻花鉆軸向力和扭矩表達(dá)式中的系數(shù)、指數(shù)及修正系數(shù)可知：</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p><b>　　（3.5）</b></p><p><b>　?。?

66、.6）</b></p><p>　　式中： CF=42.7 XF=1.0 YF=0.8 CM=0.021 XM=2.0 YM=0.8 KF=KFmKFw KM=KMmKMw</p><p>　　對(duì)于已磨損鉆頭KMw=1 KFw=1</p><p>　　工件材料KMm=KFm=（HB/190）0.6=1</

67、p><p>　　則最小進(jìn)給量f=0.12mm/r</p><p>　　F3=9.81×42.7×10×0.120.8×1×1=768.14N</p><p>　　T3=9.81×0.021×102×0.120.8×1×1=3.78Nm</p><p&g

68、t;　　PM3=2×3.14×3.78×25.16×10-3=0.597Kw</p><p>　　最大進(jìn)給量f=0.70mm/r</p><p>　　F4=9.81×42.7×10×0.700.8×1×1=3149.02N</p><p>　　T4=9.81×0.02

69、1×102×0.700.8×1×1=15.49Nm</p><p>　　PM4=2×3.14×10.51×15.49×10-3=1.02Kw</p><p>　　由此可得鉆頭的最大轉(zhuǎn)矩Tmax=15.49Nm</p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩Fmax=3149.02N</p>

70、<p>　　最大切削功率PMmax=1.02Kw</p><p>　　則鉆頭主軸所需要的功率為：P1= PMmax/η總 </p><p>　　其中η總=η花鍵軸η軸承</p><p>　　深溝球軸承η=0.99 （取3個(gè)）</p><p>　　角接觸推力軸承η=0.98 （取2個(gè)）</p><p>

71、;　　花鍵軸η=0.97∽0.98 </p><p>　　由《金屬切削機(jī)床》查得：</p><p>　　η總=η花鍵軸η軸承=0.97×0.993×0.982=0.904</p><p>　　則P1=1.02/0.904=1.03Kw</p><p>　　對(duì)于主軸電機(jī)的選擇，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)于中小功率的電機(jī)，一般

72、額定轉(zhuǎn)矩只有2.1-4，而主軸所需要的最大扭矩為15.49Nm，故必須采用齒輪組進(jìn)行減速以提供大的轉(zhuǎn)矩達(dá)到符合相應(yīng)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　在多工位鉆床的設(shè)計(jì)過程中，要求機(jī)床能夠進(jìn)行多級(jí)變速。在這種情況下，可以采用一個(gè)變速器來解決。無級(jí)變速器就是能使主軸達(dá)到相應(yīng)轉(zhuǎn)矩和使主軸傳遞的轉(zhuǎn)矩符合要求。</p><p>　　同時(shí)，根據(jù)主軸特點(diǎn)設(shè)計(jì)鉆床主軸的特點(diǎn)是主軸在軸向方向上有移動(dòng)，就

73、是說上端的花鍵軸外面必須套有內(nèi)花鍵的齒輪或其它才能將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸，使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在本次設(shè)計(jì)中我們就選用花鍵的齒輪作為傳動(dòng)件，把電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給主軸，則從主軸來的傳動(dòng)方式為：</p><p>　　主軸（花鍵軸）——內(nèi)花鍵齒輪——嚙合齒輪（一組或多組）——聯(lián)軸器——無級(jí)變速器——主軸電動(dòng)機(jī)</p><p>　　3.2 主軸齒輪傳動(dòng)方案確定</p><p>　　3.

74、2.1 設(shè)定齒輪傳動(dòng)方案</p><p>　　主軸齒輪傳動(dòng)方案如圖3.1所示：</p><p>　　軸Ⅰ為機(jī)床主軸，設(shè)計(jì)為齒輪花鍵軸。由前面知齒輪花鍵軸的功率為P1。</p><p>　　圖3.1 主軸傳動(dòng)示意圖</p><p>　　即軸Ⅰ PⅠ= P1=1.13Kw</p><p>　　軸Ⅱ PⅡ= PⅠ

75、/η齒輪=1.13/0.97=1.16Kw</p><p>　　（取η齒輪=0.97，精度等級(jí)為8級(jí)）</p><p>　　則主軸電機(jī)輸出功率P2</p><p>　　P2= PⅠ/η聯(lián)軸器=1.16/0.99=1.18Kw</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇電機(jī)可用YCP802-2，1.1Kw額定功率和YCP90S-2，1.5Kw

76、額定功率最為接近功率要求。而前者略小于最大輸出功率，而加一個(gè)無級(jí)變速器相對(duì)于電機(jī)來說其傳遞功率也不會(huì)消耗太多，粗略估算則選用后者YCP90S-2，額定功率為1.5Kw，額定電壓為380V，額定電流為3.4A，轉(zhuǎn)速為2840r/min，最大額定轉(zhuǎn)矩為2.3Nm。</p><p>　　選擇了電動(dòng)機(jī)就可根據(jù)所選擇電動(dòng)機(jī)確定相應(yīng)的無級(jí)變速器。根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩及主軸所必須達(dá)到的最小轉(zhuǎn)矩，可確定變速器，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》

77、第四卷可選擇的無級(jí)變速器為：HZXD1500L。</p><p>　　根據(jù)無級(jí)變速器的相關(guān)數(shù)據(jù)和主軸所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，無級(jí)變速器提供的轉(zhuǎn)矩已經(jīng)可以達(dá)到主軸要求的轉(zhuǎn)矩，同時(shí)轉(zhuǎn)速也能達(dá)到要求。故在接下來設(shè)計(jì)的齒輪組中，主要達(dá)到的目的為將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給主軸使主軸完成轉(zhuǎn)動(dòng)，并不影響軸向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　對(duì)于齒輪組的設(shè)計(jì)就是要完成傳動(dòng)。為了設(shè)計(jì)需要，可以僅設(shè)計(jì)一組齒輪即可。又因?yàn)?/p>

78、轉(zhuǎn)矩完全達(dá)到要求，轉(zhuǎn)矩要求的差又不是太大，從對(duì)主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手（對(duì)主軸箱的總體布局和結(jié)構(gòu)合理、比例合適），可將這對(duì)齒輪設(shè)計(jì)成一組惰輪，即不改變變速器傳遞出來的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，僅將轉(zhuǎn)動(dòng)傳給主軸，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和目的。</p><p>　　3.2.2 主軸傳動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算</p><p><b>　　1）齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　在齒

79、輪設(shè)計(jì)中，取轉(zhuǎn)矩最大時(shí)設(shè)計(jì)用到最大轉(zhuǎn)矩15.49,切削速度nI=631r/min。</p><p>　　首先小齒輪（主動(dòng)齒輪）用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB∽286HB，平均取為260HB，大齒輪（從動(dòng)齒輪）用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB∽286HB，平均取為240HB。</p><p>　　關(guān)于主軸傳動(dòng)中的第一組齒輪按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算。</p><p&g

80、t;<b>　　（1）初步計(jì)算：</b></p><p>　　轉(zhuǎn)矩:TII= 5.49Nm=5490Nmm</p><p>　　齒寬系數(shù):φd 由表12-13（該節(jié)中所指的表均指《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書中的表） 取φd＝1.0</p><p>　　接觸疲勞極限：σHlim 由圖12.17c可取 </p>

81、<p>　　σHlim1=710MPa σHlim2=580MPa</p><p>　　初步計(jì)算的許用接觸硬力:</p><p>　　[σH1]=0.9σHlim1=0.9×710=639MPa</p><p>　　Ad值由表12-16，取Ad＝85</p><p>　　初步計(jì)算的小齒輪直徑：&l

82、t;/p><p><b>　　d1≥=29.14</b></p><p>　　(其中u=I=1, T=5490Nmm)</p><p>　　取d1＝90mm </p><p>　　初取齒寬：b=φbd1=1×90=90mm</p><p><b>　　（2）校

83、核計(jì)算：</b></p><p><b>　　圓周速度: </b></p><p>　　精度等級(jí)：由表12-6選8級(jí)精度</p><p>　　齒數(shù)Z和模數(shù)m:取齒數(shù)Z1=60,Z2=iZ1=1×60=60</p><p>　　模數(shù)由表12-3取m=1.5 </p><p>　

84、　則 Z2= iZ1=60</p><p>　　使用系數(shù)KA:由表12-9取KA＝1.5</p><p>　　動(dòng)載系數(shù)KV:由表12-9取KV＝1.1</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù)KHα:由表12-10先求：</p><p>　　端面重合度： </p><p>　　重合度系數(shù):Zε==0.7

85、4 </p><p><b>　　由此得：</b></p><p>　　齒間載荷分布系數(shù)KHβ: </p><p>　　載荷系數(shù)：K=KAKVKHαKHβ=1.5×1.1×1.81×1.28=3.82</p><p>　　彈性系數(shù)ZE由表12-12取ZE＝189.8&

86、lt;/p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH:由圖12.16可取ZH＝2.5</p><p>　　接觸最小安全系數(shù)SHmin:由表12-14取SHmin＝1.05</p><p>　　總工作時(shí)間：th=10×300×8×20%=4800h</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL:由表12-15估計(jì)：107<NL<

87、;109</p><p>　　則指數(shù)：m=8.78</p><p>　　NL1=NV1=60γithi(Ti/Tmax)</p><p>　　=60×1×631×4800×(18.78×0.2+0.58.78×0.5+0.28.78 ×0.3)</p><p>

88、<b>　　=3.65×107</b></p><p>　　原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。</p><p>　　接觸壽命系數(shù)ZN:由圖12.18可取</p><p>　　ZN1=1.13 ZN2=1.18</p><p>　　許用接觸應(yīng)力[бH]：</p><p>　　

89、驗(yàn)算：бH=ZEZHZε</p><p><b>　?。?</b></p><p><b>　　＝503.4MPa</b></p><p>　　計(jì)算結(jié)果表明,接觸疲勞強(qiáng)度較為適合，齒輪齒寸無需調(diào)整。</p><p>　?。?）確定傳動(dòng)主要尺寸：</p><p>　　實(shí)際分度圓

90、直徑d,因模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)并未調(diào)整，故分度圓直徑不會(huì)改變，即：</p><p>　　d1=mZ1=90mm d2=mZ2=90mm</p><p><b>　　中心距</b></p><p>　　齒寬b=φbd1=90mm</p><p>　?。?）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：</p>

91、<p><b>　　重合度系數(shù)Yε：</b></p><p>　　齒間載荷分配系數(shù)KFɑ: 由表12-10 </p><p>　　齒向載荷分布系數(shù)KFβ:</p><p>　　由表12-14 KFɑ=1.25</p><p>　　載荷系數(shù)K:K=KA KVKFαKFβ=1.5×1.1

92、×1.49×1.25=3.07</p><p>　　齒形系數(shù)YFɑ: 由圖12.21 YF1=2.8 YF2=2.29</p><p>　　應(yīng)力修正系數(shù)YSa: 由圖12.22Ysa1=1.54 Ysa2=1.74</p><p>　　彎曲疲勞極限σFlim:由圖12.23C</p><p>　　σFlim1=60MP

93、a σFlim2=450Mpa</p><p>　　彎曲最小安全系數(shù)SFmin:由表12-14 SFmin＝1.25</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL:由表12-15，估計(jì)3×106<NL<1010</p><p>　　則指數(shù)m=49.91 </p><p><b>　　NL1= NV=</

94、b></p><p>　　=60×1×631×4800×(149.91×0.2+0.549.91×0.5+0.249.91 ×0.3)</p><p><b>　　=3.63×107</b></p><p>　　原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。</p>

95、<p>　　彎曲壽命系數(shù)YN: 由圖12.24 YN1＝0.93 YN2＝0.95</p><p>　　尺寸系數(shù)YX: 由圖12.25 YX＝1.0 </p><p>　　許用彎曲應(yīng)力[σF]: </p><p><b>　　驗(yàn)算：</b></p><p>　　傳動(dòng)無過載，故不作靜強(qiáng)度校核。</p

96、><p>　　2）主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p>　　主軸材料45鋼，調(diào)質(zhì)到HB220～250左右</p><p>　?。?）軸直徑及結(jié)構(gòu)的確定：</p><p>　　軸的最小直徑 </p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表16-2查得：45鋼[τT]=35Mpa</p><p>　　取軸最小

97、直徑20mm。</p><p>　　根據(jù)最小軸徑確定各階軸徑。主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.2所示。</p><p>　?。?）軸上軸承和花鍵的確定：</p><p>　　在所在主軸上使用的軸承選擇如下：</p><p>　　圖3.2 主軸結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　選用深溝球軸承和推力球軸承：</p><

98、p>　　a處有：6206 d=30 D=62 B=16</p><p>　　51206 d=30 D=52 B=16</p><p>　　b處有：6206 d=30 D=62 B=16 (兩個(gè))</p><p>　　51206 d=30 D=52 B=16</p>

99、<p>　　則a段取長(zhǎng)設(shè)計(jì)為35，b段取長(zhǎng)設(shè)計(jì)為50。</p><p>　　花鍵軸上花鍵的選擇定型為：由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4.2-13，根據(jù)軸的最小徑可取花鍵為：</p><p>　　Z—D×d×B=4—22×19×8，</p><p>　　dmin=18.3， C=0.3， r=0.2</p>

100、;<p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-2對(duì)花鍵軸聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩計(jì)算：</p><p>　　動(dòng)聯(lián)接過程T=KZhl′rm[P]</p><p>　　花鍵選用矩形花鍵，外徑定心，其定心精度高，表面硬度高于40HRc</p><p>　　工作條件中等，齒面經(jīng)過熱處理。</p><p>　　由7-2查得[P]=5～15Mpa 取[P]= 1

101、5Mpa</p><p>　　選擇齒的接觸長(zhǎng)度l′即為Z4齒的齒寬l′=b4=30mm </p><p>　　取載荷不均勻系數(shù)K=0.8</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　T（動(dòng)聯(lián)接）=0.8×4×0.9×10-3×12.75×10-3

102、5;0.030×15×106</p><p>　　=16.53Nm>Tmax=15.49Nm</p><p>　　則花鍵軸能夠達(dá)到所需傳遞的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　對(duì)于花鍵軸傳遞轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)中產(chǎn)生的摩擦力為F花：取μ=0.1</p><p>　　F花=µf=5338×0.1=533.8N</

103、p><p><b>　　而</b></p><p><b>　　則軸所受軸向力：</b></p><p>　　F合= F花+ Fmax =154.5+3149.02=3304N</p><p>　　則軸向方向齒條受力F合K=1.1×F合=3635N（K=1.1）</p><

104、p><b>　　3）軸向進(jìn)給設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）主軸結(jié)構(gòu)形式確定</p><p>　　在主軸外設(shè)計(jì)一套筒：由長(zhǎng)為80mm的齒條經(jīng)齒輪帶動(dòng)。先設(shè)計(jì)用一級(jí)減速接步進(jìn)電機(jī)使主軸進(jìn)給。其結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3主軸進(jìn)給示意圖</p><p>　　（2）步進(jìn)電機(jī)的選擇及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

105、</p><p>　　由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》：</p><p>　　I=α×t0/3600×δ</p><p>　　其中：α—步距角（deg） δ—脈沖當(dāng)量（鉆床取0.02mm） t0—齒距（t0=Лm）</p><p>　　根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》選步進(jìn)電機(jī) 取α=0.1 m=1.25 <

106、/p><p><b>　　取α=0.75時(shí)</b></p><p>　　取I=3.2（α=0.1時(shí)）可?。?lt;/p><p>　　Z1=20 Z2=64 m=1.25 b=20mm α=200</p><p>　　df1=mZ1=25mm df2=mZ2=80mm de1=28

107、 de2=83</p><p>　　齒輪設(shè)計(jì)成直齒圓柱齒輪，齒輪材料為45鋼，則大小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：</p><p>　　根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，預(yù)選步進(jìn)電機(jī)為200BF001，查得電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p>　　折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p>　　有效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm的計(jì)算：取V=2m/min<

108、/p><p>　　Tm=（F軸+F摩）V主軸進(jìn)給/2Πnm</p><p><b>　　起動(dòng)慣量矩的計(jì)算：</b></p><p>　　以最不利條件下的快速起動(dòng)計(jì)算，設(shè)起動(dòng)加速度或制動(dòng)減速度的時(shí)間</p><p>　　△t=0.3s，由于步進(jìn)電機(jī)的角速度</p><p><b>　　則：

109、</b></p><p><b>　　T慣=</b></p><p>　　則J∑=Tm+T慣=1.04+5.038=6.08Nm</p><p>　　如考慮機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的效率為n，安全數(shù)值為K，則此時(shí)負(fù)載總轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　由預(yù)選的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)200BF001，五相十步，步距角0.10/Step，

110、其最大靜轉(zhuǎn)矩Tymax=14.7Nm，為保證正常的起動(dòng)和停止，步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣˊ，由表可知Tg/Tymax的比值，取Tg/Tymax=0.951，</p><p>　　則Tg=14.7×0.951=13.98Nm>13.03Nm</p><p><b>　　故選擇合適。</b></p><p>　　4 工

111、作臺(tái)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 工作臺(tái)縱向進(jìn)給負(fù)載分析及計(jì)算</p><p>　　4.1.1 摩擦阻力計(jì)算</p><p>　　摩擦阻力應(yīng)等于正壓力乘以摩擦系數(shù)。正壓力應(yīng)包括軸向力F=1175N及工作臺(tái)加縱向軌道之重力，設(shè)工作臺(tái)重量為400Kg，縱向軌道重量為400Kg.</p><p>　　=[（400+400）

112、5;10＋1175]×0.1=917.5N </p><p>　　4.1.2 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</p><p>　　根據(jù)要求粗選：α=0.75 to=5</p><p><b>　　δ=0.005</b></p><p><b>　　∴</b></p><p

113、>　　∴可取 =25 , =52 m=1.5 b=25mm =20o</p><p>　　則：df1=mZ1=1.5×25=37.5mm df2=mZ2=1.5×52=78mm </p><p>　　de1＝40.5mm de2=81mm</p><p>　　將齒輪看作近似

114、的圓柱體，材料為鋼，則大、小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為:</p><p>　　J=7.8×d4 ×b×10-4 (kgm2)</p><p>　　JZ1=7.8×3.754×2.5×10-4=3.86×10-5Kgm2</p><p>　　JZ2=7.8×8.104×2.5×

115、;10-4=8.40×10-4Kgm2</p><p>　　滾珠絲桿直徑選擇為d0=25mm, L=700mm,材料鋼，則絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似的算出為：</p><p>　　JS=7.8×2.54×70×10-4=2.13×10-4Kgm2</p><p>　　由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，預(yù)選步進(jìn)電機(jī)為110BF0

116、04，查得電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 </p><p>　　Jm=3.43×10-4Kgm2</p><p>　　折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p>　　4.1.3 絲杠摩擦阻力矩的計(jì)算</p><p>　　由于用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計(jì)。</p><p>　　4.1.4 等效負(fù)載轉(zhuǎn)

117、矩的計(jì)算</p><p>　　Tm=(F縱+F摩) V工作/2πnm</p><p><b>　　由</b></p><p>　　4.1.5 起動(dòng)慣性阻力矩的計(jì)算</p><p>　　以最不利條件下的快速起動(dòng)計(jì)算，設(shè)起動(dòng)加速式制動(dòng)減速的時(shí)間</p><p>　　Δt=0.5s(一般在0.1～1s之

118、間)，由于步進(jìn)電機(jī)的角速度</p><p><b>　　∴角加速度</b></p><p>　　T慣＝J∑×εm=6.26×10-4×174.44=0.11Nm</p><p>　　4.1.6 步進(jìn)電機(jī)輸出軸總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</p><p>　　J∑=Tm +T慣=0.35+0.11=0.

119、46Nm</p><p>　　4.2 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)選擇</p><p>　　考慮機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的效率η為,安全系數(shù)為K,則比時(shí)的負(fù)載總轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮為 </p><p>　　由預(yù)選的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為110BF004，三相六拍，步距角0.75%step.其最大轉(zhuǎn)矩Tymax=4.9Nm為保證正常的起動(dòng)與停止，步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣ',由表查出T

120、g/TΣ'=0.866</p><p>　　∴Tg=4.9×0.866=4.24Nm>0.99Nm 故選擇合適。</p><p>　　確定選用110BF004步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　4.3 縱向進(jìn)給滾珠絲杠的選擇與校核</p><p>　　初選絲杠型號(hào)為CMD2504-3，因此必須進(jìn)行以下幾個(gè)項(xiàng)目的校核<

121、/p><p>　　4.3.1 承載能力的校核 </p><p>　?。眩絝HfWPmaxCO 式中L—滾珠絲杠壽命系數(shù)（）</p><p>　　Pmax=F縱+F摩＝0+917.5＝917.5N</p><p>　　fH=1 fW=1.2 T=15000</p>

122、<p><b>　　Ｑ＝　　</b></p><p>　　選絲桿CMD2504－3</p><p>　　查表得絲桿額定載荷為ＣO=8.2KN>Q　滿足要求。</p><p>　　4.3.2 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 </p><p>　　取雙推—簡(jiǎn)支式支承，由FK=2</p><p>　　E

123、-鋼的彈性模量2.1×105（Mpa）</p><p>　　I-絲杠小徑的截面慣性矩（）</p><p>　　查手冊(cè)可知，所用絲杠的最小徑為：d1 =21.9mm</p><p>　　取壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K=4　</p><p>　　絲杠長(zhǎng)度L=LS=700mm</p><p><b>　　故滿足要

124、求。</b></p><p>　　4.3.3 剛度驗(yàn)算 </p><p>　　絲杠的剛度是保證第一導(dǎo)程的變動(dòng)量要在允許范圍內(nèi)</p><p><b>　　絲杠最小截面積</b></p><p><b>　　設(shè)T0=0.5</b></p><p>　　I=2.26c