立式雙孔專用鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)--連桿螺栓孔專用鉆床多軸箱【含10張CAD圖帶開題報(bào)告】.zip
立式雙孔專用鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)--連桿螺栓孔專用鉆床多軸箱【含10張CAD圖帶開題報(bào)告】.zip,含10張CAD圖帶開題報(bào)告,立式,專用,鉆床,傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)計(jì),連桿,螺栓,軸箱,10,CAD,開題,報(bào)告
立式雙孔專用鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要
機(jī)床作為實(shí)體經(jīng)濟(jì)中元素。因此機(jī)床有著無語倫比的地位在國民經(jīng)濟(jì)中。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對(duì)鉆床的研發(fā)和發(fā)展提出了很高的要求，因此我們有必要對(duì)鉆床進(jìn)行進(jìn)一步的研究。鉆床在機(jī)械制造業(yè)有很大的影響，在工件的加工過程中，有很多工序都要用到鉆床，而有一部分工件的工序又對(duì)鉆床提出了更高的要求，這也使得我們對(duì)鉆床進(jìn)行更高技術(shù)的改造。
多軸箱的設(shè)計(jì)是為了保證動(dòng)力的傳輸，以適應(yīng)機(jī)床的加工，保證了加工符合要求的零件起了很大作用。
18世紀(jì)末，隨著蒸汽時(shí)代的到來，動(dòng)力源不僅僅依靠人類的體力，這使得鉆床得到革命性的突破。21世紀(jì)的到來，實(shí)際市場對(duì)鉆床再一次提出更高的要求，也使的鉆床在時(shí)代的大背景下又將面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的單作用鉆床完全不能完成社會(huì)市場的需求。因此我們不得不研發(fā)高效率，高精度的鉆床。雙作用鉆床他滿足了市場的實(shí)際需求，并大大的縮短了傳統(tǒng)鉆床的加工時(shí)間。
雙作用鉆頭鉆床他的總體結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)，減速箱，多軸箱等組成。電動(dòng)機(jī)是整個(gè)鉆床的動(dòng)力來源，他支撐起整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，起著至關(guān)重要的作用。減速箱是為了滿足鉆頭的轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到加工工件實(shí)際所需的轉(zhuǎn)速，這對(duì)工件的加工是至關(guān)重要的。多軸箱是為了提高加工效率，由于傳統(tǒng)鉆床不能滿足日益高速發(fā)展的市場的需求，所以在改進(jìn)傳統(tǒng)鉆床的基礎(chǔ)上我們提出雙作用鉆頭同時(shí)鉆孔，這也就引出多軸箱的設(shè)計(jì)。
整個(gè)設(shè)計(jì)書主要是從五個(gè)方面著手，連桿組合機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，多軸箱的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用。
關(guān)鍵詞：減速器；電動(dòng)機(jī)；多軸箱；
I
- I -
Abstract
Machine tools are an element of the real economy.So machine tools have unparalleled position in the national economy.With the rapid development of economy, the market has put forward high requirements for the development and development of drilling machines, so it is necessary for us to carry out further research on drilling machines.Drilling machine in the machinery manufacturing industry has a great influence, in the process of work piece processing, there are many processes are used drilling machine, and part of the workpiece process and puts forward higher requirements on drilling machine, it also makes us to higher technical transformation of drilling machine.
The design of the multi-axle box is to ensure the transmission of power, to adapt to the machine tool processing, ensuring that the processing of the required parts played a significant role.
In the late 18th century, with the advent of the steam age, the power source not only depended on human strength, which led to a revolutionary breakthrough in drilling machines.With the advent of the 21st century, the actual market has once again put forward higher requirements for drilling machines, which will bring opportunities and challenges to drilling machines in the context of The Times.
Traditional single - acting drilling machines cannot meet the needs of the social market.So we have to develop efficient, high precision drilling machines.Double acting drilling machines meet the actual market demand and greatly shorten the processing time of traditional drilling machines.
The overall structure of the double-acting drill drilling machine is mainly composed of motor, reducer, multi-axle box, etc.The motor is the power source of the whole drilling machine. It supports the operation of the whole system and plays a vital role.The speed reducer is designed to meet the speed of the bit to meet the actual speed of the workpiece, which is very important for the workpiece processing.Spindle box is in order to improve the machining efficiency, due to the traditional drilling machine can't meet the needs of the rapid development of market, so the improvement on the basis of traditional drilling
machine we proposed double-acting drill hole at the same time, it also leads to the design of spindle box.
The whole design book mainly starts from five aspects: structural design of connecting rod combination machine tool, design of multi-axle box, design of drive system decelerator and selection of drive system motor.
Keywords：reducer;Motor;Spindle box;
III
- III -
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 前言 1
1.1 本課題的背景和研究意義： 1
1.2 鉆床的發(fā)展趨勢(shì) 6
1.3 鉆床夾具的概述 6
1.4 本課題解決的問題和設(shè)計(jì)時(shí)主要的工作 7
第2章立式雙孔專用鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案 9
2.1 鉆床總體結(jié)構(gòu) 9
2.2 設(shè)計(jì)方案的確定 9
第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用 12
第4章 傳動(dòng)系統(tǒng)減速器的設(shè)計(jì) 13
4.1 減速箱內(nèi)的各齒輪設(shè)計(jì) 13
4.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速箱里的齒輪z(3),z(4)設(shè)計(jì) 13
4.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速箱里的齒輪z(1),z(2)設(shè)計(jì) 14
4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)中減速器中各軸的設(shè)計(jì) 15
4.2.1 軸3的設(shè)計(jì) 15
4.2.2 軸4的設(shè)計(jì) 16
4.2.3 軸5的設(shè)計(jì) 16
4.2.4 軸6的設(shè)計(jì) 16
4.2.5 軸的強(qiáng)度效核 17
第5章 立式雙孔專用鉆床多軸箱的設(shè)計(jì) 21
5.1 預(yù)選加工材料，加工直徑 21
5.2 高速鋼麻花鉆主切削力及扭矩的計(jì)算 22
5.2.1 計(jì)算單個(gè)鉆頭軸向切削力 22
5.2.2計(jì)算單個(gè)鉆頭的扭矩 22
5.3多軸箱齒輪的設(shè)計(jì)與校核 23
5.3.1 齒輪8 ，9，10，11的設(shè)計(jì)與校核 23
5.3.2 齒輪5，6，7的設(shè)計(jì)與校核 29
5.4 多軸箱系統(tǒng)內(nèi)各軸的設(shè)計(jì)與校核 30
5.4.1軸1和軸8的設(shè)計(jì) 31
5.4.2 軸2和軸7的設(shè)計(jì) 31
5.4.3 軸3處的設(shè)計(jì) 31
5.4.4軸的強(qiáng)度效核 32
結(jié) 論 37
參考文獻(xiàn) 39
致 謝 41
V
- V -
第1章 前言
1.1 本課題的背景和研究意義：
背景：鉆床能有今天的成就離不開一代一代人的努力，而我們有一次次的站在先人的肩膀上去在進(jìn)一步的提高工業(yè)基礎(chǔ)。每一次的工業(yè)革命的產(chǎn)生，就會(huì)使得工業(yè)上的各行各業(yè)得到爆發(fā)式發(fā)展。鉆床在一次次的工業(yè)革命下，傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化化程度一次次的得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。隨著近幾年工業(yè)智能化吵的火熱，我相信我國的鉆床又將迎來機(jī)遇和挑戰(zhàn)，并在機(jī)遇和挑戰(zhàn)中完成涅槃重生。
通常在工件上加工孔的機(jī)床叫做鉆床。如箱體，殼體，零件上各種用途的孔。 鉆床的主運(yùn)動(dòng)一般是鉆頭的旋轉(zhuǎn)，鉆頭的軸向運(yùn)動(dòng)一般稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。隨著改革開放的春風(fēng)刮過華夏大地，實(shí)體經(jīng)濟(jì)對(duì)工業(yè)機(jī)器提出了更高的要求。普通鉆床的生產(chǎn)效率以遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上市場的需求。而一些大的項(xiàng)目所采用的設(shè)備，如起重機(jī)，而國內(nèi)的起重機(jī)的功率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足被啟動(dòng)物質(zhì)的重量。并且起重機(jī)上的一些零件所要求的精度比較高，而國內(nèi)的機(jī)床不能加工這種精度的零件。這就對(duì)機(jī)床的創(chuàng)新提出了條件。傳統(tǒng)的鉆床對(duì)于一個(gè)工件上有很多孔，而孔的分布又有一定的規(guī)律。這些被加工對(duì)象的變化就促使這我們不得不對(duì)鉆床作出升級(jí)以能適應(yīng)我們的生產(chǎn)需求。在這樣的大背景下，我們?yōu)榱颂岣咝屎捅患庸すぜ木?，就出現(xiàn)了立式雙面鉆孔組合機(jī)床。而雙鉆孔的鉆床的出現(xiàn)將大大的改善生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度。
鉆床有很多種，如臺(tái)式鉆床，深孔鉆床，立式鉆床，中心孔鉆床等。隨著磨具制造業(yè)的發(fā)展，我們?cè)阢@床上有增加了銑削，攻絲等一些功能。這大大的增加了鉆床的使用率。隨著市場需求的多樣化，機(jī)床也相應(yīng)的分化出很多種類。鉆床作為機(jī)床的一部分，他也隨著市場需求的多樣化而產(chǎn)生了很多的類型。
機(jī)床的產(chǎn)生是人類在長期的改造自然的實(shí)踐中產(chǎn)生的，由于在生產(chǎn)實(shí)踐中，人類會(huì)總結(jié)一些經(jīng)驗(yàn)，會(huì)遇到一些新的加工產(chǎn)品，在這個(gè)過程中，人類就會(huì)慢慢的改造機(jī)床。就像早先的機(jī)床的動(dòng)力來源是靠體力勞動(dòng)，依靠雙手的來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，來進(jìn)行在工件上鉆孔。隨著生產(chǎn)實(shí)踐的進(jìn)行，人類由最初的加工對(duì)象木料轉(zhuǎn)變成金屬材料，這樣就不得使人類在動(dòng)力來源上發(fā)生轉(zhuǎn)變，僅僅依靠體力是不能完成這項(xiàng)工作的。材料的改變對(duì)于鉆床鉆頭切削力提出了要求，而被加工工件大小的改變就要求鉆床上的工作平臺(tái)得具備相應(yīng)的承載能力。被加工工件形狀的復(fù)雜性和被加工工件上孔的不規(guī)則性和所要求被加工孔的大小的不同，要求這鉆床必須發(fā)生改變，并能適應(yīng)現(xiàn)代市場需求。下面這副圖就是我們的祖先所使用的機(jī)床。
18世紀(jì)末，新的動(dòng)力來源蒸汽革命的到來，給機(jī)床的發(fā)展提供了一個(gè)契機(jī)，使的機(jī)床技術(shù)得到了革命性的提高。蒸汽時(shí)代產(chǎn)生的機(jī)床漏洞百出，那時(shí)的機(jī)床是由繩子把各個(gè)零件連接在一起，這樣就導(dǎo)致了機(jī)床必須時(shí)刻準(zhǔn)備維修，這大大降低了機(jī)床的使用效率和工作效率。威爾金森改良了瓦特蒸汽機(jī)，這就使得由蒸汽時(shí)代的機(jī)床又有了進(jìn)一步升級(jí)的機(jī)遇。在隨后的時(shí)間里，莫茲利對(duì)機(jī)床進(jìn)行了大量的研究，又不斷的進(jìn)行改造。莫茲利發(fā)明了用鑄鐵床身來代替三角鐵棒機(jī)架，用惰輪配合交換齒輪對(duì)，并且用不同螺距的絲杠來車削不同螺距的螺紋，這也使的機(jī)床有了很大程度的提升，對(duì)后世的研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而機(jī)床由最初的幾個(gè)類型開始向更專業(yè)化演變。對(duì)于當(dāng)時(shí)鉆床等機(jī)床的歷史現(xiàn)狀，以下有兩張圖片供參考。
圖1.1 蒸汽時(shí)代以前所用的機(jī)床
圖1.2 莫茲利改造以后的機(jī)床
到19世紀(jì)的時(shí)候，機(jī)床已經(jīng)發(fā)展了許多類型，而當(dāng)時(shí)這些車床大多采用天軸——傳動(dòng)帶動(dòng)集中傳動(dòng)，相對(duì)于現(xiàn)在來說，當(dāng)時(shí)這些機(jī)床性能是比較差的。而這些機(jī)床的加工精度也比較低，一位十九世紀(jì)最優(yōu)秀的機(jī)械技師惠特沃斯他發(fā)明了測長機(jī)，而這個(gè)測長機(jī)的測量誤差是萬分之一英寸左右，這大大改善了鉆床對(duì)工件鉆孔的誤差，這也就使得鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)有了不同程度的提高。在這之后不久，美國的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔式六角車床對(duì)于鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化程度有了提高。
圖1.3 菲奇改造后的機(jī)床
20世紀(jì)以來，變速箱的出現(xiàn)，使得機(jī)床再次發(fā)生革命性的突破，他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)，性能上發(fā)生了天翻地覆的變化。人類對(duì)電氣和液壓的研究成果，讓在機(jī)床方面的專家，看到了再次改進(jìn)機(jī)床的方法，電氣和液壓在機(jī)床上普遍應(yīng)用，使機(jī)床再次迅速的發(fā)展。機(jī)床本身的發(fā)展是由于動(dòng)力源，傳動(dòng)系統(tǒng)得到了發(fā)展的空間。而福特提出了一個(gè)“汽車應(yīng)是輕巧的，結(jié)實(shí)的，可靠的，便宜的”，這就要求鉆床必須高效率，高精度。為了適應(yīng)時(shí)代的需要，人類在原有的工業(yè)基礎(chǔ)上大力研發(fā)傳動(dòng)系統(tǒng)，使得鉆床再一次產(chǎn)生變革。直到今天，福特的思想和思路我們認(rèn)為仍然不過時(shí)。
上世紀(jì)中葉，世界上的大部分的鉆床都采用普通的繼電器來進(jìn)行控制。如美國ELDORADO公司生產(chǎn)的MEGA50型的鉆床，日本高崎高級(jí)精工制作所機(jī)構(gòu)所生產(chǎn)的DEG型的鉆床，還有德國TBT公司提供的T30-3-250型的鉆床等一系列機(jī)床。這在當(dāng)時(shí)是比較先進(jìn)的鉆床。
20世始漸漸的興起。在時(shí)代的大背景下，麻省理工學(xué)院和帕森斯公司共同研制數(shù)控模型，成功的研制出了第一臺(tái)示范機(jī)，由于大量采用電子管元件，控制裝置比機(jī)床本體還要大。在示范機(jī)的研制成功下，各國開始研發(fā)和制作同樣性能的機(jī)床，這也就使的鉆床有了很大技術(shù)方面的提高。80年代由于數(shù)控技術(shù)研制成功，對(duì)于鉆床的深孔加工堤供了理論支持，技術(shù)支持，這將極大的推進(jìn)鉆床的發(fā)展。20世紀(jì)90年代，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用得到了廣泛的推廣。世界范圍內(nèi)，數(shù)控技術(shù)開始普遍使用。1968年，我國研制出第一臺(tái)數(shù)控鉆床。這對(duì)于我國數(shù)控鉆床的發(fā)展起到了標(biāo)兵的重大意義。
21世紀(jì)的到來，對(duì)鉆床又提出了更高的要求，單軸立式鉆床對(duì)市場的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)已經(jīng)達(dá)不到了。作為現(xiàn)代大學(xué)生的我，對(duì)于社會(huì)應(yīng)該多做一些貢獻(xiàn)。查找相關(guān)文獻(xiàn)，再和老師，同學(xué)討論的基礎(chǔ)上和對(duì)鉆床了解的基礎(chǔ)上，我想對(duì)立式鉆床作為自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界機(jī)床的發(fā)展，和市場需求的不斷提高。促使這我國鉆床的高速，飛快的發(fā)展。2006年的芝加哥國際機(jī)床制造技術(shù)展覽會(huì)上，各個(gè)國家向我國展示了許多代表著國力水平的先進(jìn)智能鉆床，毫無疑問他們的傳動(dòng)系統(tǒng)先進(jìn)的多比我國。而在傳動(dòng)系統(tǒng)上的技術(shù)也比我國更加成熟。2012年，沈陽第一機(jī)床廠成功研制出i5系統(tǒng)，這標(biāo)志這我國數(shù)控鉆床產(chǎn)業(yè)化。現(xiàn)代化的今天，在19大上，習(xí)近平習(xí)總書記說我國主要的矛盾是人們?nèi)找嬖鲩L的需求與生產(chǎn)力之間的矛盾，這就要求我國機(jī)床的發(fā)展必須再接再厲。
研究意義：長期以來，鉆床的加工量占總的機(jī)床的加工量的比重是有相當(dāng)一部份的。并且在機(jī)械制造業(yè)中，鉆床是占有相當(dāng)重的地位。對(duì)鉆床的研究對(duì)機(jī)械制造業(yè)是有重要意義的。
單頭鉆床在機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用是很廣泛的。根據(jù)市場需求，對(duì)于工件鉆孔的要求，往往一個(gè)工件上需要鉆好幾個(gè)孔，這就需要多次移動(dòng)夾具而實(shí)現(xiàn)多次對(duì)刀，而對(duì)于單軸鉆床來說這樣加工效率就大大的降低了，而對(duì)于工人來說就加大了他們的勞動(dòng)量，這就對(duì)于大批量生產(chǎn)很難實(shí)現(xiàn)。
眾所周知，機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。而作為機(jī)械制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)床又起著舉重若輕的作用。鉆床作為機(jī)床的一部分，他為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有著很大的作用。傳動(dòng)系統(tǒng)在鉆床中就相當(dāng)于心臟與人體的關(guān)系。因此我們對(duì)于鉆床上傳動(dòng)系統(tǒng)的研究有著很大的推動(dòng)作用。
2012年沈陽第一機(jī)床廠研發(fā)的i5系統(tǒng)使得更高技術(shù)的鉆床產(chǎn)業(yè)化。這就大大的促進(jìn)了我國工業(yè)的普遍化。由于傳統(tǒng)的單鉆頭鉆床已經(jīng)完全不能滿足現(xiàn)實(shí)的需要，多軸鉆頭必將是以后鉆床的發(fā)展趨勢(shì)。
傳動(dòng)系統(tǒng)作為鉆床的核心部分他對(duì)鉆床的發(fā)展起著巨大的推動(dòng)作用。而傳動(dòng)系統(tǒng)一般有通過齒輪傳動(dòng)，渦輪傳動(dòng)等一些傳動(dòng)方式。在鉆床發(fā)展的歷史中，傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)歷了一代又一代的升級(jí)。20世紀(jì)40年代，傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪傳動(dòng)做工都比較粗糙，并且能量損耗也十分巨大，這就使得能量的轉(zhuǎn)化率非常低，這就要求我們?nèi)祟惒坏貌粚?duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪傳動(dòng)的能量的轉(zhuǎn)化率怎樣提高來進(jìn)行研發(fā)。
隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于所加工的零件要求加工精度要高，生產(chǎn)質(zhì)量要高，加工效率要大，噪音要低，對(duì)加工零件的方法要多樣化提出了要求。而現(xiàn)在的加工設(shè)備已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需求。
1.2 鉆床的發(fā)展趨勢(shì)
近些年來，隨著工業(yè)快速的發(fā)展，市場對(duì)鉆床的依賴越來越大。 近幾年來，為了加工在一個(gè)零件上存在幾個(gè)不同位置的孔，各個(gè)國家的有關(guān)部門開始研究多空同時(shí)加工的鉆床。
由于多軸加工效率高，投入成本低，生產(chǎn)周期短，加工精度低，設(shè)備的耐用度大，多軸加工機(jī)床必然廣泛應(yīng)用。并且鉆床在我國紡織機(jī)械，石油機(jī)械，航空航天機(jī)械等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，對(duì)于多軸鉆床的發(fā)展將是歷史的必然。
鉆床是人類長期實(shí)踐并在實(shí)踐中不斷的改善的結(jié)果。鉆床的發(fā)展趨勢(shì)必然依據(jù)生產(chǎn)力的發(fā)展而發(fā)展。21世紀(jì)是信息時(shí)代，鉆床的發(fā)展趨勢(shì)也將必然依存信息時(shí)代而進(jìn)步發(fā)展。從1949年建國，我國對(duì)機(jī)床進(jìn)行了大量投資和研發(fā)。通過引進(jìn)大量的國外先進(jìn)鉆床，我們進(jìn)行研究和改進(jìn)。通過60多年的發(fā)展，我國僅僅依靠國際工業(yè)水平和我國的國家實(shí)際水平，在技術(shù)上得到了很大程度的提高，并在國際工業(yè)水平上也處于很高的地位。在這60多年的發(fā)展下，從不知什么是機(jī)床，到在國際中我國鉆床技術(shù)處于中高水平。
1.3 鉆床夾具的概述
鉆床夾具簡稱鉆模。鉆床夾具就是使工件具有正確的位置，以保證孔的加工精度，使之接受鉆頭的加工的一種構(gòu)件。
鉆床夾具一般由定位元件，夾緊裝置，對(duì)刀元件，連接元件，夾具體，其他元件及裝置組成。
鉆床夾具的種類有很多，如固定模板式鉆模；翻轉(zhuǎn)式鉆模；回轉(zhuǎn)式鉆模；復(fù)蓋式鉆模等；
鉆床夾具的特點(diǎn)：
1.刀具自身的剛性比較差。
2.多刀刃的刀具如果不對(duì)稱，易使孔的形位誤差不準(zhǔn)確。
3.用普通麻花鉆鉆孔時(shí)，易使孔位精度得不到保證。
綜合以上鉆床夾具的特點(diǎn)，我們可以知道鉆床夾具的主要任務(wù)是保證工件相對(duì)于刀具正確位置的嚴(yán)格控制。
1.4 本課題解決的問題和設(shè)計(jì)時(shí)主要的工作
為了適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需求，單頭鉆床已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的加工量了。單頭鉆床在大批量生產(chǎn)中所扮演的角色已經(jīng)不能符合現(xiàn)在工業(yè)的需求了，他的加工精度，加工效率，加工質(zhì)量等跟不上所要加工產(chǎn)品的條件。
我們?cè)谶@次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要解決立式雙面鉆孔組合機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的問題。立式雙面鉆孔組合機(jī)床他的價(jià)格相對(duì)便宜，體積相對(duì)較小，操作簡單，重量較輕。
21世紀(jì)的今天，面對(duì)日益增長的人們的需求。社會(huì)需求多樣化，國際工業(yè)水平一次次的革新和突破。我們應(yīng)順應(yīng)時(shí)代潮流和發(fā)展趨勢(shì)，在原有鉆床的基礎(chǔ)的再次研究，以求得以突破和創(chuàng)造出生產(chǎn)率更高和精度更精確化的生產(chǎn)機(jī)器。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作有以下幾個(gè)方面
1.廣泛查閱有關(guān)鉆床方面的知識(shí)，主要在圖書館和與同學(xué)老師的交流，在此基礎(chǔ)上完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。由于在圖書館里面查閱資料的過程中，面對(duì)浩如煙海的書籍，當(dāng)時(shí)我頭都大了。在圖書管理員和同學(xué)，老師的幫助下我找到了相關(guān)的書籍。
2.對(duì)立式雙面鉆孔組合機(jī)床的原理，結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入了解和學(xué)習(xí)，并對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行計(jì)算，如傳動(dòng)系統(tǒng)減速設(shè)計(jì)，夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用，工件的夾緊計(jì)算及選擇，多軸箱的設(shè)計(jì)。在組成整個(gè)立式雙面鉆孔組合機(jī)床的各個(gè)部分中涉及很多問題。如立式雙面鉆孔組合鉆床中的減速器這一部分。我們通過什么傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來達(dá)到我們減速的目的，在查閱大量的資料下，我選擇了行星齒輪來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到鉆頭所需的轉(zhuǎn)速。
3.對(duì)立式鉆孔專用鉆床的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中我們很多機(jī)構(gòu)必須需要原始數(shù)據(jù)。而這些原始數(shù)據(jù)我們必須查閱大量資料，在資料中尋求我們認(rèn)為更加符合設(shè)計(jì)需要的，并能在實(shí)際的運(yùn)用中符合條件。
對(duì)立式雙孔專用鉆床各個(gè)部分進(jìn)行效核，并對(duì)立式雙面鉆孔組合鉆床中的各個(gè)零件的相對(duì)位置能夠區(qū)分開，并畫出立式雙面鉆孔組合鉆床的裝配圖和主要零件的零件圖。在畫圖時(shí)應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)。
4.立式雙孔專用鉆床是對(duì)原有鉆床的基礎(chǔ)上對(duì)其創(chuàng)新后的鉆床。在這片論文中我們主要是對(duì)立式雙面鉆孔組合鉆床的一些核心系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要對(duì)立式雙面鉆孔組合鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在對(duì)立式雙面鉆孔組合鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們必須選取電動(dòng)機(jī)，還有對(duì)電動(dòng)機(jī)額定功率的確定。這就需要我們查閱大量的數(shù)據(jù)資料。由于我們選取電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)不符合立式雙面鉆孔組合鉆床鉆頭的轉(zhuǎn)速。這就要求我們?cè)诙噍S箱和電動(dòng)機(jī)之間有一個(gè)減速系統(tǒng)。在減速系統(tǒng)中，我們選擇什么樣機(jī)構(gòu)來達(dá)到減速的目的。通過查閱大量資料我們選擇行星齒輪，因?yàn)樗ㄟ^齒輪之間的嚙合，通過齒輪的齒數(shù)不一樣，來達(dá)到減速目的，并且齒輪之間動(dòng)能的傳動(dòng)是很穩(wěn)定的，能量損耗低，占用空間小等特點(diǎn)。
5.對(duì)于這篇論文我們所要解決的問題，以上我們做了一個(gè)大概的說明。對(duì)這些問題通過查閱相關(guān)資料和向同學(xué)，老師之間的交流我們有了初步的解決，在寫作過程中，我相信還會(huì)有很多問題，我將慢慢的去克服。
第2章立式雙孔專用鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案
2.1 鉆床總體結(jié)構(gòu)
立式連桿鉆床組成部分主要是，電動(dòng)機(jī)，連桿多軸箱，減速傳動(dòng)系統(tǒng)，夾具，工作臺(tái)等組成。對(duì)于立式連桿鉆床的總體設(shè)計(jì)主要分為以下幾部分。
1．連桿多軸箱的設(shè)計(jì)（雙頭結(jié)構(gòu)鉆頭的設(shè)計(jì)）
兩鉆頭之間的距離的調(diào)整是通過齒輪之間的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。
2．傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱的設(shè)計(jì)
電動(dòng)機(jī)的軸的運(yùn)轉(zhuǎn)必須經(jīng)過變速箱中齒輪之間的轉(zhuǎn)換傳遞給鉆床的軸上。
3．傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用
通過鉆床加工工件時(shí)，而工件所要求的鉆頭的轉(zhuǎn)矩折到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩上，再根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，計(jì)算應(yīng)該選用多大功率的電動(dòng)機(jī)。
2.2 設(shè)計(jì)方案的確定
通過對(duì)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，和查閱相關(guān)資料，與同學(xué)老師的交流，我決定選用通過齒輪之間的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)鉆頭距離之間的調(diào)整。
圖2.1 兩軸鉆孔動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)調(diào)整
上圖為連桿組合機(jī)床原理圖。
通過齒輪來調(diào)節(jié)雙頭鉆頭之間的距離這個(gè)規(guī)律就像太陽，行星，衛(wèi)星之間相互運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)律。行星繞這太陽轉(zhuǎn)，衛(wèi)星繞著行星轉(zhuǎn)。
此次主要是設(shè)計(jì)立式連桿鉆床，這要比傳統(tǒng)的單軸鉆床的效率得到了大大的改善，對(duì)工件加工精度，產(chǎn)品的質(zhì)量有了很大的提高。立式雙頭鉆床能在較大的范圍內(nèi)，對(duì)工件同時(shí)加工兩個(gè)孔，這使得鉆床的使用范圍有所擴(kuò)大，并能保證兩孔的相對(duì)位置精度。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖我們能夠知道，兩孔的加工范圍在Lmin~Lmax之間。
圖2.2 兩軸鉆孔頭結(jié)構(gòu)圖
1.連接體 2.鉆床主軸 3.太陽齒輪 4、9、18.滾針軸承 5.隔套 6.行星齒輪 7.隔墊 8.衛(wèi)星齒輪 10.隔離塊 11.殼體 12.前端法蘭 13.距離調(diào)整塊 14.行星齒輪軸 15.襯套 16.止推軸承 17.鉆 孔主軸 19.緊定螺釘 20.鉆孔主軸套 21.彈簧卡頭。
對(duì)兩軸鉆孔頭結(jié)構(gòu)圖的工作原理進(jìn)行分析，圖2.2中。用螺釘把連接體固定在主軸上，而鉆孔頭通過連接體1與鉆床主軸上不回轉(zhuǎn)部分連接。主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)太陽齒輪3運(yùn)轉(zhuǎn)，太陽齒輪3的運(yùn)轉(zhuǎn)是通過主軸上的錐孔套與太陽齒輪3的摩擦而實(shí)現(xiàn)的。太陽齒輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)行星齒輪6的轉(zhuǎn)動(dòng)，而行星齒輪6的轉(zhuǎn)動(dòng)則帶動(dòng)鉆孔主軸17的轉(zhuǎn)動(dòng)。特別注意的是，行星齒輪6是惰輪，并且鉆孔頭和行星齒輪都是圍著太陽齒輪公轉(zhuǎn)的。衛(wèi)星齒輪8帶動(dòng)鉆孔主軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，是通過衛(wèi)星齒輪8與鉆孔主軸過盈配合來實(shí)現(xiàn)的。通過彈簧卡頭21夾緊鉆頭。我們用尺寸小的齒輪來使兩軸鉆孔頭整體結(jié)構(gòu)緊湊。
優(yōu)點(diǎn)：這類結(jié)構(gòu)的鉆床，體積比較小，結(jié)構(gòu)緊湊，加工效率高，價(jià)格比較便宜，加工質(zhì)量好，加工精度高，適合中小批量使用。
缺點(diǎn)：由于鉆孔主軸的相對(duì)位置不易調(diào)整，所以被加工工件上孔的相對(duì)位置比較規(guī)律的時(shí)候，易加工，操作方便。對(duì)于被加工工件上孔的相對(duì)位置不規(guī)則，分布雜亂的時(shí)候，就相對(duì)來說麻煩。因?yàn)檎{(diào)整兩鉆頭的相對(duì)位置比較復(fù)雜，相對(duì)位置精度不是很精確，并且大多數(shù)情況下調(diào)不出來，就是調(diào)出來了，再加工過程中會(huì)使主軸受力惡化，不利于主軸的壽命。
第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用
查資料可知扭矩的公式如下：
M=CMd0xMfyMKmN?mm （3-1）
根據(jù)上文中的公式我們可知單個(gè)鉆頭的扭矩為：
M=333.4×1.21.9×0.100.8×1.0=5.95N.m；
所以軸1和軸8處的扭矩為：
T1=M=T8=5.95N.m；
我們?nèi)鬟f效率為η=0.9；
軸2和軸7的扭矩為：
TZ6,9=Z9Z8T11η=3020×5.95×10.9=TZ7,11=9.92N.m；
軸3的扭矩為：
T3=2Z5Z6TZ6,91η=2×4040×9.92×10.9=22.04N.m ；
軸4的扭矩為：
T4=Z3Z4T31η=3451×22.04×10.9=16.40N.m；
軸5的扭矩為：
T5=Z1Z3T41η=3451×16.40×10.9=12.096N.m；
軸6的扭矩為：
T6=T51η=12.096×10.9=13.44N.m；
由上可知電動(dòng)機(jī)所需的功率為：
P=T6n69550000=13440×14409550000=2.03kw；
式中：
n6—軸6的轉(zhuǎn)速， 注：n6=n1（n1為齒輪1的轉(zhuǎn)速）；
T6—軸6的轉(zhuǎn)矩，；
由以上數(shù)據(jù)我們查表12-1[3]可知：
電動(dòng)機(jī)我們選用Y100L1-4型，額定功率我們選擇為2200W的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的重量為35kg;電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為1430r/min；電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min；
第4章 傳動(dòng)系統(tǒng)減速器的設(shè)計(jì)
4.1 減速箱內(nèi)的各齒輪設(shè)計(jì)
假定減速箱中兩對(duì)齒輪z1和z2與z3和z4有相同的齒數(shù)比 1.5。
4.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速箱里的齒輪z(3),z(4)設(shè)計(jì)
齒輪的工作壽命為20年，齒輪每年工作時(shí)間為300天，工作制為兩班制，每班工作時(shí)間為12小時(shí)。
初次選擇：齒輪3的材料為調(diào)質(zhì)的；硬度采用為280HBS的布氏硬度；齒數(shù)z3=30；
齒輪4的材料為調(diào)質(zhì)的45鋼；硬度采用為240HBS的布氏硬度；齒數(shù)z4=45；
1 計(jì)算齒輪3，4的扭矩
齒輪3的扭矩為：
T3=22N?m；
η—傳動(dòng)效率，我們?nèi)ˇ?0.9；
因此齒輪4的扭矩為：
T4=T31η=24.45N?m；
2 計(jì)算齒輪3，4的齒數(shù)
2.1齒輪3和齒輪4的模數(shù)為：
m3=m4=1.5mm；
因此齒輪3的齒數(shù)為：
z3d3m3=51.471.5≈34；
那么大齒輪4的齒數(shù)為：
z4=1.5×34=51；
2.2 幾何尺寸計(jì)算
2.2.1 計(jì)算齒輪3，4的分度圓直徑
齒輪3的分度圓直徑為：
d3=z3m3=34×1.5=51mm；
齒輪4的分度圓直徑為：
d4=z4m4=51×1.5=76.5mm；
2.2.2 計(jì)算齒輪3和齒輪4之間的中心距
中心距為：
d3,4=d3+d42=51+76.52=63.75mm
2.2.3 計(jì)算齒輪3和齒輪4的齒寬
齒輪3的齒寬為：
b3=?d3d3=0.6×51≈31mm；
齒輪3的齒寬計(jì)算數(shù)據(jù)為31mm，而我們通常進(jìn)行人為的圓整；由于齒輪配合是容易產(chǎn)生誤差而導(dǎo)致齒輪的軸向錯(cuò)位，我們把嚙合的齒輪中的小齒輪進(jìn)行人為的增加5mm到10mm。
所以齒輪3和齒輪4的齒寬為
B3=36mm;B4=31mm;
圖4.1 齒輪3、4簡圖
4.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速箱里的齒輪z(1),z(2)設(shè)計(jì)
齒輪1和2比齒輪3和4傳遞的扭矩要小，并且齒輪1和2與齒輪3和4的傳動(dòng)比相等。所以我們選擇齒輪1和齒輪2與齒輪3和4相同。
1.齒輪1和齒輪2的模數(shù)
m1=m2=m3=m4=1.5mm；
2.齒輪1和齒輪2的齒數(shù)
z1=z3=34；
z2=z4=51；
3.齒輪1和齒輪2的分度圓直徑
齒輪1的分度圓直徑為：
d1=d3=z3m3=34×1.5=51mm；
齒輪2的分度圓直徑為：
d2=d4=z4m4=51×1.5=76.5mm；
4.齒輪1和齒輪2的齒寬
齒輪1的齒寬為：
B1= B3=36mm；
齒輪2的齒寬為：
B2= B4=31mm ；
圖4.2 齒輪1、2的簡圖
4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)中減速器中各軸的設(shè)計(jì)
假定軸的材料為45鋼
4.2.1 軸3的設(shè)計(jì)
軸3的轉(zhuǎn)矩為：
T3=2Z5Z6TZ6,91η=2×4040×9.92×10.9=22.04×103N?mm；
查找表15-3[2]，我們知道τT為25；
所以軸3的最小直徑為：
d3≥3T30.2τT=3220400.2×25=16.40mm
由上文我們知道軸上有兩個(gè)槽時(shí)，應(yīng)在計(jì)算的基礎(chǔ)上再增加7%；所以軸3的最小直徑為：
d3≥16.39×1.07=17.55；取整為；
4.2.2 軸4的設(shè)計(jì)
軸4的轉(zhuǎn)矩為：
T4=Z3Z4T31η=3451×22.04×10.9=16.33×103N?mm；
查找表15-3[2]中，我們知道τT為25；
所以軸4處的最小直徑長度為：
d4≥3T40.2τT=3163300.2×25=14.84mm；
有軸3我們可知，軸4上也有兩個(gè)槽，所以軸4上的最小直徑為：
d4≥14.84×1.07=15.88mm；
取整為d4=16mm；
4.2.3 軸5的設(shè)計(jì)
軸5的轉(zhuǎn)矩為：
T5=Z1Z2T41η=3451×16.33×10.9=12.096×103N?mm；
查找表15-3[2]，我們知道為τT25；
所以軸5處最小直徑為：
d5≥3T50.2τT=3120960.2×25=13.43mm；
根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)中我們知道軸5也有2各槽，所以軸5的最小直徑為：
d5≥13.34×1.07=14.27mm
取整為：d5≥13.34×1.07=14.27mm；
4.2.4 軸6的設(shè)計(jì)
軸6的轉(zhuǎn)矩為：
T6=T51η=12.096×10.9=13.44×103N?mm；
查找表15-3[2]，我們知道τT為25；
所以軸6處的最小直徑為：
d6≥3T60.2τT=3134400.2×25=13.90mm；
根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)中我們知道軸6也有2各槽，所以軸6的最小直徑為：
d6≥13.90×1.07=14.87mm
取整為：d6=15mm；
圖4.3 軸的簡圖
4.2.5 軸的強(qiáng)度效核
1.由于軸3，軸4，軸5和軸6。這四個(gè)軸之間只有軸6承受的力更大，我們只需校核軸6就可以。如果軸6滿足我們的實(shí)際需求，那么其余三個(gè)軸也將滿足我們的實(shí)際需求。在對(duì)軸進(jìn)行效核的原則是我們要滿足軸的在實(shí)際工作中的強(qiáng)度和剛度。我們根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，并選取合適的許用應(yīng)力，根據(jù)具體的情況選擇合適的方法對(duì)其進(jìn)行效核。在對(duì)傳遞扭矩的軸時(shí)，我們應(yīng)該采用扭矩強(qiáng)度進(jìn)行效核。在對(duì)只受彎矩的軸進(jìn)行效核時(shí)，如芯軸，我們應(yīng)該采用彎矩強(qiáng)度進(jìn)行效核。對(duì)于以上兩種情況都具備的我們應(yīng)按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行效核。
對(duì)于我們這次效核，我們只需對(duì)那些承受彎矩和扭矩相對(duì)較大的軸進(jìn)行強(qiáng)度效核就可以。因此我們對(duì)軸6進(jìn)行效核就可以了。
a.求出軸6上的扭矩 T
在實(shí)際工作中，軸6上所承受的功率P=0.2kw（與齒輪的嚙合損耗以及軸承摩擦損耗的功率我們忽略不計(jì)）。所以軸6的扭矩為：
T6=13.44N?m
b. 求作用在齒輪上的力
d=mz=2×41=80mm
Ft=2Td=2×3108.82982=75.82
Fγ=Fttanα=75.82tan20。
c.軸6的受力分析
1.計(jì)算軸6的承載力：
在水平面內(nèi)
FH1l2=Ftl1+l2 FH1=75.82×153+4315397.12N
FH2= FH1-Ft=97.12-75.82=21.3N
在垂直平面內(nèi)
FVl1+l2=FV1l2
FV1=27.59×153+43153=35.34N
FV2=FV1-Fγ=35.34-27.59=7.75N
2.對(duì)軸8各個(gè)部位的分析
在水平面內(nèi)，a-a剖面左側(cè) MaH=Ftl1=75.82×43=3160.26N?mm
a-a剖面右側(cè) MaH=FH2l2=21.3×153=3058.9N?mm
在垂直平面內(nèi)，a-a剖面左側(cè) Mav=FrL1=27.59×43=1086.37N?mm
a-a剖面右側(cè) Mav=Fv2L2=7.75×153=1175.75N?mm
合成彎矩，a-a剖面左側(cè)
Ma=MaH2+Mav2=3260.262+1186.372=3469.4N?mm
a-a剖面右側(cè)
Ma,=MaH,2+Mav,2=3258.92+1185.752=3467.9N?mm
3.畫軸六的彎矩圖
圖4.4 軸6的內(nèi)力分布圖
d.對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行判斷
a-a截面右側(cè)的扭矩要不左側(cè)的扭矩大，扭矩為T，那么我們認(rèn)為左側(cè)應(yīng)該為危險(xiǎn)截面，那么我們對(duì)于右側(cè)只需滿足強(qiáng)度要求就可以了。
e. 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核
由參考文獻(xiàn)[12]表11.2我們可知道σ=σ-1=60MPa
α=σHbσob=60100=0.6
a-a剖面左側(cè)
W=0.1d3-btd-t2d=0.1×203-5×3×20-322×20=691.63mm3
σε=m2+αT2w=3469.42+0.6+3108.822691.63=5.69MPa<σ
f. 對(duì)軸8的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)進(jìn)行效核：
我們查找參考文獻(xiàn)[12]表11.2中可以知道σB=640MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa，φσ=0.2，ψz=0.1；
a-a截面左側(cè)
W=0.2d3-btd-t22d=0.2×203-20×3×20-322×20=1166.5mm3
我們查參考文獻(xiàn)[12]附表11.2中可以知道Kσ=1，Kτ=1.8；由表10-4我們查得絕對(duì)尺寸系數(shù)εσ=0.95，ετ=0.92；軸經(jīng)過磨削加工，由表11.4我們知道表面質(zhì)量系數(shù)β=1.0。則
彎曲應(yīng)力：σb=MW=3469.41166.5=2.97MPa
應(yīng)力幅:σa=σb=2.97MPa
平均應(yīng)力:σm=0
切應(yīng)力 ： τT=TWT=3108.8291166.5=2.67MPa
τa=τm=τT2=1.335MPa
安全系數(shù):Sσ=σ-1K6βεσσa+ψσσm=27511.0×0.97×2.97+0.2×0=87.9
Sτ=τ-1Kτβεττa+ψzτm=1551.81.0×0.92×1.355+0.1×1.355=55.62
S=S6SZS62+SZ2=87.9×55.6287.92+55.622=47
我們查找參考文獻(xiàn)中的表11.8，可以知道許用安全系數(shù)S=1.3~1.5， 由上述我們可知S>S，所以截面a-a安全，所以軸6的強(qiáng)度滿足要求。那么軸3，軸4，軸5也滿足強(qiáng)度效核。在實(shí)際運(yùn)用中，滿足各個(gè)方面的要求，所以軸3，軸4，軸5和軸6是安全的。
第5章 立式雙孔專用鉆床多軸箱的設(shè)計(jì)
圖5.1多軸箱裝配圖
5.1 預(yù)選加工材料，加工直徑
查表3-10[1]得，鋼的強(qiáng)度極限 σb=735MPa；
（衡量強(qiáng)度的唯一指標(biāo)就是強(qiáng)度極限）
對(duì)于鉆頭直徑我選用 d=16(mm)，鉆頭轉(zhuǎn)速設(shè)定為960(r/min)。
查表3-11[1]在d=16(mm)時(shí)，取f=0.10mm/r（進(jìn)給量）
5.2 高速鋼麻花鉆主切削力及扭矩的計(jì)算
5.2.1 計(jì)算單個(gè)鉆頭軸向切削力
查表3-10[1]得，鉆頭軸向主切削力公式
F=CFd0xFfyFKFN ； （5-1）
加工鋼σb=735MPa時(shí)，查表3-10[1]可知以下系數(shù)的數(shù)據(jù)
CF=833.85；
xF=1
yF=0.7
（1）當(dāng)鉆頭沒有被磨損時(shí) KF=0.9
F=833.35×12×0.10.9×0.9=1.8(KN)
（2）當(dāng)鉆頭被磨鈍的時(shí)候 KF=1；
F=833.35×12×0.10.9×1=2.0(KN)
5.2.2計(jì)算單個(gè)鉆頭的扭矩
查資料可知扭矩的公式如下：
M=CMd0xMfyMKmN?mm （5-2）
查表3-10[1]得
CM=333.4
XM=1.9
yM=0.8
（1）鉆頭沒有被磨損時(shí)：KM=0.87
M=333.4×1.21.9×0.100.8×0.87=5.2km?mm
（2）鉆頭被磨鈍后：KM=1.0
M=333.4×1.21.9×0.100.8×1.0=5.95km?mm
圖5.2 雙作用鉆頭及傳動(dòng)系統(tǒng)中各齒輪和軸所受扭矩簡圖
5.3多軸箱齒輪的設(shè)計(jì)與校核
5.3.1 齒輪8 ，9，10，11的設(shè)計(jì)與校核
1.對(duì)于鉆頭中各齒輪我選用直齒圓柱齒輪。齒輪8和齒輪11為小齒輪，而齒輪9和齒輪10相對(duì)于齒輪8，11為大齒輪。齒輪8和齒輪11只要計(jì)算其中一個(gè)齒輪就可以知道另一個(gè)齒輪，因?yàn)檫@兩對(duì)齒輪副相同。齒輪8的轉(zhuǎn)速為，一年工作的時(shí)間大約300天，而齒輪8的使用壽命大約20年，對(duì)一天的工作制度實(shí)行兩班制，一班12各小時(shí)。
初次選擇：大齒輪的材料：45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度值為240HBS， 大齒輪齒數(shù)為21。
小齒輪的材料：40Cr （調(diào)質(zhì)處理），硬度值為280HBS，小齒輪齒數(shù)為14。
2.根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪分度圓直徑。
計(jì)算小齒輪分度圓直徑的公式如下
d8t≥2.323K1T1?d1?3u1±1u13ZEσH2 (5-3) 公式內(nèi)的各數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算
2.1載荷系數(shù)查找資料選擇K1=1.3
2.2小齒輪8傳遞的扭矩
由上文計(jì)算的鉆頭扭矩就是小齒輪8所要傳遞的扭矩
T1=5.95N?mm
2.3查表10-7[2] 選擇齒寬系數(shù)?d1=1。
2.4查表10-6[2] 選擇材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa。
2.5查表10-21d[2] 根據(jù)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σHlim9=550MPa。
2.6計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
根據(jù)公式N=60njLh計(jì)算小齒輪8的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
計(jì)算公式中各符號(hào)所代表的含義
n—齒輪轉(zhuǎn)速
j—齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)
Lh—齒輪工作壽命（h）
計(jì)算如下
N8=60n8jLh=60×960×1×2×8×300×15=4.147×109
N9=N8u1=4.147×1091.5=2.765×109
式中
n—齒輪轉(zhuǎn)速
j—齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)
Lh—齒輪工作壽命（h）
u—齒輪傳動(dòng)比
2.7根據(jù)圖10-19[2]，選擇接觸疲勞壽命系數(shù)如下
KHN8=0.90；
KHN9=0.95；
2.8計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
根據(jù) σH=KHNσHlimS （5-4）
由（5）可知接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim8=600MPa
σHlim9=550MPa ；
安全系數(shù)S取1所以小齒輪，大齒輪接觸疲勞許用應(yīng)力為
σH8=KHN8σHlim8S=0.9×600=540MPa
σH9=KHN9σHlim9S=0.95×550=522.5MPa
3計(jì)算
3.1 計(jì)算小齒輪8的分度圓直徑
由計(jì)算公式可知：
D8t≥2.323K1T1?d1?3u1±1u13ZEσH2
=2.32×31.3×5950×189.8522.52×2.51.5
=27.69mm
所以小齒輪8的分度圓直徑為28mm。
3.2 計(jì)算小齒輪8圓周速度v。
v8=πd8tn860×1000=π×27.69×96060×1000=1.4m/s
3.3 計(jì)算小齒輪齒寬b
由1.3可知齒寬系數(shù)?d=1
b8=?d1d8t=1×27.69=27.69mm
3.4 計(jì)算小齒輪8的齒寬與齒高之比
由2.1可知分度圓直徑；小齒輪的齒數(shù)為14
所以小齒輪8的模數(shù)為：
m8t=d8tz8=27.6914=1.978
小齒輪的齒高為：h8=2.25m8t=2.25×1.978=4.45mm
由2.3可知齒寬為27.69mm。所以小齒輪8的齒寬與齒高之比為：
b8h8=27.694.45=6.22
3.5 計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)2.3可知v8=1.4m/s，精度為7級(jí)，查圖10-8[2]可知?jiǎng)虞d系數(shù)Kv8=1.07，齒輪為直齒圓柱齒輪，KHα8=KFα8=1。
查找表10-2[2]可知使用系數(shù)KAB=1；
用插值法查找表10-4[2]可知齒輪為7級(jí)精度、小齒輪之間相對(duì)支撐，但并非對(duì)稱布置時(shí)，KHβ8=1.432。
所以載荷系數(shù)為：
K1=KABKv8KHα8KFα8=1×1.07×1×1.423=1.5226
3.6根據(jù)實(shí)際的載荷系數(shù)校正所計(jì)算的分度圓直徑
由上述可知齒寬與齒高之比為b8h8=6.22，而KHβB=1.423,所以查找圖10-13[2]可以得到Kt1=1.3；由2.5可知載荷系數(shù)1.5226。
所以小齒輪8的分度圓直徑效核以后為：
d8=27.69×31.52261.3=29.18mm
3.7 計(jì)算小齒輪8的模數(shù)
由2.6可知齒輪8的分度圓直徑為29.18mm，齒數(shù)為14。
所以模數(shù)為：
m8=d8z8=29.1814=2.08mm
4 .按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)的公式為：
m8≥32K1T1?dZ82YFaYSaσF （5-5）
4.1 計(jì)算設(shè)計(jì)公式里的各系數(shù)
查找圖10-20[2]中，我們可知小齒輪8的彎曲疲勞強(qiáng)度極限和大齒輪9的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，他們分別為：
σFE8=500MPa； σFE9=380MPa；
4.2查找圖10-18[2]中，小齒輪8的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN8=0.85；大齒輪9的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN9=0.88
4.3計(jì)算齒輪8，9的彎曲疲勞許用應(yīng)力
對(duì)于彎曲疲勞安全系數(shù)我們查找資料可知：
S=1.4 ；
小齒輪8的彎曲疲勞許用應(yīng)力為：
σF8=KFN8σFE8S=0.85×5001.4=303.57MPa
大齒輪9的彎曲疲勞許用應(yīng)力為：
σF9=KFN9σFE9S=0.88×3801.4=238.86MPa
4.4計(jì)算載荷系數(shù)
K1=KASKV8KFα8KFβ8=1×1.07×1×1.3=1.391
4.5 查找齒形系數(shù)
查表10-5[2]中，可知齒輪8，9的齒形系數(shù)YFa8=2.80，YFa9=2.52。
4.6查取應(yīng)力校正系數(shù)。
查表10-5[2]中，可知齒輪8，9的校正系數(shù)YSa8=1.55，YSa9=1.625。
4.7計(jì)算大齒輪9、小齒輪8的YFaYSaσF并進(jìn)行比較
計(jì)算小齒輪8的YFaYSaσF為：
YFaYSaσF=2.80×1.55303.57=0.0143
計(jì)算大齒輪9的YFaYSaσF為：
YFaYSaσF=2.52×1.625238.86=0.01715
通過對(duì)比可知大齒輪9比小齒輪8的要大
4.8 設(shè)計(jì)計(jì)算
由上述3.6的計(jì)算可知小齒輪8，11的模數(shù)為：
m8≥1.131mm
由上述2.7和3.8我們可知齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)要比齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)要大。彎曲疲勞強(qiáng)度對(duì)齒輪模數(shù)的大小影響比較大，并且齒面接觸疲勞強(qiáng)度對(duì)齒輪的分度圓直徑影響也比較大。我們選擇彎曲疲勞強(qiáng)度所計(jì)算的模數(shù)1.131，把他轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)值，即m為1.5.而分度圓直徑我們選擇齒面接觸疲勞強(qiáng)度所計(jì)算的數(shù)值，即2.6所計(jì)算的數(shù)據(jù)d=29.18（mm）。這樣既能滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又能滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度對(duì)于齒輪相互之間能量的傳動(dòng)。這樣的選擇我們保證了多軸箱的小巧，體積不笨重，并使得各零件之間結(jié)構(gòu)緊湊。
大小齒輪的模數(shù)為：
m8=m9=1.5（mm）；
小齒輪8，11的齒數(shù)為：
Z8=29.18÷1.5=19.45≈20=Z11
大齒輪9，10的齒數(shù)為：
Z9=1.5×20=30=Z10
5幾何尺寸計(jì)算
5.1計(jì)算大小齒輪分度圓直徑
大齒輪9，10分度圓直徑
d9=Z9m9=30×1.5=d10=45mm
小齒輪8，11分度圓直徑
d8=Z8m8=20×1.5=d11=30mm
5.2 計(jì)算齒輪8，9的中心距
a8,9=d8+d92=30+452=37.5mm
5.3 計(jì)算大小齒輪的齒寬
b8=?d1d8=1×30=30mm
直齒圓柱齒輪實(shí)際的齒寬一般都要在理論的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整。大小齒輪嚙合時(shí)，為了避免大小齒輪裝配時(shí)而產(chǎn)生的軸向誤差，減少齒輪，軸的使用壽命，我們通常的人為的把小齒輪的齒寬加5mm左右。因此小齒輪8，11的齒寬為35mm,大齒輪9，10的齒寬為30mm。
圖5.3 齒輪簡圖
5.3.2 齒輪5，6，7的設(shè)計(jì)與校核
（1）齒輪5，6，7我們選擇用直齒圓柱齒輪。因?yàn)槲覀円淖冦@頭的轉(zhuǎn)速，所以我們必須把齒輪6，9和齒輪7，10相互之間為互聯(lián)齒輪（也就是滑移齒輪）。由3.3.1我們可以知道齒輪9，10的模數(shù)為1.5，因?yàn)辇X輪6和9嚙合，9與10嚙合，因此齒輪5，齒輪6和齒輪7的模數(shù)也應(yīng)該是1.5。
一年工作的時(shí)間大約300天，而齒輪8的使用壽命大約20年，對(duì)一天的工作制度實(shí)行兩班制，
收藏