機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)

PAGEII本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)摘要隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)離我們生活越來(lái)越近，汽車(chē)安全性能的高低關(guān)乎我們的生命安全。車(chē)輪是車(chē)輛行駛和承重的重要部件，汽車(chē)車(chē)輪要靠螺栓螺母連接到汽車(chē)輪輻上，才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞和正常行駛。汽車(chē)車(chē)輪輪輻上螺母座孔加工質(zhì)量的高低，將直接影響著它們之間聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的好壞。因此本課題主要設(shè)計(jì)一臺(tái)專用的汽車(chē)輪輻多軸鉆床。本課題的題目為汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)，多軸鉆床是為加工汽車(chē)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、工作臺(tái)、立體床身、定位加緊機(jī)構(gòu)以及多軸箱、專用夾具等有關(guān)部件組成。普通鉆床鉆孔效率低，同時(shí)無(wú)法達(dá)到加工精度，本課題主要是通過(guò)查資料，了解多軸鉆床的工作原理和設(shè)計(jì)方法，通過(guò)把普通機(jī)床改成多軸鉆床，以提高加工效率，縮短研發(fā)時(shí)間，取的最大化利益。本課題主要是對(duì)設(shè)計(jì)汽車(chē)輪輻多軸鉆床的一般方法和各個(gè)零部件的選用和計(jì)算進(jìn)行介紹的。關(guān)鍵詞：多軸鉆床；加工；汽車(chē)輪輻；設(shè)計(jì) AutomobileSpokeDesignMulti-axisDrillingAbstractWiththerapiddevelopmentofautomobileindustry,carlifeisgettingcloserandclosertous,thelevelofvehiclesafetyperformanceinrelationtoourlives.Wheelsareanimportantcomponentofthevehicleandload-bearing,automobilewheelboltsandnutstorelyspokesconnectedtothecar,inordertoachievepowertransmissionandnormaldriving.Carwheelnutboremachiningspokeonthelevelofqualitywilldirectlyaffectthestrengthofthelinkbetweenthemisgoodorbad.Therefore,themaintasktodesignadedicatedcar-spokemulti-axisdrilling.Thetopicentitledspokemulti-axisdrillingofautomotivedesign,multi-axisdrillingmachineisdedicatedfortheprocessingofcaroutsidethereamingspokespecificallydesigned,fromthebase,table,bed-dimensionalpositioningintensifyinstitutionsandmulti-axle,specialfixturesandotherrelatedcomponents.Lowordinarydrilldrillingefficiencywhilenotachieveprecision,mainlythroughtheissuetofindinformation,understandtheworkingprincipleanddesignmethodofmulti-axisdrillingthroughtheordinaryintomulti-axisdrillingmachinestoimproveprocessingefficiency,shortendevelopmenttimemaximizebenefitstaken.Themainsubjectisacardesignedforthegeneralspokemulti-axisdrillingandselectionandcalculationofthevariouscomponentswereintroduced.KeyWords:multiplespindledrill;machining;carspokes;design PAGEV目錄1緒論 11.1研究背景及意義 11.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 11.3本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案 21.3.1本課題研究的主要內(nèi)容 21.3.2研究方案 21.4論文內(nèi)容及框架 32總體設(shè)計(jì) 42.1概述 42.2工藝方案的制定 42.2.1制定工藝方案的原始條件分析 42.2.2選擇工藝基準(zhǔn) 42.3制定工藝路線 52.3.1工藝過(guò)程 52.3.2繪制工序圖 52.4刀具的選擇 62.5切削用量的計(jì)算 62.5.1切削速度的計(jì)算 62.5.2吃刀深度的計(jì)算 62.6對(duì)機(jī)床性能的要求 62.6.1機(jī)床的加工范圍 62.6.2經(jīng)濟(jì)效益 72.6.3對(duì)加工精度和粗糙度的要求 73多軸鉆床整體布局設(shè)計(jì) 93.1整體布局設(shè)計(jì)要求 93.2機(jī)床整體布局方案的選擇 93.2.1方案的提出 93.2.2方案的比較 103.3機(jī)床支承件的組成 103.4立柱的設(shè)計(jì) 103.4.1導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 113.5機(jī)床底座的設(shè)計(jì) 123.5.1材料的選取 133.5.2底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 133.5.3底座的尺寸 134傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 144.1主軸箱的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算 144.1.1扭矩及軸向力估算 144.1.2進(jìn)給量 144.1.3工件材料 144.1.4切削功率的計(jì)算 144.1.5求減速器的輸出功率 154.1.6計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)輸出功率 154.1.7電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)選擇 154.1.8電動(dòng)機(jī)的安裝形式 164.1.9減速器的選用 174.2齒輪齒數(shù)的確定 184.2.1大齒輪轉(zhuǎn)速 184.2.2小齒輪轉(zhuǎn)速 184.2.3各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 184.2.4各軸功率的計(jì)算 184.2.5各軸扭矩的計(jì)算 194.3齒輪的校核及幾何尺寸計(jì)算 194.3.1按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核沒(méi)計(jì)算 194.3.2按接觸疲勞強(qiáng)度校核 214.3.3大小齒輪幾何尺寸 224.3.4齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 234.4軸的設(shè)計(jì) 234.4.1大齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 234.4.2小齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 274.5軸承的選擇與計(jì)算 304.5.1大齒輪軸軸承的校核 304.5.2小齒輪軸軸承的校核 314.6鍵連接的選擇和校核 334.6.1聯(lián)軸器與大齒輪軸的鍵連接 334.6.2大齒輪與大齒輪軸的連接 334.6.3小齒輪與小齒輪軸的連接 335結(jié)束語(yǔ) 35參考文獻(xiàn) 36致謝 37畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 38畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 39PAGE341緒論1.1研究背景及意義近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，在對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、操控性、舒適性、燃料經(jīng)濟(jì)性等性能指標(biāo)提出更高要求的同時(shí)，對(duì)其安全性能的要求也越來(lái)越高。車(chē)輪作為車(chē)輛承載和行駛的重要部件，其質(zhì)量特征直接關(guān)系到人們的生命安全。而汽車(chē)車(chē)輪要靠螺栓螺母連接到汽車(chē)輪輻上，才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞和正常行駛。且車(chē)輪輪輻上螺母座孔加工質(zhì)量的高低，直接決定著它們之間聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的優(yōu)劣[1]。因此本課題主要設(shè)計(jì)一臺(tái)專用的汽車(chē)輪輻多軸鉆床。本題目來(lái)自工程實(shí)際，具有很高的實(shí)用價(jià)值，主要涉及機(jī)械和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。一般來(lái)講，普通單軸搖臂鉆床是在主軸上裝一個(gè)鉆頭，進(jìn)行單孔鉆削。假如大批量生產(chǎn)中也用這種方法加工，不但生產(chǎn)率低，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大。如果用8孔單軸搖臂鉆床加工汽車(chē)車(chē)輪，難以保證在這一過(guò)程中的孔的位置精度，同時(shí)也降低了加工效率。因此，使用較高精度和較高自動(dòng)化水平的專用機(jī)床勢(shì)在必行，購(gòu)置一臺(tái)專用的大型數(shù)控機(jī)床或加工中心的加工費(fèi)用昂貴，為克服上述方法的缺陷，需求設(shè)計(jì)了一臺(tái)汽車(chē)輪輻多軸專用鉆床，較好地解決了這些問(wèn)題。1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在一些機(jī)械制造業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，機(jī)械設(shè)備的平均使用壽命控制在10~20年之間，機(jī)械設(shè)備的“技術(shù)老化”時(shí)間短于10年，能夠使用10年以內(nèi)的機(jī)械設(shè)備數(shù)量達(dá)到設(shè)備總數(shù)的50%左右，因此，機(jī)械設(shè)備更新速度快，一種是用技術(shù)更加先進(jìn)的新機(jī)械設(shè)備來(lái)代替技術(shù)性能“退化”了的舊機(jī)械設(shè)備；另一種是進(jìn)行有效的技術(shù)改造，使舊機(jī)械設(shè)備適應(yīng)新的生產(chǎn)需要。一般來(lái)講，普通單軸搖臂鉆床只在主軸上裝一個(gè)鉆頭，進(jìn)行單孔鉆削。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，鉆床主軸上裝有多軸頭，可同時(shí)對(duì)幾個(gè)孔的加工?？梢钥闯?，改裝后的多軸鉆床，可以同時(shí)完成多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)等工序。工藝范圍可以滿足加工孔的要求。多軸頭能夠起到提升生產(chǎn)效率、壓縮成本、提高孔的加工精度等功能。另外該裝置具備構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便、利用規(guī)模廣等特點(diǎn)，值得推行。多軸鉆床俗稱多軸器、多孔鉆或多軸孔器。是一種運(yùn)用于機(jī)械領(lǐng)域鉆孔的機(jī)床設(shè)備。多軸鉆床首次出現(xiàn)在日本，經(jīng)過(guò)臺(tái)灣到大陸。一臺(tái)普通的多軸鉆床一次可以把一個(gè)或者多個(gè)孔或螺紋加工出來(lái)。如果配上液壓裝置，可以自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn)、共進(jìn)、快退、停止。多軸鉆床也叫做群鉆床，也可用來(lái)鉆孔或者用于同型號(hào)同時(shí)鉆2-16孔，提高加工效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車(chē)間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)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)床雖然能提高到85%，但購(gòu)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，多軸加工是通過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施[2]。1.3.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案1.3.1本課題研究的主要內(nèi)容本課題的題目為汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)，多軸鉆床是為加工汽車(chē)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、工作臺(tái)、立體床身、定位加緊機(jī)構(gòu)以及多軸箱、專用夾具等有關(guān)部件組成。普通鉆床鉆孔效率低，同時(shí)無(wú)法達(dá)到加工精度，本課題主要是通過(guò)查資料，了解多軸鉆床的工作原理和設(shè)計(jì)方法，通過(guò)把普通機(jī)床改成多軸鉆床，以提高加工效率，縮短研發(fā)時(shí)間，取的最大化利益。主要完成鉆床的傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì)。電動(dòng)機(jī)的選擇，減速器的選擇，齒輪齒數(shù)的確定。主軸箱設(shè)計(jì)主要包括：主傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，主軸箱齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)，齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)主要有主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)包括：齒輪的計(jì)算和校核，軸的計(jì)算和校核，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.3.2研究方案從普通機(jī)床發(fā)展到多軸機(jī)床種類(lèi)很多，本課程設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)多軸鉆床。鉆床主要有下列幾種：立式鉆床是工作臺(tái)和主軸箱能夠在立柱上垂直運(yùn)動(dòng)，用于加工中小型工件。臺(tái)式鉆床是一種小型立式鉆床，最大鉆孔直徑為12～15毫米，安方在鉗工臺(tái)上使用，大多數(shù)為手動(dòng)進(jìn)鉆，經(jīng)常用來(lái)加工小型工件的小孔。搖臂鉆床是主軸箱能在搖臂上移動(dòng)，搖臂能回轉(zhuǎn)和起落，工件固定不動(dòng)，適用于加工大而重和多孔的工件，普遍應(yīng)用于機(jī)械制造中。深孔鉆床是用來(lái)深孔鉆鉆削深度比直徑大得多的孔。中心孔鉆床是用于加工軸類(lèi)零件兩端的中心孔。臥式鉆床是主軸水平放置，主軸箱可垂直運(yùn)動(dòng)的鉆床。一般比立式鉆床加工效率高，可多面同時(shí)加工。立式鉆床特點(diǎn)有：①占地面積?。虎谶\(yùn)動(dòng)自由度大；③使用方便；④當(dāng)工件被加工時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)床的重心偏高，易造成加工時(shí)工件的振動(dòng)。臥式鉆床特點(diǎn)有：①占地面積大；②機(jī)床的重心低；有利于削減機(jī)床的振動(dòng)；③機(jī)床的執(zhí)行部件可以在橫縱兩方面移動(dòng)。由于臥式機(jī)床不利于工件的夾裝，故采用立式機(jī)床1.4論文內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)本論文的組織結(jié)構(gòu)如下：：介紹了選題的背景和多軸鉆床的意義，簡(jiǎn)要分析前期的工藝性能。：對(duì)機(jī)床的總體布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)規(guī)劃，制定了工藝路線，明確了對(duì)機(jī)床的性能要求。：對(duì)機(jī)床的整體布局和初步的設(shè)計(jì)床身、立柱和底座等支承結(jié)構(gòu)件，并且擬定各構(gòu)件的尺寸。：機(jī)床傳動(dòng)部分，包括選擇電機(jī)，減速器，聯(lián)軸器，齒輪和小齒輪及各軸的幾何計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核等。第五章：本章為論文的總結(jié)。2總體設(shè)計(jì)2.1概述機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是基于經(jīng)過(guò)在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上針對(duì)具體的被加工零件進(jìn)行方案和圖紙的設(shè)計(jì)。機(jī)床總體設(shè)計(jì)，當(dāng)前有兩種情形：一種是按照具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)的機(jī)床；此外還有一種是隨著中國(guó)機(jī)械行業(yè)機(jī)床的普遍使用，廣大工人歸納自己的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)機(jī)床在組成方面存在共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，能夠利用通用部件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)機(jī)床。汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)屬于第一種情況，這也是目前最常用的做法。本次課題的題目為汽車(chē)輪輻多軸鉆床，這種鉆床是為加工汽車(chē)輪輻外側(cè)的擴(kuò)孔而專門(mén)設(shè)計(jì)的專用機(jī)床，專用機(jī)床是由底座，液壓立柱導(dǎo)軌，多軸箱，專用夾具和其他相關(guān)的部分組成的。由于專用機(jī)床是為某個(gè)專業(yè)被加工零件設(shè)計(jì)的，所以專用機(jī)床的種類(lèi)、先進(jìn)程度、型式和規(guī)格都取決于工藝需要。唯有制定出先進(jìn)合理的工藝，才能設(shè)計(jì)出合理的專用機(jī)床。2.2工藝方案的制定機(jī)械加工工藝過(guò)程是在制造業(yè)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，使它成為零件的過(guò)程。擬制工藝方案是否合理，對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有著極大的影響。2.2.1制定工藝方案的原始條件分析本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)輪輻多軸鉆床所加工的零件為8孔輪輻，也就是要對(duì)輪輻上的8個(gè)螺紋孔進(jìn)行擴(kuò)孔，而8個(gè)螺紋孔在輪輻上的位置是位于同一平面上沿圓周均勻分布。擴(kuò)孔后，工件的材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235），沒(méi)有特殊要求，在進(jìn)行加工前沒(méi)有熱處理，沒(méi)有硬度要求。2.2.2選擇工藝基準(zhǔn)在選擇加工的工藝基準(zhǔn)時(shí)盡量以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，如此可以避免由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)的不重合所引發(fā)的定位誤差。2.3制定工藝路線2.3.1工藝過(guò)程由于加工工序只需要一次擴(kuò)孔即可完成，所以加工工藝過(guò)程比較簡(jiǎn)單，其加工工藝過(guò)程如下：a.擴(kuò)孔要求對(duì)進(jìn)行擴(kuò)孔至，沒(méi)有精度要求。b.檢驗(yàn)按圖紙要求檢查各孔位置精度。2.3.2繪制工序圖a.零件工序圖的作用零件工序圖代表一個(gè)機(jī)械零件的加工，它包含加工尺寸和精度，定位基準(zhǔn)和各種加工要求，它是基于零件圖和各種加工要求，圖紙，零件加工的綜合解釋，這是專用機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，而且在機(jī)床的設(shè)計(jì)后期，是調(diào)整機(jī)床和檢查機(jī)床精度的重要指導(dǎo)文件。b.零件工序圖的內(nèi)容(1)零件的形狀在零件的工序圖中必須清楚的繪制零件的形狀以及大小尺寸，以便進(jìn)行加工工序的布置。(2)加工面與夾持的方向在零件圖的過(guò)程中也應(yīng)繪制加工表面和夾緊方向，為以后的設(shè)計(jì)。(3)各種加工尺寸應(yīng)該代表不同的加工過(guò)程中的尺寸和地圖的精度和光潔度，也應(yīng)該顯示精度和位置尺寸的要求。(4)其它信息還應(yīng)該在工序圖中標(biāo)注出來(lái)加工工序名稱、材料、硬度以及余量等信息，并且加工部位用粗實(shí)線表示，其他部分用細(xì)實(shí)線表示。c.加工要求(1)加工對(duì)象被加工零件為汽車(chē)輪輻按圓周均勻分布的8個(gè)螺紋孔，該機(jī)床是專門(mén)用來(lái)加工汽車(chē)輪輻孔的專用鉆床。(2)加工材料被加工零件材料為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼。(3)加工余量每個(gè)孔直徑上的加工余量為=3，加工前孔的尺寸為8mm，加工后孔的尺寸為8。2.4刀具的選擇大家都知道，為了使加工過(guò)程能順利進(jìn)行，正確的設(shè)計(jì)，制造工具是極其重要的一部分。在專用機(jī)床上常常又是多刀具（無(wú)論是數(shù)量或種類(lèi)上）加工。這一點(diǎn)就顯得較為重要。根據(jù)不同的加工精度和工藝要求，經(jīng)常使用的工具是：一般的工具，組合工具和專用工具等。刀具設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)床整個(gè)工藝方案的有很大的影響。本次設(shè)計(jì)選用高速鋼。2.5切削用量的計(jì)算2.5.1切削速度的計(jì)算(2.1)其中：D——為刀具或工件的外徑；n——為工件或刀具每分鐘的轉(zhuǎn)速。2.5.2吃刀深度的計(jì)算(2.2)其中：d——為已加工表面直徑；D——為待加工表面直徑。2.6對(duì)機(jī)床性能的要求對(duì)機(jī)床的性能要求，就是對(duì)被加工工件的精度要求，一臺(tái)機(jī)床的性能的好壞與否與它的各個(gè)部分是密不可分的，只有保證了組成汽車(chē)輪輻多軸鉆床各個(gè)部分的精度，才能抱著機(jī)床的整體性能。2.6.1機(jī)床的加工范圍機(jī)床的加工范圍就是指機(jī)床能夠加工的工件的范圍與種類(lèi)。機(jī)床的加工范圍一般包括：各種加工工藝，加工的零件，材料和工件的大小，可以處理的空白材料。2.6.2經(jīng)濟(jì)效益關(guān)于機(jī)床使用廠家的經(jīng)濟(jì)效益，起初體現(xiàn)在機(jī)床的加工效率和可靠性。應(yīng)當(dāng)使機(jī)床充分發(fā)揮其效能，削減能源消耗，提高機(jī)床的機(jī)械加工效率。機(jī)床的加工效率是有效的處理功率與輸入功率之比。這兩者之間的區(qū)別是損失，主要是摩擦損失。而且，摩擦功轉(zhuǎn)化為熱能的耗散，將會(huì)引起機(jī)床的熱變形，會(huì)對(duì)機(jī)床的加工帶來(lái)不良的影響。因此，如何提高機(jī)床的加工效率是最重要的問(wèn)題要考慮機(jī)床的設(shè)計(jì)。2.6.3對(duì)加工精度和粗糙度的要求加工精度是機(jī)器的精度，當(dāng)加工一工件的尺寸，形狀和位置相互可達(dá)到的條件進(jìn)行加工。加工精度分為三級(jí)：普通級(jí)，精密級(jí)和高精密級(jí)。機(jī)床的精度包括幾何精度，傳動(dòng)精度，運(yùn)動(dòng)精度和定位精度等。幾何精度是指機(jī)床在沒(méi)有工作或工作速率較低時(shí)的精度，它是由機(jī)床各主要構(gòu)件的幾何形狀和它們之間的相對(duì)位置與運(yùn)動(dòng)軌跡的精度決定的。傳動(dòng)精度是指機(jī)床傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)器，這主要取決于每個(gè)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)部件的精度準(zhǔn)確的制造和裝配精度。運(yùn)動(dòng)精度是指機(jī)床的各重要傳動(dòng)部件在工作狀態(tài)時(shí)的精度。定位精度是機(jī)床的主要部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)的位置精度達(dá)到要求。只有機(jī)床精度達(dá)到一定要求后，才能滿足機(jī)床對(duì)加工精度的要求。被加工工件上面的表面粗糙度也是機(jī)床主要性能之一。它與工件和刀具材料，進(jìn)給速度，刀具的幾何形狀和振動(dòng)切削有關(guān)。對(duì)表面質(zhì)量的要求，原本便是對(duì)表面粗糙度要求，同時(shí)也是對(duì)抗振性的要求。機(jī)床抗振性包括兩個(gè)方面：抗自激振動(dòng)的強(qiáng)迫振動(dòng)的能力和抵抗能力。如果機(jī)床振動(dòng)頻率主要部件的固有頻率和振動(dòng)的疊加，共振。當(dāng)機(jī)器發(fā)生共振時(shí)，工件表面粗糙度將大大增加。在切削過(guò)程中的自激振動(dòng)，在切割項(xiàng)目產(chǎn)生，如果切不穩(wěn)定，表面切，波紋度將越來(lái)越大，振動(dòng)也越來(lái)越嚴(yán)重，這將嚴(yán)重影響加工表面質(zhì)量。a.生產(chǎn)率機(jī)床的生產(chǎn)率一般是指在單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)。為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，必須縮短單件加工時(shí)間，可以縮短加工時(shí)間，以及分配給每個(gè)工件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間。(1)自動(dòng)化自動(dòng)化機(jī)床自動(dòng)化可以減少人工干預(yù)處理，從而保證一致性處理，可顯著提高工件的精度。(2)可靠性機(jī)床的可靠性也是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著機(jī)床安全化的發(fā)展，提高機(jī)床的可靠性要求越來(lái)越高。(3)壽命機(jī)床壽命就是機(jī)床保持加工精度的時(shí)間，它應(yīng)該擁有的時(shí)間。隨著機(jī)床不斷更新，機(jī)床使用壽命也在不斷減少。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)輪輻多軸鉆床來(lái)說(shuō)，壽命也會(huì)隨著加工產(chǎn)品的更新變化而變化。這就要求機(jī)床在最高生產(chǎn)率的條件下工作，在使用期內(nèi)充分發(fā)揮機(jī)床的產(chǎn)能，取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。3多軸鉆床整體布局設(shè)計(jì)3.1整體布局設(shè)計(jì)要求機(jī)床首先要保證機(jī)床的精度以及穩(wěn)定性，其次機(jī)床應(yīng)易于操作、管理和維修，具有良好的安全性能。還要確保機(jī)床應(yīng)按既定的加工工序加工，最大程度保證被加工工件的精度，機(jī)床構(gòu)造簡(jiǎn)單合理，采用高效的傳動(dòng)系統(tǒng)，保證傳動(dòng)鏈的高效傳動(dòng)，最后機(jī)床還要外形美觀和操作的方便。3.2機(jī)床整體布局方案的選擇該機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)，減速器，聯(lián)軸器，主軸箱，床和其他部件，電機(jī)的性能參數(shù)，減速器直接影響多軸鉆床的設(shè)計(jì)選擇，所以在制定與選擇方案時(shí)，既要滿足被加工零件的加工要求，還要保證機(jī)床布局設(shè)計(jì)的總體要求。3.2.1方案的提出a.方案一(1)鉆床的選擇選擇搖臂鉆床。(2)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)1)主軸傳動(dòng)電機(jī)——主軸齒輪——行星齒輪——鉆頭。2) 工作臺(tái)的傳動(dòng)選用機(jī)械傳動(dòng)，即橫向和縱向都采用滾珠絲杠傳動(dòng)。3)電機(jī)的選擇選擇調(diào)頻電機(jī)。b.方案二(1)鉆床的選擇立式鉆床，主軸旋轉(zhuǎn)中心固定，挪動(dòng)工件使加工點(diǎn)瞄準(zhǔn)主軸中心。主軸箱和工作臺(tái)安置在立柱上，主軸垂直布置，立柱有圓柱、方柱，主軸可機(jī)動(dòng)進(jìn)給。(2)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)1)主軸傳動(dòng)電機(jī)——主軸齒輪——行星齒輪——鉆頭。2)工作臺(tái)的傳動(dòng)采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。3)電機(jī)的選擇選擇調(diào)頻交流電機(jī)。c.方案三(1)鉆床的選擇臺(tái)式鉆床，其特點(diǎn)是主軸垂直布置的小型鉆床，可布置到作業(yè)臺(tái)上。主軸旋轉(zhuǎn)軸線固定，挪動(dòng)工件使加工點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)主軸軸線，主軸在主箱內(nèi)作軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸箱固定在柱或柱的上端可轉(zhuǎn)動(dòng)和上下移動(dòng)，以調(diào)整其位置，而且還可以增加可繞柱上下移動(dòng)，工作臺(tái)。(2)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)1)主軸傳動(dòng)此次設(shè)計(jì)是汽車(chē)輪輻多軸鉆床是專用的多軸鉆床，與普通的鉆床不同的是，普通單軸鉆床只在主軸上裝一個(gè)鉆頭并且進(jìn)行單孔鉆削?？刹捎茫弘姍C(jī)——減速器——主軸齒輪——行星齒輪——鉆頭。2)工作臺(tái)的傳動(dòng)為實(shí)現(xiàn)高效率高精度。采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，并且將原來(lái)的手動(dòng)改為自動(dòng)。3)電機(jī)的選擇選擇交流伺服電機(jī)3.2.2方案的比較方案一采用搖臂的形式，考慮到零件橫向尺寸不大，所以沒(méi)有必要采用這種形式；方案二采用立式多軸形式，行動(dòng)自由度，操作方便，能滿足給定的零件加工；方案三是了臺(tái)式單孔切削的形式，這種方案單位時(shí)間內(nèi)只能加工一個(gè)孔，加工效率和精度均不高。綜上所述，多軸鉆床應(yīng)采用方案二：立式鉆床。3.3機(jī)床支承件的組成機(jī)床的支承件包括立柱，床身，底座，橫梁等幾大部分。它們連接在一起共同對(duì)機(jī)床起固定作用。3.4立柱的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中立柱也當(dāng)做了導(dǎo)軌的作用，在實(shí)際機(jī)床中，使工作臺(tái)沿著一定軌跡運(yùn)動(dòng)用的構(gòu)件是導(dǎo)軌，并承受工作臺(tái)自身的重量以及被加工工件的重量和切削力。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方叫做動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的一方叫做支承導(dǎo)軌。導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可以分為移置導(dǎo)軌，主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，進(jìn)給導(dǎo)軌。主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度較高；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌之間，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度較低。按摩擦性質(zhì)可以分為滾動(dòng)導(dǎo)軌和滑動(dòng)導(dǎo)軌。本設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)導(dǎo)軌。a.導(dǎo)軌應(yīng)該具備以下的特點(diǎn)(1)剛度和承載大。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作和維修。(3)摩擦小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。(4)傳動(dòng)精度高，耐使用。b.設(shè)計(jì)導(dǎo)軌(1)尺寸截面形狀與導(dǎo)軌尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算。(2)材料選擇導(dǎo)軌的材料，確定表面處理和熱處理方法和導(dǎo)軌需達(dá)到的硬度。(3)結(jié)構(gòu)形式選擇導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)導(dǎo)軌磨損調(diào)整裝置。(4)潤(rùn)滑確定導(dǎo)軌的潤(rùn)滑形式，減小摩擦，發(fā)熱，磨損和爬行。3.4.1導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)a.導(dǎo)軌材料導(dǎo)軌材料要能夠耐磨，工藝性能好并且價(jià)錢(qián)低。導(dǎo)軌的常用材料有鑄鐵，鋼件等。鑄鐵是一種價(jià)錢(qián)較低，抗振性能良好并且耐磨的材料，主要用于需要鑄造和切削加工性能良好的金屬材料的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中采用鑄鐵，選擇牌號(hào)為HT300。b.導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)立柱應(yīng)該具有較大的靜剛度，并且具有較小的重量。本設(shè)計(jì)為專用的汽車(chē)輪輻多軸鉆床，根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況，床身導(dǎo)軌兼作立柱，工作臺(tái)要求沿立柱上下移動(dòng)作進(jìn)給往復(fù)運(yùn)動(dòng)?？紤]到安裝要求，導(dǎo)軌上半部分要求為立柱的上半段，此段只起支承作用并且不起導(dǎo)向作用。導(dǎo)軌截面形狀采用方形截面，上下兩端與上臺(tái)板和底座通過(guò)螺紋固定。c.間隙調(diào)整導(dǎo)軌接觸表面之間的差距將直接影響到整個(gè)機(jī)床的加工精度和使用性能，因此有必要設(shè)計(jì)一個(gè)間隙調(diào)整。假如導(dǎo)軌接觸面間間隙過(guò)大，都將會(huì)影響導(dǎo)軌工作時(shí)候的精度和平穩(wěn)性；假如間隙過(guò)小，就會(huì)增加導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)阻力，使得導(dǎo)軌磨損過(guò)大。所以應(yīng)該保證導(dǎo)軌具有合理間隙，假如磨損過(guò)后也能調(diào)整合適。這次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)采用螺栓調(diào)整工作臺(tái)動(dòng)導(dǎo)軌與立柱導(dǎo)軌之間的間隙，具體方案如圖3.1所示。圖3.1間隙方案圖d.加工工藝熱處理淬火可提高導(dǎo)軌表面硬度，并可降低磨粒對(duì)導(dǎo)軌表面的的磨損，也可以防止磨粒劃傷和撕裂的導(dǎo)軌表面，并且可以提高導(dǎo)軌的耐磨性。鑄造的殘余應(yīng)力，對(duì)導(dǎo)軌材料產(chǎn)生蠕變，這時(shí)，要求對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行時(shí)效處理。在此次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)中只需對(duì)導(dǎo)軌材料進(jìn)行一次時(shí)效處理，并且時(shí)效處理應(yīng)該放在粗加工后進(jìn)行。當(dāng)鐵被加熱到450℃，在應(yīng)力作用下開(kāi)始變形，超過(guò)550℃硬度降低。因此，熱時(shí)效處理，應(yīng)在500℃~550℃范圍內(nèi)進(jìn)行的，它可以消除內(nèi)部材料的殘余應(yīng)力，且不影響導(dǎo)軌材料硬度。e.尺寸機(jī)床尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)機(jī)床的總體狀況考慮，機(jī)床的大小是浪費(fèi)，太小了，不能安裝在機(jī)器內(nèi)部零件，因此，對(duì)機(jī)床整機(jī)尺寸的影響也很大。切削載荷（主要為切轉(zhuǎn)矩和進(jìn)給力）會(huì)通過(guò)立柱（兼任導(dǎo)軌）傳遞給工作臺(tái)，會(huì)使導(dǎo)軌產(chǎn)生彈性變形，彎曲或扭轉(zhuǎn)。變形會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)床主軸軸線在豎直面和水平面內(nèi)產(chǎn)生移動(dòng)，這樣會(huì)使主軸線不垂直于底座，影響機(jī)床的加工精度。因此，合理設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的尺寸，可以有效保證機(jī)床的加工精度。3.5機(jī)床底座的設(shè)計(jì)機(jī)床的底座是整臺(tái)機(jī)床必不可少的一部分，它對(duì)機(jī)床起固定和防護(hù)的作用，決定機(jī)床抗振性能的高低，從而影響整臺(tái)機(jī)床的工作性能，同時(shí)底座是機(jī)床支承件系統(tǒng)的重要組成部分。3.5.1材料的選取本汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)底座的材料采用鑄鐵，牌號(hào)為HT200。3.5.2底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示汽車(chē)輪輻多軸鉆床的底座結(jié)構(gòu)，這次設(shè)計(jì)的底座四角有四個(gè)凸臺(tái)，底座鑄造成型后，在銑床上將這四個(gè)凸臺(tái)銑出來(lái)，這四個(gè)凸臺(tái)還要求有一定的平面度和粗糙度。凸臺(tái)作用主要有兩點(diǎn)，一點(diǎn)是用來(lái)支承工作臺(tái)，把工作臺(tái)的重量通過(guò)底座傳到地面，從而避免液壓缸的直接受壓。另外一點(diǎn)是支承和配合作用，在組裝導(dǎo)軌時(shí)，使導(dǎo)軌應(yīng)該還要有一定的垂直度。如果凸臺(tái)的精度不高，導(dǎo)軌的垂直度也會(huì)因此而受到影響，間接著被加工工件的加工精度也會(huì)受此影響。3.5.3底座的尺寸底座的長(zhǎng)度為1359.89mm，寬度為1359.95mm，工作臺(tái)高度為212.25mm。4傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1主軸箱的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算4.1.1扭矩及軸向力估算根據(jù)《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》P679得出鉆頭擴(kuò)孔時(shí)的扭矩及軸向力估算公式：扭矩公式：（4.1）軸向力公式：（4.2）其中：t=0.5（D—d）D為鉆頭直徑(mm)d為工件擴(kuò)孔前直徑(mm)。4.1.2進(jìn)給量S=0.9mm/r（查《機(jī)械制造手冊(cè)》——遼寧出版社）4.1.3工件材料由《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》得各數(shù)值：工件材料為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼：。由得：K=，即：則：4.1.4切削功率的計(jì)算由《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》P679查得公式：）N（4.3）其中：——刀具轉(zhuǎn)速：——刀具直徑。則有：則8根鉆頭的總功率為：4.1.5求減速器的輸出功率P其中：查《機(jī)床課程設(shè)計(jì)》4.1.6計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)輸出功率減速器的輸出功率：，單件標(biāo)準(zhǔn)減速器的效率：；則：選取的工況系數(shù)為K=1.1，所要求的電動(dòng)機(jī)的輸出功率：4.1.7電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)選擇根據(jù)計(jì)算得出電動(dòng)機(jī)的功率，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表選的：表4.1電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)表型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率kw滿載轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)電動(dòng)機(jī)效率電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)重量kgY160L-87.57202.00.860.731454.1.8電動(dòng)機(jī)的安裝形式由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》查得：選擇的是B5基本結(jié)構(gòu)形式，機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣;由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》查詢得出電動(dòng)機(jī)為立式安裝，安裝代號(hào)為V1：表4.2安裝結(jié)構(gòu)形式表代號(hào)示意圖結(jié)構(gòu)型式安裝形式（立式）端蓋式軸承數(shù)底腳凸緣其他細(xì)節(jié)V12一有凸緣端蓋帶凸緣，凸緣上有通孔，凸緣在D端借D端凸緣面安裝，D端向下圖4.1電機(jī)安裝尺寸示意圖表4.3安裝尺寸表機(jī)座號(hào)凸緣號(hào)極數(shù)安裝尺寸及公差160LFF2652、4、6、8DEFGMN3004.1.9減速器的選用電動(dòng)機(jī)額定功率為，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,考慮到降速比不宜過(guò)大，因?yàn)檫@樣功率損失會(huì)比較嚴(yán)重。所以我選擇的是單級(jí)減速器，另外假如降速比過(guò)小，會(huì)使減速器輸出的轉(zhuǎn)速會(huì)比較高，這樣會(huì)導(dǎo)致主軸箱的速比加大，間接地會(huì)使大小齒輪的齒數(shù)比變大，最終會(huì)導(dǎo)致工作軸的轉(zhuǎn)速升高。綜合考慮這次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)后，我選擇的標(biāo)準(zhǔn)減速器的型號(hào)為：NGW—L31—9JB3724—84NGW——行星齒輪減速器L——表示立式3——機(jī)座號(hào)1——表示單級(jí)減速器9——第9種傳動(dòng)比，公稱傳動(dòng)比i=10JB3724—84——標(biāo)準(zhǔn)號(hào)所以單級(jí)減速器高速軸許用輸入功率11.2kw大于電動(dòng)機(jī)的額定功率4.65kw，減速器與電動(dòng)機(jī)的連接是直連式：減速器的主要外形和安裝尺寸如表4-4所示表4.4減速器外形尺寸表法蘭外徑(mm)法蘭內(nèi)徑(mm)法蘭螺栓均布圓直徑(mm)螺栓孔的直徑和個(gè)數(shù)法蘭厚度(mm)減速器軸伸直徑(mm)減速器與軸伸長(zhǎng)度L(mm)軸與鍵的總高度t(mm)鍵的寬度b(mm)減速器的重量（kg）43033038067010574.520120減速器的長(zhǎng)度按所配電動(dòng)機(jī)確定。4.2齒輪齒數(shù)的確定4.2.1大齒輪轉(zhuǎn)速八個(gè)小齒輪的分布的圓周直徑=336mm，初選齒輪模數(shù)m=3。由《機(jī)械原理》中公式：得：（4.4）其中：為小齒輪齒數(shù)；。帶入數(shù)據(jù)得：；大齒輪的轉(zhuǎn)速：，其中：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n為720r/min;標(biāo)準(zhǔn)減速器公稱傳動(dòng)比i=10。4.2.2小齒輪轉(zhuǎn)速查閱資料，擴(kuò)孔鉆的速度一般在200r/min左右，不超過(guò)210r/min，所以確定小齒輪轉(zhuǎn)速定為200r/min,大小齒輪傳動(dòng)比：；查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-6，得出將小齒輪齒數(shù)定為29即，則：。4.2.3各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算大齒輪軸轉(zhuǎn)速；小齒輪軸轉(zhuǎn)速4.2.4各軸功率的計(jì)算大齒輪軸功率：小齒輪軸功率：其中：滾動(dòng)軸承效率；圓柱齒輪效率；減速器效率。4.2.5各軸扭矩的計(jì)算大齒輪軸的輸出扭矩：小齒輪軸的輸出扭矩：表4.5運(yùn)動(dòng)參數(shù)表軸轉(zhuǎn)速n（r/min)輸出功率P（kw)輸出扭矩T（Nm）傳動(dòng)比效率電機(jī)軸7204.6561.71100.86大齒輪軸724.15412.860.99小齒輪軸2060.3214.834.3齒輪的校核及幾何尺寸計(jì)算4.3.1按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核沒(méi)計(jì)算根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（4.5）進(jìn)行校核計(jì)算。a.確定公式中各計(jì)算值(1)齒輪上的圓周力大齒輪：小齒輪：(2)彎曲疲勞強(qiáng)度極限選擇本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)鋼，硬度為280HBS，則：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》c，查得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限。(3)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N(4)彎曲疲勞壽命系數(shù)選擇由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：(5)計(jì)算彎曲疲勞安全系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得S=1.35,按得：(6)計(jì)算載荷系數(shù)（4.6）1)使用系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù);2)計(jì)算圓周速度v據(jù)，7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得動(dòng)載系數(shù)3)計(jì)算齒寬因?yàn)楸敬纹?chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的齒輪均為直齒圓柱齒輪，則依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》P205齒寬系數(shù)以及公式：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得：7級(jí)精度，對(duì)稱布置且時(shí)，;查《機(jī)械原理》公式所以由故載荷系數(shù)：(7)查取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得：帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得故彎曲疲勞強(qiáng)度校核兩齒輪符合要求。4.3.2按接觸疲勞強(qiáng)度校核由《機(jī)械設(shè)計(jì)》：（4.7）計(jì)算：a.確定各參數(shù)(1)計(jì)算載荷系數(shù)；(2)材料彈性影響系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得材料彈性影響系數(shù)；(3)齒寬齒輪的寬度b=87mm；(4)分度圓直徑；(5)齒輪所受圓周力，(6)齒數(shù)比(7)接觸疲勞強(qiáng)度極限由《機(jī)械設(shè)計(jì)》按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：(8)接觸疲勞壽命系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得接觸疲勞壽命系數(shù)：(9)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=1.0由《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：帶入數(shù)值計(jì)算得因此接觸疲勞強(qiáng)度校核兩齒輪也均符合上面的要求。4.3.3大小齒輪幾何尺寸a.分度圓直徑b.齒頂高c.齒根高d.齒全高e.齒頂圓直徑f.齒根圓直徑g.兩齒輪中心距4.3.4齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的小齒輪的齒頂圓直徑小于160mm，應(yīng)該做成實(shí)心結(jié)構(gòu)齒輪；本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的大齒輪的齒頂圓直徑大于160mm且小于500mm，應(yīng)該做成腹板式結(jié)構(gòu)齒輪。4.4軸的設(shè)計(jì)4.4.1大齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算a.選擇軸的材料本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用軸的材料為45鋼，采用調(diào)質(zhì)處理的熱處理方式。b.初步確定軸的最小軸徑由《機(jī)械設(shè)計(jì)》估算：（4.8）由其中：大齒輪軸的功率；大齒輪軸的轉(zhuǎn)速。本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的大齒輪軸的最小徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，選取聯(lián)軸器型號(hào)：查《機(jī)械設(shè)計(jì)》：（4.9）查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》：選取則：按照計(jì)算得出的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》選用LT型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器（GB/T4323-2002）：LT9聯(lián)軸器,主動(dòng)端：J型軸孔，A型鍵槽，d1=70mm；L=80從動(dòng)端：J1型軸孔，A型鍵槽，d2=50mm；L=80。具體參數(shù)為：表4.6聯(lián)軸器參數(shù)表公稱轉(zhuǎn)矩（）質(zhì)量（）直徑D（mm)半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L（mm）聯(lián)軸器與軸配合轂孔長(zhǎng)度(mm）半聯(lián)軸器的孔徑(mm) 100030.6925084847050故取與聯(lián)軸器相連的軸的直徑為=50mm。c.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4.2大齒輪軸結(jié)構(gòu)圖(1)軸的各段直徑和長(zhǎng)度根據(jù)本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的軸向定位要求，確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度：選取的，左端采用擋圈定位，根據(jù)軸端直徑取擋圈直徑。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，因?yàn)闉榱吮ＷC軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不是壓在軸的端面上，故I-II段長(zhǎng)度應(yīng)比短一些，取。(2)初步選擇滾動(dòng)軸承本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)由于軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力作用，因此在軸的上端選用深溝球軸承，并且下端選用雙列角接觸的球軸承。再根據(jù)，查課本《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》-3得大齒輪軸上端采用的深溝球軸承型號(hào)及參數(shù)：（GB/T276-1994)表4.7深溝球軸承參數(shù)表基本尺寸/mm基本額定載荷/kN軸承代號(hào)dDB60000型55901830.221.86011大齒輪軸下端采用的是雙列角接觸球軸承型號(hào)和參數(shù)：（GB/T292-1994）表4.8雙列角接觸球軸承參數(shù)表基本尺寸/mm基本額定載荷/kN軸承代號(hào)dD2B面對(duì)面70000C型551004252.840.57211C因此：。本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，將軸肩。(3)確定軸的尺寸本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選取安裝齒輪處軸段III—IV的直徑=60mm，齒輪左端與軸承采用套筒定位，已知本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的齒輪輪轂的寬度為87mm，根據(jù)要使用要求使得套筒端面可靠的壓緊齒輪，因此軸應(yīng)略短于輪轂的寬度，所以，本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩的高度，取h=5，得出軸環(huán)處的直徑，軸環(huán)寬度，取，。(4)軸上零件的軸向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的軸向定位采用平鍵連接，由于齒輪不在軸端故選用圓頭普通平鍵（A型），按，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》。按，查得：表4.9大齒輪軸鍵尺寸表(mm)軸上鍵槽深（mm)轂上鍵槽深(mm)為了本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的齒輪與軸有良好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸的配合為，半聯(lián)軸器與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，因此選軸的尺寸公差為。(5)確定軸上圓角和倒角尺寸本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的倒角和圓角，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》，取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為1.0mm。(6)軸的強(qiáng)度校核本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的大齒輪理論上應(yīng)受到很大的彎曲應(yīng)力，但根據(jù)實(shí)際使用情況得出，在使用過(guò)程中幾乎抵消掉了，因此軸只按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行校核，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》：（4.10）其中扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，單位為MPa；T軸所受扭矩，單位為；軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；。確定式中各參數(shù)的具體數(shù)值：查《機(jī)械設(shè)計(jì)》，得出。因此，只對(duì)軸的兩處有鍵槽的軸段進(jìn)行校核：1)軸段處軸徑校核對(duì)于軸段上只有一個(gè)鍵槽由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得抗扭截面系數(shù)公式則此處軸徑符合強(qiáng)度要求。2)軸段處軸徑校核對(duì)于軸段來(lái)說(shuō)其上有兩個(gè)鍵槽，則按公式：則此處軸徑符合強(qiáng)度要求。4.4.2小齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算a.軸的材料本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的軸是45鋼，采用調(diào)質(zhì)處理的熱處理方式。b.按扭矩估算軸伸的最小軸徑由《機(jī)械設(shè)計(jì)》估算：其中：小齒輪軸功率；小齒輪軸的轉(zhuǎn)速。c.最小軸徑將最小軸徑定為30mm，初定軸結(jié)構(gòu)并分析載荷。d.初選滾動(dòng)軸承型號(hào)因?yàn)樾↓X輪軸既受軸向載荷又受徑向載荷，所以其上兩個(gè)軸承均為單列圓錐滾子軸承，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》得：圓錐滾子軸承（GB/T297-1994)表4.10單列圓錐滾子軸承參數(shù)表基本尺寸/mm基本額定載荷/kN軸承代號(hào)dDB30000型30621643.250.530206e.選擇鍵的尺寸齒輪不在軸端，選擇圓頭普通平鍵（A型），根據(jù)裝齒輪處最小軸徑，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》得：表4.11小齒輪軸鍵尺寸表（mm）軸上鍵槽深t（mm）轂上鍵槽深t（mm）f.小齒輪受力計(jì)算圓周力：其中；。徑向力：繪制小齒輪的空間受力圖1。g.作垂直面內(nèi)的彎矩圖求垂直面內(nèi)的支承反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖：求垂直面內(nèi)B點(diǎn)的彎矩：作垂直面內(nèi)的彎矩圖3。h.作水平面內(nèi)的彎矩圖求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖：求水平面內(nèi)B點(diǎn)的彎矩：作水平面內(nèi)的彎矩圖5。i.求合成彎矩作合成彎矩圖6。j.作軸的扭矩圖扭矩：作軸的扭矩圖7。各載荷值如上述計(jì)算值。k.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由《機(jī)械設(shè)計(jì)》：軸的彎扭合成條件為：（4.11）其中軸所受的扭矩：T=14830Nmm；總彎矩：；折合系數(shù)；軸的抗彎截面系數(shù)：則查《機(jī)械設(shè)計(jì)》對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的彎曲應(yīng)力；則有，故安全。圖4.3小齒輪的載荷分析圖4.5軸承的選擇與計(jì)算本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的大齒輪軸的上下端軸承的選擇如前面內(nèi)容所示。4.5.1大齒輪軸軸承的校核本次汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)選用的大齒輪軸上的軸承主要承受了軸向力，徑向力幾乎被抵消完，所以只用軸向力進(jìn)行校核，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》：（4.12）查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得載荷系數(shù)；軸向力主要是軸上零件的重力，估算重力約為3200N，則：查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：（4.13）校核大齒輪軸上端所裝深溝球軸承：深溝球軸承動(dòng)載荷。當(dāng)量動(dòng)載荷P=6300N。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得推薦的軸承預(yù)期壽命。計(jì)算：所以深溝球軸承壽命足夠。校核大齒輪軸下端所裝雙列角接觸的球軸承：對(duì)于角接觸球軸承，基本額定當(dāng)量動(dòng)載荷，當(dāng)量動(dòng)載荷P=6300N，計(jì)算：所以雙列角接觸球軸承壽命足夠。4.5.2小齒輪軸軸承的校核a.小齒輪軸承參數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》查得：型號(hào)：30206單列圓錐滾子軸承（GB/T297-1994）徑向當(dāng)量動(dòng)載荷：；徑向當(dāng)量靜載荷：；計(jì)算系數(shù)：；由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》查得：b.計(jì)算軸承的受力(1)徑向力(2)軸向外載荷(3)附加軸向力S(4)實(shí)際軸向力因?yàn)樗詂.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷，取動(dòng)載荷系數(shù)對(duì)于軸承A：所以X=0.4，Y=1.6則對(duì)于軸承B：所以X=1，Y=0則d.計(jì)算軸承壽命（4.14）其中：計(jì)算：故選用30206軸承壽命足夠。4.6鍵連接的選擇和校核4.6.1聯(lián)軸器與大齒輪軸的鍵連接此處選用圓頭普通平鍵：（GB1095-79）半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度84mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得參考鍵的長(zhǎng)度系列選取鍵長(zhǎng)L=70mm。已知此處軸徑：d=50mm，鍵與輪轂槽的接觸高度：K=0.5h=0.59=4.5mm鍵的工作長(zhǎng)度：軸的扭矩：又：鍵、軸和半聯(lián)軸器的材料均為鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》許用擠壓應(yīng)力，取其中間值據(jù)式（6-1）進(jìn)行校核：所以此鍵連接強(qiáng)度足夠。4.6.2大齒輪與大齒輪軸的連接此處采用圓頭平鍵：因齒輪寬度為85mm，參考鍵的長(zhǎng)度系列，選取鍵長(zhǎng)L=70mm，由于鍵、軸以及齒輪材料均為鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：許用擠壓應(yīng)力：，取中間值已知此處軸徑：鍵與輪轂鍵槽的接觸高度K=0.5h=0.511=5.5mm鍵的工作長(zhǎng)度軸的扭矩于是據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》進(jìn)行校核：所以此處鍵連接強(qiáng)度足夠。4.6.3小齒輪與小齒輪軸的連接此處采用圓頭普通平鍵：小齒輪寬度85mm,參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)L=80mm，鍵、軸和齒輪均為鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得許用擠壓應(yīng)力，取中間值。已知軸徑d=30mm,鍵與輪轂槽的接觸高度K=0.5h=0.57=3.5mm鍵的工作長(zhǎng)度軸的扭矩：于是據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》進(jìn)行校核：故此鍵連接強(qiáng)度足夠。PAGE355結(jié)束語(yǔ)通過(guò)近一個(gè)學(xué)期的努力，終于完成了汽車(chē)輪輻多軸鉆床的設(shè)計(jì)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，了解和掌握了機(jī)床的一般設(shè)計(jì)方法，其實(shí)每臺(tái)機(jī)床的基本組成都大致相同，一般都是由動(dòng)力部分、主傳動(dòng)部分、液壓傳動(dòng)部分和支承部件組成。機(jī)床的設(shè)計(jì)首先就是電動(dòng)機(jī)