普通钻床改造为多轴钻床设计.pdf

毕业论文（设计）任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求）概述：在一批铸铁零件上分别加工4-7孔，在普通立式钻床上进行孔加工,通常是一个孔一个孔的钻削，生产效率低。用非标设备，即组合机床加工，生产效 率高，但设备投资大。如果把普通话立式单轴钻床改造成立式多轴钻床，就可以同 时完成多个孔的钻削，生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损 失小。本设计的主要要求是：多轴箱拆装组合灵活、方便、快速、重量轻。本设计的主要内容是：1、多轴箱齿轮传动方案设计；2、多轴箱内齿轮设计;3、多轴箱内轴结构设计；4、多轴箱导向装置设计;5、设计说明书；6、Pro/E实体。本设计的原始参数是：1、工件尺寸为140（长）xl20（宽）x5（高）；2、工件硬度 HB110-240HBS；3、4-7 尺寸精度为/T13。图纸内容及张数1、多轴箱传动系统结构装配图：1张；2、传动轴零件图：若干张；3、多轴箱箱体零件图：1张；4、齿轮零件图：1张；5、中间板零件图：1张。参考文献1、王先逵主编.机械加工工艺设计实川手册（第二册）.北京：机械工业出版社，19982、李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.湛江海洋大学印,20033、大连组合机床研究所主编.组合机床设计（第一册）机械部分.北京：机械工业出 版社,19784、濮良贵，纪名刚编.机械设计（第七版）.北京：高等教育出版社,20025、刘鸿文主编.材料力学（第三版上册）.北京：高等教育出版社,20016、李洪主编.实用机床设计手册.北京：辽宁科学技术出版社，19997、冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编.模具设计与制造简明手册（第二版）.上海：上海 科学技术出版社,2000毕业论文（设计）进度计划起讫日期工作内容备注第6周了解课题，熟悉相关资料,仔细阅读有关书籍，到图书馆查阅有关资料；图书馆第7、8周完成设计方案的确定、初步计算、元件的选 取工作；宿舍第9-14周完成有关计算，进行多轴箱部装配图、各非 标准零件力，实体等和设计；宿舍第15-16周完成外文翻译，整理资料，编写设计计算说 明书；宿舍第17周参加毕业答辩。答辩室毕业设计（论文）开题报告课题名称：_专 业：_班 级：_姓 名：_学 号：_指导教师：_年 月 日1、课题研究的现状和意义具统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15队其余时 间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量 以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然 能提高85%,但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一 定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工 而言，多轴加工是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多 轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大 型复杂的多轴加工更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个。20孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与钩沉头孔就要842.5小时，另外还要划线工时151.1 小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻钩孔只要171.6小时，划线也简单，只要1.9小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工不但可以扩 大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的 零件。有人分析大型高速柴油机30种箱形与杆形零件的2000多个钻孔操作中，有40%可以 在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少20%的加工时间。1975 年法国巴黎机床展览会也反映了多轴加工的使用愈来愈多这一趋势。2、课题要解决的问题或研究的基本内容生产任务在一批铸铁连接件上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常 是一个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备 投资大。但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多 个孔的钻、扩、钱、等工序。图纸内容及张数5、多轴箱传动系统结构装配图：1张；6、传动轴零件图：若干张；7、多轴箱箱体零件图：1张；8、齿轮零件图：1张；5、中间板零件图：1张。3、课题研究拟采用的手段和工作路线采用的手段1在学校图书馆查阅相关资料。2 在工厂的实践毕业实习。3 通过老师和工程师的指导。4 通过浏览因特网上的相关资料。通过对相关资料和数据的理论计算和分析。工作路线：1)设计准备了解设计任务书，明确设计要求、工作条件、设计内容的步骤；通过查阅有关设 计资料，参观实物征询操作人员的建议等，了解设计对象的性能、结构及工艺性;准备好设计需要资料、绘图工具；拟定设计计划等。2)草图设计绘制装配草图；进行总体结构设计和部件设计。3)编写设计说明书写明整个设计的主要计算和一些技术说明。4、课题研究进程计划一、二周：接受毕业设计课题，根据课题内容了解课题研究的现状，并进行 实地考察，完成开题报告；三、四周：进行有关的计算。包括：起升架起升装置的设计计算、机架的设 计计算、传动装置的计算、电动机的选择。五-八周：有关图纸的绘制。九 周：对课程设计进行检查、纠正、整理、综合；最后打印，交指导老 师复查。5、课题成果论文口 图纸口 产品或作品口 应用程序口其它:年 月 日指导教师意见：指导教师（签名）：年 月日教研室主任意见：教研室主任（签名）:本科毕业设计（论文）通过答辩目 录目 录.10中文摘要.11ABSTRACT.12第1章 绪论.131.1 多轴加工应用.131.2 多轴加工的设备.131.3 多轴加工趋势.15第2章 普通钻床改为多轴钻床.152.1生产任务.152.2普通立式钻床的选型.16第3章 多轴齿轮传动箱的设计.173.1 设计前的准备.173.2 动系统的设计与计算.18第4章 多轴箱的结构设计与零部件的绘制.234.1箱盖、箱体和中间板结构.244.2多轴箱轴的设计.244.3 轴坐标计算.39第5章导向装置的设计.405.1导向装置组成.40第6章 接杆刀具.40总结.41鸣 谢.42参考文献.4210本科毕业设计（论文）通过答辩中文摘要本设计是关于普通钻床改造为多轴钻床的设计。普通钻床为单轴机床，但安装上 多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产 效率。因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选川、轴的设计、多轴箱的选川、导向装置设计等。关键词：多轴钻床；生产效率；多轴箱11本科毕业设计（论文）通过答辩AbstractThe design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill.The ordinary drill is a single drill.It will improve its productive efficiency,shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on.That so calls a multiple drill.Hereby,the keystone of this design paper is how to design a multiple spindle heads.The design subjects include the selection and distribution of gear wheel,the design of spindle,and the guiding equipment and selection of the multiple spindle heads,etc.KEY WORDS：MULTIPLE DRILL;productive efficiency；multiple spindleHEADS12本科毕业设计（论文）通过答辩第1章1.1 多轴加工应用据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是 看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量 以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高85%,但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，多轴加工是一种 通过少量投资来提高生产率的有效措施。1.1.1多轴加工优势虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴 头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂 的多轴加工更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个W20孔，若以 摇臂钻床加工，单单钻孔与钩沉头孔就要842.5小时，另外还要划线工时151.1小时。但若以数 控八轴落地钻床加工，钻钩孔只要171.6小时，划线也简单，只要1.9小时。因此，利用数控控 制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工不但可以扩大加工范围，而且在提 高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴 油机30种箱形与杆形零件的2000多个钻孔操作中，有40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少20%的加工时间。1975年法国巴黎机床展览会也反映了多轴 加工的使用愈来愈多这一趋势。1-2多轴加工的设备多轴加工是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少 字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结 合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就 这方面的现状作一简介。1.2.1多轴头从传动方式来说主要有齿轮传动与万向联轴节传动二种。这是大家所熟悉的。前者效率较 高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距 不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定 范围内可调整轴距。它主要装在有万向.二种。（1）万向轴式也有二种:具有对准装置的主轴。主 轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的T形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（2）13本科毕业设计（论文）通过答辩具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组 是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮 番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种多轴加 工方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。1.2.2多轴箱也象多轴头那样作为标准部件生产。美国Secto公司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调 式多轴箱。有32种规格，加工面积从300X 300毫米到600X1050毫米，工作轴达60根，动力 达22.5千瓦。Romai工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然 后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容 易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中 获得良好的效果，必需考虑以下数点：（1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（2）夹具 刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃 磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（5）尺寸超差时能立即发现。1.2.3多轴钻床这是一种能满足多轴加工要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎 展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进 行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。1.2.4自动更换主轴箱机床为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。（0自动更换主轴机床自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好 工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到 主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔 型与不同工序的需要。（2）多轴转塔机床转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的 14本科毕业设计(论文)通过答辩工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数 一般不超过46个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动 更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。(3)自动更换主轴箱组合机床它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主 轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工 作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回 转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应 的控制器可以获得完整的加工系统。(4)数控八轴落地钻床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达15000个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为20毫米,孔深180毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻，5-7巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于 排屑。钻尖磨成90。供自动 定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8轴数控落地加工。1.3多轴加工趋势多轴加工生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国 数控技术的发展，多轴加工的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。第2章 普通钻床改为多轴钻床2.1生产任务在一批铸铁连接件上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常是一 个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多个孔的钻、扩、钱、等工序。设计程序介绍如下：15本科毕业设计（论文）通过答辩2.2普通立式钻床的选型2.2.1 计算所需电机功率零件图如图1所示:4-07W12 3土0.02UOJI6140图1零件图图1为工件零件图，材料：铸铁HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年产量：1000万 件；4-中6.7尺寸精度IT13.（1）确定四个孔同时加工的轴向力，公式：F=CF dZF YF V-nF-kF 式中：。b=365.9,6/o=lO-3,ZF=0.661,YF=1.217,nF=0.361,kF=i.1,V=0.35m/s（表 1537）文献口则 F=365.9x 10 3 x0.661 xl.217x0.35x0.361 x 1.1=4.09N所需电机功率：P=F V=4.09x0.35=1AKW2.2.2 立式钻床的确定根据上面计算所需电机的功率，现选用Z525立式钻床，其主要技术参数如表1所示：表1 Z525立式钻床主要技术参数Ur 4m 短型号16本科毕业设计(论文)通过答辩Z525最大钻孔直径(mm)25主轴端面至工作台距离(mm)0-700主轴端面至底面距离(mm)750-110主轴中心至导轨距离(mm)250主轴行距(mm)175主轴孔莫氏解锥度3号主轴最大扭转力矩(N-m)245.25主轴进给力(N)8829主轴转速(r/mm)97-1360主轴箱行程(mm)200进给量(mm/r)0.1-0.8工作台行程(mm)325工作台工作面积(mm2)500X375主电动机功率(kw)2.8第3章多轴齿轮传动箱的设计3.1 设计前的准备(1)大致了解工件上被加工孔为4个中10的孔。毛坯种类为灰铸铁的铸件，由于石墨的润 滑及割裂作用，使灰铸铁很易切削加工，屑片易断，刀具磨损少，故可选用硬质合金锥柄麻花钻(GB10946-89)文献以(2)切削用量的确定根据表27文献？,切削速度匕=21机/min,进给量/=0.17相机则切削转速&1OOOV7id1000 x213.14x6.7=998r/min根据Z525机床说明书，取&=960r/min故实际切削速度为：匕=发也=义6.7x960=20.2m/min c 1000 1000(3)确定加工时的单件工时图2为钻头工作进给长度,17本科毕业设计(论文)通过答辩切入 加工部分 切出图4工作进给 V-图2钻头进给长度一般力切入为5-10mm,取10mm,L切出=(3 8)=+8=10.2mm1文献L加工=5mm加工一个孔所需时间：:一切入+加工十一切出：单件时工时：tm=4rmx=4x0.15=0.6min3.2动系统的设计与计算(1)选定齿轮的传动方式：初定为外啮合。(2)齿轮分布方案确定：根据分析零件图，多轴箱齿轮分布初定有以下图3二：；-1-1 25 2二-=0.15 min 960 x0.17,图4两种形式尸,二；paw图318本科毕业设计（论文）通过答辩根据通常采用的经济而又有效的传动是：用一根传动轴带支多根主轴。因此，本设计中采用了图 3所示的齿轮分布方案。（3）明确主动轴、工作轴和惰轮轴的旋转方向，并计算或选定其轴径大小。因为所选定的Z535立式钻床主轴是左旋，所以工作轴也为左旋，而惰轮轴则为右旋。根据表2确定工作轴直径机械制造.8/97：43表2加工孔径与工作轴直径对应表（mm）加工孔径1212-1616-20工作轴直 径152025因为加工孔径为lOmin,所以工作轴直径选15mm.主动轴和惰轮轴的直径在以后的轴设计中确定。（4）排出齿轮传动的层次，设计各个齿轮。本设计的齿轮传动为单层次的齿轮外啮合传动，传动分布图如图4所示。在设计各个齿轮前首先明确已知条件：电机输入功率乙=2.8KW，齿轮I转速 nx=136Or/min,齿轮HI转速%=960r/min,假设齿轮I、H、in的传动比均为i=0.84,即齿轮比u=l.2,工作寿命15年（每年工作300天），两班制。选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数选用直齿轮圆柱齿轮传动；多轴箱为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）;材料选择由表10-1吠献到选择齿轮I材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,齿轮H材料为45（调质）,硬度为240HBS,齿轮III材料为45（常化）,硬度210HBS;）选齿轮 I 齿数 Z=24,齿轮 H 齿数 Z2=Z =24x1.2=28.8,取 Z2=29.按齿面接触强度设计19本科毕业设计（论文）通过答辩 由设计计算公式进行试算，2 2.32：旦 巴（0确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数K,=1.3;2）计算齿轮I传递的转矩4=95.5x 1054/%=95.5x 105 x2.8/1360=1.966xl04-mm3）由表10-7文献”选取齿宽系数）=0.54）由表10-6文献到查得材料的弹性影响系数Z5=189.8MPa1/25）由表10-21d文献旬按齿面硬度查得齿轮I的接触疲劳强度极限？=60。“尸Q；齿轮H的接触疲劳强度极限？crHlini2=550MPa;6）由表10-13文献计算应力循环次数:N、=6QnJLh=60 x1360 x1x（2x8x300 x15）=5.875x109N?=5.875x109/1.2=4.896x1097）由表10-19吠献到查得接触疲劳寿命系数Kni=0.90,鼠2=0.95;8）计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%,安全系数S=l,由式（10-12）吠献到得：匕小=K/nimlb/MimlS6 LK“n 2 bHiim 2s0.9义6001=540MPa0.95x5501=522.5尸;计算1)试算小齿轮分度圆直径代入中较小的值：,KJ；u(ZE V 1.3义 1.966x1()4 2.2(189.8丫、叫 V 1 1.2 522.5)=53.649mm2）计算圆周速度V:丫=7rdit/60 x10003.14x53.649x136060 x1000=3.81m/520本科毕业设计（论文）通过答辩3）计算齿8b=/dr,=0.5 x53.649=26.82mm a rL4)计算齿宽与齿高之比人/力模数：乙 =53.649/24=2.235加齿高：力=2.25机，=2.25x2.235=5.029/=53.649/5.029=5.35)计算载荷系数根据v=3.81m/s,7级精度,由图10-8文献)查得动载系数Kv=l.14,直齿轮，假设K,E/7 3-x0.01716=1.5 mmV 0.5 x242对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的 承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.5。在零 件图中可知，主动轴与惰轮轴的中心距为51mm,即齿轮I、II完全啮合的中心距，得：mZ+Z 2）=51222本科毕业设计（论文）通过答辩+1*、1.5x(-)=512Zi=31,Z2=37惰轮轴与工作轴的中心距为61.5mni,即齿轮H与齿轮HI完全啮合时中心距，即Z +Z m(-)=61.52z37+Z3、1.5(-M=61.52Z3=45几何尺寸计算计算分度圆直径:di=Zi.m=31xl.5=46.5mmd2=Z2 m=37xl.5=55.5mmd3=Z3.m=45xl.5=67.5mm计算中心中距ani=51mm,anm=61.5mm计算齿轮齿宽b=0.5 x 67.5=33.75mm取 名=35mm,B2=30mm,B3=25mm验算 2Tl 2xl.966xl04 o n nFt=一L=-=819.2N4 48.0KAFt 1x819.225=35.66N/mm 110 x3/-=13.9mm,取 d=25mmV136O轴结构设计选择滚动轴承因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，由表1424本科毕业设计（论文）通过答辩吠献以，选用7204c轴承。轴上各段直径，长度如图5所示。键的确定因为齿轮宽为35nlm，所以选用8x7x22平键，表6-1文献到确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2文献旬，取轴端倒角2x45,各轴肩的圆角半径为R=L 0mm.按弯扭合成校核轴的强度作出轴的计算简图轴上扭转力矩为p 2 8M=9549x一=9549x-=19.7 N mmn 1360周向力为p=2M=2x19.7y d 20 x10-3=1970N径向力为Pz=0.48 Py=0.48x1970=945.6N图7主动轴的载荷分析图本科毕业设计（论文）通过答辩根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩My图和水平平面内的弯矩Mz图,如图7所示。从图中可知，截面E为危险截面，在截面E上，扭矩T和合成弯矩M分别为 T=19.7N 加；M二个M；=V172+35.42=39.3 N m轴材料选用45钢，q=355Mpa,许用应力Q=型文献/为许用应力安全系数，取么=1.5,则355cr=237Mpa按第三强度理论进行强度校核公式 Lm?+T?,w为轴的抗弯截面系数归等吟匕表。4）“3.14x253 5 x 2(25-2)2W=-=1533.2-105.8=1427.4322x251-x 1427.47(39.3xlO3)2+(19.7xlO3)：=30.8MpaS=1.5 故安全s022截面E右侧面校核:抗弯截面系数 W 为:W=0.ld3=0.lx20=800mm3抗扭截面系数 M 为：WT=0.2d3=0.2x2 0=16 00mm377 S 75弯矩 M 及弯曲应力为：M=39300 x:.-=35496.8 N-mm77.527本科毕业设计(论文)通过答辩M 35496.8 46=-=44.4Mpa人 W 800扭矩T3及扭转应力行为：T3=19700 N-mmT3 19700-加=-=-=12.3MpaWT 1600截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及a,按附表3-2查取文献到，因r 10 D 25=0.05,=1.25,经插值后可查得:a=2.33,aS=1.528本科毕业设计(论文)通过答辩故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可 略去静强度校核。轴承的校核机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。滚动轴承疲劳寿命计算公式：式中：乙-额定寿命(似转速(r/min)C-额定动载荷5),表3.850文献6尸-动载荷=3因为所受的轴向力太小，所以忽略不计,Fa=O所受径向力 Fr=945.6/2=472.8N 表 3.8-50文献P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.860 x136014500193.8641098/zLA=30000h(13-3)文献“轴承安全惰轴的设计轴材料的选择表15-3吠献铝轴材料选用45钢，调质处理。轴径的确定根据公式(15-2)本科毕业设计（论文）通过答辩轴的结构设计:图8惰轮轴选择滚动轴承因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，选用单列向心球轴承，由表1-14吠献选用7002c 轴承。轴上各段直径，长度如图8所示。键的确定因为齿轮宽为30山明所以选用6x6x18平键，表6-1文献到轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2吠献4，取轴端倒角2x45,各轴肩的圆角半径为R=l.Omn扭合成校核轴的强度作出轴的计算简图图9惰轮轴计算简图本科毕业设计（论文）通过答辩轴上扭转力矩为P 2.8x99%M=9549x=9549x-=23.IN-mn 1360 x0.84周向力为p=W=2x23.2y d 20 x10-3=2320N径向力为 Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6NA E B根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩My图和水平平面内的弯矩Mz图,如图10所示。从图中可知，截面E为危险截面，在截面E上，扭矩T和合成弯矩M分别为T=23.2 N m;=,15.42+32.22=32.8N.利按第三强度理论进行强度校核吠献立公式 Lm?,W 2W为轴的抗弯截面系数，W=Q_4（_）2（表15-4）吠献到/32 2dw=3.14x2Q3_6x2（2O-2y=785_8i=70432 2x 20_7m2+T2=x J（32.8xl03）2+（23.2xl03）2W 704 vv 7 v 7=70MpaS=1.5故安全截面E右侧面校核:抗弯截面系数 W 为：W=0.ld3=0.1x15=337.5mm3抗扭截面系数 M 为:WT=0.2d3=0.2xl5=675mm339-12弯矩M及弯曲应力为：M=32800 x-=22707.7 N,mm39丝二 XZ=67.3Mpa W 337.5扭矩T3及扭转应力%为：T3=23200 A-mmT3 23200TT=-=-=34.4Mpat 675截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及a,按附表3-2查取文献到，因=0.07,=1.33,经插值后可查得:a=2.12,a?=1.60d 15 d 15又由附图3-1文献？可得轴提材料的敏性系数为：qb=0.75,q7=0.81故有效应力集中系数按式（附3-4）文献勾为:+-1）=1+0.75x（2.12-1）=1.84k,=l+%（%-1）=1+0.81x（1.60-1）=1.49由附图3-2吠献4得尺寸系数由附图3-3吠献勾得扭转尺寸系数j=1.0轴按磨削加工，由附图3-4文献得表面质量系数为尸0=万7=0.92轴未经表面强化处理，即/q=L则按式（3-12）及（3-12）文献到，得综合系数值为:KK0 1 I 1.84,1-=+分4-1-0.92-1=1.93Kkt 1 1.49 1=-+-1=-+-J A 1 0.92 1=1.58计算安全系数:33本科毕业设计（论文）通过答辩275Kaaa+巴/1.93x67.3+0.1x0=2.12s=_J_=_住_=5 53r Kt t S=1.5故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可 略去静强度校核。轴承的校核因为所受的轴向力太小，所以忽略不计,Fa=0所受径向力 Fr=1113.6/2=556.8nP=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N7002c向心球轴承校核i q6(zr/SQQL.=-=348604。，=30000h(表 13-3)人 60 x1360 x0.841228.3)h文献6轴承安全工作轴的设计轴材料的选择表15-3吠献到轴材料选用45钢，调质处理。轴径的确定在传动系统的设计与计算中已的工作轴的直径定为d=15mmo轴的结构设计：图11工作轴本科毕业设计（论文）通过答辩择滚动轴承因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，又因工作轴用 于钻削，在后端加单向推力球轴承。由表1-14吠献单列向心球轴承选用102轴承，后端单向 推力球轴承选用8102轴承。各段直径，长度如图11所示。键的确定因为齿轮宽为25nlm，所以选用5x5x20平键，表6-1吠献到轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2吠献4，取轴端倒角2x45,各轴肩的圆角半径为R=0.8mm.扭合成校核轴的强度作出轴的计算简图轴上扭转力矩为PM=9549x =9549xn2.8 义 99%义 99%960=27.3N周向力为p=2M=2x27.3y d 15x10-3=3640N径向力为35本科毕业设计（论文）通过答辩Pz=0.48 Py=O.48x3640=1754.5N根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩My图和水平平面内的弯矩Mz图,如图13所示。从图中可知，截面E为危险截面，在截面E上，扭矩T和合成弯矩M分别为T=27.3N 相；=,23.72+49.2z=54.按第三强度理论进行强度校核吠献5：公式,JAP+片,Ww为轴的抗弯截面系数，w=Q_bdT）2（表 54）32 2d=222Mpa即轴的5校核在上面EF他截面均无图13 工作轴载荷分析图本科毕业设计（论文）通过答辩需校核。截面E右侧面校核:抗弯截面系数 W 为：W=0.ld3=0.1x17=491.3mm3抗扭截面系数 M 为：WT=0.2d3=0.2x17=982.6.5mm321 5 12弯矩 M 及弯曲应力为:M=54600 x:-=24125.6N mm21.5丝=刈W=49.1MpaW 491.3扭矩T3及扭转应力tt为：T3=27300 N-mmT _27300982.6=27.8Mpa轴的材料为 45 钢，调质处理，aB=640Mpa,cr_i=275Mpa,工_i=155Mpa。过盈配合处的勺/值，由附表3-8吠献药用插入法求出，并取=0.8于是得*=2.93,-=0.8x2.93=2.35轴按磨削加工，由附图3-4文献”得表面质量系数为/=万,=0.92K 1故得综合系数为：K=-1=2.93+-1=3.02%4 0.92K 1 1K=+-1=2.35+-1=2.44J A 0.92计算安全系数：S-275 _1 85 Kq+匕 3.02x49.1+0.1x02.24 x15527.8T+O.O5x27.8=4.48237本科毕业设计（论文）通过答辩兀S1.85x4.4871.852+4.482=1.7S=1.5故安全截面E左侧面校核：抗弯截面系数 W 为：W=0.ld3=O.1x15=337.5mm3抗扭截面系数 M 为:WT=0.2d3=0.2xl5=675mm3弯矩M及弯曲应力为:M=54600 N mm丝一则二161。8MpaW 337.5扭矩T3及扭转应力tt为：T3=27300 N mmT _27300675=40.4Mpa在附表3-4文献可用插入法求得轴上键槽处的有效应力集中系数：、由附图3-2吠献匈得尺寸系数=0.88由附图3-3文献可得扭转尺寸j=1轴按磨削加工，由附图3-4吠献到得表面质量系数为/?0=/0.92轴未经表面强化处理，即/q=L则按式（3-12）及（3-12）吠献到0,k7=1.54得综合系数值为:K 1K=.1=0+-1=0.090%Be 0.92Kkt 1 1.54 1=+-=-+-t j 3 1 0.92 1=1.6 3计算安全系数:一275K.+乎切 0.09x161.8+0.1x0(J a a m=18.89sc.iKTTn+耳心 t a t m15540 41.63+0.05 x240.4=4.5738本科毕业设计(论文)通过答辩兀S18.89x4.57718.892+4.572=4.4S=1.5故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可 略去静强度校核。轴承的校核机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。1)36102向心球轴承校核由第一章可知主动轴的轴向力Fa=4.091N所受径向力 Fr=1754.5/2=877.25N(表 3.8-50)文献“P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2N06=883839/z L,=30000h 13-3)文献刊h 60 x9601363.2)h轴承安全2)8102推力球轴承校核P=Fa(表 3.8-54)表 j P=4.091NLh1()6 00500丫60 x96014.091J h=30000h(表 13-3)文献6轴承安全4.3轴坐标计算为方便在多轴箱上键孔，因此进行轴坐标计算是十分重要的。建立如图14坐标系，多轴箱里尺寸如图示为220 xl80nini,在多轴箱中心安装主动轴，则主动 轴坐标可知(110,90),则根据零件图，可算出其他各轴坐标，分别如图所示。39本科毕业设计（论文）通过答辩第5章导向装置的设计5.1导向装置组成导向装置主要由导柱、导套、弹簧组成。导柱的上端与多轴箱中间板上的导套滑动配合，下 端安装在夹具的钻模板上。（1）选择弹簧用四根弹簧支撑整个多轴箱，粗略估算多轴箱重量：G=9.8xIO3 x 240 x 200 x（58+50）xW9 x9.8=497.9N每根弹簧负荷:F=124.5N选圆柱螺旋压缩弹簧（表12）文献刀，弹簧中径。2=16.0机加，节距1=6.640相机，弹簧丝直 径d=1.8mm,工作圈数=30,自由高度=140mm.（3）导柱、导套的选择导柱材料为Gcr 15,直径16山明长303mm导套材料为20号钢。第6章接杆刀具接杆一端为梯形螺纹，与主动轴的内孔滑动配合，通过键传递扭矩。在梯形螺纹段并设计有 斜面，以便调整接杆的延伸量来补偿刀具的磨损量。接杆另一端的莫氏锥孔与刀具的莫氏锥柄相 配合。40本科毕业设计（论文）通过答辩总结两个多月的毕业设计在忙碌中就快要结束了，在这两个多月的时间里，在毕业设计之余还要 兼顾找工作，因此,在这段时间里我觉得生活非常的充实.不但在毕业设计中巩固了以前的知识，而且在人生道路上学到在校园学不到的社会交际.毕业设计是大学四年所学知识的一个考察，它兼顾了四年中所学的基础和专业知识，因此不 同于以前的课程设计,毕业设计是课程设计一个质的飞越.认识到这点，我对待毕业设计的态度也 不敢懒散,一直抱以认真谨慎的学习态度.在接到毕业设计课题后首先要做的就是搜集各方面的资料，以前的课程设计都是老师给出 的，不用自己去烦恼。但是毕业设计就不同了