普通钻床改造为多轴钻床设计（有全套图纸） .pdf

本科毕业设计 论文 通过答辩 本科生毕业论文 设计 书本科生毕业论文 设计 书 题目普通钻床改造为多轴钻床普通钻床改造为多轴钻床 中英文 ordinarydrillassembledamultipledrill 作者姓名 所在专业 所在班级 申请学位 指导教师职称 答辩时间20 年6月9日 本科毕业设计 论文 通过答辩 毕业论文 设计 任务书 论文 设计 题目普通钻床改造为多轴钻床普通钻床改造为多轴钻床 ordinarydrillassembledamultiple drill 工院 系 专业级 学生姓名 指导教师职称 起讫日期20 年 3 月 21 6 月 1 日 地点 发任务书日期 20 年3月21 日 本科毕业设计 论文 通过答辩 毕业论文 设计 任务的内容和要求毕业论文 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 高宽长5120140 2 工件硬度 hbshb240170 3 4 7 尺寸精度为13it 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 参考文献 1 王先逵主编 机械加工工艺设计实用手册 第二册 北京 机械工业出版社 1998 2 2 李益民主编 李益民主编 机械制造工艺设计简明手册机械制造工艺设计简明手册 湛江海洋大学印湛江海洋大学印 2003 2003 3 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 1978 4 4 濮良贵 纪名刚编濮良贵 纪名刚编 机械设计机械设计 第七版 第七版 北京 高等教育出版社北京 高等教育出版社 2002 2002 5 刘鸿文主编 材料力学 第三版上册 北京 高等教育出版社 2001 6 李洪主编 实用机床设计手册 北京 辽宁科学技术出版社 1999 7 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 进度计划毕业论文 设计 进度计划 起讫日期工作内容备注 第 6 周 第 7 8 周 第 9 14 周 第 15 16 周 第 17 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 完成设计方案的确定 初步计算 元件的选 取工作 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 完成外文翻译 整理资料 编写设计计算说 明书 参加毕业答辩 图书馆 宿舍 宿舍 宿舍 答辩室 本科毕业设计 论文 通过答辩 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 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 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 单单钻孔与锪沉头孔就要 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 钻锪孔只要 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 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 铰 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 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 图纸 产品或作品 应用程序 其它 本科毕业设计 论文 通过答辩 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 年月日 本科毕业设计 论文 通过答辩 10 目录 目目录录 10 中文摘要中文摘要 11 abstract 12 第第 1 章章绪论绪论 13 1 1 多轴加工应用 13 1 2 多轴加工的设备 13 1 3多轴加工趋势 15 第第 2 章章普通钻床改为多轴钻床普通钻床改为多轴钻床 15 2 1 生产任务 15 2 2 普通立式钻床的选型 16 第第 3 3 章章多轴齿轮传动箱的设计多轴齿轮传动箱的设计 17 3 1设计前的准备 17 3 2 动系统的设计与计算 18 第第 4 4 章章多轴箱的结构设计与零部件的绘制多轴箱的结构设计与零部件的绘制 24 4 1 箱盖 箱体和中间板结构 24 4 2 多轴箱轴的设计 24 4 3轴坐标计算 40 第第 5 5 章章导向装置的设计导向装置的设计 40 5 1 导向装置组成 40 第第 6 6 章章接杆刀具接杆刀具 41 总结总结 41 鸣鸣谢谢 42 参考文献参考文献 43 本科毕业设计 论文 通过答辩 11 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用 轴的设计 多轴箱的选用 导向装置设计等 关键词 关键词 多轴钻床 生产效率 多轴箱 本科毕业设计 论文 通过答辩 12 abstract the 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 spindle heads 本科毕业设计 论文 通过答辩 13 第 1 章绪论 1 11 1 多轴加工应用多轴加工应用 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 20 孔 若以 摇臂钻床加工 单单钻孔与锪沉头孔就要 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 钻锪孔只要 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 21 2 多轴加工的设备多轴加工的设备 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 14 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 300 300 毫米到 600 1050 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 1 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 15 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 4 6 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 铰 等工序 设计程序介绍如下 本科毕业设计 论文 通过答辩 16 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 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 6 7 尺寸精度 it13 1 确定四个孔同时加工的轴向力 公式 f fffff knvyzdc 0 式中 f c 365 9 0 d 3 10 f z 0 661 f y 1 217 f n 0 361 f k 1 1 v 0 35m s 表 15 37 文献 1 则 fn09 41 1361 035 0 217 1 661 010 9 365 3 所需电机功率 kwvfp4 135 0 09 4 2 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 技术规格 型 号 本科毕业设计 论文 通过答辩 17 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 mm 2 500 375 主电动机功率 kw 2 8 第第 3 3 章章多轴齿轮传动箱的设计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 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 2 2 切削用量的确定 根据表 2 7 文献 切削速度min 21mvc 进给量rmmf 17 0 则切削转速min 998 7 614 3 2110001000 r d v ns 根据 z525 机床说明书 取min 960rns 故实际切削速度为 min 2 20 1000 9607 614 3 1000 m dn v w c 3 确定加工时的单件工时 图 2 为钻头工作进给长度 本科毕业设计 论文 通过答辩 18 一般 切入 l为 5 10mm 取 10mm mmdl 2 108 3 7 6 8 3 3 1 切出 文献 3 mml5 加工 加工一个孔所需时间 min15 0 17 0 960 2 25 1 fn lll t w m 切出加工切入 单件时工时 min6 015 0 44 1 tmtm 3 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 图 4 两种形式 本科毕业设计 论文 通过答辩 19 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 12 12 16 16 20 工作轴直 径 152025 因为加工孔径为 10mm 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 1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 2在 设 计 各 个 齿 轮 前 首 先 明 确 已 知 条 件 电 机 输 入 功 率kwp8 2 1 齿 轮 转 速 min 1360 1 rn 齿轮 转速min 960 3 rn 假设齿轮 的传动比均为i 0 84 即齿轮比 u 1 2 工作寿命 15 年 每年工作 300 天 两班制 3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 文献 4 选择齿轮 材料为 40cr 调质 硬度为 280hbs 齿轮 材料为 45 调质 硬度为 240hbs 齿轮 材料为 45 常化 硬度 210hbs 选齿轮 齿数24 1 z 齿轮 齿数 8 282 124 12 uzz 取29 2 z 4按齿面接触强度设计 本科毕业设计 论文 通过答辩 20 由设计计算公式进行试算 3 2 1 1 1 32 2 h e d t t z u utk d 确定公式内的各计算数值 1 试选载荷系数3 1 t k 2 计算齿轮 传递的转矩 mmnnpt 45 11 5 1 10966 1 1360 8 210 5 95 10 5 95 3 由表 10 7 文献 4 选取齿宽系数 d 0 5 4 由表 10 6 文献 4 查得材料的弹性影响系数 2 1 8 189 mpaze 5 由表 10 21d 文献 4 按齿面硬度查得齿轮 的接触疲劳强度极限 mpa h 600 1lim 齿 轮 的接触疲劳强度极限 mpa h 550 2lim 6 由表 10 13 文献 4 计算应力循环次数 9 11 10875 5 1530082113606060 h jlnn 99 2 10896 4 2 1 10875 5 n 7 由表 10 19 文献 4 查得接触疲劳寿命系数90 0 1 hn k 95 0 2 hn k 8 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数1 s 由式 10 12 文献 4 得 mpa s k hh h 540 1 6009 0 1lim1lim 1 mpa s k hhn h 5 522 1 55095 0 2lim2 2 计算 1 试算小齿轮分度圆直径 t d1 代入 h 中较小的值 2 4 3 2 1 1 5 522 8 189 2 1 2 2 1 10966 1 3 1 32 2 1 32 2 h e d t t z u utk d mm649 53 2 计算圆周速度 v sm nd v t 81 3 100060 1360649 5314 3 100060 11 本科毕业设计 论文 通过答辩 21 3 计算齿b mmdb hd 82 26649 535 0 4 计算齿宽与齿高之比hb 模数 mmzdm tt 235 2 24 649 53 11 齿高 029 5 235 2 25 2 25 2 t mh 3 5029 5 649 53 hb 5 计算载荷系数 根据 v 3 81m s 7 级精度 由图 10 8 文献 4 查得动载系数 kv 1 14 直齿轮 假设mmnbfk ta 100 由表 10 3 文献 4 查得2 1 fh kk 由表 10 2 文献 4 查得使用系数1 a k 由表 10 4 文献 4 查得 7 级精度齿轮 相对支承非对称布置时 bk ddh 3 22 1023 0 6 0118 0 12 1 将数据代入后得 182 1 649 531023 0 116 0118 0 12 1 322 h k 由182 1 3 5 h khb 查图 10 13 文献 4 得 15 1 f k 故载荷系数574 1 182 1 2 111 1 1 hhva kkkkk 6 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 由式 10 10a 文献 4 得 t dd 11 3 ktk 53 649x 3 3 1 574 1 57 18mm 7 计算模数 m m d1 z1 57 18 24 2 4mm 圆整为 m 25mm 按齿根弯曲强度设计 由式 10 5 文献 4 得弯曲强度的设计公式为 m 3 2 1 1 2 f safa d yy z kt 确定公式内的各计算数值 1 由图 10 20 文献 4 查得齿轮 的弯曲疲劳极限 1fe 500mpa 齿轮 的弯曲疲劳强度极限 2fe 380mpa 2 由图 10 18 文献 4 查得弯曲疲劳寿命系数88 0 85 0 21 fnfn kk 本科毕业设计 论文 通过答辩 22 3 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 s 1 4 由式 10 12 文献 4 得 f 1 s k fefn11 4 1 50085 0 303 57mpa 2 f s k fefn22 4 1 38088 0 238 86mpa 4 计算载荷系数 532 1 15 1 2 111 1 1 ffva kkkkk 5 查取齿形系数 由表 10 5 文献 4 查得53 2 65 2 21 fafa yy 6 查取应力校正系数 由表 10 5 文献 4 查得62 1 58 1 21 sasa yy 7 计算齿轮 的 f safay y 并加以比较 1 11 f safay y 57 303 58 1 65 2 0 01379 2 22 f safa yy 86 238 62 1 53 2 0 01716 齿轮 的数值大 设计计算 m 3 2 4 01716 0 245 0 10966 1 532 1 2 5 1 mm 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 完全啮合的中心距 得 m 2 21 zz 51 本科毕业设计 论文 通过答辩 23 1 5x 2 2 1 11 zz 51 z1 31 z2 37 惰轮轴与工作轴的中心距为 61 5mm 即齿轮 与齿轮 完全啮合时中心距 即 m 2 31 zz 61 5 1 5 2 37 3 z 61 5 z3 45 几何尺寸计算 计算分度圆直径 d1 z1 m 31x1 5 46 5mm d2 z2 m 37x1 5 55 5mm d3 z3 m 45x1 5 67 5mm 计算中心中距 a 51mm a 61 5mm 计算齿轮齿宽 mmdb d 75 33 5 675 0 1 取mmbmmbmmb25 30 35 323 验算 ft 1 1 2 d t 0 48 10966 1 2 4 819 2n b fk ta 25 2 8191 35 66n mm 100n mm合格 第第 4 4 章章多轴箱的结构设计与零部件的绘制多轴箱的结构设计与零部件的绘制 多轴箱的传动方式为外啮合 齿轮传动的排列层次为一层 本科毕业设计 论文 通过答辩 24 4 1 箱盖 箱体和中间板结构 1 箱体选用 240mmx200mm 长方形箱体 箱盖与之匹配 箱体材料为 ht20 40 箱盖为 ht15 33 2 中间板的作用 箱内部分是轴承的支承座 伸出箱外的部分是导向装置中的滑套支承座 为便于设计人员选用 已将中间板规范为 23mm 和 28mm 两种厚度的标准 现选用 23mm 厚的中间 板 材料为 ht15 33 4 2 多轴箱轴的设计 1 主动轴的设计 轴材料的选择 表 15 3 文献 4 轴材料选用 45 钢 调质处理 轴径的确定 根据公式 d a03 n p 15 2 文献 4 式中 a0 2 0 9550000 t 查表 15 3 文献 4 a0取 110 d 110 x3 1360 8 2 13 9mm 取 d 25mm 轴结构设计 选择滚动轴承 本科毕业设计 论文 通过答辩 25 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 1 14 文献 3 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 35mm 所以选用 8x7x22 平键 表 6 1 文献 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15 2 文献 4 取轴端倒角 2x45 0 各轴肩的圆角半径为 r 1 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 m 9549x n p 9549x 1360 8 2 19 7mmn 周向力为 py d m2 3 1020 7 192 1970n 径向力为 pz 0 48 py 0 48x1970 945 6n 本科毕业设计 论文 通过答辩 26 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 7mn m 22 zy mm 22 4 3517 39 3mn 轴材料选用 45 钢 s 355mpa 许用应力 s s n 文献5 s 为许用应力安全系数 取 s 1 5 则 5 1 355 237mpa 按第三强度理论进行强度校核 公式 w 1 22 tm w 为轴的抗弯截面系数 w 32 3 d d tdbt 2 2 表 15 4 文献 4 w 252 22525 32 2514 3 2 3 1533 2 105 8 1427 4 w 1 22 tm 2 3 2 3 10 7 1910 3 39 4 1427 1 30 8mpas 1 5故安全 截面 e 右侧面校核 抗弯截面系数 w 为 w 0 1d 3 0 1x203 800mm3 抗扭截面系数 wt为 wt 0 2d 3 0 2x203 1600mm3 本科毕业设计 论文 通过答辩 28 弯矩 m 及弯曲应力为 m 39300 x 5 77 5 7 5 77 35496 8mmn b w m 800 8 35496 44 4mpa 扭矩 t3及扭转应力 t 为 t3 19700mmn t t w t3 1600 19700 12 3mpa 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a 及 a 按附表 3 2 查取 文 献 4 因 d r 20 0 1 0 05 d d 20 25 1 25 经插值后可查得 a33 2 a66 1 又由附图 3 1 文献 可得轴提材料的敏性系数为 q75 0 q81 0 故有效应力集中系数按式 附 3 4 文献 4 为 k 2133 2 75 0 111 aq k 53 1 166 1 81 0 111 aq 由附图 3 2 文献 4 得尺寸系数1 由附图 3 3 文献 4 得扭转尺寸系数97 0 轴按磨削加工 由附图 3 4 文献 4 得表面质量系数为 0 92 轴未经表面强化处理 即1 q 则按式 3 12 及 3 12 文献 4 得综合系数值为 k 1 1 1 2 1 92 0 1 2 09 k 1 1 97 0 53 1 1 92 0 1 1 67 计算安全系数 s ma k 1 01 0 4 4409 2 275 2 96 s ma k 1 2 3 12 05 0 2 3 12 67 1 155 14 7 sca 22 ss ss 22 7 1496 2 7 1496 2 2 9 s 1 5 本科毕业设计 论文 通过答辩 29 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 p c n lh 60 106 10 5 文献 4 式中 hlh额定寿命 min rn转速 nc额定动载荷 表 3 8 50 文献 6 动载荷 p 3 因为所受的轴向力太小 所以忽略不计 fa 0 所受径向力 fr 945 6 2 472 8n 表 3 8 50 文献 6 p 0 41fr 0 87pa 0 41x472 8 193 8 hlh641098 8 193 14500 136060 10 3 6 h l 30000h 表 13 3 文献 6 轴承安全 2 惰轴的设计 轴材料的选择 表 15 3 文献 4 轴材料选用 45 钢 调质处理 轴径的确定 根据公式 d a03 n p 15 2 文献 4 110 8 14 84 0 1360 998 2 3 取 d 20mm 本科毕业设计 论文 通过答辩 30 轴的结构设计 选择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷 选用单列向心球轴承 由表 1 14 文献 3 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 30mm 所以选用 6x6x18 平键 表 6 1 文献 4 轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15 2 文献 4 取轴端倒角 2x45 0 各轴肩的圆角半径为 r 1 0mm 扭合成校核轴的强度 作出轴的计算简图 本科毕业设计 论文 通过答辩 31 轴上扭转力矩为 m 9549x n p 9549x 84 0 1360 998 2 23 2mn 周向力为 py d m2 3 1020 2 232 2320n 径向力为 pz 0 48 py 0 48x2320 1113 6n 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 2mn m 22 zy mm 22 2 32 4 15 32 8mn 按第三强度理论进行强度校核 文献 5 公式 w 1 22 tm w 为轴的抗弯截面系数 w 32 3 d d tdbt 2 2 表 15 4 文献 4 w 202 22026 32 2014 3 2 3 785 81 704 w 1 22 tm 2 3 2 3 10 2 2310 8 32 704 1 70mpas 1 5故安全 截面 e 右侧面校核 抗弯截面系数 w 为 w 0 1d 3 0 1x153 337 5mm3 抗扭截面系数 wt为 wt 0 2d 3 0 2x153 675mm3 弯矩 m 及弯曲应力为 m 32800 x 39 1239 22707 7mmn b w m 5 337 7 22707 67 3mpa 扭矩 t3及扭转应力 t 为 t3 23200mmn t t w t3 675 23200 34 4mpa 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a 及 a 按附表 3 2 查取 文 献 4 因 d r 15 0 1 0 07 d d 15 20 1 33 经插值后可查得 a12 2 a60 1 又由附图 3 1 文献 可得轴提材料的敏性系数为 q75 0 q81 0 故有效应力集中系数按式 附 3 4 文献 4 为 k 84 1 112 2 75 0 111 aq k 49 1 160 181 0 111 aq 由附图 3 2 文献 4 得尺寸系数1 由附图 3 3 文献 4 得扭转尺寸系数0 1 轴按磨削加工 由附图 3 4 文献 4 得表面质量系数为 0 92 轴未经表面强化处理 即1 q 则按式 3 12 及 3 12 文献 4 得综合系数值为 k 1 1 1 84 1 1 92 0 1 1 93 k 1 1 1 49 1 1 92 0 1 1 58 计算安全系数 本科毕业设计 论文 通过答辩 34 s ma k 1 01 0 3 6793 1 275 2 12 s ma k 1 2 4 34 05 0 2 4 34 58 1 155 5 53 sca 22 ss ss 22 53 5 12 2 53 5 12 2 1 99 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 8n p 0 41fr 0 87pa 0 41x556 8 228 3n 7002c 向心球轴承校核 hlh348604 3 228 6600 84 0 136060 10 3 6 h l 30000h 表 13 3 文献 6 轴承安全 3 工作轴的设计 轴材料的选择 表 15 3 文献 4 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 15mm 轴的结构设计 本科毕业设计 论文 通过答辩 35 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 文献 3 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 25mm 所以选用 5x5x20 平键 表 6 1 文献 4 轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15 2 文献 4 取轴端倒角 2x45 0 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 m 9549x n p 9549x 960 99 998 2 27 3mn 周向力为 py d m2 3 1015 3 272 3640n 径向力为 本科毕业设计 论文 通过答辩 36 pz 0 48 py 0 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 3mn m 22 zy mm 22 2 49 7 23 54 6mn 按第三强度理论进行强度校核 文献 5 公式 w 1 22 tm w 为轴的抗弯截面系数 w 32 3 d d tdbt 2 2 表 15 4 文献 4 w 152 21525 32 1514 3 2 3 331 2 56 3 274 9 w 1 22 tm 2 3 2 3 10 3 2710 6 54 9 274 1 222mpas 1 5故安全 截面 e 左侧面校核 抗弯截面系数 w 为 w 0 1d 3 0 1x153 337 5mm3 抗扭截面系数 wt为 wt 0 2d 3 0 2x153 675mm3 弯矩 m 及弯曲应力为 m 54600mmn b w m 5 337 54600 161 8mpa 扭矩 t3及扭转应力 t 为 t3 27300mmn t t w t3 675 27300 40 4mpa 在附表 3 4 文献 4 用插入法求得轴上键槽处的有效应力集中系数 k0 k54 1 由附图 3 2 文献 4 得尺寸系数88 0 由附图 3 3 文献 4 得扭转尺寸1 轴按磨削加工 由附图 3 4 文献 4 得表面质量系数为 0 92 轴未经表面强化处理 即1 q 则按式 3 12 及 3 12 文献 4 得综合系数值为 k 1 1 0 1 92 0 1 0 09 k 1 1 1 54 1 1 92 0 1 1 63 计算安全系数 s ma k 1 01 0 8 16109 0 275 18 89 s ma k 1 2 4 40 05 0 2 4 40 63 1 155 4 57 本科毕业设计 论文 通过答辩 39 sca 22 ss ss 22 57 4 89 18 57 4 89 18 4 4 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 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 6 p 0 41fr 0 87pa 0 41x877 25 0 87x4 091 363 2n hlh883839 2 363 6250 96060 10 3 6 h l 30000h 表 13 3 文献 6 轴承安全 2 8102 推力球轴承校核 p fa 表 3 8 54 jj p 4 091n 3 6 091 4 10500 96060 10 h l h l 30000h 表 13 3 文献 6 轴承安全 4 3轴坐标计算 为方便在多轴箱上镗孔 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 x180mm 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 40 第第 5 5 章章导向装置的设计导向装置的设计 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 ng 9 4978 9105058200240108 9 93 每根弹簧负荷 f 124 5n 选圆柱螺旋压缩弹簧 表 12 文献 7 弹簧中径mmd 0 16 2 节距mmt640 6 弹簧丝直 径mmd8 1 工作圈数30 n 自由高度mmho140 3 导柱 导套的选择 导柱材料为 15 r gc直径 16mm 长 303mm 导套材料为 20 号钢 第第 6 6 章章接杆刀具接杆刀具 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 41 总结总结 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 它是一个综合设计 很多资料 数据都需要自 己通过各种途径搜集得到 因此经常跑图书馆 但是 组合机床设计 找遍整个图书馆都找不 到 然而我的设计是根据这本书上所讲的设计方法来做的 找不到绝对是一个沉重的打击 幸 好 在指导老师的指引和帮助下在机械系资料室找到了 在以后的设计中 组合机床设计 起