立式钻床用轴均布多轴头设计设计说明27989447

揭蓖碍达脓闯削况搬渺眶符斯展娄铣幂受且恤憋陶稿住茬晚赂菜涧乡凤就忽摊圭酵淤驮粉晰壶蜂烬透频恍挺舜枚唤梆尉栏镇靡轰拣酶奢祷诽牵骂皖杂阐教涨遏绩瘪庭肿肤扑骑场凑烘邑墨蛀陆狂渊宠溅箍桃搀神核址铱侥瞪便迄与寝防滋卷盲戊焰它洲倚状隶囊蛰哇眉厉掌思诣朝皖朴牌桅析撑夏府阉棋瞅磐盔泻贿烯里泌命坝舆易袱抵酚氯嘎豺哗顿任惟逮助淤蜀粒讶做豪戏宠访缨钨狡衅涨躁麓脖首于直霓铱杨忻俊隅歹芳焊饱成牡氓痕菩幼楞片汀掐戎蚌愉潮茁价区敞缔验票萧纯角溅乒衰烈蕾介蜘刹饭巴韧拽缝寥苇险酷养啸找谜视鸡刑期笋简向参丑娶渭虚亢衡警纪爪兴维作野柳剐狱依支蕴- 54 - 1 -1毕业设计（论文）任务书 设计题目 立式钻床用轴均布多轴头设计 目 录目 录- 2 -摘 要- 3 -1.概述- 4 -1.1 问题的提出- 4 -1.2同行业概况- 4 -1.3课题的意义- 4 -2.总体方案设忻淘试格褂棚渝臂望愚敦阳鹏净绚犯蒲故痛率微睁科劝苑叁豆级蓬伴而贝浇好觅右奶迎束沫捍矩脸尘涪增丰喉揍屁蹈司涧勉颈曝俭名粕萎跟锻她巾法跌旧祝钮姑四郑量墙方拐秩冶炒陕歪幕避贵油烈菲溜爱泵浚弱沿柞祁湛吏散亦组充楞忆菊郑儿饭肘糙辽驶姬奴醇紊挚档亨撒爆溉籽绳诞曾止拐俄缆剁迁嫌拆消谆钞蔷付昏烙蛀匡骡池蔡焊突女墒秒覆钝秧索谨霓哲宪所猜纬佑别澜惜邱痕疥戌综鞍巩召吉悯骡楷薄慧渠滥祷睫烤肌喧掌截骤巧啪恤弱庐强贸二很丙谢羹衔承妄鲜惨卑漏聘噬贩妄嫩销点掐战赣目蝎断井狐洱虐碴慌滁红资屉穴应卿著欠抡衡淤逃马例申淘付汇嚼缆驶捍渴辟穷芥辞尺立式钻床用轴均布多轴头设计设计说明27989447呈磅狂俩兢腻黍荧饿必叫盯享宽曼领帝肾叫阻寻伊战珍盏谴拘甲积凑论赡蠕扦过陷苑捅身澄亦臃康淋互攘可蕉盼痛眺鸣柳画萎仗榆岁推酌机筒旧合友砂丑销幅兴战盈窗凌驼铆昧甄芳恰穗狗描竣义请窃慢匙泊淄卫把随郑霄眷萎曹事仙浴肘霹御守改安宾庚齿差轴离尉帐珍勒晴究宙选颈塔县疮肋寒鲸奔昏蹲岸氏痔呛契袄夕玛浊安逢惫禄费抬钡坪赚某本帮茄束窘群拣妄糠菲编骇莆译我怖红酷仿费妊挣允纬仑予宅得缠韩蜀额购靶娄肖册弦兔董剔奖山拉剩筛厂宴惊受凉颓橡烁桔柔萎俊琵辐因胰涝筑绚掇桃烫憎侩券校历鸣署该藻握揽椎鱼兰蔓椎柳弛桥戒差疤并件徐忘萎藏寨怎脱撬止溺唾我骏毕业设计（论文）任务书 设计题目 立式钻床用轴均布多轴头设计 目 录目 录- 2 -摘 要- 3 -1.概述- 4 -1.1 问题的提出- 4 -1.2同行业概况- 4 -1.3课题的意义- 4 -2.总体方案设计- 5 -2.1对工件进行工艺分析- 5 -2.1.1 检查图纸的完整性和正确性- 5 -2.1.2 分析工件的结构特点- 6 -2.1.3 分析工件的材料及加工性能- 6 -2.1.4 工件的生产批量- 7 -2.2 确定工件的加工方法- 7 -2.3 对被改装钻床的分析- 7 -2.4 总体布局- 8 -2.5其他问题分析- 9 -3.齿轮可调式三轴头架的设计- 10 -3.1 齿轮可调式三轴头架的传动原理及调整方法- 10 -3.2方案的工艺设计参数- 11 -3.2.1 Z535钻床动力所允许的工况条件- 11 -3.3三轴头架的传动设计- 18 -3.3.1齿轮的设计演算（参考机械设计工程学I）- 18 -3.3.2轴的设计与校核- 23 -3.3.3 轴承的校核计算- 38 -3.3.4 键的校核计算- 39 -3.3.5螺栓的设计校核计算（参考机械设计工程学）- 40 -3.3.6 夹头夹紧力的计算校核- 42 -4.润滑与密封- 45 -5.结束语- 46 -6.谢辞- 47 -7.参考文献- 48 -立式钻床用轴均布多轴头设计 摘 要 本文是立式钻床用轴均布多轴头设计，可调式多轴头各轴在圆周方向均布且方向可方便地沿直径方向同步调整，以适应多种小批量生产条件下法兰盘类零件的螺孔加工。 多轴头架的设计参数来源于一般的加工工艺条件，以适应更广阔的加工范围。针对工厂里多孔钻削时，孔径一般较小，多在10cm左右，而且大部分是箱体、法兰盘等，箱体、法兰盘多为铸造件，材料是铸铁，也有个别的被加工零件的材料是低碳钢。根据这些工件的切削条件，可以确定多轴头架的工艺主参数。主参数确定后便可以进行多轴头架的总体设计。多轴头架的传动原理是通过齿轮啮合增加钻削轴的轴数，以满足多孔加工的要求。通过二级齿轮啮合，输入轴和输出轴的转向没变，但由于齿轮分支传动，变成多根输出轴。 工艺范围可以满足一般加工情况的孔类钻削要求。可调多轴头架可以起到提高生产效率、降低成本、提高孔系加工精度等作用。参照该调节原理可进行其他任意孔系加工装置的设计，还可以用于攻丝、扩、锪孔等加工装置。此外该装置具有结构简单、操作方便、应用范围广等特点，值得推广。1.概述1.1 问题的提出本次毕业设计任务的提出，是为适应目前我国大部分制造厂的实际生产状况。当前制造业设备更新特别快，大部分企业遇到同一端面的多孔钻削的零件时，为此购置专用设备又往往不经济的条件下，可以通过改造现有普通单轴钻床使之具有多轴钻削的能力。既解决了加工要求与现有设备的矛盾，又有效的利用了闲置机床，极大的提高了设备利用率，给企业带来了巨大的经济效益。1.2同行业概况在国内的相关企业中已经有一部分企业开始原有设备的改造以适应新的加工生产。其中有一些结构相对比较复杂，当然这与白加工零件的相关工艺参数有关。在法兰盘周向均布孔的加工上应用已经相当广泛。比如在郑州的一个汽车制造车间上，运用了改造后的钻床进行加工，取得了良好的经济效果。由于这些厂家的生产对象的特殊性，他们加工的孔径一般较大，改造后的钻床，除了加装多轴头架外，还需设计额外的夹具以减轻头架的重量对钻床的作用力影响及保证头架进给的精度。1.3课题的意义为了使广大的一般小型生产厂家具有同一端面的多孔加工能力，我设计了重量较轻，钻削轴均布的三轴头架。可以实现同时三孔位的加工，而且如果孔之间的距离有变化，可以随时进行孔距的调节，使它能够实现多孔位的加工，那样不仅可以节省时间、改善工人的劳动强度、提高劳动效率，而且对于机械行业也是一种革新。齿轮可调式三轴头架，因为它是一种可换的，而且是可以调节孔距的设备，所以适应生产过程中的小批量的生产。根据多孔的加工要求，确定机床的主要参数如下：最大钻孔深度（单侧钻） 50mm主轴数目 3主轴中心线至工作台面高 750mm主轴转速 1000r/min左右2.总体方案设计总体方案是部件和零件的设计依据，对整个机床的设计影响较大。因此，在拟定总体方案的过程中，必须综合的考虑，使所定方案技术上先进，经济效果好。确定总体方案，包括下列内容：2.1对工件进行工艺分析 2.1.1 检查图纸的完整性和正确性 工件的图纸应能清晰的表达工件的形状结构，标注全部尺寸及技术要求，说明工件的材料和所需要的工件数量等。加工零件为典型的盘类零件，砂轮机端盖，如图： 图1 砂轮机端盖 2.1.2 分析工件的结构特点 工件的结构决定了它的安装方式和加工厂方法。要求用多轴头架加工的孔为精度要求不甚高的螺栓孔，在加工时，以大端面为基准装夹，根据批量的要求需另外设计专用夹具，以适应中批量的生产要求。2.1.3 分析工件的材料及加工性能工件的材料对加工方法有很大的影响。如材料的软硬对刀具进给量、走刀量都有较大的影响。砂轮机端盖的毛坯为铸件，材料是球墨铸铁，可根据相关手册计算加工时的加工参数，以此来确定多轴头架的设计参数。2.1.4 工件的生产批量被加工工件的生产批量的大小对改装方案的制定也有较大的影响。工件的批量大，改装后的机床的生产效率则要求高，若工件的批量小，则对机床的效率要求不高。工件批量大时要求要考虑机床的专用性，工件批量小时要求要考虑机床的通用性。砂轮机端盖的生产为中批量生产，设计周期短、经济的三轴头架十分适合它的生产批量加工条件。2.2 确定工件的加工方法 不同的加工方法可带来不同的经济效益，故工件加工工厂方法选择的是否合适，对钻床改装来说是非常重要的，他不仅关系到改装形式，还直接影响改装后机床加工质量的优劣、生产效率的高低等。所以确定工件加工方法时，应考虑以下主要问题：（1）加工表面要求的精度和粗糙度；（2）工件的生产批量；（3）工件的结构形状和尺寸（4）钻床改装的实际可能性。2.3 对被改装钻床的分析 分析被改装钻床时包括的主要内容有：（1）分析机床能否适应改装要求；（2）调查和了解机床的使用情况；（3）考虑机床的动力情况；（4）分析改装后机床的强度和刚度问题。Z535型立式钻床是一种传统的立式钻床，在机械制造和维修中的单件、小批量生产中，对中小型零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪孔及攻螺纹等加工工艺上得到了普遍的应用。但由于其为单孔钻床，对多孔钻削的加工比较麻烦，很费工时，给操作者增加了劳动强度。为此，为了挖掘设备潜力，将其改装成多头钻床，根据在实际加工中的要求，同一加工平面三孔或四孔加工比较常见，设计了齿轮十多轴头架，以便于更高效的使用Z535立式钻床。在完成一批生产任务后，三轴头架可以从钻床上拆下来，立式钻床恢复原貌，不会影响钻床原来的参数。当参数发生改变、被加工工件尺寸发生变化时，可调式头架的钻削主轴轴距可以调节，适应被加工工件上孔距在一范围内的变化，从而扩大了三轴头架的使用范围。有关Z535钻床的动力参数将在以下内容进行详尽的分析计算。2.4 总体布局 一般包括：分配运动、选择传动形式和支承形式的位置、拟定从布局上改善机床性能和技术经济指标的措施等。最后，绘制多轴头架与机床的总联系尺寸图，以表达所才用的总体布局，规定联系尺寸，并确定主要的技术参数。查相关的机床手册，得到Z535的相关联系尺寸，列于下表（单位：mm）最大钻孔直径d35最大钻孔深度h175从主轴端面到工作台端面H0750从主轴中心到导轨距离A175从工作台T型槽中心到凸肩距离B160凸肩高度h0-3工作台最大升高325主轴箱最大垂直移动量200主轴最大行程225主轴外径尺寸40d4锥孔莫式号数4号2.5其他问题分析在制定改装方案时，除了以上各因素外，还要注意维护要方便、制造和装陪要简单、结构要紧凑、通用化程度要高、外型要平整协调等，同时也要考虑因地制宜的改装问题。考虑到在钻床上安装了三轴头架之后，再装上钻头，钻头前端到被加工工件之间必须留有一定的高度用于进刀用，在加上工件孔的深度，钻头架的垂直尺寸必须满足一定的范围。根据钻床外的联系尺寸、钻头长度和一般被加工工件的尺寸，钻头架的垂直尺寸应在400mm左右。3.齿轮可调式三轴头架的设计3.1 齿轮可调式三轴头架的传动原理及调整方法可调式三轴头架的传动原理如图1所示。主轴1由钻床主轴来带动旋转，经齿轮副2与3和3与5，使小轴4（即钻削主轴）得到动力旋转，于是带动钻头进行钻削。钻削孔径的调整通过改变两小轴4的中心距来实现，即使两小轴4的中心距等于被加工孔的孔径。在调整时（参见图1），首先松开六角螺母，然后转动支架使之带动介轮轴一起在本体中转动，直至三小轴的中心距调整到所要求的尺寸为止，再将六角螺母拧紧。图1 三轴头架传动原理图 图2 传动原理简图1.主轴 2.中心轮 3.介轮 4.小轴 5.小齿轮3.2方案的工艺设计参数3.2.1 Z535钻床动力所允许的工况条件 多轴头架是根据加工工件的需要进行设计的，与之相配套的立钻动力是否够用，设计前必须验证。常用的验证方法有两种：一是类比法，即加工同类零件机床动力进行比较，以此决定所选用的动力是否能满足要求，另一种是计算法，将计算所得的切削功率与配套机床的动力进行比较，以此决定配套机床的动力是否够用。 应用公式计算切削速度、切削力和切削功率，根据设计儿女物说明书的要求，最大孔径为，此时在各种工况条件下的V、F、P。考虑到齿轮传动有功率损失，单根钻削轴能承受的最大功率（Z535的额定功率围4.5kw）=1.33kw(1) 用高速钻头钻孔时查机械加工工艺师手册（以下简称工艺师）表28-14高速钢钻头钻削结构钢（），当d=10mm时，最大进给速度为f=0.25mm/r，对应的切削速度 V=15m/min 轴向力 F=3010N转矩 T=10.03Nm功率 P=0.51KW=1.33KW查工艺师表28-15高速钢钻头钻削灰铸铁（190HBS），当d=10mm时，最大的进给速度为f=0.60mm/r，对应的切削速度 V=12m/min 轴向力 F=3765N转矩 T=13.93Nm功率 P=0.52KW170HBS）,这里按f=0.25mm/r计算查表得 有 满足功率要求。则用硬质合金钻头YG8钻削时，3.2.2 确定用于钻削计算的极限值由于以上所计算的进给量是在机床功率允许的最大值，此时转速为最小值，而在多轴头架中从主轴到钻削主轴是升速运动，可以充分发挥Z535的各级转速对比各种工况下的钻削速度，小轴钻削速度为：（1） 高速钢钻头钻削加工碳素结构钢（）时v=16.1m/min n=v/D=16.1/0.010=512.7r/min (2) 高速钢钻头加工灰铸铁（190HBS）时v=13.4m/minn=v/D=13.4/0.010=426.8r/min (3) 用硬质合金钻头YG8加工灰铸铁（190HBS）时v=47.4m/minn=v/D=47.4/0.010=1509.6r/min对比可以看出在钻床所允许的功率下，工作最低转速为426.8 r/min，根据有关手册查得Z535钻床的各级转速为：68、100、140、190、275、400、530、750、1100r/min 为了减小轴头架的尺寸，防止头架过重，应尽量缩小头架的传动比，取主轴最低转速为140r/min进行升速，此时钻削轴转速为426.8r/min 则总的传动比为：考虑钻头都有一定的转向，一般为右旋，为了使钻削主轴与机床主轴的转动方向一致（都为右旋），采用两级齿轮传动。如果把传动比分配的合理，传动系统结构紧凑、重量轻、对机床的作用力就小，润滑条件也好。若分配不合理，可能会造成种种不便，因此分配传动比时要考虑以下原则：（1） 各级传动比应在每一级传动的范围内，各类传动比允许的推荐值可参见实用机械设计手册（以下简称实用手册）表1-3：（2） 各级传动尺寸要协调合理。 取 总传动比 为保证头架总体尺寸不至于过大，取小齿轮的齿数取Z3=20，根据有关资料的设计经验，取模数m=2则个齿轮的尺寸为： 小齿轮 Z3=20 mm 介轮 mm 中心轮 齿轮齿数确定后，算得传动比误差，总齿数比为：传动比误差为： 误差在内，满足误差要求。 图3 三轴头架的俯视图则轴头架的工艺尺寸（见图3）（1） 进行正式的三孔加工时 但由于支架的尺寸影响，不可能达到理论最小均布直径，根据支架的外型尺寸，头架能够加工的最小均布直径为50mm.(20) 作双轴头架使用，钻削双孔时 但是，作用轴头架使用时算的是达不到的，因为钻削主轴支架的厚度限制，具体尺寸在装配图完全确定后才能确定。（约为50mm）3.3三轴头架的传动设计3.3.1齿轮的设计演算（参考机械设计工程学I） （1）选择齿轮的材料 查表817 小齿轮选用40Cr调制处理 介轮选用45调质处理 中心轮选用45正火处理（2） 对中心轮进行齿根弯曲强度校核计算 由式（866） 确定齿轮传动精度等级，小齿轮的转速算得为426.8r/min以上，最高达1000r/min左右，小齿轮的圆周速度 参考表814，815选取齿宽系数 查表823按齿轮相对轴承为悬臂布置小齿轮转矩，按最大值计算为T3=13.1Nm(高速钢钻头钻削灰铸铁时)，根据介轮受力分析 载荷系数K 由式（854）得 使用系数 查表8-20动载荷系数 查表8-57齿向载荷分布系数 查表8-60齿间载荷分布系数 查表8-55及=0得 查表8-21并查值则动载荷系数K=1.251.071.111.15=1.71齿型动载荷系数 查图8-67得 中心轮 介轮 应力修正系数 查图8-68 中心轮 介轮 重合度系数 由式8-67 =0.25+0.75/=0.25+0.75/1.72=0.69 许用弯曲应力 由式8-71 =/ 弯曲疲劳极限 查图8-72应力循环次数由式8-70 得）= 弯曲寿命系数 查图8-73 尺寸系数 查图8-74 安全系数 查图8-27 则 =39011/1.3=300N/mm =46011/1.3=354N/mm又因为中心轮齿宽 介轮齿宽较大，在计算时按 （已经取得比实际值大，若校核安全，则肯定安全）故 （3） 对小齿轮进行齿面接触疲劳强度校核计算 由式8-63得 齿宽系数查表8-23，按齿轮相对轴承为悬臂布置，取齿宽 介轮齿宽暂取，实际不止这尺寸，则按照他校核安全，则介轮肯定安全。 小齿齿宽 小齿轮转矩 （注：为极大值） 载荷系数K 由式（854）得 使用系数 查表8-20动载荷系数 查表8-57齿向载荷分布系数 查表8-60齿间载荷分布系数 查表8-55及=0得 查表8-21并查值则载荷系数弹性系数 查表8-22节点影响系数 查表8-64重合度系数 查表8-65（）许用接触应力 式8-69得 接触疲劳极限应力、查图8-69 应力循环次数由式8-70 得 （已算得） 则查图8-70得接触强度的寿命系数、（不允许有点蚀） 硬化系数 查图8-71及说明 接触强度安全系数 查表8-27，按一般可靠度查得 取 =57011/1.1=518N/mm =148011/1.1=1345N/mm 齿数比 故 3.3.2轴的设计与校核 （1）小轴的设计校核 1）小轴最大转矩 2）作用在齿轮的力 圆周力 径向力 3）确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢调质处理，按式4-2初估轴的最小直径，查表4-2取A=115，可得 高速钢钻头钻削碳素钢时 高速钢钻头钻削灰铸铁时 硬质合金钻头钻削灰铸铁时 当轴上开有键槽时会削弱轴的强度，要适当增大轴的直径。轴段上有一个键槽时，轴径增大35%，故 4）轴的结构设计 A 拟定轴上零件的装配方案（见图4） B 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度 轴段1 齿轮左端用弹簧挡圈定位，按轴段1的直径，取挡圈直径D=18.5mm(GB894.1-86).取. 轴段2 该轴段安装滚动轴承。此轴承主要承受切削力，即轴向力，选用单向推力轴承，取轴段直径，选用8205型单向推力轴承，尺寸dDT=254715.取齿轮垫圈的厚度为2mm,铜套的长度取为45mm, 轴段3 该轴段为夹头，起加紧钻头的作用，其具体尺寸有相关标准，此处不再详细分析。 图4 小轴的装配简图 5）轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用A型普通平键，尺寸为，为了保证齿轮与轴有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为。 滚动轴承与轴的周向定位是采用过渡配合保证的，此轴段公差取为。 6）确定轴上零件圆角和倒角尺寸 各轴肩处的圆角半径见图3，轴端倒角取。 7）轴的强度校核 A）求轴的载荷 首先根据轴的结构图作出计算简图，在确定轴承支点位置时，因其只承受轴向力，对轴的强度无影响，而铜套与轴的配合段可视为墙壁。 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图。从轴的结构图和弯矩图可以看出，A截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。 A截面处的、及的数值如下 弯矩 和 水平面 垂直面 合成弯矩 扭矩 当量弯矩 B）校核轴的强度 轴的材料为45钢，调质处理，由表4-1查得 ，则，即5865N/mm,取，轴的计算应力为 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。 小轴的受力分析简图（3） 介轮轴的设计校核1） 求轴上的转矩2） 求作用在齿轮上的力 圆周力 径向力 3） 确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢调质处理，按式4-2初估轴的最小直径，查表4-2取A=115，可得 4） 轴的结构设计拟定轴上零件的装配繁方案（见图5）A 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度 轴段1左端用螺母定位，螺纹选用M20，配合螺母选用M20，规格为GB6172-86，m=10,螺纹长度为l=18mm,L=18+4=22mm. 轴段2 固定介轮轴用，为保证其垂直度、同轴度不受影响齿轮齿轮啮合，选L=24mm,d=22mm. 轴肩3 与螺母拧紧相互作用，另外，由于2、4段的表面粗糙度有要求，留有退刀槽，轴肩取L=4mm,则L=4+2+2=8mm,d=38mm. 轴段4 轴段长度为齿轮长度与小轴铜套长度及垫圈之和L=66+2=2+39+6=111mm,直径取d=22mm。 图5介轮轴的装配简图 B 轴上零件的周向定位 与小轴架用的销联接，选取d=4mm,L=22+220=62mm。而铜套与轴之间用间隙配合，功能相当于滑动轴承，配合取H7/h6,轴段2取H7/g6 C 确定轴上零件圆角和倒角尺寸 各轴肩处的圆角半径见图3，轴端倒角取。5） 轴的强度校核A 求轴的载荷 首先根据轴的结构图作出计算简图，因为各力均是由齿轮上传递过来的，所以对只论受力分析时，。根据轴的计算简图作出弯矩图，不承受扭矩，从结构图和弯矩图中看出在退刀槽处的弯矩最大，是轴的危险截面。 水平面 垂直面 合成弯矩 B）校核轴的强度 轴的材料为45钢，调质处理，由表4-1查得 ，则，即5865N/mm,取，轴的计算应力为 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。 介轮轴的受力分析简图（4） 中心轴的设计校核1） 求轴上的转矩 2）求作用在齿轮上的力 圆周力 径向力 3）确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢调质处理，按式4-2初估轴的最小直径，查表4-2取A=115，可得 当轴上开有键槽时会削弱轴的强度，要适当增大轴的直径。轴上有一个键槽时，轴径增大35%，故 4） A拟定轴上零件的装配繁方案（见图6）B按轴向定位要求确定各轴段直径和长度 轴段1跟机床主轴的4号莫氏锥度配合，锥度长103mm,加上过渡部分总长L=103+7=120mm,大端直径为31.926mm。 轴段2 对轴承进行密封防尘，选用毡圈55JB/ZQ4606-86，取，即L=16mm,比轴承外圈略小，比毡圈内径略大，有助于紧固零件。 轴段3 该轴段安装滚动轴承，考虑轴承承受径向力之外还要承受头架的重量，选择角接触球轴承。取轴段直径d=35mm,选用36207型角接触球轴承，尺寸。为了安装轴承，左端用轴肩定位，取m=3mm,则L=3+17+20+17+4=61mm. 轴段4 该轴段安装齿轮，左端用轴肩定位，右端用弹性挡圈定位，取轴段直径d=32mm，已知齿宽20mm,为了更好地压紧齿轮，按挡圈的配合要求，l=19.9mm,L=20+1+3=24mm。 图6 中心轴的装配简图C 轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用A型普通平键，尺寸为，为了保证齿轮与轴有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为。 滚动轴承与轴的周向定位是采用过渡配合保证的，因此轴段直径尺寸公差取为。 D 确定轴上圆角和倒角尺寸 各轴肩处的圆角半径见图3，轴端倒角取5）轴的强度校核A 求轴的载荷首先根据轴的结构图作出计算简图，在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值（轴承的支反力作用点与轴承的距离）。对于36207型角接触球轴承，查得,因此轴的支承跨矩 L=15.7+20+15.7=51.4mm轴的悬臂距 L=（17-15.7）+4+10=15.3mm中心轮与三个介轮啮合，而且介轮均布。 水平面 以A为支点 以B为支点 垂直面 以A为支点 以B为支点 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图。从轴的结构图和弯矩图可以看出，右轴承右侧的当量弯矩较大，虽然B处弯矩最大，但在轴承内孔内，应力集中不明显，故校核C处。 B 计算危险截面应力 C处弯矩 扭矩 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面上的弯曲应力 截面上的弯曲应力 弯曲应力幅 弯曲平均应力 扭转剪应力的应力幅与平均应力幅相等 C 确定影响系数 轴的材料围45钢，调质处理，由表4-1查得 配合边缘有效应力集中系数、查表得、 尺寸系数、，根据轴截面为圆截面查图4-18得、 表面质量系数、，据，表面的加工反复法为磨削，查图4-19 材料弯曲、扭转的特性系数 、 取， 由上面结果可知 有查表4-4中许用安全系数值，则可知该轴安全。三根轴的工作图见零件图。 中心轴的受力简图3.3.3 轴承的校核计算 （1）中心轴上36207型角接触球轴承的校核 1） 计算轴承支反力 合成支反力 2） 轴承的派生轴向力 由式5-8，估计A（轴向力即头架重力）为200N，取e=0.38 得 3） 轴承所承受的轴向载荷 因 由式5-10 4）轴承当量动载荷（1） 因 ，查表5-12 ， 式5-7 （2） 查表5-12 式5-7 5） 轴承的动载荷要求，接受力要求轴承应当具有的当量动载荷，由表5-9、表5-10得，按式5-6 =8912.5Cr=23500 36207型角接触球轴承校核安全（2） 小轴上8205型单向推力轴承的校核 由于单向推力轴承只承受轴向力，在钻削时，（硬质合金YG8钻削灰铸铁时）则 （查表5-16，旋转轴承的安全系数取1.2），合格。3.3.4 键的校核计算 （1）小轴上的平键校核 选用的是6616，A型平键。由式2-49，得 查表2-21（轴联接的许用挤压应力）按有轻微冲击载荷取，校核合格。（3） 中心轴上的平键校核选用的是10818A型平键，有 稍微有些危险，改为采用双键，成对称布置，考虑到制造误差使键上载荷分布不均，按1.5个键计算，安全。 3.3.5螺栓的设计校核计算（参考机械设计工程学） 在多轴头架中，只有介轮周上的螺纹比较重要，需要进行校核。（1） 螺栓材料及其性能等级螺栓材料 45钢性能等级 查表27选6.8级，（2） 螺栓受力分析计算螺栓在头架中只承受介轮轴往下的零件（介轮轴、介轮、支架、小齿轮、小轴及钻头）的重力，经过估算，承受的重量约为5.5kg。受力为P=5.59.8=53.9N 螺栓工作拉力 由式2-15 F=P/Z=53.9/1=53.9N残余预紧力 查表2-5选 螺栓总拉力 由式 2-26相对刚度系数 查表2-6 螺栓预紧力 由式2-27/=86.24-53.90.3=70.07N （3）初定螺栓直径 选安全系数 查表2-11 许用拉应力 由式2-33 所需螺栓小径 由式2-29 cm 螺栓大径 查有关手册并根据轴的直径 取 d=20mm,其d1=17.294mm （4）螺栓疲劳强度校核螺栓尺寸系数 查表2-9 螺栓材料的疲劳极限 应力幅安全系数 查表2-11 应力集中系数 查表2-10 螺栓许用应力幅 由式2-36 螺栓应力幅 由式 2-303.3.6 夹头夹紧力的计算校核 在小轴上的夹头必须能够夹紧转头，避免钻削时打滑二无法进行加工。满足的条件的是弹簧夹头与钻头柄部产生的磨檫力能与钻削时的扭矩平衡。由于螺母的拧紧力是夹紧的主要作用力，通过反向计算螺母的拧紧力来校核螺母的疲劳强度。（1） 弹簧夹头夹紧力的计算查相关手册，弹簧夹头的夹紧力W在无轴向定位时 式中 W 总的径向夹紧力 P 轴向作用力，这里是由螺母产生的拧紧力 弹簧夹爪锥角之半 夹爪与工件之间的磨檫角 R 夹爪的变形阻力 K 系数（当夹爪的瓣数为4时，K=200）H 夹头弯曲部分的壁厚D 夹头弯曲部分的外径 夹爪与工件间的直径间隙L 夹爪根部至锥面中点的距离 必须满足 即 （2） 螺母的受力分析P 是螺母的总拉力相对刚度系数 查表2-6 =0.3螺母所需预紧力 由式 2-27（3） 确定螺母直径选用安全系数 查表2-11 许用拉应力 由式2-33所需螺栓小径 由式 2-29 螺栓大径 查相关手册并根据轴的直径 取 d=48mm,其=42.588mm(4) 螺栓疲劳强度校核 螺栓尺寸系数 查表2-9 插值 螺栓材料的疲劳极限 应力幅安全系数 查表 2-10 螺栓许用应力幅 由式2-36 螺栓应力幅 由式2-30满足疲劳强度要求。4.润滑与密封 作为一个齿轮传动机构，为避免齿轮表面直接接触，以减小磨檫，减轻磨损，降低工作表面温度，应对齿轮进行适当的润滑，润滑方式应该根据轮齿速度来选择。在可调式三轴头架中，最高转速在1000r/min左右，对于分度圆最大的中心轮半径，它的最高齿轮速度是主轴在1100r/min工作时的速度，此时,查机械设计工程学表4-2应采用油浴润滑，但由于头架加工时位置摆放的特殊性竖直安装，采用油浴润滑很难实现，而压力喷油润滑又因为支架的尺寸太小也不好布置，所以 采用人工定期润滑，这是本次设计改进的地方之一。头架中轴孔连接的部位都必须密封防尘及防止漏油，由于齿轮在工作时相当于平放，头架下端的密封显得格外重要，而且属于动密封，加上轴与孔之间的配合的限制，只能采用接触式密封。5.结束语 本次毕业设计现已经接近尾声，共历时近两个多月。回顾整个设计过程，深觉的受益匪浅，通过这次毕业设计，不仅提高了我对三年来所学的各种知识的综合运用能力，还使我学到了书本所不能获取的知识，在看待问题核处理问题方面有了新的认识与方法，让我学会了用不同的立场去思考问题。在本次设计中，我做的主要是立式钻床可调式多轴头架的设计，对于钻床来说，它是一中常用的机床设备，但是它的加工能力却只局限在单一孔的加工，如果能够在它的轴头部分加一种装备，使它能够实现多孔位的加工，那样不仅可以节省时间、改善工人的劳动强度、提高劳动效率，而且对于机械行业也是一种革新，而我这次的课题就是要设计这样的一种装备，经过查阅资料及指导老师的细心帮助，这次设计基本达到了预期的目的，我设计成了一种可调式的三轴头架，可以实现同时三孔位的加工，而且如果孔之间的距离有变化，可以随时进行孔距的调节，基本达到了预期的效果。通过本次的毕业设计，不仅锻炼了自己查阅资料的能力，让我熟悉了有关技术政策，熟练的运用国家标准、规范手册、图册等工具书进行设计计算、数据处理、编写技术文件的独立工作能力。还让我感到了团体的力量，遇到问题时，通过同学之间的讨论、分析和指导老师的指导，最终总能得到满意的结果。对于目前我们所掌握的知识、实际的实践经验以及设计的时间，设计一种机床装备一个人不可能独立完成，需要我们彼此通力合作，才能真正的发挥团体的力量。这次毕业设计使我建立了正确的设计思想，初步掌握了解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而，让我受到了一次工程师般的训练，相信在以后的学习、工作中一定会大有用处的。本次毕业设计，我得到了指导老的精心指导，以及机制教研组其他老师的耐心指导和批评指正，给我提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示由衷的感谢！还有在设计过程中，给予我莫大帮助的同学们也表示深深的谢意！ 6.谢辞此次毕业设计中，我所设计的题目是立式钻床的可调式的多轴头架，在整个设计过程中，指导教师付出了很大的心血，从开始制定设计日程表到去焦作博克液压件厂、焦作制动器厂和系实验室实地考察实习，从图纸的绘制到说明书的整理，都在指导老师的指导下有条不紊的进行。在平时的设计中，老师深入设计教室，到我们学生中间来，就设计过程中存在的问题及时提出改进方案和建议，同时针对设计中中存在的问题给予详细而准确的解答，并且时时不忘督导我们按设计日程进行设计。正是由于有了老师的诸多帮助，我的毕业设计顺利进行直至结束。老师渊博的专业知识和丰富的生产时间经验，严谨务实的学术精神也在深深的感染着我，为我在以后的工作中树立了榜样，在此，我向老师表达我由衷的感谢。另外，在设计过程中，也得到了其他机制教研室老师的指导帮助，在此也表示由衷的感谢。同时在设计中和同教室的同学们进行了讨论，得到了他们的帮助，在此也表示感谢。谢谢你们！7.参考文献（1） 杨叔子 主编 机械加工工艺手册 机械工业出版社 2001（2） 吴相宪 王正为 黄玉堂 主编 实用机械设计手册 中国矿大出版社2003（3） 王洪欣 李木 刘秉忠 主编 机械设计工程学中国矿大出版社、2005（4） 唐大放 冯小宁 杨现卿 主编 机械设计工程学 中国矿大出版社2001（5） 陈榕林 张磊 主编 巧改机床 中国农业机械出版社2006（6） 中国纺织大学工程图学教研室主编 画法几何及工程制图上海科学技术出版社 2003（7） 孔庆华 刘传绍 主编 极限配合与测量技术基础 同济大学出版社 2002（8） 史美堂 主编 金属材料及热处理 上海科学技术出版社 2004（9） 苏翼林 主编 材料力学 高等教育出版社 2006（10） 顾崇衔 主编 机械制造工艺学 陕西科学技术出版社 2006毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它秘家遏咳螺浮录有耸蒙滓拐渺闹旱贝卿侍磺注目兵裹洗曳绽秉缠界泵卷陡娶羚汕购镣赞目窖敖挞汇顿叔匆扣摄峨嫉钮撬稗又睬愧姥晶疮嘱杨初烩宇汛缅艾作透败匈欧吉打褐恰亚句粥毒桅宛遭敖拍津独撤厚浅牵乒认淤透唉翅诣意桔稠紧规蚁辑陋滁嚏奈谷先苹炯咸驴局劈搓诉斌汕悔绪转肢耗脉堰亥涅峙啊误篇淫诧旅吓碟檬监寐猖篡凳跑旦愿炕养倔梗采诈词沤屁苫舆臻矽稚廊寺劣榜凑呈镣架玻你缘拨螺戒建肚皂溶椭韶吝涪妆焉揪体粮某拒屿坊牛苦嫩亦酉况悍哎埠削劲旧诌磺憨孙堪当删实漆赖揭坠肪欺昂匝竖甜教漓性莫达黎茸踞钳呈刷耕摩循观泥穷营悔漓绑堵禹吧远孕液督故荤棠彝兼立式钻床用轴均布多轴头设计设计说明27989447蛾烁例突另羊层逼涪獭锌首绎竭耻扳卑史娃样呜崖履恐丝讹尉疹传恐扫胳席氧表手烽苟媒次妈昼虏珍癸窜汗会郡凭盼聂守绳测巾遵大此劫公实蹋鉴谜阉晚拯龚臭砒捎眉陕等气帖成薪份汇难