多孔工件的加工装置设计毕业论文.doc

西安文理学院机械电子工程系本科毕业设计（论文）题 目 多孔工件的加工装置设计 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 设计所在单位 2012年 5 月0西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题 目多孔工件的加工装置设计学生姓名学 号专业班级指导教师职 称副教授教 研 室机械毕业设计（论文）任务与要求由于z535型立式钻床为单轴钻床，在该机床上加工上批量的具有多孔位的工件（另附零件图），一则孔位精度难以保证，二则生产效率低下。通过设计专门的多孔位加工装置，以达到提高生产率和满足设计和加工精度的要求。设计内容和要求：1、查阅相关文献资料多篇（其中外文文献资料不少于1篇），了解相关国内外的发展现状； 2、写开题报告1份； 3、翻译2000单词以上的外文文献； 4、绘制装配图或用三维软件进行建模； 5、绘制主要零件工程图；6、撰写毕业设计（论文）一份（15000字左右）。毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容2012.1.102012.1.242012.1.252012.2.72012.2.82012.3.272012.3.282012.4.212012.4.222012.5.72012.5.82012.5.11查（借）阅资料，了解所加工工件的生产工艺过程，撰写开题报告。根据加工工件，对z535型立式钻床单轴钻床进行专门的多孔钻设计，确定钻头位置，并绘制简图。用autocad及相关绘图软件绘制装配图，并绘制主要的零件工程图。撰写毕业论文。论文定稿。整理资料，准备答辩。开始日期 2012.1.10 完成日期 2012.5.11 教研室主任（签字） 系主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目多孔工件的加工装置设计学生姓名学 号专业名称机械设计制造及其自动化指导教师开题时间2012.02.26班 级一、 选题目的和意义 本课题是多孔工件的加工装置设计，通过课题，了解需要加工工件的加工工艺，并通过所学知识对其进行设计。 在多孔工件的加工过程中，产量和质量常常受到轴承座零件的制约，主要是轴承座侧面孔系的加工还是传统的方法，由工人利用各种钻床、钻模，通过更换不同的钻头逐个孔加工，相对来说，工人劳动强度较大、效率低、质量还不稳定，为解决该难题，对现有设备z535型立钻进行设计改造，对加工工艺进行改进，将z535型立钻改制成多孔钻床，同时避免了外协搞专机的生产周期长、加工成本高的问题。并减轻了工人的劳动强度，钻孔深度的统一得到有效控制，质量得到了有效保证。 二、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势 多孔工件在国内外应用广泛。一台普通的多轴钻孔器配上一台普通的钻床就能一次把几个乃至十几二十个孔或螺纹一次性加工出来。如配上气压装置，可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止。多轴器也称群钻,可用来钻孔或攻牙,一般型号可同时钻2-16孔,提升效率,固定机种轴数不拘,钻轴形式,尺寸大小可依客户之需进行设计加工。多轴器广泛应用于机械行业多孔零部件的钻孔及攻丝加工。如汽车、摩托车多孔零部件：发动机箱体、铝铸件壳体、制动鼓、刹车盘、转向器、轮毂、差速壳、轴头、半轴、车桥等，泵类、阀类、液压元件、太阳能配件等等。多孔钻在其加工范围内，其主轴的数量、主轴间的距离，可以任意调整，一次进给同时加工数孔。在其配合液压机床工作时，可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止、同单轴钻（攻丝）比较，工件加工精度高、工效快，可有效的节约投资方的人力、物力、财力。尤其机床的自动化大大减轻操作者的劳动强度。除用到常规的产品外，还可根据客户的特殊要求进行专项设计。从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。在国外，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，主要研究高速、高精加工技术，轴联动加工和复合加工机床快速发展 ，使数控逐渐智能化、开放式、网络化。三、主要研究内容1分析加工工件的零件结构，确定设计方案。2.计算主要结构尺寸，进行结构设计，对主要零件进行强度计算。3.绘制装配图并绘制主要零件工程图。4撰写毕业论文。指导教师意见及建议： 签字： 年 月 日教研室审核意见： 签字： 年 月 日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。 西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题 目多孔工件的加工装置设计学生姓名学 号专业名称机械设计制造及其自动化指导教师检查时间2012.4.5班 级毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况 通过对多孔工件的加工装置设计的相关资料的学习， 以及对整个设计的了解，现基本完成以下设计工作：1. 分析加工工件的零件结构，确定设计方案。包括两部分内容：对工件进行工艺分析，确定工件加工方法，绘制所设计装置的传动原理图和传动原理简图。2. 方案的工艺设计参数确定：切削速度、轴向力、转矩、功率、以及切削力。并进行相关计算，验证是否满足z535钻床功率要求。3. 多孔工件的加工装置设计，包括：齿轮的设计验算、轴的设计与校核、轴承的校核计算、键的设计校核、螺栓的设计校核。4. 下一步设计工作内容是绘制装配图及主要零件工程图。 指 导 教 师 意 见 签字： 年 月 日教研室意见签字： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名学 号专 业机械设计制造及其自动化班 级毕业设计（论文）题目多孔工件的加工装置设计设计（论文）起止时间2012 年 1 月 10 日至 2012 年 5 月 11 日指导教师评语：建议成绩：指导教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表学生姓名学 号专 业机械设计制造及其自动化班 级毕业设计（论文）题目多孔工件的加工装置设计设计（论文）起止时间2012 年 1 月 10 日至 2012 年 5 月 11 日评阅教师评语：建议成绩：评阅教师签名： 年 月 日西安文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录学生姓名学 号专业名称机械设计制造及其自动化答辩时间2012年5 月 18 日答辩地点b0403指导教师 题 目多孔工件的加工装置设计答辩小组成 员姓 名职 称姓 名职 称提问及回答情况记录： 记录人签字： 年 月 日答辩成绩：答辩小组组长签名： 年 月 日毕业论文成绩答辩委员会认定成绩毕业论文等级系（院）答辩委员会意见：负责人签名： 年 月 日注：1、毕业论文成绩=指导教师成绩40%评阅教师成绩20%答辩成绩40%；2、答辩委员会认定成绩是根据该生毕业设计期间的表现及该专业整体论文情况的综合评定成绩。3、论文等级分优秀（90分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及格（6069分）、不及格（60分）。目录多孔工件的加工装置设计摘要： 本设计是关于多孔工件的加工装置设计。普通钻床为单轴机床，但安装上此装置就可以加工四个孔的工件，这样能大大地缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点该装置的装夹定位，设计内容包括齿轮分布与选用、轴的设计、多孔零件箱的选用等。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。关键词：多孔工件 装夹定位 生产效率 the design of porous workpiecesabstract:the design is on zhe porous workpiece processing device design. ordinary drilling machine for single axis machine tool, install on this device can be processed four holes of the workpiece, this can greatly shorten the processing time and improve production efficiency. so the design emphasis of this device clamping positioning, design content including gear distribution and selection, the design of the shaft, and the selection of porous parts box, etc. in addition, the device is simple in structure, convenient in operation, application range characteristics, is worthy to be popularized. key words: porous workpiece clamping positioning production efficiency 目 录第一章 绪 论11.1 可加工多孔工件的机床的国内外现状11.1 .1 国内可加工多孔工件的机床现状1第二章 分析加工工件42.1检查图纸的完整性和正确性42.2 分析工件的结构特点42.3 分析工件的材料及加工性能42.4 工件的生产批量42.5 机床参数5第三章 多孔零件齿轮传动箱的设计63.1方案的工艺设计参数63.1.1 z535钻床动力所允许的工况条件63.2 确定用于钻削计算的极限值83.3 传动系统的设计与计算113.4 轴承的校核计算153.5键的校核计算163.6螺栓的设计校核计算173.7小轴的设计与校核18第四章 润滑与密封22结束语23致谢24参考文献25附录26 附录1 多轴箱装配图26 附录2 零件图27 附录3 英文及翻文31西安文理学院本科毕业设计（论文）第一章 绪 论众所周知，在现代机械制造业中，企业对专用机床有着广泛的需求。一般钻床劳动强度大，专用性能低，生产率不高且不能保证精度；而装有多孔工件的加工装置的机床操纵方便、省力、容易掌握，不易发生操作错误和故障，不仅能减少工人的疲劳，保证工人和钻床的安全，还能提高钻床的生产率。1.1 可加工多孔工件的机床的国内外现状 随着科技的发展，社会的进步，多孔工件的加工越来越不局限于普通钻床的加工，而是更多的追求效率。因此，好多钻床都开始慢慢装上多孔工件的加工装置，使得更好地适应农业及社会发展。1.1 .1 国内可加工多孔工件的机床现状我国加入wto以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005年4月份，床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2004年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 （1） 行业企业产品结构的变化 钻床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入wto后与世界机床进一步接轨，钻床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具 行业企业主要经济指标报表是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生 产情况看，2003年生产数控机床 890 台，产值 16187 万元，生产加工中心 148 台，产值5770万元；2004 年生产数控机床 985 台，产值 25838 万元，生产加 工中心 159 台，产值7099万元；而2005年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近2003年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 (2) 行业企业的快速转变 “九五”后期，在组合机床行业企业的50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从2001至2002年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造， 一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。 (3) 组合机床技术装备现状与发展趋势 组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动 线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份 额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床 柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制 器（plc）、数字控制（nc）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于钻床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品， 是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。 因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。1.1.2 国外可加工多孔工件的机床现状 80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性 以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：(1）广泛应用数控技术 环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为 58秒。(2)发展柔性技术 80 年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、 换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(ftl)。这种结构的变化,既可以实现多品种 国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、 换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生 产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。 (3)发展综合自动化技术 汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司 kassel变速箱厂1987年投入使用的造价 9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产 2000 件,节拍时间为40 秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量 机组成,可实现3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随 着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。(4) 进一步提高工序集中程度 国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标 通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。 1.2多孔工件的加工应用 1.2.1 多孔工件 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，以及消除铁屑等等。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，多孔零件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适用范围，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。1.2.2 设计思想 在当今社会的竞争环境下，许多工厂没能够充分利用自己的资源。一方面他们没有充分利用现有的设备和工艺流程，而在设备和人员方面的额外投资又导致开销增加、利润降低。对于许多公司而言，工厂效率依然是容易被忽略的问题。然而，在这一领域存在很大的成本节约空间也是不争的事实。然而对这种节省空间的确定和量化仍然是雾里看花，代价高昂。正像许多企业一样，缺少最新数据意味着无法客观地制定新系统采购决策。 就上面的加工孔来说，按照传统的方法，它的工艺是用单轴钻床逐个加工四个孔，比较费时，但使用多轴钻床的话就可以一次完成对四个孔的加工，效率很高。 多孔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那么多坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些装备进行加工：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。甚至可以通过两个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台从横两个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。1.2.3 多孔工件加工优势 多孔工件加工效率高，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，多孔零件的加工范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。第二章 分析加工工件 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。加工零件为泵盖，如图：图2.1泵 盖2.2 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方法。要求用多轴头架加工的孔为精度要求不甚高的10mm 螺栓孔，在加工时，根据批量的要求需另外设计专用夹具，以适应中大批量的生产要求。 2.3 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。泵盖毛坯为铸件，材料是灰铸铁，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。 2.4 工件的生产批量 被加工工件的生产批量的大小对设计方案的制定也有较大的影响。工件的批量大，对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。泵盖的生产为中批量生产，设计周期短、经济的四轴头架十分适合它的生产批量加工条件。 2.5 机床参数查表6-，得到z535的相关联系尺寸，列于下表（单位：mm） 表2.1 z535立式钻床主要技术参数最大钻孔直径35mm最大钻孔深度175mm从主轴端面到工作台面最大距离750mm工作台最大升高325mm从主轴中心到导航距离175mm主轴箱最大垂直移动量200mm主轴外径尺寸40d4主轴行程225mm电机功率4.5kw主轴允许最大扭矩400n.m进给量0.11-1.60(mm/r)主轴转速范围68-1100（r/min） 2.6其它问题分析在确定设计方案时，除了以上各因素外，还要注意维护要方便，制造和装配要简单 、结构要紧凑 、通用化程度要高 、外形要平整协调等。在装上钻头后，钻头前端到被加工工件之间必须留有一定的高度用于钻头升降，再加上工件孔的深度，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。第三章 多孔零件齿轮传动箱的设计3.1方案的工艺设计参数3.1.1 z535钻床动力所允许的工况条件 多孔加工装置是根据加工工件的需要而设计的，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满足要求；另一种是计算法，将计算所得到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，根据设计任务书的要求，最大孔径为10mm，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） p = p/3= 4.5/3 0.986=1.33kw (1) 用高速钻头钻孔时 (2) 查表 28-1高速钢钻头钻削结构钢（ b = 650mpa ），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 p =1.33kw 查表 28-高速钢钻头钻削灰铸铁（200hbs） ，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=0.52kw 0.2 t = （式3.2） p= （式3.3）式中的 kv、为修正参数，在这里的计算采用的材料为其实验用的，故都按 kv = 1、= 1、 = 1 计算。 （1） 钻削结构碳钢（b = 650 mpa）时的切削速度 v、轴向力 f、转矩 t、功率 p 查得f = 0.25 0.2 = 6.1 = 0.4 = 0 = 0.5 m = 0.2= 600 = 1.0 = 0.7 = 0.305 = 2.0 = 0.8有 v= = 16.1m / min f = 600 1= 2273.6 n t = 0.305 1 = 10.1n .m p= 0.54kw 0.3 =9.4 = 0.25 = 0 = 0.4 m = 0.125 = 420 = 1.0 = 0.8 = 0.206 = 2.0 = 0.8有v= = 13.4m / min f = 420 1 = 2678.9 n t = 0.206 1 = 13.1n .m p= =0.59kw 170hbs）,这里按 f=0.25mm/r 计算 得 =22.2 = 0.45 = 0 = 0.4 m = 0.2 = 410 = 1.2 = 0.75 = 0.117 = 2.2 = 0.8有 v=47.4m/ min f=410 = 2274.5 n t = 0.117 = 6.1n .m p= = =0.96kw p = 1.33kw 满足功率要求。 则用硬质合金钻头yg8钻削时，f max =0.25mm / r 3.2 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（b = 650 mpa ）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（200hbs）时 v=13.4m/min n=v/d=13.4/0.010=426.8r/min (3) 用硬质合金钻头 yg8 加工灰铸铁（200hbs）时 v=47.4m/min n=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： i = =3.049 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，查表 1-（2） 各级传动尺寸要协调合理。（3） 取=1.4 总传动比 i=1.4 =1.5 =2.0为保证头架总体尺寸不至于过大， 取小齿轮的齿数取 z3=20， 按齿面接触强度设计按式10-试算，即 (式3.4）(1) 确定公式内的各计算数值 1）试选=1.6。 2）由图10-选取区域系数=2.433。 3）由图10-查得=0.78，=0.87，则 4）许用接触应力，其余参数均与例题10-相同。（2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得mm=39.928mm 2）计算圆周速度v。 3）计算齿宽b。 b= 4)计算齿宽与齿高之比。模数 齿高 h=2.25= 则取模数m=2则各个齿轮的尺寸为： 小齿轮 =20 =m = 202=40mm 介轮 =201.5=30 =302=60mm 中心轮 = 302=60 =602 =120mm 齿轮齿数确定后，算得传动比误差，总齿数比为： =3 传动比误差为： 误差在 5% 内，满足误差要求。3.3 传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，多孔零件箱齿轮分布初定有以下两种形式。 图3-1 传动方案 图3-2 传动方案根据通常采用的经济而有效的传动是：用一根传动轴带支多根主轴。因此，本设计中采用了图1所示的齿轮传动方案。选择齿轮的材料 查表 81 小齿轮选用40cr 调质处理 介轮选用45调质处理 中心轮选用45正火处理 （3） 对中心轮进行齿根弯曲强度校核计算 ，由式8 （式3.5） 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 = nd = 426.8 0.04 = 53.6m / min = nd = 1100 0.04 = 138.2m / min 参考表 81，81选取 齿宽系数 = 0.4 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 （式3.6） 查表 8-2得 使用系数 = 1.25 查表 8-5 得 动载荷系数 = 1.07 查表 8-6得 齿向载荷分布系数 = 1.11 查表 8-5及 =0 得 齿间载荷分布系数 = 1.15 则动载荷系数 k=1.251.071.111.15=1.71 查图 8-6 得齿型动载荷系数 中心轮 = 2.28 介轮 = 2.52 查图 8-6 得应力修正系数 中心轮 =1.73 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- 应力循环次数由式8-70 得 ） = 弯曲寿命系数 查图8- 尺寸系数 查图8- 安全系数 查图8- 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 （1） 对小齿轮进行齿面接触疲劳强度校核计算 由式8-63得 （式3.7）齿宽系数查表8-，取齿宽 介轮齿宽暂取，实际不止这尺寸，若按照此尺寸校核安全，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-动载荷系数 查表8-齿向载荷分布系数 查表8-齿间载荷分布系数 查表8-及=0得 查表8-并查值则载荷系数弹性系数 查表8-节点影响系数 查表8-重合度系数 查表8-（）许用接触应力 式8-69得 接触疲劳极限应力、查图8- 应力循环次数由式8-70 得 （已算得） 则查图8- 得接触强度的寿命系数、（不允许有点蚀） 硬化系数 查图8-及说明 接触强度安全系数 查表8-，按一般可靠度查得 取 =57011/1.1=518n/mm =148011/1.1=1345n/mm 齿数比 故 3.4 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 1） 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 2） 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- ， 式5-7 （2） 查表5- 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-、表5-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-，旋转轴承的安全系数取1.2），合格。3.5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-（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。 3.6螺栓的设计校核计算 在钻头中，只有介轮轴上的螺纹比较重要，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2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-选 螺栓总拉力 由式 2-26相对刚度系数 查表2-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- 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- 螺栓材料的疲劳极