联轴器加工工艺与工装设计

1、第一章 绪论1.1 多轴加工应用 一个零件的同一个面上，往往有多个孔，如果在普通钻床上加工，通常要一个孔一个孔的钻削，生产效率低。要是在普通立式钻床的主轴上装一个多轴头，利用多轴头，可分别进行钻、扩、铰孔及攻丝等加工，也可同时进行钻、扩、铰孔或钻扩、攻丝等多工序加工。就可以同时钻削多个孔，使加工件的孔位能够保证较高的位置精度。大大提高了生产效率。一台普通的多轴器配上一台普通的钻床就能一次性把几个乃至十几二十个孔或螺纹加工出来。实现用立钻床代替摇臂钻床的多孔加工。灵活方便，能大大节省加工时间和辅助时间，提离劳动生产率。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

2、产率的有效措施。1.1.1 多轴加工优势多轴加工是在一次进给中同时加工工件上多个孔，可缩短加工时间，提高度，减少装夹与定位时间；不必像在数控机床加工中计算坐标等，简化了编程；它可以采用通用设备（如立式或摇臂钻床）进行加工；节省了专用设备的投资。钻孔这道工序，在传统的机械加工中，在中小批量的生产中，一般是采用立式钻床，一次只钻一个孔，然后移位钻头钻下一个孔。这种加工方法生产效率地下，而且难以保证孔的位置精度。为了解决这一问题，经过近年来的不断摸索和改进，在立式钻床上，利用多轴钻头加工多孔件，扩大了立式钻的适用范围，其具有结构简单，制造方便，投资少，见效快的特点。生产工人在实际操作过程中，工件安装

3、简单，工作方便，减少了工序数目，缩短了工艺路线，简化了生产计划和生产组织工作。而且能较好的保证连轴器多孔的同时加工的精度要求。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。1.2.1 多轴头 多轴器俗称多孔钻、多轴钻孔

4、器、多轴机床或多轴头，是一种新型的孔加工设备。多轴器最早出现在日本地区，后经台湾传入大陆，如配上气（液）压装置，可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止。多轴器白话叫群钻,一般型号可同时钻2-16孔,大大提升效率,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。1.3 论文研究的意义及现状 当今世界，

5、工业对多轴器的研发高度重视，竞相发展高质量、高精、高效、自动化设备，以加速工业和国民经济的发展。多轴器设备在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，美、德、日三国是当今世上在多轴头设备科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。 我国中小零部件HYPERLINK /class_free/148_1.shtml机械产业正处于稳步发展的成熟期，中国对于多轴器的研制。起初缺乏实事求是的科学精神对多轴器的特点、发展条件缺乏认识，表现欠佳。随后从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，并合资生产，多轴器开始正式生产和使用。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，

6、不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本多轴器的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏像日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。经过多年努力，多轴器的设计和制造技术有较大提高，通过合作生产先进多轴器，缩小了与世界先进技术的差距，开始能自行设计及制造高速、高性能的多轴器，供应国内市场的需求。国产多轴器的技术水平已接近或达到世界先进水平，大规模靠引进技术发展的时代已经结束，吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强，自身开发能力大大提

7、升。一批民营中小企业迅速成长壮大，规模和技术实力大增。行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂，改变了机械生产企业的结构。经过多方努力以多轴器代表的中国机械工业已经逐步发展成为具有一定综合实力的制造业，为国民经济发展和建设做出了应有贡献。1.4 论文主要研究内容 综合运用所学知识，参考有关资料，按中、小批生产（如年产30005000件），安排零件加工工艺；设计加工零件上4孔的工装多轴头。多轴加工是在一次进给中同时加工工件上多个孔，可缩短加工时间，提高精度，减少装夹或定位时间；不必像在数控机床加工中计算坐标等，简化了编程；它可以采用通用设备（如立式或摇臂钻床）进行加工；节省了专

8、用设备的投资。 零件加工工艺和齿轮传动多轴头设计虽是一个传统的机械课题，它的设计特点是程序性强，但对设计者的机械基础知识要求较高。能对该专业学生进行毕业前的、较全面地综合培养和训练，为今后参加工作打下较好的基础。 1、根据国家有关标准和实际需要，完善被加工零件GY5 35X60（半）联轴器的图纸，结构和要求合理、正确； 2、根据零件的具体要求，合理安排零件加工工艺； 3、设计加工零件上4孔的工装多轴头及夹具，分析、计算和结构合理、正确；画多轴头及夹具装配图和主要零件图（用 AutoCAD）。1.5 研究目标 通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料

9、；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。1.6 研究方法与手段 （1）调研、消化原始资料； 收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料

10、性能、零件特性以及工艺参数； （2）确定工艺方案，制定加工工艺文件； （3）完成零件图的制作。 （4) 设计加工零件上4孔的工装多轴头，分析、计算和结构合理、正确。 （5) 设计并制定出结构部件的尺寸，通过计算选取标准化零件。 （6) 用 AutoCAD画出多轴头装配图和主要零件图。1.7 方案可行性分析 (1）查阅相关文献，搜集有关资料。 (2）通过下工厂调研观察实物，对联轴器的工作原理，结构，特点有进一步的了解。并观察与其配套的多轴头结构形成初步映像。 (3) 通过老师指导,同学讨论确定方案。 (4）根据国家有关标准，设计产品。第二章 联轴器工艺分析2.1 联轴器的功用图2-1 （半）联轴

11、器零件图联轴器是用来连接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使其共同旋转以专递转矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲，减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器是由两部分组成的，分别与主动轴和从动轴连接。一般动力机大都借于联轴器与工作机相连接。但联轴器在机器运转时不能分离，只有当机器停止运转才能将两轴分离。联轴器有时候可以作为安全装置。2.2 联轴器的主要加工表面及其技术要求（1）120外圆面：未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度。（2）大端面：未注公差尺寸，公差等级按IT9，表面粗糙度。（3）68的外圆面：未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度。（4）小断面：未注

12、公差尺寸，公差等级按IT9，表面粗糙度。（5）内孔350+0.025装在轴段上，为传递运动和动力开有键槽；表面粗糙度皆为1.6(6）键槽：宽度，公差等级为IT11，表面粗糙度。（7）4-11孔：未注公差尺寸，公差等级按IT11，表面粗糙度。（8）大端面对350+0.025轴线的垂直度允差0.02；（9）键槽内两平面的平行度允差为0.015；（10）4-11孔所在的圆上保证尺寸；（11）工件材料为HT200，铸件；（12）未注倒角为C2。2.3 毛坯的选择2.3.1 毛坯的确定 毛坯的选择需要考虑一下几个因素(1）.零件的力学性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。由于选

13、择的是灰铸铁，铸铁间的力学性能根据不同的制造方法而不同。离心浇注的铸件，压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇注的铸件，其强度一次递减。 (2）.零件的结构形状和外廓尺寸：由于联轴器形状复杂程度一般且为回转体一般选用金属型浇注和离心铸造。(3）.生产纲领和批量：生产纲领大时宜采用高精度与搞生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时，宜采用设备投资晓得毛坯制造方法。通过综合考虑零件材料为HT200，结构简单，生产中小批量，所以零件毛坯用灰铸铁铸造而成。2.3.2 毛坯制造方法的选择 考虑到零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择金属型浇注。查机械制造技术课程设计指导第14页表3-1,选用铸件尺寸

14、公差等级为CT-9，加工余量等级为G。2.3.3 总余量的确定 通过对零件工艺的分析和工序的安排，所选用毛坯余量在径向双边余量2.5mm，轴向单边2mm。2.4 定位基准的选择 该零件图中的形位公差是以350+0.025的轴线为设计基准的，但是又有要求不高，可以现将120的外圆面加工出来，为后续工序作为基准。根据粗精加工的选择原则：为了保证大端面的垂直度，钻内孔350+0.025端面要在同一台机床上进行。要先以68的外圆面为粗基准，粗车120的外圆面，大小端面和内孔350+0.025。这样也保证加工小端面时余量均匀一致。 然后，以粗车后的120外圆面为定位基准（精基准），在一次安装中加工小端面

15、，68的外圆面和倒角以保证所要求的位置精度。2.5 拟定机械加工工艺路线2.5.1 工艺分析该（半）联轴器要求较高的表面是孔350+0.025，大端面和键槽。孔350+0.025本身尺寸精度（IT6）和粗糙度有较高的要求；大端面不仅粗糙度要稍微高点而且位置精度也有一定的要求；键槽不仅有较高的形状公差，本身尺寸还有一定的公差要求。2.5.2 确定个表面的加工方法根据工件材料性质和具体尺寸，可以采用粗车-精车的工艺来达到。大端面对孔350+0.025轴线的垂直度要求，可以用在同一台机床上加工来保证。根据加工表面的加工精度和粗糙的要求，选定如下加工方法：具体加工方法的分析如下：(1)120外圆面：未

16、注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度，查2中表4-2和表4-4，需粗车。(2)大端面：未注公差尺寸，公差等级按IT9，表面粗糙度，垂直度0.02，查2中表4-2和表4-5，采用粗车即可。（3）68的外圆面：未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度，查2中表4-2和表4-4，需粗车。（4）小断面：未注公差尺寸，公差等级按IT9，表面粗糙度，查2中表4-2和表4-5，采用粗车即可。（5）孔350+0.025：公差等级按IT7，表面粗糙度，查2中表4-3，采用钻-粗镗-精镗即可。（6）键槽：宽度，公差等级为IT11，平行度0.015，表面粗糙度，查2中表4-2，采用插削即可。（7）4-11

17、孔：未注公差尺寸，公差等级按IT11，表面粗糙度，查2中表4-2和表4-3，采用钻即可。2.5.3 拟定加工工艺路线加工方案如表2-1表2-1 加工方案工序号工序名称工序内容设备01铸造，清理留径向双边余量2.5mm，轴向单边2mm。03粗车1).用三爪卡盘夹68的外圆,车120右端面；2).车120的外圆表面至120；3).第一次钻35的孔至20；第二次钻至33;4).粗镗35的孔至34.7，留半精镗余量0.23；5).粗镗35至68，深4mm。车床04半精镗半精镗34.7的孔至34.93，留精镗余量0.07。车床05精镗1).精镗34.93的孔至350+0.025；2).倒角。车床02粗车

18、1).调头2).用三爪卡盘夹120的外圆表面粗车左端面；3).粗车68的外圆表面至68。车床06钻孔钻411的孔保证位置940.2mmZ535多轴头07插键槽插床08检验 2.5.4 工艺路线方案的分析方案按工序集中原则，出钻411的孔和插槽外，其余工序都可在一台或一组车床上加工完成。其优点是：工艺路线短。减少了工件夹装次数，易于保证加工表面的相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输，较少辅助时间和准备终结时间，生产率得到提高。方案遵循了以下原则： 1、先加工基准面零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。 2、划分加工阶段加工质量要

19、求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。通过分析可知这个方案可行。2.6 选择机床及其工艺装备2.6.1 选择机床 通过考虑机床规格与零件外形尺寸的适应性，机床精度与工序要求的加工精度的适应性，机床的生产率与零件的生产类型的适应性等因素，机床进行如下选择。 由于大部分工序在车床上加工的，所以车床可根据2中表5-5选型号为CA6140的卧式车床。 加工411的孔时，由于孔的直径较小，古可采用专用夹具在立式钻床上加工，可根据2中表5-6选型号为Z535的立式钻床；加工键槽用插床

20、。2.6.2 选择刀具刀具的类型，规格及精度应符合加工要求，该零件无特行表面，成批生产，一般采用通用或标准刀具。 车床上粗车68和120的外圆面大端面小端面的车刀用P10外圆车刀，钻-粗镗-精镗35H7孔及孔口倒角，钻4-11的孔均可选用标准刀具：40锥柄麻花钻25锥柄麻花钻11锥柄麻花钻单刃镗刀。在插键槽时用插刀。2.6.3 选择夹具 该零件在加工过程中大部分工序都在车床上进行，夹具采用三抓卡盘即可；加工4-11孔时在立式钻床Z535上，需要采用专用夹具，要重新设计夹具。2.6.4 选择量具 该零件属于批量生产，一般采用通用量具。（1）选择120外圆面和内孔350+0.025的量具： 现按照

21、计量器具的不确定度选择该表面加工时所需的量具：120外圆面，未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度。标准公差值为0.40mm查2中表5-56，计量器具的不确定度允许值，查2中表5-56表5-57，分度值0.02mm的游标卡尺，其不确定度。查2中表5-59，选用的游标卡尺。而钻、粗镗内孔350+0.025与粗车120在同一工序中，选用的游标卡尺可以达到检测要求。在精镗时，此时达到公差等级为IT7。由于精度要求高，加工时每个工件都需要进行测量，故选用极限量规，孔量规选用锥柄圆柱塞规。 （2）选择大端面的量具： 现按照计量器具的不确定度选择该表面加工时所需的量具：大端面，未注公差尺寸，公差等级

22、按IT9，表面粗糙度。标准公差值为0.10mm查2中表5-56，计量器具的不确定度允许值，根据2中表5-59，选用的游标卡尺。 （3）选择68的外圆面的量具： 现按照计量器具的不确定度选择该表面加工时所需的量具：68外圆面，未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度。标准公差值为0.32mm查2中表5-56，计量器具的不确定度允许值，查2中表5-56表5-57，分度值0.02mm的游标卡尺，其不确定度。查2中表5-59，选用的游标卡尺。 （4）选择小端面和键槽量具： 现按照计量器具的不确定度选择该表面加工时所需的量具：小端面，未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度。标准公差值为0.30

23、mm查2中表5-56，计量器具的不确定度允许值，根据2中表5-59，选用的游标卡尺。同样，键槽公差等级为IT11，表面粗糙度。均可选用的游标卡尺。2.7 确定切削用量本论文主要研究的是同时加工411孔的多轴器，所以只需计算加工411的孔的切削用量和基本工时具体计算如下：（1）确定被吃刀量（切削深度）：由于工序内容为钻孔，所以被吃刀量为孔的半径5.5mm。 （2）确定进给量：查切削用量手册, f=0.25mm/r（3）确定切削速度：查2中表5-113，取（4）确定机床主轴转速：n=1000V/(d)=100025/(3.1411)=723(r/min) 以上为工艺给定数值，实际情况将结合多轴头的

24、设计进行具体分析。2.8 填写工艺卡片机械加工工艺卡见下表2-2表2-2 机械加工工艺卡 天津大学仁爱学院机械加工工序卡产品名称零件名称工序号工序名称机械工程系联轴器联轴器06钻孔零 件 重 量同时加工件数1材 料毛 坯牌 号重 量形 式重 量HT200铸 件机 床夹 具辅 具Z535专用夹具冷 却 液工 时 定 额工步号安 装 及 工 步 说 明刀 具量具走刀次数（次）切削深度(mm)进给量主 轴转 速(转/分)切 削速 度(米/分)备 注(mm/转)(mm/分)10钻4个11的孔保证尺寸940.211锥柄麻花钻5.50.2572325设计胡思宇校对审核共1页第1页2.9 设计专用夹具2.9

25、.1 定位基准选择根据六点定位原理，在加工4-11孔时需要限定零件5个自由度，以350+0.025的孔和小端面为主要的定位基准，以350+0.025孔为定位基准限制零件2个自由度，以小端面为定位基准限制零件3个自由度，一共限制5个自由度，符合要求。2.9.2 夹具350+0.025孔选用短圆柱销定位，小端面选用一个大平面来定位。把短圆柱销采用过盈联结装在大平面上。大平面下底面通过T型螺钉来与机床工作台连接来确定夹具在工作台上的位置。零件通过钻模板来夹紧。以保证夹具体的定位精度、夹紧力、回转精度。2.9.3 夹具设计装配图图2-1 夹具图第三章 设计传动系统图多轴头齿轮传动系统的设计既要保证工艺

26、要求，又要保证多轴头的结构的紧凑性。齿轮传动系统的设计与计算，其内容包括：齿轮模数和工作轴直径的确定，传动方式的选择，主动轴中心位置的确定，传动比及齿轮齿数的确定，布置惰轮，检查结构上的干涉现象，传动系统图的坐标计算与绘制等。齿轮传动系统图应按照所规定的符号绘制。齿轮中心及分度圆应尽可能画得准确（精度在0.20.3mm），这样便于用图解法核对所计算的坐标尺寸。在齿轮传动系统图中应清晰的表明：齿轮的传动方式，各齿轮的齿数及模数，主动轴及工作轴的旋转方向，齿轮层数（对两层以上）。同时还应在图旁注明：工作轴每分钟转速、工作轴每分钟进给量及传动比等。下面按设计步骤分别讨论每项内容的设计要求和设计方法。

27、3.1 齿轮模数的确定在一般齿轮传动设计中，齿轮模数是按齿轮的抗弯强度和齿面疲劳强度计算的，然后经过试验确定。但是由于齿轮传动多轴头在生产中早已广泛应用，在使用和制造方面已有一定的经验，在1中，有关多轴头齿轮的结构和规格参数，以及齿轮的HYPERLINK /class_free/150_1.shtml材料、热处理、齿宽及工作条件都作了规定，所以当利用1所介绍的齿轮进行设计时，可根据加工孔径，按表3-1查得齿轮模数，此表查得的模数为主动轮的模数，每个主动齿轮可带动三个工作轴。从1中2-1中查得：主动轮的模数m2。3.2 确定工作轴直径多轴头工作轴直径是按扭转刚度所计算的，若工作轴不兼做中间轴使用

28、时，其直径可按1中表2-2查得，工作轴直径d15mm。3.3 选择传动方式多轴头的齿轮传动系统一般是定轴轮系，即主动轴、工作轴、惰轮轴的中心距是固定的。但由于被加工孔之间的相互位置有许多不同的排列形式，使得传动系统图随之也出现了多种多样的类型。下面列出各种传动类型，供参考。 （1）按齿轮组合形式分按齿轮组合形式分有如下两种形式：A、单式传动，即每个轴上只有一个齿轮与其他齿轮啮合传动。B、复式传动，即每个轴櫖上有两个、三个或多个齿轮与其他齿轮啮合，分成两层、三层及多层传动，称为二级、三级及多级传动。（2）按齿轮传动方式分A、外啮合传动。外啮合传动有如下几种传动分布形式：工作轴成长方形分布的；工作

29、轴成“一”字形分布的；工作轴成框形分布的;工作轴成“八”字形分布的;工作轴成圆形分布的；工作轴成环形分布的。B、内啮合传动。C、内啮合与外啮合联合传动。（3）按工作轴布置情况分按工作轴布置情况可分为规则分布和不规则分布的。在这个设计中，按照工作轴分布情况，可选择工作轴成长方形分布的外啮合传动形式。3.4 确定主动轴中心位置从多轴头工作平稳性方面考虑，主动轴中心应与各个工作轴所受轴向力的合力作用点（称为压力中心）重合。此时，机床主轴及多轴头本身均不受弯曲力矩。从多轴头结构的对称性方面考虑，主动轴应处于多轴头本体的几何中心上。此时，多轴头外形匀称。对于加工孔对称分布的多轴头，使主动轴中心既要与压力

30、中心重合，又要与多轴头本体的几何中心重合，是比较容易做到的。当四孔加工时，压力中心正好在对称中心A点上（见图3-1），即A点可作为主动轴中心。A点坐标为： 33.23mm, =33.23mm。图3-1 压力中心示意图3.5 确定传动比及齿轮的齿数1.确定传动比的原则(l)要保证工艺对工作轴所提出的转速、切削速度及每转进给量的要求。(2)本设计的齿轮，外啮合传动比一般应不大于2.5，最好等于1。(3)应尽可能不选最高一级或最低一级的机床转速，以便给工艺上的更改留有余地。(4)攻丝多轴头的对工作轴的每转进给量必须与丝锥的螺距相等。2.传动比的计算公式及其确定方法（1）传动比的计算公式单式传动：复式

31、二级传动：复式三级传动：式中： 为主动轴对第N根对工作轴的传动比为第N根对工作轴的转速（r/min）为主动轴的转速（r/min）为主动轴上齿轮的齿数、 、 、 为惰轮的齿数第N根对工作轴上齿轮的齿数（2）钻孔多轴头传动比的确定方法钻孔多轴头是按对工作轴转速初步确定的，然后验算对工作轴每转进给量，最后确定可行的传动比。工作轴转速是按工艺要求确定的。主动轴转速即为机床主轴转速，我们可以从机床主轴各级转速中，选择与对工作轴转速相接近的作为主动轴的转速，然后计算传动比。当传动比初步确定后，可按照工艺规定的对工作轴每转进给量计算出主动轴每转进给量：式中 为主动轴每转进给量（mm/r）， 为对工作轴每转进

32、给量（mm/r）。再以机床主轴各级进给量中选取与计算值相近的一级作为主动轴每转进给量。然后，再按所选取的主轴每转进给量计算出对工作轴每转进给量。这时，比较计算后的每转进给量与工艺规定的每转进给量之值是否相近，此外，还要从工艺方面考虑，按计算后的对工作轴每转进给量进行加工是否可行，若不行，还要重新确定传动比。上述所确定的传动比是理论值，当主动轴与对工作轴齿轮的齿数确定之后，按此数计算出来的传动比是实际值。传动比的理论值与实际理论值相差很小，钻孔多轴头可忽略不计，但对于攻丝多轴头，则需要进行验算。3.确定各轴上齿轮的齿数在多轴头传动系统设计中，各轴上齿轮的齿数一般不是按照中心距、模数等已知条件计算

33、出来的，因为多轴头的对工作轴相互位置往往距离较近，有的分布还不规则，为保持对工作轴与主动轴旋转方向相同，要通过惰轮，而惰轮的位置一般不是已经确定的，通常是通过反复作图与计算相结合的方法来确定。各轴上齿轮的齿数确定方法介绍如下：主动轴和工作轴上齿轮的齿数可按传动比进行分配。首先给定较小齿轮的齿数，即：当 时，现给定工作轴上齿轮的齿数；当 时，现给定主动轴上齿轮的齿数。然后按传动比求出另一个齿轮的齿数。初步确定齿数时，还必须检查主动轴上齿轮的尺寸是否足够大，因为主动轮的直径比较大，如果主动轮上齿轮的齿数过少，就保证不了厚度。此外还应尽可能选择奇数齿数。初步确定齿数时，还必须检查主动轴上齿轮的尺寸是

34、否足够大，因为主动轮的直径比较大，如果主动轮上齿轮的齿数过少，就保证不了厚度。此外还应尽可能选择奇数齿数。查参考文献8表5-113得：取VC=25m/min则n=1000V/(d)=100025/(3.1411)=723(r/min)根据计算的工作轴的转速n=723r/min，Z535机床主轴的各级转速中与其相接近的转速为750r/min，但是减速传动会使工作轴上的齿轮加大，在此情况下，不宜布置惰轮，所以选低一级的转速，即530r/min。I1N=nN/n1=723/530=1.36f1=fN*I1N=0.251.36=0.34(mm/r)从机床主轴各级进给量中选取相接近的一级，即为0.32m

35、m/r。fN=F1/I1N=0.32/1.36=0.235mm/rfN与工艺给定的工作轴每转进给量0.25mm/r相近似，所以，传动比确定为1.36。选工作轴齿轮齿数Zn=17,主动轴齿数为：Z1=ZN*I1N=171.3623.12=243.6 惰轮的布置及其坐标计算（1）工作轴的旋转方向与惰轮布置的关系惰轮的主要作用是保证工作轴有一定的旋转方向。从主动轴开始到工作轴为止，齿轮的个数为奇数时，工作轴和主动轴的旋转方向相同；从主动轴开始到工作轴为止，齿轮的个数为偶数时，工作轴和主动轴的旋转方向相反。（2）各轴受力情况与惰轮布置的关系在多轴头传动系统设计中，惰轮的布置是受一些条件限制的，尤其是受

36、主动轴和工作轴位置的限制，一般不可能使各轴受力情况都是良好的。但是，各轴受力情况的好坏，将影响到多轴头的工作情况及各轴和轴承的使用寿命。所以，设计中应尽可能使各轴的受力情况良好。（3）惰轮分度圆半径及中心位置的确定按照一圆与三个不等圆相切，求外切圆的半径及其中心位置的计算公式，在图3-2中选定坐标，确定原始尺寸：图3-2 坐标图确定原始尺寸：l=k=33.23mm，m=n=33.23mm，R1=24mm，R2=R3=17mm。a= b=n2+k2+R12-R32=33.232+33.232+242-172=2495.46c=ln+mk= 33.2333.23+33.2333.23=2208.4

37、6A=(la+kb)/2c=(33.232495.46+33.232495.46)/(22208.46)=37.54B=(ma-nb)/2c=0D=l(R1-R3)+k(R1-R2)/c=33.23(24-17)+33.23(24-17)/2208.46=0.21E=m(R1-R3)-n(R1-R2)/c=0N=1-D2-E2=1-0.212=0.9559M=R1-AD-BE=24-37.540.21-0=16.1166F=A2+B2-R12=37.542+0-242=833.25R=-M+M2+NFN=-16.1166+16.11662+0.9559833.250.9559=17.13Z=2

38、R/m=217.13/2=17.13X=B+ER=0Y=A+DR=37.54+0.2117.13=41.1373惰轮齿数(Z)定为18，则计算惰轮与主动轴实际中心距(A)与理论中心距(A0)A=R1+R=17.13+24=41.13A0=m(Z1+Z)/2=2(24+28)/2=42A与A0相差0.87，齿轮需要变位。3.7 绘制传动系统图按照坐标尺寸绘制传动系统图如图3-3所示.图3-3 传动系统图3.8 检查结构上的干涉现象图3-4 检查干涉如图所示不存在轴承干涉情况。第四章 齿轮的几何尺寸计算在多轴头传动系统中，一般采用标准齿轮，但在这个设计中我们采用变位齿轮。因为本设计中存在实际中心距

39、与理论中心距不相等，所以应采用变位齿轮。具体尺寸如表4-1 表4-1 齿轮的几何尺寸序号名 称符号计算公式计算结果备 注主动轮与惰轮工作轮与惰轮1小齿轮数1817已知2大齿轮数2418已知3模数m22已知4实际中心距A41.1334.13已知5理论中心距42356两轮齿数和= +42357中心距变动系数-0.435-0.4358中心距变动系数的模数-0.024857-0.0248571429反变位系数的模数根据 查表0.002577480.0025774810反变位系数0.007732440.0012887411总变位系数 -0.427267-0.433711 续表序号名 称符号计算公式计算结

40、果备 注主动轮与惰轮工作轮与惰轮 12小轮变位系数-0.2441525-0.1929601大轮变位系数-0.183114428-0.244152513小轮分度圆直径3634大轮分度圆直径4836 14小轮齿顶圆直径38.9937.22大轮齿顶圆直径51.2438.99第五章 绘制多轴头总图多轴头的结构总图见装配图其中的结构有：（1） 连接部件和传动部件。连接部件由连接法兰、连接环组成；传动部件是传动杆。图5-1 连接部件的传动部件的结构（2）导向部件。导向部件由导柱、导柱衬套和钻模板组成，还有其他一些零部件。图5-2 导向部件（3）齿轮传动箱。齿轮传动箱有工作轴、主动轴、惰轮轴以及轴上的齿轮、

41、轴承及其他零件，还有本体、盖、中间板和一些固定零件。此传动箱采用单层布置。图5-3 齿轮传动箱第六章 轴承寿命的计算多轴头中常用的轴承有单列向心轴承(0000型)、单向推力球轴承（5000型）及滚动轴承。在特殊情况下，也采用滑动轴承。在这个设计中，首先根据轴径的大小选择轴承，然后进行强度或寿命等方面的验算。下面是部分轴承的验算。6.1单列向心球轴承的验算单列向心球轴承需要验算轴承的动载荷，其中计算公式如下：式中：C为轴承动载荷P为轴承的计算负荷；为转速（ ）；为轴承寿命（ ），多轴头轴承的寿命一般规定为2000小时;C为允许的额定动载荷，由轴承标准手册查得。从受力分析看，惰轮轴（6和7）受径向

42、力比工作轴大，而惰轮又距离下轴承较近，所以应验算惰轮轴的下轴承。图6-1 惰轮轴受力分析利用图解法求出惰轮轴所受的径向力。图7-1为惰轮轴7受力情况分析图，图中各力计算如下：首先计算每个工作轴的切削扭矩()M=21D2S0.8=211120.250.8=839(kgf.mm) =8.22(N.m)P=50DS0.8=50110.250.8=182(kgf)=1783.6(N)Pu9=2M/R2=2839/18=92.2(kgf)=903.56(N)Pr9= P u9tan=92.2tan15.5=25.6(kgf)=250.6(N)FN9= Fu9/cos=92.2/cos15.5=95.7(

43、kgf)=937.7(N)Pu2=Pu3=M/R2=839/18=46.6(kgf)=456.8(N)Pr2= Pr3=Pu2tan=46.6tan15.5=12.92(kgf)=126.6(N)PN2= PN3=Pu2/cos=46.6/cos15.5=48.4(kgf)=473.9(N)作力的矢量图得PN7=65.52(kgf)=642(N)求出支承力 ：Pl2= PN7L2/L=65.5237/56=43.29(kgf)=424.242(N)求出惰轮轴的转速n即n=nZ1/Z2=72317/18=683(r/min)轴承寿命（h）定为2000小时：基本额定动载荷C可根据公式： C=9.8

44、PIL360nLh106=9.843.293602000723106=2401.5查轴承手册，轴承允许的额定动载荷C6000N，可知： CC，大小于所要求的动载荷，可以选用。6.2 止推轴承的验算单向推力轴承的动载荷C的计算与前面的相同，其中计算负荷应按下式计算:式中 为某个工作轴上的轴向力。这个轴承中,其中P=182(kgf),所以可以得到:Q=1.2PN=1.2182=218.4(kgf)C=9.8P360nLh106=9.8218.43602000723106=12116.1 NN查轴承手册,允许的工作能力系数C=37500N,即CC,满足所需,可以使用。.结 论三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