机械设计及其自动化毕业论文

临沂大学机械工程学院2014届本科毕业设计临沂大学机械工程学院2014届本科毕业设计PageII2014届分类号:TH133.4单位代码:10452毕业论文（设计）联轴器加工工艺与工装设计 姓名秦伟学号201004150447年级2010专业机械设计制造及其自动化系（院）机械工程学院指导教师马保聪2014年3月30日摘要联轴器是用来把两个相邻轴端联接起来的装置。在机械结构中，联轴器被用来实现相邻的两根转轴之间的半永久性联接。在机器的正常使用期间内，这种联接一般不必拆开，在这种意义上，可以说联轴器的联接是永久性的。但是在紧急情况下，或者需要更换以磨损的零件时，可以先把联轴器拆开，然后再联接上。联轴器有几种类型，它们的特性随其用途而定。本文通过分析联轴器的结构，而从拟定设计方案、夹具配件的制作及装配分析整个过程，分别论述了认真掌握夹具设计原则，合理地安排工艺，是可以制作成结构合理、定位可靠、经济实用的夹具。关键词：联轴器；多轴头；夹具；定位ABSTRACTAcouplingisadeviceforconnectingtheedsofadjacentshafts.Inmachineconstruction,ouplingsareusedtoeffectasemipermanentconnectionbetweenadjacentrotatingshafts.Theconnectionispermanentinthesensethatitisnotmeanttobebrokenduringtheusefullifeofthemachine,butitcanbebrokenandrestoredinanemergencyorwhenwornpartsarereplaced.Thereareseveraltypesofshaftcouplings,theircharacteristicsdependonthepurposeforwhichtheyareused.Thispaperanalyzesthestructureofthecoupling,andfromthedevelopmentofthedesign,productionandassemblyfixturesaccessoriesanalyzethewholeprocesswerediscussedcarefullygraspfixturedesignprinciples,reasonablearrangementsfortheprocess,canbemade​​intoareasonablestructure,positioningreliableandeconomicalpracticalfixture.Keywords:coupling;project;fixture;location目录摘要 IABSTRACT II1绪论 11.1多轴加工应用 11.1.1多轴加工的类型： 11.1.2多轴加工的特点： 11.1.3多轴加工的设备 11.2联轴器技术分析 21.3论文研究的意义及现状 21.4论文主要研究内容 31.5研究目标 31.6研究方法与手段 31.7方案可行性分析 42联轴器工艺分析 52.1课题简介 52.1联轴器的分析 72.1.1联轴器的作用 72.1.2零件的工艺分析 72.2确定毛坯画零件图（附图） 72.3工艺规程设计 82.3.1制动轮 82.3.2从动轴半联轴器 82.3工艺规程设计 102.3.1制动轮 102.3.2从动轴半联轴器 102.3.3主动轴半联轴器 112.4加工工序设计 123设计传动系统图 143.1齿轮模数的确定 143.2确定工作轴直径 143.3选择传动方式 143.4确定主动轴中心位置 153.5确定传动比及齿轮的齿数 163.6惰轮的布置及其坐标计算 173.7绘制传动系统图 193.8检查结构上的干涉现象 204齿轮的几何尺寸计算 215绘制多轴头总图 236轴承寿命的计算 266.1单列向心球轴承的验算 266.2止推轴承的验算 27结论 28参考文献 29致谢 30临沂大学机械工程学院2014届本科毕业设计Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page2Page41绪论1.1多轴加工应用1.1.1多轴加工的类型：加工中心一般可以分为立式加工中心和卧式加工中心两种。三轴立式加工中心是最有效的脸只有顶部的工件表面,卧式加工中心的帮助下一个转盘,还能完成加工。多轴数控加工中心的特点是效率高、精度高,可以夹紧工件后完成五面加工工作台回转轴。这种设置方式多轴数控机床的优点是:主轴的结构比较简单,主轴刚度很好,生产成本低。而且一般表设计不是太大,轴承很小,特别是当一个轴旋转角度90°或工件切割工作台时带来很多负载转矩。立式主轴头回转。这种设置方式多轴数控机床的优点:主轴的加工灵活,工作台可以设计得很大。用球面铣刀加工曲面时,当刀具加工中心线垂直于表面的时候,由于球面铣刀顶点线性速度为零,顶点减少了工件表面质量差,和采用的设计主轴,主轴相对于工件的角度来看,球形铣刀切削。确保有一定的线速度,能提高表面处理的质量,这是加工中心的转盘是难以实现。1.1.2多轴加工的特点：采用多轴数控加工，具有如下几个特点：（1）减少基准的转换，可以提高加工精度。所以说多轴的数控加工的工序不仅可以提高了工艺的有效性，并且由于零件在整个加工过程中只需一次装夹，所以加工精度更容易得到保证。（2）减少工装夹具数量和占地面积。尽管多轴数控加工中心的单一的设备价格较高,但由于缩短过程链和减少设备,工具和夹具数量、车间占地面积,设备维护成本降低。（3）缩短生产的过程链，简化生产的管理。可以使多轴数控机床完成处理大大缩短生产过程链,,因为只处理任务工作,不仅简化了生产管理计划和调度,可以明显提高透明度。使用更复杂的工件它相对传统生产过程方法的优势更加明显。同时由于缩短生产过程链,在制品的数量会减少,可以简化生产管理,降低生产经营和管理的成本。（4）新产品研发周期的缩：短新产品研发周期。对于航空航天、汽车等领域的企业，有新产品部件和成型模具形状复杂,精度高,因此具有较高的灵活、高精度、高集成和完整的多轴数控加工中心的处理能力可以很好地解决新产品研发过程中复杂零件加工的精度和周期问题，大大缩短研发周期和提高新产品的成功率。1.1.3多轴加工的设备多轴加工的饲料加工许多孔在同一时间或同时在许多相同的或不同的工件加工一个洞。它不仅缩短加工时间,提高准确性和减少夹紧和定位时间,和不需要计算坐标数控机床,减少词块和简化编程。处理:它可以使用处理以下:以下设备与多个主轴头钻或摇臂钻床,多轴钻床,多轴组合机床和机床主轴箱的自动变化。甚至可以通过两个可以自动调整主轴和主轴箱的轴距,结合数控工作台两个方向运动,处理各种各样的圆形或椭圆形洞群一个或多个流程。1.2联轴器技术分析（1）耦合是一种灵活的耦合,我们处理在两个同轴的旋转轴连接,有一个大两轴相对偏移补偿,减震,缓冲,例如性能,灵活的耦合和聚氨酯橡胶。（2）尺寸精度要求较高φ40孔的尺寸精度为，下偏差为0，上偏差为+0.034，表面粗糙度为Ra1.6;2；φ120与φ68相交端面处,相隔有1.5长的锥度,公差为上下偏差±0.05；φ32联接孔之间的中心距145,允许上下偏差为±0.10;6—φ32孔的深度10，允许上下偏差为±0.05。（3）、有一定的形位公差要求：φ60的端面相对于φ40孔的轴线垂直度⊥要求为0.05；6—φ18孔相对于φ40孔轴线的位置度?为φ0.10;6—φ32孔要求均布,分度⌒要求上下偏差为±0.08;1.3论文研究的意义及现状作为现代机械制造技术现代机械制造技术的基础，用机械制造过程发生明显的变化。与传统加工技术相比，无论是在加工工艺，还是在加工过程控制和加工设备与工艺装备等诸多方面均有显著不同。我们所熟悉的数控机床有三个直线坐标轴，多轴是在一台机床上至少4轴[1]。所说通常的多轴数控加工是指第4轴以上的数控加工技术，具有代表性的是5轴数控的加工。所以多轴数控加工能同时控制4个以上坐标轴的联动，将数控铣、数控镗、数控钻等功能组合在一起，工件在一次装夹后，可以对加工面进行铣、镗、钻等多工序加工，有效地避免了由于多次安装造成的定位误差，能缩短生产周期，提高加工精度。随着模具制造技术的迅速发展，对加工中心的加工能力和加工效率提出了更高的要求，因此多轴数控加工技术得到了空前的发展。随着数控技术的发展,多轴数控加工中心越来越广泛的应用。他们最大的优点是容易使复杂零件的加工,缩短加工周期,提高加工表面质量。改善产品质量,提高产品性能需求,如灯模具、汽车车灯模具完成:双转台五轴联动加工,由于特殊的光学效果,大灯模具用于反射无数小面加工精度和平滑指数非常高的要求,特别是光洁度,几乎需要一个镜子的效果。采用高速切削工艺装备及五轴联动机床用球铣刀切削出镜面的效果，就变得很容易，而过去的较为落后的加工工艺手段就几乎不可能实现。采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。1.4论文主要研究内容参考有关资料，按照中小批生产（如年产3000～5000件），所以零件加工工艺；件上4孔设计加工零件上4孔的工装—多轴头。多轴加工的饲料加工工件多个孔同时,可以缩短处理时间,提高准确性和减少夹紧和定位时间,不必像在数控机床坐标计算等,简化了编程,它可以用于通用设备(立式、摇臂钻床等)加工;保存特殊设备投资[2]。零件加工技术和齿轮传动轴头设计更多的是一种传统的机械,它是程序设计功能强、但更高要求设计师的机械的基础知识。学生毕业前,全面的教育和培训,为未来打下良好的基础参与工作。（1）根据国家有关标准和实际需要，完善被加工零件《GY535X60（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研究目标通过此主题设计过程文档准备锻炼和发展自己的能力,熟悉常用材料的使用性能,正确选择材料;主夹具设计的基本方法和机械零件设计的基本程序和方法;掌握制造过程的加工过程,一般的生产流程和方法有初步的了解,知识常用的组件的设计软件,能熟练使用2d和3d设计软件。机械加工技术加工的产品能满足图纸的技术要求。让自己在大学四年得到全面的总结和巩固知识,以前学到的知识来考虑,更好的掌握知识,为将来的工作打下良好的基础。1.6研究方法与手段（1）研究、消化原始数据,收集相关机械零件设计,装配工艺,机械加工、制造技术和相关信息,使用设计;消化部分图,了解零件的目的,可制造性分析的部分,尺寸精度等技术要求,过程数据的分析,了解材料的性能、特点和部分工艺参数;（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。Page292联轴器工艺分析2.1课题简介MLL-I型得带制动轮梅花形弹性联轴器，在动力过程和传递运动动力过程中一同回转而不脱开的一种装置[3]。此外,耦合补偿两轴相对位移,缓冲和减振和安全保护等功能。结构简单、维护方便,耐磨,加工精度不高,适应性广,可用于多种小功率水平或垂直轴系统,工作温度在-35ºC~80ºC。图1联轴器技术参数如表1所示表1技术参数型号轴孔直径d1长度沉孔尺寸键槽L0D0BDD1d0hLL1d3RbtMLL4-I-160308260551.5833.3191160701057210020MLL4-I-200308260551.5833.3191200801057210020MLL5-I-2003582605521038.3197200851259012225MLL6-I-12003882606521041.32032008514510414030MLL6-I-2503882606521041.320325010517013016630MLL7-I-25050112849521453.826525010517013016630MLL7-I-31550112849521453.826531513520015619635MLL8-I-3155511284952.51659.327231513520015619635MLL8-I-4005511284952.51659.327240017020015619635MLL9-I-400701421071202.52074.933440017023018022535MLL9-I-500701421071202.52074.9334500210230180225352.1联轴器的分析2.1.1联轴器的作用MLL-I型与制联轴器连接两个或两个轴和传动轴旋转在动力过程和传递运动动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。此外,耦合补偿两轴相对位移,安全保护等功能。结构简单、维护方便,耐磨,加工精度不高,适应性广,可用于多种小功率水平或垂直轴系统,工作温度在-35ºC~80ºC[4]。装配图如图所示,在驱动轴与键槽连接耦合,在键槽的驱动联轴器连接,用一块梅花形弹性中间的两个半块间隙耦合传递运动和动力,外圆柱制动的制动轮,能保证它停止转动速度不太高。2.1.2零件的工艺分析该设计均为MLL-I-160型系列为例。查机械设计手册.第二版.第四卷.第五张可知：（1）梅花形弹性元件的材料以聚酯型聚氨橡胶为主，它不但具有高的弹性和耐磨性，而且耐冲击，并有耐油性，易于成型等特点。故该零件可直接浇注成型。壁厚10mm。（2）两版联轴器的材料均为铸刚ZG310-570，查机械设计课程设计手册，表2-5GB11352-89摘录，可知抗拉强度为570Mpa，屈服强度为310Mpa，伸长率为15%，正火、回火硬度＞153HBS，表面淬火硬度为40～50HRC。由表可知，当直径d1=30mm时，沉孔尺寸d3=55mmR=1.5mm，键槽尺寸b=8mm，t=33.3mm。轴孔是需要配合的表面，因此需精加工，还有键是标准件，因此也需要精加工。主动轴半联轴器上有三个螺栓孔，厚度为10mm，根据机械设计课程设计手册，表3-9可查得M12x30，因此孔直径为Ф12mm，性能等级8.8级，全螺纹。（3）制动轮材料为ZG45，查机械设计课程设计手册，GB700-88摘录，表2-6，其抗拉强度为600Mpa，屈服强度为355Mpa，伸长率为16%，未经热处理的硬度为229HBS，经热处理后为197HBS。制动轮上三螺栓孔是和主动轴半联轴器相联接的，因此直径也为Ф12mm，铸造出的厚度为10mm。2.2确定毛坯画零件图（附图）根据以上分析确定毛坯均为铸件，而弹性元件是直接浇注成型。由已知资料可知，弹性件型号为M74，质量为8.5kg。毛坯的铸造方法采用型砂造型。由于两孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。弹性元件瓣的直径为，MLL4-I-160型取d=20mm各加工表面总余量如下表2：表2加工表面总余量加工表面基本尺寸加工余量数值毛坯尺寸制动轮外圆表面Ф160mm6mmФ166mm主动轴联轴器轴孔Ф30mm6mmФ24mm主动轴联轴器左端面L0-L=109mm3.5mm112.5mm从动轴联轴器右端面L0-L=109mm3.5mm112.5mm由原始资料给的基本参数和主要尺寸表和机械设计手册表2和表3可选出下面14个型号的尺寸及参数如下表3。2.3工艺规程设计2.3.1制动轮（1）定位基准的选择精基准的选择:制动轮中心孔中心线既是装配基准和设计的基础上,用它作为基准,遵循“基准叠加”的原则处理,其余的表面和孔加工还可以使用它来定位,这样使过程遵循“基准统一”的原则。粗基准的选择：考虑刀以下几点要求，选择制动轮零件的重要表面即Ø160的外圆表面作粗基准。首先,在保证的前提下加工表面机械加工余量,尽量做出重要表面机械加工余量均匀,第二,安装在轴耦合制动轮有足够的配合间隙,圆柱轴洞;此外,您应该能够保证定位的准确性,夹紧可靠,操作方便[5]。（2）制定工艺路线根据各表面加工要求和各种方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：N面和Q面：粗铣；P面和M面：粗车；D0的圆柱面：粗车—半精车；3xØ12的孔：钻孔；Ø65的内孔：铸造。拟订的工艺路线如制动轮的工艺过程卡片。2.3.2从动轴半联轴器（1）定位基准的选择精基准的选择：从动轴半联轴器的内孔d1和左端面既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准，能使加工遵循“基准重合”原则，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则[5]；此外，左端面A的面积较大，定位较稳定，夹紧方案也较简单，可靠，操作方便。粗基准的选择：考虑以下要求，选择从动轴半联轴器的内孔d1的毛坯。表3轴孔直径型号轴孔直径d1长度沉孔尺寸键槽L0D0BDD1d0hLL1d3RbtMLL4-I-160308260551.5833.3191160701057210020MLL4-I-200308260551.5833.3191200801057210020MLL5-I-2003582605521038.3197200851259012225MLL6-I-12003882606521041.32032008514510414030MLL6-I-2503882606521041.320325010517013016630MLL7-I-25050112849521453.826525010517013016630MLL7-I-31550112849521453.826531513520015619635MLL8-I-3155511284952.51659.327231513520015619635MLL8-I-4005511284952.51659.327240017020015619635MLL9-I-400701421071202.52074.933440017023018022535MLL9-I-500701421071202.52074.933450021023018022535MLL10-I-508517213214032290.4404500210260205255452.3工艺规程设计2.3.1制动轮（1）定位基准的选择精基准的选择:制动轮中心孔中心线既是装配基准和设计的基础上,用它作为基准,遵循“基准叠加”的原则处理,其余的表面和孔加工还可以使用它来定位,这样使过程遵循“基准统一”的原则[6]。粗基准的选择：考虑刀以下几点要求，选择制动轮零件的重要表面即Ø160的外圆表面作粗基准。首先,在保证的前提下加工表面机械加工余量,尽量做出重要表面机械加工余量均匀,第二,安装在轴耦合制动轮有足够的配合间隙,圆柱轴洞;此外,您应该能够保证定位的准确性,夹紧可靠,操作方便。（2）制定工艺路线根据各表面加工要求和各种方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：N面和Q面：粗铣；P面和M面：粗车；D0的圆柱面：粗车—半精车；3xØ12的孔：钻孔；Ø65的内孔：铸造。拟订的工艺路线如制动轮的工艺过程卡片。2.3.2从动轴半联轴器（1）定位基准的选择精基准的选择：从动轴半联轴器的内孔d1和左端面既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准，能使加工遵循“基准重合”原则，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则；此外，左端面A的面积较大，定位较稳定，夹紧方案也较简单，可靠，操作方便。粗基准的选择：考虑以下几点要求，选择从动轴半联轴器的内孔d1的毛坯孔作粗基准。首先,在保证的前提下加工表面机械加工余量,使重要的表面和孔机械加工余量尽可能均匀,第二,加载部分轴孔内孔和轴有足够的配合间隙,此外,还应能够保证定位的准确性,夹紧可靠。（2）制定工艺路线根据各表面加工要求和各种方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：A面和凸爪表面：粗车；内孔d1：扩孔—铰孔；键槽S：插键槽；N面、凸爪侧面和内侧：粗铣。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，拟订加工工艺路线如从动轴半联轴器的工艺过程卡片。2.3.3主动轴半联轴器（1）定位基准的选择精基准的选择：主动轴半联轴器的内孔d2和右端面既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准，能使加工遵循“基准重合”原则，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则；此外，右端面A的面积较大，定位较稳定，夹紧方案也较简单，可靠，操作方便[6]。粗基准的选择：考虑以下几点要求，选择主动轴半联轴器的内孔d2的毛坯孔作粗基准。第一，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要面和孔的加工余量尽量均匀，第二，装人轴孔内的零件与轴孔有足够的配合间隙，此外，还应能保证定位准确，夹紧可靠。（2）制定工艺路线根据各表面；加工要求和各种方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：A面和B面：粗车；内孔d2：扩孔—铰孔；键槽S：插键槽；沉孔：扩孔；D面、E面凸爪两侧及内侧：粗铣；Ø12的孔：钻孔—攻螺纹。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，拟订加工工艺路线如主动轴半联轴器的工艺过程卡片。（3）选择加工设备和刀、夹、量具。由于生产批量生产,所以适当的以通用机床加工设备为主,辅以少量的特殊的机床,其生产方法是使用机器和特殊夹具为主,辅以少量的特殊机床生产线。工件在机床上的装卸及机床间的传递均由人工完成。1º制动轮的加工：粗铣N面和Q面采用立式铣床，X52K，刀具采用高速钢圆盘铣刀，材料为YT15，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。粗车P面和M面采用普通卧式车床，CA6140，刀具采用60º的车刀，材料为YT15，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。粗车D0的圆柱面采用普通卧式车床，CA6140，刀具采用90º的车刀，材料为YT15，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。钻Ø12的孔采用摇臂钻，Z3025，钻头采用Ø12的麻花钻，材料为W18Cr4v，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。（4）从动轴半联轴器的加工：粗车A面及车外圆倒角采用普通卧式车床，CA6140，刀具采用90º的车刀，材料为YT15，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。扩、铰d1的孔并孔内倒角采用普通立式钻床，Z40，钻头采用Ø30的扩孔钻，材料为W18Cr4v，倒角的钻头采用Ø35的扩孔钻，材料为W18Cr4v，铰刀的材料也为W18Cr4v，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。插键槽采用采用普通卧式车床，CA6140，刀具采用插刀，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。铣凸爪表面及侧面采用卧式铣床，X62W，刀具采用高速钢圆盘铣刀，材料为YT15，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。（5）3º主动轴半联轴器的加工：加工设备同从动轴半联轴器Ø12的螺纹孔采用摇臂钻，Z3025，钻头采用Ø11.8的麻花钻，材料为W18Cr4v，攻螺纹采用台虎钳，螺丝刀为Ø12，量检具采用游标卡尺，GB1214—85。2.4加工工序设计（1）1º制动轮的加工：工序40粗铣N面及粗铣Q面至尺寸70mm，查金属机械加工工艺人员手册表14—67，得切削速度为44.9m/min，切削深度为3mm，进给量为0.1mm/min，计算出转速为583r/min。工序50粗车P面及粗车M面至20mm，查手册表14—1，得切削速度为255m/min，切削深度为1.5mm，进给量为0.15mm/min，计算出转速为478r/min。工序60粗车D0的圆柱面Ø160.5mm同工序50工序70半精车D0的圆柱面Ø160mm，查手册表14—1，得切削速度为277m/min，切削深度为1mm，进给量为0.1mm/min，计算出转速为615r/min。工序80钻孔3xØ12的孔查手册表14—29，得切削速度为26m/min，进给量为0.2mm/min，计算出转速为200r/min。（2）2º从动轴半联轴器的加工：工序40粗车A面并车外圆倒角查手册14—1，得切削速度为255m/min，切削深度为1.5mm，进给量为0.15mm/min，计算出转速为478r/min。工序50扩铰孔d1并孔内倒角查手册表14—29，得切削速度为49.1m/min。工序60插键槽S查手册表14—19，得切削速度为9m/min，进给量为0.12mm/min，计算转速为128r/min。工序70粗车凸爪表面查手册表14—1，得切削速度为255m/min，切削深度为1.5mm，进给量为0.15mm/min，计算出转速为478r/min。工序80铣凸爪亮侧面及内侧查手册表14—67，得切削速度为44.9m/min，切削深度为3mm，进给量为0.1mm/min，计算出转速为583r/min。工序90铣N面查手册表14—67，得切削速度为44.9m/min，切削深度为3mm，进给量为0.1mm/min，计算出转速为583r/min。3º主动轴半联轴器的加工：工序40粗车A面并车外圆倒角查手册表14—1，得切削速度为255m/min，切削深度为1.5mm，进给量为0.15mm/min，计算出转速为478r/min。工序50扩铰孔d2并孔内倒角查手册表14—29，得切削速度为49.1m/min，进给量为0.008mm/min，计算出转速为216r/min。（3）工序60插键槽S查手册表14—19，得切削速度为9m/min，进给量为0.12mm/min，计算转速为128r/min。（4）工序70车B面查手册表14—1，得切削速度为255m/min，切削深度为1.5mm，进给量为0.15mm/min，计算出转速为478r/min。（5）工序80扩沉孔Ø55mm查手册表14—29，得切削速度为49.1m/min，进给量为0.008mm/min，计算出转速为216r/min。（6）工序90粗铣凸爪E面，查手册表14—67，得切削速度为44.9m/min，切削深度为3mm，进给量为0.1mm/min，计算出转速为583r/min。（7）工序100铣凸爪两侧面及内侧，查手册表14—67，得切削速度为44.9m/min，切削深度为3mm，进给量为0.1mm/min，计算出转速为583r/min。（8）工序110铣D面,查手册表14—67，得切削速度为44.9m/min，切削深度为3mm，进给量为0.1mm/min，计算出转速为583r/min。（9）工序120钻孔Ø12mm，查手册表14—29，得切削速度为26m/min，进给量为0.2mm/min，计算出转速为200r/min。3设计传动系统图多轴头齿轮传动系统的设计是保证技术要求,并确保多轴头结构紧凑。齿轮传动系统的设计计算,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[7]。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0.2～0.3mm），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。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m＝2。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时，其直径可按[1]中表2-2查得，工作轴直径d＝15mm。3.3选择传动方式齿轮传动系统的多轴头通常是固定轴轮系、驱动轴、轴、从动轴的中心距是固定的。但是因为有很多加工孔位置之间的不同形式的安排,使传动系统图也出现各种各样的类型。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、外部齿轮传动。外部齿轮传动具有以下几种分布形式:工作轴成直角分布;工作轴作为“一”字形分布;工作框架的轴向分布;工作轴分布的“八”字形;工作轴成一个圆形分布;轴成一个环形分布。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。图2压力中心示意图3.4确定主动轴中心位置来自多个主轴头的工作稳定性方面考虑,驱动轴中心应与每个轴的轴向力的合力点(称为压力中心)。此时,机床主轴和多个主轴头本身并不受弯矩的影响。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。3.5确定传动比及齿轮的齿数（1）确定传动比的原则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。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。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。（2）传动比的计算公式及其确定方法传动比的计算公式单式传动：复式二级传动：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钻孔多轴头传动比的确定方法多轴钻孔头轴转速的确定主要工作,然后检查轴的工作把所有喂食,最后确定可行的比率[8]。工作主轴速度是根据工艺要求设定。驱动轴转速是机床主轴转速,我们可以从主轴各级转速,选择和轴转速接近传动轴转速,然后计算传动比[9]。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），为对工作轴每转进给量（mm/r）。机床主轴各级饲料的选择和计算值相似的水平传动轴将每个喂养。然后,根据选定的轴转每个喂养计算轴转每个工作。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[10]。传动比是理论值,由上面的决定,当牙齿的数量驱动轴和轴齿轮决心工作,根据传动比的数量是实际值的计算。率的理论值和实际理论值差别很小,多轴钻孔头可以忽略不计,但对于开发多轴头,需要检查。（3）确定各轴上齿轮的齿数在多轴头传动系统设计、轴通常不是按照中心距,齿轮的齿数模数计算已知的条件,例如,工作多轴头轴的位置,因为经常互相接近,一些分布是不规则的,保持相同的工作轴和驱动轴旋转方向,必须通过空转,和一般没有确定托辊的位置,通常是通过反复作图与计算相结合的方法来确定[11]。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,还必须检查驱动轴上的齿轮的尺寸足够大,因为驱动轮的直径较大,如果在驱动轮齿轮齿太少,不能保证厚度。此外,应尽量选择奇数的牙齿。查参考文献[8]表5-113得：取VC=25m/min则n=1000V/(πd)=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。从机床主轴各级进给量中选取相接近的一级，即为0.32mm/r。fN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：3.6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从动轴的主要目的有一定的旋转方向是确保工作。开始驱动轴轴,齿轮与奇数,轴和驱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,惰的布局被一些条件限制,特别是由驱动轴和轴位置的工作极限，轴向应力分布通常是不好的。然而,轴向力的好坏,会影响到多轴头工作,轴和轴承的使用寿命。所以,应尽可能在轴向力的设计状况良好[12]。（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坐标图确定原始尺寸：l=k=33.23mm，m=n=33.23mm，R1=24mm，R2=R3=17mm。R===18.54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)=58.34A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4传动系统图。图5检查干涉3.8检查结构上的干涉现象如上图5所示不存在轴承干涉情况4齿轮的几何尺寸计算多轴头的传动系统,通常使用的标准装备,但在这个设计中,我们采用变位齿轮。因为在实际的设计中心距和中心距的理论不是平等的,所以应该采用变位齿轮。表4齿轮具体尺寸序号名

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0.007732440.00128874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＝483614小轮齿顶圆直径＝38.9937.22大轮齿顶圆直径＝51.2438.99表5齿轮尺寸续表5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6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7导向部件（3）齿轮传动箱。齿轮箱工作轴,驱动轴、从动轴和轴齿轮、轴承和其他部分,和本体、盖,中间板和一些固定的部分,传动箱采用单一布局[13]。图8齿轮传动6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。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9受力情况分析图利用图解法求出惰轮轴所受的径向力。图9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)=1786(N)Pu9=2M/R2=2839/18=92.2(kgf)=902(N)Pr9=Pu9tanα=92.2tan15.5°=25.6(kgf)=260.4(N)FN9=Fu9/cosα=92.2/cos15.5°=95.7(kgf)=935.6(N)Pu2=Pu3=M/R2=839/18=46.6(kgf)=456.8(N)Pr2=Pr3=Pu2tanα=46.6tan15.5°=12.92(kgf)=124.7(N)PN2=PN3=Pu2/cosα=46.6/cos15.5°=48.4(kgf)=473.6(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