《卧式可调式均布孔系钻削装置设计》13000字（论文）

卧式可调式均布孔系钻削装置设计摘要：为了方便加工不同型号的系列产品的零件上分布在不同分度直径上的孔系，本文设计了一种卧式可调式均布孔系钻削装置。通过齿轮带动传动轴与各主轴相配合，使动力驱动轴把转速传递到主轴的运动上，以完成多孔钻削的一种多轴箱设计。本文先是研究了当前多轴箱的装置在国内外的现状。通过计算，根据装置所需功率选择电机，并对机床进行了选型。后根据装置的工作原理对可调式多轴钻削的设计方案进行了初步拟定。计算多轴箱内动力系统的参数，确定传动系统所需动力，并计算齿轮的传动比，确定齿轮参数与主轴转速。最后对设计中的关键部位进行强度校核，以此来保证传动系统的安全性。最后本文设计的卧式可调式均布孔系钻削装置，满足使用要求，操作方便，工作效率高，可在150mm~250mm的范围内进行调节，以适应不同的孔之间的中心距的要求。关键词：钻削装置；多轴；可调目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 11.1研究背景与意义 页共23页1绪论1.1研究背景与意义在现在的机械加工背景下，孔加工在所有的金属切削加工工序中能达到33%的占比，在金属切削的加工过程中是最不可或缺的工序之一。现在各行各业，包括家庭日用百货都对孔加工需求甚广。所以钻头的生产便极为重要，在加工的过程中，消耗量也十分巨大。我国每年产出的钻头数量是全世界各地产量总数的60%以上。与此对应，我国也是高速钢的消耗大国，为了生产加工所需的钻头，每年刀具生产中70%的高速钢都要被消耗在生产钻头上。从这些数据资料便可以看出，孔加工在机械加工中具有十分重要的地位。这道工序更是涉及各个领域，在飞机和汽车上它不可或缺，在电子产品与计算机这些精密的零件生产中它更是及其重要。不仅仅是我国的机械加工中孔加工十分常见且重要，在全世界每个国家，孔加工工序都占比很大，拥有一个非常重要的地位。据不完全统计，在全世界的范围内，每年消耗的钻头数量达到上亿以上。根据资料显示，在美国，光是在汽车制造业中机械加工中孔加工的占比达到了50%，更不要说比汽车制造业的孔加工需求量更大的飞机制造业了。每行每业，都可以在或多或少的地方见到它的身影。由此可见，在未来的机械加工中，孔加工依旧会占有及其重要的地位，拥有十分广阔的前景。虽然孔加工在金属切削加工工序中运用十分广泛，但是这并不仅仅是一项简单的技术，不仅仅是在一个零件上钻一个孔如此简单。钻削加工是机械加工中最复杂的工序之一，而钻削装置的设计更是十分不容易。虽然困难，但是设计出一个好的钻削装置可以使加工的过程事半功倍，达到省时省力，操作简单的作用。正因为如此，传统的钻削装置已经不足以满足现代的机械加工要求，不仅仅生产数量少，耗费时间长，精度的要求也不是很高。这样就可以看见新的钻削装置的设计有多么重要，在未来有多么大的发展趋势，以此来适应现代机械加工的要求。表1我国的钻削技术机械行业中的研究现状高速加工技术研究提高速度、减少时间时间以及提高进给之间的关系，以及如何提高加工效率保证加工质量并保证加工效率。精细加工技术材料与刀具之间的研究；以及钻孔技术的研究个性加工技术机床的刀具与工装夹具之间的加工关系研究切削的优化研究研究刀具、切削参数以及加工精度之间的关系。由上面的表格可以看出，我们在加工过程中可以通过两步走来提高钻削加工的效率，第一步我们可以保证硬件设备的优异，机床的精度和稳定性需要非常高，在钻削过程中，钻头材料的选择和质量的保证非常重要。第二步便是软件的辅助装备，钻削加工的工艺设计合理对钻削过程十分重要。达到这两步走，便能大大的提高加工零件的质量，并且降低了加工的成本，为加工更多的零件节省下大量的时间。我们对于钻削技术的掌握不能仅仅满足于现状，止步不前，我们应当认真的分析钻削的特点和在加工过程中的规律，对钻削加工进行深刻的研究与讨论，了解不同的钻削加工工艺的优良，在不同的钻削加工中设计不同的钻削加工工艺，得到加工的最优解，使利益最大化。钻削孔加工中钻头的选择也十分重要，根据被加工工件的材料与需要钻削的孔径大小，选择一个好的钻头，设计足够合理的加工工艺与参数选择，是加工一个好的工件的基础。1.2国内外多轴箱行业的研究现状1.2.1国内多轴箱研究现状1953年，我国开始研究并生产多轴钻床多轴箱，在1958年我国自主设计并制造了传动半径为50、70、90、120等等棒材的多轴钻床多轴箱。而后在1959年又因需求而制造生产了500、1000、1200等这些直径较大的多轴钻床多轴箱。1970年我国又再次研发制造了许多大型的多轴钻床多轴箱用于满足工业生产上的需要，实际运转时，多轴箱运转良好。1970年我国的多轴钻床多轴箱技术可谓是突飞猛进，福建的金明公司大批量地引进外来的技术人才，专心致志地研究多轴钻床多轴箱，致力于设计制造出更精良的多轴箱，有了这些外来的技术人才，多轴钻床多轴箱的设计研发可谓是如虎添翼，许多种可以加持不同直径的棒料的传动机，很快便被研发出来并十分迅速便投入了市场，进行使用，反响十分热烈。这种传动机不同于老式的装置，单一，效率低下，它大大提高了生产加工过程中的加工效率，使这家公司很快便获得了巨大的经济利润。后来又研制出了PX1400/170型号的多轴钻床多轴箱，它拥有1750t/h的设计能力，然而实际的设计能力更是达到了1.6倍的2508t/h。近些年来，因为世界工厂概念的不断成熟，在多轴钻床这方面我国发展迅猛，已出现几十家拥有改装及制造多轴钻床的国产优秀企业，如我国浙江省的地方企业——速创机械公司以及同在浙江的汉达机械公司；我国上海地方企业——郑隆机电公司；我国成都地方企业——兴合康科技公司、我国无锡的地方企业——耐玖机电公司等优秀的地方企业。各个企业和公司也开始根据自己所加工的工件的实际特点来设计符合自己加工情况的钻床产品。一步步地形成创新的技术，让技术与实际结合并提高其应用程度。在加工过程中生产效率也得到很大的提高。根据多轴的布置形式主要可分为圆周分布式和横向分布式，根据结构形式与改造形式有车床改造的、摇臂钻床改造的、普通钻床改造的、龙门铣改造的。在现代的机械加工生产中，传统的多轴箱已经够不到现代的加工需求，也达不到市场所需要的的生产量。所以研究并开发新型的多轴钻床多轴箱势在必行，现在市场上的新型多轴钻床多轴箱越来越多，渐渐的已经取代了绝大部分的老式多轴箱，成为机械生产上的宠儿。例如福建的金明公司在收获了一大批好评以后，又加大了人力与物力开发出5+4的多轴钻床多轴箱，为我国的多轴钻床多轴箱的研究又更进了一步。我国的机械生产中所用到的多轴钻床多轴箱基本上都依赖于进口，所以在加工过程中，多轴箱的装备需要耗费过多的成本，导致利润很少，然而使用国产的多轴钻床多轴箱可以大大的降低成本，节约资源。这些可以告诉我们，多轴钻床多轴箱的研发空间很大，用处广泛，市场乐观，前景广阔。然而与普通的机床的发展速度一样，我国的多轴钻床发展速度不是很快，到现在都还只能是做一些中低端的商品，相对精度高一些的产品一般情况下还是会在关键部件采取进口的，然后在国内进行组装，企业利润低，对环境污染大。而高端的机床还需要依赖进口。国外的多轴数控钻床发展较好，能达到柔性强、精度高、生产率高等特点。1.2.2国外多轴箱研究现状多轴钻床最早出现是在美国的芝加哥的机床展览会，是一种用于机械领域的钻孔设备，1976年美国的Jockson公司将它放进了大众的视线。它的多轴头有两种，分别是圆形和矩形两种形状。可以达到24根工作轴，有许多的工厂也会生产偏心调整式。因为他具有紧凑的结构，工作效率高，尤其是力与力矩之间的传递距离比较短，所以它具有稳定的性能。缺点在于它的可调性受到几何尺寸的影响，非常受限制，只可以在圆形的范围内对工作轴进行调整。但是优点在于它具有不大的体积，可以非常方便的更换主轴箱机床。美国的Secto这家公司有32种规格的不可调式多轴箱，加工的面积可以从300×300毫米调节到600×1050毫米，可以达到60根工作轴，具有22.5kW的动力。在Romai的工厂具有可调式的多轴箱，调整起来方便快捷。只需要将齿轮位置调整到孔的附近，然后将可调轴调整到合适的位置，然后与它连接起来。这样子的可调多轴箱十分简单，并且孔距可以小于普通的多轴箱。所以无论在哪里，多轴箱的需要都是必须的，它便于操作，工作效率高，可以很好，迅速地加工所需要的的零件。多轴箱的设计一直在不断改进，力求于贴近市场，满足现代社会的需求。2可调式多轴钻削方案的拟定2.1钻削多轴箱工作原理2.1.1多孔钻床的钻削传动分类可以按照其不同的加工内容：在加工不同的孔的时候，所需要加工机床技术也不尽相同，其工序自然也不同，因此，必须用不同种类的机床来实现钻孔、饺孔、扩孔、镗孔等不同工序。为提高孔加工的效率，产生了多种类的多孔钻削传动，比较常见的通用多孔钻削传动有：钻削类，攻丝类，钻、攻复合类；多轴箱可以按其结构余尺进行类型为：立、卧式类加工多轴箱、大型主轴箱加工多轴箱、专用主轴箱加工多轴箱等不同的种类。2.1.2多孔钻削结构与工作原理多孔钻削的传动装置主要由箱体、轴、轴套、齿轮等部件组成。轴中包含主轴、传动轴等，齿轮包含动力箱齿轮、电动机齿轮、传动齿轮等，此外还包括一些键、定位销、锁紧螺母、垫圈等一些标准化或通用化的零件。其中，主轴部分通常包括：钻孔用主轴以及攻丝用主轴，其作用较广泛，主要为：为与刀具进行刚性连接，用来钻孔、扩孔、铰孔、倒角、攻丝加工等作用主轴的材料一般为40Cr钢，进行热处理的C42。其箱体材料主要为HT250的灰铸铁，前方、后方、侧方的盖的材料主要为HT150的灰 铸铁，其尺寸大小可进行标准选择。本设计的基本工作原理是将电机通过螺钉固定在凸台上，后将多轴箱固定在滑轨上，以机床自带的丝杠，来带动多轴箱进行前后的滑动，对工件进行加工。变速部分是通过电机传输转速进多轴箱内部，用齿轮与轴相配合，先用联轴器将电机轴与齿轮轴相连接，再以齿轮轴旋转带动大齿轮，大齿轮带动中间传动轴，以中间传动轴旋转传递到小齿轮上，再由小齿轮分别带动三个主轴上的齿轮进行旋转，最终经过二级变速后实现主轴转动。可调部分是由万向联轴器与圆盘配合实现的。首先采用万向联轴器可以对所需的三个孔的中心距离进行调节，可以在直径150~250的范围内调整万向节。后通过滚动轴承与螺钉使主轴可以在键槽内滑动，用更换不同直径大小的圆盘，圆盘与主轴相切，后固定好主轴位置，取下圆盘，以这样的方式来确定最终的钻削的孔的中心距离。多孔钻削传动的工作原理为：将动力装置产生的动力通过传动机构传递给主轴，主轴在动力的驱动下按照加工工序要求的速度和方向进行运动，提供孔加工所需的钻削动力。2.2主轴调节机构的设计按设计要求，我们设计一下多孔多轴箱，主要为其传动部件，根据要求设计并使用正确的计算，设计其具体的尺寸及外形尺寸，得到如图１所示的主轴位置调节结构示意图。在图１中a中心距是在150~250的范围之内可调节的。再对图1中的主轴位置调节机构的关键位置进行B-B剖面处理，其内部主要结构如图2所示。图1主轴位置调节机构原始依据图B-B图2主轴位置调节结构B-B截面图动力箱驱动轴在箱体的对称中心处，且距离箱体底部之距L=124.5mm最低主轴与箱体底部D≤70。关于钻床的主轴工序内容以及多轴箱的切削用量之间的联系，参考表2。表2主轴设计尺寸与切削用量关系表多轴箱的主轴的外伸尺寸大小多轴箱的切削与用量大小轴号直径（D/d）长度（L）工序内容转速（N）（r/min）转速（V）(m/min)进给（f）（mm/r)速度（Vf（mm/min)主轴38/26115钻Φ1040015.70.1560注：1多轴箱的半轴壳体为被加工零件。2多轴箱的动力为1.2kW。2.3机床类型与电机的选择在机械加工的过程中，选择正确的铣削切削用量十分重要，这对我们得到自己加工的工件所需要的的粗糙度十分重要，选择一个正确的切削用量还可以大大提高我们加工的工作效率。钻削速度越高，得到的表面粗糙度就越小，相应的光洁度也就越高，钻削速度越低，得到的表面粗糙度就越大，相应的光洁度也就越低。所以当我们需要较高的表面粗糙度时，每次的走刀量应当小一些。而在表面粗糙度不需要过高的时候，每次的进给可以在一定程度上进行增加，在初加工的时候，我们可以用大进给，这样可以提高效率；在精加工的时候，可以用细进给，这样可以保证我们加工的质量，得到优秀的表面粗糙度。根据加工的零件满足粗糙度要求。因此，选用硬质合金的钻头，根据钻头直径，铣削速度，进给量等参数进行计算。已知主运动的切削速度v=15.7m/min，钻头的直径d=10mm，求出机床的最佳转速n。n=1000vπd（r/min）=450（r因此，我们选取机床的主轴的转速为450r/min。在选择电动机时，必须使得P额定≥P总，根据这个公式，我们可以查《机械设计手册》来进行电机的选择，最终得到我们所需的电机型号为Y112M-4，功率是4kW。其基本参数如下(单位为mm)，满载转速为1440r/min。我们常用的多轴箱变速范围比较小，为此采用串联的方式来解决常用的多轴箱变速范围比较小的问题；并对多轴箱变速箱中的传动关键部件进行优化，得到多轴箱变速箱的传动机构。在多轴箱设计过程中，需要考虑其传动轴的设计问题，尤其是中间那根传动轴的设计，其转速以及尺寸都是问题；为此，应当从其共振的角度考虑，解决共振问题。中间那根传动轴的设计同样还有速度的设计问题，速度高，其扭矩就少。因此，对轴的直径还有上面的齿轮的设计就尤为关键了。转速高了，中间那根传动轴的轴径可以很少，中间那根传动轴的齿轮模数也可以选择少的。；d∝4M根据上述关系，设计出来的整体尺寸会更加紧凑，导致多轴箱变速箱的空载功率N空以及多轴箱变速箱的工作噪音Lp都会增大，根据下面的公式：N式中：C表示设计的系数，两支承滚动轴承C取8.5；da表示设计的所有中间轴平均直径d主表示设计的前后轴颈n 表示设计的中间轴转速和n主表示设计的主轴LP式中：（mz）a表示设计的所有分度圆直径的平均值，（mz）主表示设计的分度圆直径的平均值；q表示设计的传到主轴齿轮对数；β表示设计的主轴螺旋角；C1、K为系数，其值一般为：铣床C1=3.5，K=50.5。我们设计的机床类型一般为卧式的，因此，只需要知道一个转速就行；在此，选用C6130型号的。2.4传动轴的设计与选择本次的设计，我们可以根据加工的形式来选择主轴，具体采用哪一种主轴，需要经过精密的一系列计算与查表才可以得出最终的结论。选择过程中我们需要结合加工的工艺，钻头与主轴的联接机构，钻头的进给参数和切削转矩。在钻孔加工过程中，通常会选择滚珠轴承主轴，而在扩孔、镗孔、铰孔等这一系列的工序时，最常选择的是滚锥轴承主轴，当主轴之间的距离较小时，滚针轴承主轴是最常见的选择。但是滚针轴承精度不高，结构配合与刚度性能都比较差，工艺性不佳，如果不是轴间距限制的情况下，一般不作选用。针对这个多孔钻削的多轴箱的装置设计，为了更好的实现钻孔的功能，我们用滚珠轴承，一次达到更好的设计效果。在我们选择主轴的结构时，需要关注的是轴承类型的选择，还需要选择不同的轴头的结构。主轴在钻削装置设计中起到了至关重要的作用，其整体结构的配合工艺在钻削过程中起到了主体作用。在卧式可调式均布孔系钻削装置设计这一课题中，当主轴钻削加工时，它具有较大的轴向切削力，采用推力球轴承是最好的选择，足以满足轴向力的承受，与此同时，可以采用向心球轴承来承受径向力，当推力球轴承安装在主轴的前端位置时，钻削时的轴向力是单向的。在许多的设计中我们可以看见，主轴具有多种多样的分布类型，每一种类型不尽相同，都是需要根据当时的需要来进行设计计算，但最常见的主轴分布设计是采用一根主传动轴在中心位置，与主轴相切，从而带动多根主轴转动。这种主轴分布的传动形式简单并且效率高，节省成本，也可以缩短时间。根据上面的这种主轴分布形式，我在设计我的这一课题时，我首先将所用的主轴分成了尽可能少的几组同心圆，接着设计每一组同心圆的圆心处放置一根传动轴，采用少量的传动轴将轴与各个动力部件联接起来，借此传动轴与主轴相切，带动主轴运转，进行钻削。当然，如果是一些简单并且只有很少的主轴的结构，也有许多其他不同的分布形式。主轴直径已在总体设计部分初步确定，我们通过下式进行设计计算：m≧(30～32)3P/(ZN)式中：m表示设计的估算齿轮的模数P表示设计的齿轮所传的递率Z表示设计的对小齿轮齿数的选择N表示设计的小齿轮转速的选择常见的用作在主轴箱内部的齿轮模数有2、2.5、3、3.5、4这5种。在生产加工的过程当中，为了方便简单，便于设计安装，在一个主轴箱中的齿轮模数规格最好不要超过2种。设计的不是过于分散，所以根据实际情况我可以选择出齿轮的模数m为2或者3。计算并得出m≥1.76，根据需求与结合生产实际，取m=2和m=3两种，这里取m=3。传动轴具有的类型有以下三种，分别是齿轮传动、链轮传动和皮带传动。如图3所示,其作用是通过传动调整使主轴调整到最佳工作转速。(a)链传动(b)带传动(c)齿轮传动图3传动方式3多轴箱动力系统的参数设计3.1加工参数的确定1.多孔钻削的设计加工原则要求如下：多轴箱的切削速度高且其给量小；（2）多轴箱的小批量应用设计的时候，可以小量进给，以此提高刀具的设计使用寿命;（3）若能做到相邻主轴转速接近相等；（4）保证多轴箱的进给量完全相等。表3高速钢钻头的直径与切削用量关系表高速钢钻头的加工直径HB160~200切削用量速度／(米／分钟)进给／毫米／转)1~616~240.07~0.126~120.12~0.2012~220.20~0.4022~500.40~0.802.加工速度与进给量的参数确定依据上述的表格可以知道本课题设计的用于切削加工的三根主轴1.2.3的直径都是D=Φ10mm的高速钢麻花钻，又可以知道被加工工件的材料是硬度HB=180~210的灰铸铁材料，在这个材料上钻削，可以得出我设计的3根主轴的切削用量可以相同。由上面的分析可以得出：v=24m/min，f=0.2mm/r。3.2多孔钻削传动所需动力计算在动力计算中，多孔钻削传动所需要的功率、进给力可以根据计算得出，确定好多轴钻削的传动后，我们再进行功率的设计计算：Pz=Pq+Pk+Ps式中：Pz表示多轴箱的切削功率，单位：kWPk表示多轴箱的在空转时候的功率，单位：kWPs表示多轴箱的轴上功率的损失和，单位：kW根据现在所看见的切削用量表与图，如果想要得到主轴的钻削功率和轴的切削功率，我们需要在查找资料的基础上，再使用与其相关的公式并带入具体的数值，计算出我们所需要的功率。每根主轴所具有的空转功率我们可以通过查阅《机床设计简明手册》P62表4-6得。现可知，多轴箱的主轴的切削功率：P式中：M表示多轴箱的扭矩，单位：N/m；V表示多轴箱的切削速度，单位：m/s；D表示多轴箱的钻头直径，单位：mm。通过计算可以得到：PP空转功率：P切=4P切1=根据设计的主轴，其直径为25mm得，其空转功率如下表。表4轴的空转功率表轴径转速(rmin)15mm20mm25mm30mm1000.0040.0070.0120.0171600.0070.0120.0180.0274000.0170.0300.0460.0676300.0260.0460.0730.105根据设计的主轴的转速可知400转每分钟，根据上面的表4可知，应得到其功率P空约为0.05kW。根据设计的主轴转速为45转每分钟，计算：PP每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1%，所以功率损失为：PP=0.203+0.356+0.006=0.565kW多孔钻削传动的进给力大小F多箱计算：FFi为主轴的轴向切削力的大小，其单位为N。F式中：D表示多轴箱的钻头直径；S表示多轴箱的设计的时候需要的进给量；Kp在此表示系数。已知：钻头直径为10.0mm，多轴箱的设计的时候需要的进给量为0.1mm/r，多轴箱的设计的时候需要的系数=(190190)4传动系统结构设计4.1多孔钻削传动设计我们设计的多孔钻削传动机构，应该根据多孔钻削变速箱中间传动轴与多孔钻削变速箱主轴之间的额关系进行设计，还有考虑其转速时候符合设计要求，为此，要把握一下关键问题：在设计钻削变速箱的多孔钻削传动装置中，力矩与速度之间的关系显得尤为重要；转速高了，相应的其力矩就少了，无论是考虑其转速还是力矩之间的额关系，都行要从整体的设计入手才能更好的计算出设计要的转速以及得出设计用的额力矩。箱体内齿轮连接轴的三个主轴的分布呈同心圆的分布形式，所以设计时可以在主轴的中心设置一个传动轴，以此来尽可能的减小传动轴所用到的数量。同样的问题也存在与在变数箱的箱体内孔的不同。为此，我们需要根据其分布的形式进行严格的设计与计算。对传动系统的一般要求：尽量有一根中间传动轴带动多根主轴；一般情况下，最好不要选择主轴带动主轴传动的方案。针对我的设计的传动线路主要是采用同心圆分布。这样的设计可以会跟好的额保证加工的质量与设计的质量，这种分布为本章节的关键点所在。为此，对分布的方式进行设计。其设计依据为表5所示内容。表5设计的驱动轴与主轴坐标的关系表坐标O轴轴1轴2X0－9595Y94.5180180传动方案的确定：由上面的设计，我们可以很明显的看出来，本次地设计关键：动线路主要是采用同心圆分布。这样的设计可以会跟好的额保证加工的质量与设计的质量，这种分布为本章节的关键点所在。用常规的作图法，我们绘制出各个部件的关系与设计要求，并进行设计与计算分析。4.2齿轮的设计4.2.1初步估算齿轮的参数针对相同的多孔钻削传动的设计，我们可完三个孔的加工。m=(30～32)3P/(ZN)式中：M表示多轴箱的齿轮的模数；P表示多轴箱的齿轮效率Z表示为齿数N表示多轴箱的齿轮的转速多孔钻削齿轮模数m1=3，别的都默认为2即可。4.2.2确定多轴箱的最小齿数设计的多轴箱为了达到多轴箱的设计强度要求，往往要对齿轮进行设计，齿轮的设计要保证其词根强度以及键槽的强度，才能从根本上保证齿轮的设计要求。根据设计的要求，我们发现：槽之间的厚度应该至少为2mm，所以，槽的设计应该适当加大一些才能满足设计要求。为此采用直径为30毫米的驱动轴，根据t=33.3得，m1为3；设计计算公式如下：Zmin≥2（t/m1+2+1.25）－d0/≈19根据结果，可以看出来，齿数要至少为19；且起设计直径为30mm；对设计的变速箱上的计算设计如下：Zmin≥2（t/m2+2+1.25）－d0/=19.8当变速箱上的m2=2时，且直径为20mm时，设计的齿轮t为23.3mm。因此，设计变速箱上的主轴要比20mm大。4.2.3各轴上的齿轮参数设计由总体的设计，我们能得到我们设计的齿轮需要的主轴数据：设计的变速箱上的主轴其直径为10毫米，设计的变速箱上的驱动轴转速为760转每分钟；设计的变速箱上的主轴的转速为450r/min，则设计的变速箱上的传动比i总为1/1.43，由于设计的变速箱上高度为80毫米,动力输入轴与箱底之间的距离为125毫米。设计的变速箱上的驱动轴上齿轮Z=21~26，取Z为21，他的模数为3，在此计算：A0=m(得到结果：Z=29.3，为此我们取Z为29进行取值设计。传动轴设计的转速为n=7852139≈570r/min时，我们往往进行降速的传递方式进行动力的传递。由A=mn主=nZ主=2解得：Z=32，m=2，与主轴1~3间啮合的齿轮参数为Z1=39，m=2.5，取齿数Z=32，m=2。现在我们最常见的传动齿轮的类型有三种：根据设计要求以及本文的设计理念，从下面的表里面，我们进行选取。表6齿轮的参数选择4.3多孔钻削传动坐标计算4.3.1基准与坐标系的确定针对对轴在加工中位置的确定，我们也需要事前对多轴箱坐标轴进行计算，选择基准坐标系。根据最常见的直角坐标系XOY，我们可以得知建立具体的坐标系的方法有两种：一是在定位销孔的地方选做坐标轴的原点，这样子安装基面便不是多轴箱的底面。二是通过定位销孔的轴便是坐标轴的纵轴，而坐标系的横轴便是多轴箱的底面。这种方法通常会用在卧式的孔系加工中。在这次的设计中，可以采用将坐标原点选定在定位销孔上，见图4所示。坐标轴确定后，便可以进行主轴及驱动轴位置的确定。4.3.2主轴坐标计算一般情况下，我们往往在只有多轴箱内部的轴数较多时，才会对其坐标设计计算。为此根据设计关系及设计的理念，我们再次也需要进行坐标轴的设计计算：最常见的便是采用直角坐标系XOY。根据图5中的几何关系，通过下述公式进行计算：则有：图4基准坐标系的选择图5各轴几何关系通过上述计算，得到传动轴的坐标值，如表7所示。表7多轴箱的主轴坐标值X-Y之间的关系多轴箱的主轴多轴箱的主轴坐标-X多轴箱的主轴坐标-Y坐标1175.0045.002279.18104.633225.18278.18在坐标图中可以很清楚看到各个主轴以及传动轴的相对位值，可以很迅速的帮助我们检查自己所这设计的多孔钻削传动主轴和传动轴之间有没有发生干涉而不能加工，还是很有必要的。5关键部件的强度校核5.1齿轮的强度校核通过对齿轮进行强度校核，可以验证所选齿轮参数的合理性，并保证了后续使用中的安全性。目前常见的齿轮的强度校核计算方法有以下几种。（1）根据我们的设计情况，按照齿轮的扭转强度进行设计校核，并进行相关的计算；（2）根据我们的设计情况，按照齿轮的弯曲强度进行相关的设计计算，并在此进行分析。（3）根据我们的设计需要的情况，按照齿轮的弯扭合成需要的强度进行设计计算。5.2齿轮模数的验算需要承受载荷最大且最薄弱的轴的齿轮，在多孔钻削传动装置中最应进行接触疲劳强度与弯曲疲劳强度这两种计算，以确保装置的安全性与可实行性。在这次设计中，我们需要的齿轮材料为45钢的材料，45钢的齿轮很常见的，45钢的齿轮的平均值约为240MPa。我们设计的变速箱的齿轮设计寿命约为10年。根据这个要求，设计齿的相关参数如下：这次的设计传动比i5-1约为0.9；得出这次我们设计的工作时间比为：1.09/2.8≈0.39；再对设计出来钢齿轮的齿轮进行计算，主要是强度的校核。根据机械设计手册的设计要求，我们得出：45钢的齿轮接触疲劳极限sHlim为：410MPa；45钢的齿轮的圆周速度v5为πd5n560×1000=3.14×60×436.89260×1000=1.37m/s；4Ft=2T5/d5=253NKAFt/b=7.52N/mm<100N/mmεα=[1.88－3.2×(1Z5+=1.70Zε=4−ε这次，我们可以得到设计的45钢的齿轮的KHα约为1.30这次，我们开始对45钢KHβ，进行设计与计算：KBβ=A+B[1+0.6·（bd5）·2]（bd5）·2+=1.30再对本次需要用到的K，进行设计与计算：K=KA×KV×KHα×KHβ=2.25通过查阅设计的相关参数，得设计的齿轮的弹性系数ZE为189.8MPa，设计的齿轮的节点区域系数ZH=2.62，我么本次设计的那个齿轮的整体工作时间为在11500小时；设计的齿轮的应力循环次数为： NL1=60γn5th=9.03×108NL2=60γn1th=3.2×108设计的齿轮的ZN1为1.2，ZN2为1.3。设计的齿轮的[σH]为：[σH1]=σHlim1ZN1[σH2]=σHlim2ZN2对我们所设计的齿轮在此进行计算：σH=ZE·ZH·Zε2=189×2.58×0.92×2×2.18×7584.89≈302MPa少于373.92MPa（符合设计要求）根据上面的设计计算得到结论：设计的齿轮的接触疲劳强度符合设计的齿轮的设计要求，因此设计的齿轮符合设计安全要求。设计的齿轮的齿根弯曲疲劳强度为：设计的齿轮的重合度Yε：Yε=0.25+0.75/εα=0.7设计的齿轮的齿间载荷：KFα=1/Yε=1.43设计的齿轮的齿向载荷KFβ：b/h=8.22通过查表可得：KFβ=1.2设计的齿轮的载荷K为：K=KA×KV×KFα×KFβ=2.34设计的齿轮的齿形：YFα1≈2.4、YFα2≈2.6；设计的齿轮的修正：YSα1为1.68、YSα2为1.62设计的齿轮的疲劳极限σFlim为380MPa；设计的齿轮系数SFmin为1.25。设计的齿轮循环应力系数NL：NL1=60γn5th=9.03×108NL2=60γn1th=3.2×108设计的齿轮弯曲寿命：YN1为0.98、YN2为1.0；尺寸系数Yx为0.85设计的齿轮的许用弯曲应力[σF]如下：[σF1]=σ=380×0.98×0.85/1.25=253.25MPa[σF2]=σ=380×1×0.85/1.25=258.4MPa我们进行验算：σf1=2kT5bd5=21.62MPa<[σf1]σf2=σf1Y=21.62×2.56×1.62=22.52MPa<[σf2]因为我们本次设计的没有特殊要求，所以符合设计要求。5.3轴承的校核滚动轴承会因为内外圈滚道或者滚动体上遭遇点蚀破坏而正常失效。这种正常情况下的失效，是在安装润滑等各方面都维护良好的情况下，遭遇大量的重复性承受接触应力的变化而导致的。所以，当单个轴承中其中的一个套圈或者滚动体第一次开始出现疲劳扩展的时候，这一套圈相对于另外那一套圈而言的转数便被叫做轴承的寿命。在一个滚动轴承遭遇了点蚀的破坏以后，在运转的过程当中经常会出现比较强烈的大幅度的振动，同时伴随有噪音和发热的情况。对圆锥滚子轴承进行初步的选取，初步设计选取其型号为30209，结构如图6所示。图6轴承的受力二维图（1）计算选取的多轴箱轴承的径向力Fr轴向力Fae齿轮的径向力Fr：FrFr齿轮的轴向力Fae=444N。（2）计算选取的多轴箱轴承的轴向派生力由设计的相关手册查得e=0.35、Y=1.7，选取的多轴箱轴承的派生轴向力的计算如下：FdFd（3）计算选取的多轴箱轴承的轴承得轴向载荷由于Fae+Fd2=444+290=734N＞Fd1即轴承1压紧，轴承2放松；由此得Fa1=Fae+Fd2=444+290=734N。Fa2=Fd2=290N（4）计算选取的多轴箱轴承的当量载荷因为Fa1Fr1=776734=1.24>e，则查表得取X1=0.4、P1因为Fa2Fr2=290776=0.35<e，则查表得取X2=1、P2（5）选取的多轴箱轴承的寿命计算Ln因为P1＞P2则按轴承1计算，得选取的多轴箱轴承的C=26.8kN，则：LL因为Ln>L'5.4键的校核键是作为一种标准的零件，经常被使用作为连接轴与齿轮之间的，进行周向固定，以此来传递转矩。有一些键根据设计的不同，用处也同样是不一样的，往往设计与需要比较特殊的。这次设计中主要采用半圆键连