買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 I 頁 共 目 錄 引言 . 1 1. 概述 . 3 軸頭的作用和組成 . 3 軸頭的發(fā)展現(xiàn) 狀 . 3 計多軸頭的技術(shù)思路 . 4 . 5 多 軸頭的要求 . 5 軸頭傳動方案確定（分析兩個方案，比較） . 6 位、導引方案確定（分析兩個方案，比較） . 8 軸頭總 體布局 . 8 要參數(shù)確定 . 9 運動參數(shù)確定 . 9 力參數(shù)確定 . 10 寸參數(shù)確定 . 11 . 12 輪模數(shù)確定 . 12 作軸直徑的確定 . 12 動方式選擇 . 13 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 共 輪軸位置的確定 . 14 輪齒數(shù)確 定 . 15 定傳動比 . 15 定各軸上齒輪的齒數(shù) . 16 動輪與工作軸齒輪參數(shù)的確定 . 17 輪參數(shù)的確定 . 18 構(gòu)干涉檢查 . 19 標計算 . 20 各傳動軸的設(shè)計 . 21 動軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 21 作軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 21 輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 22 . 23 輪的驗算 . 23 的驗算 . 26 彎矩合成應力校核軸的強度 . 28 承的驗算 . 29 5. 多軸頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 31 接部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 31 向部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 31 體結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 32 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 共 . 33 位裝置設(shè)計 . 33 夾具的定位 . 34 工件的定位 . 34 夾緊裝置設(shè)計 . 34 導引裝置設(shè)計 . 34 模結(jié)構(gòu)型式的選擇 . 35 套型式的選擇 . 36 致謝 . 38 參考文獻 . 40 附錄一 . 41 附錄二 . 42 附錄三 . 43 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 共 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 1 頁 共 43 頁 引言 機械工業(yè)是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。我們所處的社會中的各個方面，諸如交通 動力 礦山 冶金 航空航天 電力電 子 化石 輕紡 建筑 醫(yī)療 軍事科研乃至人民日常生活中，都使用著各種各樣的機器，機器的數(shù)量和性能極大影響這些行業(yè)的生產(chǎn)能力。這些機械，儀器和工具統(tǒng)稱為機械裝備。國民經(jīng)濟各部門生產(chǎn)技術(shù)的進步和經(jīng)濟效益的高低，很大程度上取決于它所采用的裝備的性能和質(zhì)量，所以機械工業(yè)的技術(shù)水平和規(guī)模是衡量一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的重要標志。 機械制造工藝的發(fā)展是機械制造工業(yè)技術(shù)的支柱，按照傳統(tǒng)的專業(yè)劃分，機械制造工藝主要研究的是零件的機械加工和裝配的工藝過程，很長時間以來都是采用的切削和磨削加工，即按照一定的順序，采用硬度比零 件高的切削刃，在力的作用下使工件的材料發(fā)生分離，從而獲得需要的尺寸、形狀和表面質(zhì)量，然后將他們裝配成機器。 解放以來的 50多年間，我國機械制造業(yè)有了很大地發(fā)展，開始擁有了自己獨立的汽車工業(yè)、航天航空工業(yè)等技術(shù)難度較大的機械制造工業(yè)。特別是改革開放以來，我國機械制造業(yè)充分利用國內(nèi)外兩方面的資金和技術(shù)，進行了較大規(guī)模的技術(shù)改造，使制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和水平及經(jīng)濟效益有了很大地提高，為推動國民經(jīng)濟發(fā)展起了重要作用 。 但與工業(yè)發(fā)達的國家相比，我國機械制造業(yè)的水平還存在階段性的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高，技術(shù)開發(fā) 能力不強，基礎(chǔ)元器件和基礎(chǔ)工藝不過關(guān)，生產(chǎn)率低下，科技投入嚴重不足等。例如，我國機械制造業(yè)擁有 300 多萬臺機床， 2000多萬職工，堪稱世界之最。但由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)相對落后，致使我國許多高精尖設(shè)備和成套設(shè)備仍需大量進口，機械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達國家的幾十分之一。 面對越來越激烈的國際市場競爭，我國機械制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。我們在技術(shù)上已經(jīng)落后，加上資金不足，資源短缺，以及管理體制和周圍環(huán)境還存在許多問題，需要改進和完善，這些都給我們迅速趕超世界先進水平帶來極大的困難。但另一方面，隨著我國改革的不斷 深入，對外開放的不斷擴大，為我國機械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的良好條件。所有這些又給我們帶來了難得的機遇。挑戰(zhàn)與機遇并存，我們應該正視現(xiàn)實，面對挑戰(zhàn)，抓住機遇，深化改革，以振興和發(fā)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 頁 共 43 頁 展中國的機械制造業(yè)為己任，勵精圖治，奮發(fā)圖強，以使我國的機械制造業(yè)在不太長的時間內(nèi)，趕上世界先進水平。 當前，我國中小零部件機械產(chǎn)業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展的成熟期，國外進口設(shè)備一統(tǒng)天下的局面已經(jīng)結(jié)束，國產(chǎn)零部件機械已經(jīng)成為主力。主要表現(xiàn)如下： 國產(chǎn)機械的技術(shù)水平已接近或達到世界先進水平，大規(guī)?？恳M技術(shù)發(fā)展的時代已經(jīng)結(jié)束，吸收 、學習國外先進技術(shù)的渠道和方法大為增強，自身開發(fā)能力大大提升，大型機械開發(fā)周期一般不超過一年 。 行業(yè)格局發(fā)生很大變化。一是國外著名的機械企業(yè)紛紛在中國建廠，改變了機械生產(chǎn)企業(yè)的結(jié)構(gòu)。它們在機械方面具有雄厚的技術(shù)和經(jīng)濟實力，代表著世界領(lǐng)先水平，今后將對中國機械行業(yè)的生產(chǎn)格局產(chǎn)生深遠影響。其在產(chǎn)品開發(fā)、制造及知識產(chǎn)權(quán)保護等許多方面給中國企業(yè)提供了學習機會。二是國內(nèi)著名大企業(yè)成功介入機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，并向多品種方向發(fā)展，憑借大廠在經(jīng)驗、技術(shù)、經(jīng)濟、制造方面的實力，其機械產(chǎn)品在銷售市場上已經(jīng)占據(jù)了主導地位。這些變化 ，極大增強了我國機械行業(yè)的實力，對中小企業(yè)的發(fā)展也有很大影響。 多軸頭主要用于快速鉆孔，是目前國內(nèi)剛興起的一種提高生產(chǎn)率、降低成本的工作母機。隨著國內(nèi)汽配行的發(fā)展，各零部件供應商之間競爭激烈，選擇一種高性能、高效率的機床是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競爭力的一種行之有效的途徑。一臺普通的多軸頭鉆床就能一次把幾個乃至十幾二十幾個孔或螺紋一次性加工出來。如果再配上專用多軸鉆孔機就能把幾個面上的孔或螺紋一次性加工完成，解決許多工件難以裝夾、定位或定位不準的問題。多軸頭鉆床設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，加工精度高，性能穩(wěn)定，鉆孔能力 強。適用于高精度鉆孔，鏜孔，所以，解決了高精度鉆孔、鏜孔上加工中心加工成本高的問題。絲錐夾頭夾持范圍大節(jié)省攻不同直徑的螺紋需換芯的時間。 齒輪傳動多軸頭設(shè)計是一個傳統(tǒng)的機械課題，對設(shè)計者的機械基礎(chǔ)知識要求較高。多軸頭的設(shè)計特點是程序性強，所以，我們應按照設(shè)計程序，逐步進行設(shè)計與計算。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 3 頁 共 43 頁 1. 概述 軸頭的作用和組成 鉆孔這道工序，在傳統(tǒng)的機械加工中，在中小批量的生產(chǎn)中，一般是采用立式鉆床，一次只鉆一個孔，然后移位鉆頭鉆下一個孔。這種加工方法生產(chǎn)效率低下，而且難以保證孔的位置精度。 為了解決這一問題，經(jīng) 過幾年來的不斷探索和改善，在立式鉆床上，利用多軸鉆動力頭加工多孔件，擴大了立鉆使用范圍，具有以下特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，投資少，見效快。生產(chǎn)工人在實際操作過程中，工件安裝簡單，操作方便，減少了工序數(shù)日，縮短了工藝路線，簡化了生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作。而且軸承壓蓋多孔的同時加工，能較好的保證各孔加工的精度要求。 利用多軸頭，可分別進行鉆、擴、鉸孔及攻絲等加工，也可同時進行鉆、擴、鉸孔或鉆擴、攻絲等多種工序的加工。此外，在鉆床的功率、轉(zhuǎn)速、進給量允許的情況下，攻絲多軸頭也可以用來鉆孔（擴孔時，重新調(diào)整機床的轉(zhuǎn)速 和進給量，以符合擴孔的轉(zhuǎn)速和進給量要求）。 多軸頭由下列三個部分組成： 多軸頭與機床的連接部件和傳動部件，包括法蘭盤和傳動桿等。 多軸頭導向部件，如導向套和導柱等。 齒輪傳動箱，包括主動軸、惰輪軸、工作軸、齒輪、本體、中間板以及上蓋等。 這套多軸動力頭裝置與機床連接是由莫氏 3 #錐套與立鉆主軸連接，鉆床主軸通過莫氏 3 #錐套將動力傳遞給動力頭的主傳動齒輪 1，然后通過傳動軸 2、 3 將驅(qū)動力傳遞給輸出軸 4、 5、 6、 7 帶動鉆頭完成多孔加工。 軸頭的發(fā)展現(xiàn)狀 多軸頭主要用于快速鉆孔。是目前國內(nèi)剛興起的一種 提高生產(chǎn)效率、降低成本的工作母機。目前我國東北、華北、華南等重工業(yè)較為發(fā)達地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了大批的有競爭力的鉆床生產(chǎn)企業(yè)，該項技術(shù)已經(jīng)投放市場。 近十年來，以計算機為工具，以有限元為方法，利用現(xiàn)代設(shè)計方法，形成了現(xiàn)代機械設(shè)計方法。從國際范圍來說，現(xiàn)代機械設(shè)計方法在近十年來才開始重視起來買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 4 頁 共 43 頁 并得到迅速的發(fā)展?，F(xiàn)代機械設(shè)計方法雖然發(fā)展歷史很短，但進展很快，在各種專用機械設(shè)計和工藝設(shè)計方面都很快得到應用，并取得到了一定的成果。 一批民營中小企業(yè)迅速成長壯大，規(guī)模和技術(shù)實力大增。 隨著國內(nèi)機械行業(yè)的發(fā)展，各零部件供應商之間競 爭激烈，選擇一種高性能、高效率的機床是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競爭力的一種行之有效的途徑。一臺普通的多軸頭鉆床就能一次把幾個乃至十幾二十個孔或螺紋一次性加工出來。如再配上專用多軸鉆孔機就能把好幾個面上的孔或螺紋一次性加工完成。解決許多工件難以裝夾、定位或定位不準的問題。多軸頭鉆床設(shè)計結(jié)構(gòu)，加工精度高，性能穩(wěn)定，鉆孔能力強。適用于高精度鉆孔，鏜孔。解決了高精度鉆孔，鏜孔上加工中心加工成本高的問題。絲錐夾頭夾持范圍大節(jié)省攻不同直徑的螺紋需換芯的時間。 我國多軸頭設(shè)計及制造技術(shù)發(fā)展雖然取得了一定的成就，但與西方 機械產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家相比還是有不小的差距。如美國、日本、德國等傳統(tǒng)機械產(chǎn)業(yè)強國在鉆床方面的發(fā)展已經(jīng)極為成熟，在工業(yè)生產(chǎn)中多軸頭這種技術(shù)也已普遍利用。此外在鉆床發(fā)展方向上，國外先進技術(shù)也已經(jīng)朝著采用超硬刀具，發(fā)展高速、高效、高精度銑鉆新工藝，裝備 控銑鉆床的方向發(fā)展。 計多軸頭的技術(shù)思路 齒輪傳動多軸頭設(shè)計是一個傳統(tǒng)的機械課題，對設(shè)計者的機械基礎(chǔ)知識要求較高。多軸頭的設(shè)計特點是程序性強。我們應按照設(shè)計程序，逐步進行設(shè)計與計算。 傳統(tǒng)的鉆孔加工一次只加工一個孔，也就只需要一根主工作軸，以主軸帶動鉆頭 完成孔加工。但這次的課題是 軸頭上要裝三把刀，能一次完成三個孔的加工，就要求有三根工作軸。 所以要將 這套多軸動力頭裝置與機床以莫氏 3 #錐套與立鉆主軸連接，鉆床主軸通過莫氏 3 #錐套將動力傳遞給動力頭的主傳動齒輪，然后通過傳動軸將驅(qū)動力傳遞給輸出軸帶動鉆頭完成多孔加工。 在進行鉆三孔多軸頭的設(shè)計時，首先應確定被加工工件的尺寸，確定要加工的三個孔的尺寸和相對位置，從而確定主軸和各傳動軸的中心距，確定各軸的最小直徑，之后再相繼確定各傳動齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、齒頂、齒根圓直徑等齒輪 的詳細參數(shù)，進行軸承的選擇等。最后并對各軸，各齒輪，軸承等各零部件進行校核，從而完善設(shè)計。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 5 頁 共 43 頁 多軸頭的要求 1、產(chǎn)品方面應明確：工件上被加工孔的直徑、數(shù)目、分布情況、位置精度及工件的材料等。 如本次加工的軸承端蓋（產(chǎn)品圖見圖紙），本產(chǎn)品毛坯為鑄造件，材料為 產(chǎn)批量：中等批量，要求同時鉆擴三個孔，這三個孔均勻分布在半徑為 60 2、工藝方面應明確：工序內(nèi)容（鉆、擴、鉸或攻絲），切削用量（刀具轉(zhuǎn)速、切削速度及刀具每轉(zhuǎn)進給量），單件工時及生產(chǎn)批量等 。本次加工的軸承端蓋生產(chǎn)批量：中等批量。 本工藝卡為產(chǎn)品的工藝過程，本產(chǎn)品的重點工序是三個直徑為 9 孔的加工，從產(chǎn)品圖我們可以知道，產(chǎn)品毛坯為鑄造件。但在鑄造時，產(chǎn)品是否要留余量，以及留多少 ;產(chǎn)品是否需要留由鑄造芒孔 , 都是需要考慮的問題。 我根據(jù) 8中表 7查得鑄造余量為 4根據(jù) 9表 1 166 查得：當孔徑 20d 時，不需鑄造孔。所以本產(chǎn)品不需要鑄造孔。 3、機床方面應明確：機床主軸的回轉(zhuǎn)方向，機床主軸各級轉(zhuǎn)速，機床主軸各級進給量，機床額定功 率，機床允許最大軸向進給力，機床主軸端面至工作臺面的最大及最小距離等。 鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴、锪孔，鉸孔或進行攻絲等加工。鉆床可分為下列類型： (1)臺式鉆床：可安放在作業(yè)臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。 (2)立式鉆床：主軸箱和工作臺安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。 (3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。 (4)銑鉆床：工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進行銑削的鉆床。 (5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 6 頁 共 43 頁 (6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。 (7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床 本次設(shè)計選用 式鉆床 ,規(guī)格尺寸如下： 型號： 品名稱：立式鉆床 最大鉆孔直徑 （ 25 立柱直徑 （ ： 100 主軸最大行程 （ 150 主軸中心至立柱母線距離 （ 225 主軸端至工作臺面最大 距離（ ： 630 主軸端至底座工作臺面最大距離 （ 1670 主軸錐度： 主軸轉(zhuǎn)速范圍 （ r/ 1002900 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)： 8 工作臺尺寸 （ 400 工作臺行程 （ 560 底座尺寸 （ 690總高 （ 1900 主電動機 （ 冷卻泵電機 （ W）： 40 毛重 /凈重 （ 300/250 包裝尺寸 長 x寬 （ 176軸頭傳動方案確定 （ 分析兩個方案，比較 ） 多軸頭架的傳動原理是通過齒輪嚙合增加鉆削軸的軸數(shù)，以滿足多孔加工的要求。通過二級齒輪嚙合，輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向沒變，但由于齒輪分支傳動，變成多根輸出軸。 本次設(shè)計的是鉆三孔多軸頭，要求能夠同時加工軸承端蓋上的三個孔 。因此一根機床主軸要能同時帶動三個工作軸進行三孔的加工，又因為反向無進給力，因此要在主動輪和各個工作輪之間加個惰輪以改變方向。 根據(jù)該設(shè)計思路初步確定了如下圖所示的兩種傳動方案： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 7 頁 共 43 頁 方案一： 方案一傳動系統(tǒng)圖 該方 案中，主傳動齒輪與一個惰輪嚙合，該惰輪與中心位置另一個惰輪是固連在一起的，中心惰輪與三個工作齒輪相嚙合，主傳動軸通過兩個固連惰輪軸帶動三根工作軸同時進行三孔的加工。 方案二： 方案二傳動系統(tǒng)圖 該方案采用單層外嚙合方式進行傳動，主傳動齒輪與三個惰輪外嚙合，惰輪分別與三個工作齒輪相嚙合，主傳動齒輪軸帶動惰輪軸，惰輪軸帶動三根工作軸進行三孔的同時加工。 方案一中，由于被加工的工件和三個孔之間的距離尺寸較小，該方案中采用多層傳動浪費空間；方案二可以實現(xiàn)單層傳動， 外嚙合較好操縱，節(jié)省空間，對工作軸的分部要求低，故選方案二。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 8 頁 共 43 頁 位、導引方案確定（分析兩個方案，比較） 多軸頭定位在機床的工作臺上，將導柱襯套和襯套底板鑄為一體，將底板表面粗糙度加工到可以和工作臺表面配合，然后用螺釘緊固在工作臺上。 多軸頭的 導 引 部件 主要由 導柱 和 導柱襯套組成，還有其他一些零部件。 它的作用是使多軸頭工作平穩(wěn)，并與夾具保持正確位置。導向套一般裝在多軸頭的中間板上，導柱的安裝形式較多，現(xiàn)列出以下兩種方案進行分析比較： 方案一： 在多軸頭中間板上安裝三根導柱，在多軸頭的兩側(cè)和前后各一根，用三 根導柱來保證多軸頭的導向性良好。 但由于三根導柱占用的空間較大，位于多軸頭后方的一根可能受機床立柱的影響而不方便安裝，而且不方便鉆模板的安裝（旋轉(zhuǎn)式和翻轉(zhuǎn)式都要占用較大的空間，在此只能選用懸浮式鉆模板）。因此若多軸頭本身體積不大，盡量不采用三根導柱的型式。 方案二： 在中間板上安裝兩根導柱，分別位于多軸頭的兩側(cè)。為使在鉆削加工孔時機床的導向性良好，應設(shè)計鉆模板，使鉆削孔時孔的位置精度得到良好的保證。將導柱裝在鉆模板上。當多軸頭工作時，導柱插入裝于夾具上的導向套內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式使鉆模板成為懸浮式，可用來向下壓 緊工件。 除此之外，鉆模板還分為旋轉(zhuǎn)式和翻轉(zhuǎn)式，但因為這兩種鉆模板的型式都比懸浮式所占用的空間大，而且每次更換工件時，都需要手動操作將鉆模板移開，操作不夠簡便，而懸浮式的鉆模板可隨多軸頭導柱一起上下移動，節(jié)省空間且操作簡便，因此最終選定的導向部件的設(shè)計方案為第二種。 軸頭總體布局 本次多軸頭的設(shè)計選定的傳動方案是外嚙合單層傳動，在進行多軸頭總體布局時，要遵循簡化傳動系統(tǒng)，使多軸頭結(jié)構(gòu)緊湊的原則，進行多軸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計。多軸頭的總體布局如下所述： 一個結(jié)構(gòu)完整的多軸頭，主要包括連接部件、傳動部件、箱體 、主動軸、惰輪軸、工作軸、箱體和導向部件等。 在多軸頭箱體的上部，是多軸頭與機床的連接部件和傳動部件；多軸頭箱體是齒輪傳動箱，其中主要包括主動軸、惰輪軸、工作軸、齒輪、本體、中間板及上蓋等；而多買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 9 頁 共 43 頁 0 0軸頭的導向部件，主要由導向套和導柱組成，導柱裝在鉆模板上；裝夾被加工工件的夾具地盤與導柱的底座以螺栓相連接。 要參數(shù)確定 在齒輪傳動多軸頭設(shè)計中，要確定一系列的參數(shù)，其中主要包括運動參數(shù)的確定，動力參數(shù)的確定以及尺寸參數(shù)的確定。多軸頭各主要參數(shù)的確定詳細步驟如下所述。 運動參數(shù)確定 切削速度的 計算公式（ m/ 查機械工藝師手冊，得上式中各參數(shù)值，如下： 切削速度影響因數(shù)； 刀具直徑； 110 轉(zhuǎn)矩； 標準切削深度； da 機床進給量； 切削速度修正系數(shù)； 1、m 切削速度影響系數(shù)； 125.0m ， 055.025.0 查機械工藝師手冊，得出上式中各參數(shù)的值，如下： C 轉(zhuǎn)矩影響系數(shù)； C k 轉(zhuǎn)矩修 正系數(shù)； 1k y、z 轉(zhuǎn)矩影響系數(shù)； 2z ， y 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 10 頁 共 43 頁 02 d F 0m i n )/(5.0 )(WP m )(1 0 6 0 F 機X 21機 21功率計算公式： 軸向力計算公式： 查機械工藝師手冊， 得出上式中各參數(shù)的值，如下： 軸向力影響因數(shù)； 420 軸向力修正系數(shù)； 1z 軸 向力影響系數(shù)； 1 y 因此： T ( ) 力參數(shù)確定 核算多軸頭的總軸向力（ F ）和消耗的總功率（ P ） 要核算多軸頭的總軸向力和消耗的總功率，使其不超過機床允許的最大軸向力和機床的額定功率。核算公式如下： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 11 頁 共 43 頁 )(3 1 9 81 0 6 633 n )(式中： P 多軸頭各工作軸消耗的功率的總和； 、 多軸頭每個工作軸消耗的功率； 機P 機床的額定功率； F 多軸頭各工作軸軸向力的總和； F 、F 各工作軸的軸向力； 機F 機床允許的最大軸向力； 首先，計算每個工作軸的軸向力（ 由上計算出 1066F (N), (因為每個工作軸的 F 和 P 相等，所以多軸頭的總軸向力和消耗的總功率為： 查 床主軸最大進給抗力為 )(8829 機，主電機功率 。 核對可知：機，機，滿足設(shè)計要求。 寸參數(shù)確定 由于被加工工件的尺寸較小，因此在確定多軸頭尺寸參數(shù)時，初步選定尺寸最小的長方形箱體 300 240是否可以采用，需經(jīng)過后面?zhèn)鲃酉到y(tǒng)方案的確定，齒輪參數(shù)的計算，以及坐標計算等來確定該類箱體是否可用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 12 頁 共 43 頁 齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計是多軸頭設(shè)計的核心部分。齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計得好，可使多軸頭的結(jié)構(gòu)緊湊，各個軸的受力情況良好，從而減小齒輪、軸和軸承的磨損，延長多軸頭的使用 壽命。 多軸頭的齒輪傳動系統(tǒng)一般是定軸輪系，多軸頭齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計既要保證工藝要求，又要保證多軸頭結(jié)構(gòu)的緊湊性。 齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算，其內(nèi)容包括：齒輪模數(shù)和工作軸直徑的確定，傳動方式的選擇，主動軸中心位置的確定，傳動比及齒輪齒數(shù)的確定，布置惰輪，檢查機構(gòu)上的干涉現(xiàn)象，傳動系統(tǒng)圖的坐標計算與繪制等。 輪模數(shù)確定 在一般齒輪傳動設(shè)計中， 齒輪模數(shù)是按齒輪的抗彎強度和齒面疲勞強度計算的，然后經(jīng)過試驗確定。但是由于齒輪傳動多軸頭在生產(chǎn)中早已廣泛應用，在使用和制造方面已有一定的經(jīng)驗，有關(guān)多軸頭齒輪的結(jié) 構(gòu)和規(guī)格參數(shù)，以及齒輪的材料、熱處理、齒寬及工作條件都作了規(guī)定，可根據(jù)加工孔徑，按表 1查得齒輪模數(shù)，此表查得的模數(shù)為主動輪的模數(shù)，每個主動齒輪可帶動 三根 工作軸。 表 工孔徑與模數(shù) 從表中查得：主動輪的模數(shù) m=2 作軸直徑的確定 在一般齒輪傳動設(shè)計中， 齒輪 軸 是按 校核齒輪軸強度是否滿足要求 確定 的 。但是由加工孔徑 模數(shù) 8 1. 52 815 2520 2. 53 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 13 頁 共 43 頁 于齒輪傳動多軸頭在生產(chǎn)中早已廣泛應用，在使用和制造 方面已有一定的經(jīng)驗，有關(guān)多軸頭齒輪 軸 的結(jié)構(gòu)和規(guī)格參數(shù)，以及齒輪 軸 的材料、熱處理、及工作條件都作了規(guī)定，可根據(jù)加工孔徑，按表 作軸的直徑 。 表 加工孔徑與工作軸直徑 （ 從表中查得：工作軸的直徑 51 。 動方式選擇 齒輪傳動系統(tǒng)圖應按照所規(guī)定的符號繪制。齒輪中心及分度圓應盡可能畫得準確（ 精度在 這樣便于用圖解法核對所計算的坐標尺寸。 在齒輪傳動系統(tǒng)圖中應清晰的表明：齒輪的傳動方式，各齒輪的齒數(shù)及模數(shù)，主動軸及工作軸的旋轉(zhuǎn)方向，齒輪層數(shù)（對兩層以上）。同時在圖旁注明：工作軸每分鐘轉(zhuǎn)速、工作軸每分鐘進給量及傳動比等。 下面列出各種傳動類型，以供參考。 （ 1）、按齒輪組合形式分 按齒輪組合形式分有如下兩種形式： A、單式傳動，即每個軸上只有一個齒輪與其他齒輪嚙合傳動。 B、復式傳動，即每個軸櫖上有兩個、三個或多個齒輪與其他齒輪嚙合，分成兩層、三層及多層傳動，稱為二級、三級及多 級傳動。 （ 2）、按齒輪傳動方式分 A、外嚙合傳動。 外嚙合傳動有如下幾種傳動分布形式：工作軸成長方形分布的；工作軸成“一”字形分布的；工作軸成框形分布的 ;工作軸成“八”字形分布的 ;工作軸成圓形分布的；工作軸成環(huán)形分布的。 B、內(nèi)嚙合傳動。 C、內(nèi)嚙合與外嚙合聯(lián)合傳動。 加工孔徑 6 626作軸直徑 9 12 15 20 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 14 頁 共 43 頁 （ 3）、按工作軸布置情況分 按工作軸布置情況可分為規(guī)則分布和不規(guī)則分布的。 而根據(jù)本次設(shè)計要求，最終確定的方案為單級復式外嚙合傳動，且工作軸呈環(huán)形均勻分布。 輪軸位置的確定 （ 1）工作軸的旋轉(zhuǎn)方向與惰輪布置的關(guān)系 惰輪的主要作用是 保證工作軸有一定的旋轉(zhuǎn)方向。從主動軸開始到工作軸為止，齒輪的個數(shù)為奇數(shù)時，工作軸和主動軸的旋轉(zhuǎn)方向相同；從主動軸開始到工作軸為止，齒輪的個數(shù)為偶數(shù)時，工作軸和主動軸的旋轉(zhuǎn)方向相反。 （ 2）各軸受力情況與惰輪布置的關(guān)系 在多軸頭傳動系統(tǒng)設(shè)計中，惰輪的布置是受一些條件限制的，尤其是受主動軸和工作軸位置的限制，一般不可能使各軸受力情況都是良好的。但是，各軸受力情況的好壞，將影響到多軸頭的工作情況及各軸和軸承的使用壽命。所以，設(shè)計中應盡可能使各軸的受力情況良好。 （ 3）惰輪分度圓半徑及中心位置的確定 在傳動系統(tǒng)中， 有的惰輪與兩個齒輪相嚙合，有的與三個齒輪相嚙合。當惰輪與兩個齒輪相嚙合時，惰輪的中心位置及分度圓大小都是不確定的，需要由設(shè)計者根據(jù)具體情況確定，一般通過作圖法確定。當惰輪與三個齒輪相嚙合時，惰輪的中心位置及分度圓大小都是確定的，可利用一圓與三圓相切，求內(nèi)切圓和外切圓半徑及其中心位置的計算公式（內(nèi)切圓半徑及其中心位置的計算公式用于內(nèi)嚙合傳動求內(nèi)齒輪的分度圓）來求出。 本次設(shè)計的鉆三孔多軸頭，結(jié)構(gòu)特殊，三個孔之間的夾角均為 120。因為此次選定的方案是以一個惰輪與主動輪和三個工作軸齒輪同時嚙合，用一個惰輪帶動三 個工作軸齒輪，又因為計算的工作軸的轉(zhuǎn)速與鉆床可以提供的轉(zhuǎn)速相近，因此選定主動輪與工作軸齒輪的大小一致。主軸中心與工作軸中心恰好構(gòu)成一等腰直角三角形，因此可將惰輪中心定在該直角三角形斜邊的中點，到主動軸中心和兩工作軸中心的距離相等，確定的惰輪定能和一主動輪及兩工作軸齒輪同時嚙合，從而將動力從主軸傳遞到工作軸，進行三孔的同時加工。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 15 頁 共 43 頁 211 zz 輪齒數(shù)確定 定傳動比 （ 1） 確定傳動比的原則 1 要保證工藝對工作軸所提出的轉(zhuǎn)速、切削速度及每轉(zhuǎn)進給量的要求； 2 本設(shè)計的齒輪，外嚙合傳動比一般應不大于 好等于 1； 3 應盡可能不選最高一級或最低一級的機床轉(zhuǎn)速，以便給工藝上的更改留有余地。 （ 2）傳動比的計算公式及其確定方法 1 傳動比的計算公式 單式傳動： 復式二級傳動： 復式 三級傳動： 式中： 主動軸對第 第 （ r/ 1n 主動軸的轉(zhuǎn)度 （ r/ 1z 主動軸上齒輪的齒數(shù)； 5432 、z 惰輪的齒數(shù)； 第 2 鉆孔多軸頭傳動比的確定方法 鉆孔多軸頭是按對工作軸轉(zhuǎn)速初步確定的，然后驗算對工作軸每轉(zhuǎn)進給量，最后確定可行的傳動比。工作軸轉(zhuǎn)速是按工藝 要求確定的。主動軸轉(zhuǎn)速即為機床主軸轉(zhuǎn)速，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 16 頁 共 43 頁 4 01 (N NN (rd 我們可以從機床主軸各級轉(zhuǎn)速中，選擇與對工作軸轉(zhuǎn)速相接近的作為主動軸的轉(zhuǎn)速，然后計算傳動比。 當傳動比初步確定后，可按照工藝規(guī)定的對工作軸每轉(zhuǎn)進給量 得 出主動軸每轉(zhuǎn)進給量 。 再以機床主軸各級進給量中選取與計算值相近的一級作為主動軸每轉(zhuǎn)進給量。然后，再按所選取的主軸每轉(zhuǎn)進給量 得 出對工作軸每轉(zhuǎn)進給量。這時，比較計算后的每轉(zhuǎn)進給量與工藝規(guī)定的每轉(zhuǎn)進給量之值是否相近，此外，還要從工藝方面考慮，按計算后的對工作軸每轉(zhuǎn)進給量進行加工是否可行，若不行，還要重新確定傳動比。 上述所確定的傳 動比是理論值，當主動軸與對工作軸齒輪的齒數(shù)確定之后，按此數(shù)計算出來的傳動比是實際值。傳動比的理論值與實際理論值相差很小，鉆孔多軸頭可忽略不計。 在本次設(shè)計中，工藝確定工作軸的轉(zhuǎn)速 n （ r/ 床主軸的各級轉(zhuǎn)速中與其相接近的轉(zhuǎn)速為 r/本設(shè)計采用單式外嚙合傳動，所以傳動比計算如下： 從機床主 軸各級進給量中選取相接近的一級，即為 mm/r）。 與工藝給定的工作軸每轉(zhuǎn)進給量 r 相近似，所以，傳動比確定為 1。 定各軸上齒輪的齒數(shù) 在多軸頭傳動系統(tǒng)設(shè)計中，各軸上齒輪的齒數(shù)一般不是按照中心距、模數(shù)等已知條件計算出來的，因為多軸頭的對工作軸相互位置往往距離較近，有的分布還不規(guī)則，為保持對工作軸與主動軸旋轉(zhuǎn)方向相同，要通過惰輪，而惰輪的位置一般不是已經(jīng)確定的，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 17 頁 共 43 頁 通常是通過反復作圖與計算相結(jié)合的方法來確定。 各軸上齒輪的齒數(shù)確定方法介紹如下： 主動軸和工作軸上齒輪的齒數(shù)可按傳動 比進行分配。首先給定較小齒輪的齒數(shù)，即：當 11 給定工作軸上齒輪的齒數(shù)；當 11 給定主動軸上齒輪的齒數(shù)。然后按傳動比求出另一個齒輪的齒數(shù)。初步確定齒數(shù)時，還必須檢查主動軸上齒輪的尺寸是否足夠大，因為主動輪的直徑比較大，如果主動輪上齒輪的齒數(shù)過少，就保證不了厚度。 在本次設(shè)計中，齒輪齒數(shù)的確定如下： 動輪與工作軸齒輪參數(shù)的確定 齒輪齒根圓至少高出鍵 2個模數(shù)，因此，確定齒根圓的最小直徑為： )(in 取分度圓的直徑為： d=46 (選工作軸齒輪齒數(shù)和主動輪齒數(shù)為： 231z 齒頂高： 221 ( fa 502)1223()2(1 41)22(1 o o s 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 18 頁 共 43 頁 基圓齒距： o o s 齒槽寬： 頂隙： 輪參數(shù)的確定 前面已經(jīng)確定了惰輪的位置，在兩工作軸中心連線的中點，因此可以確定惰輪軸的中心距均為： a= 選定惰輪軸的直徑為： d=25（ 齒輪齒根圓至少高出鍵 2個模數(shù)，因此，確定齒根圓的最小直徑為： = 因此確定惰輪齒數(shù)為： Z=19 分度圓直徑為： 8（ 齒頂高： 221 ( fa 2(（ 19+2 1） 2=42 齒根圓直徑： 22(（ 191 2=33 基圓直徑： =文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 19 頁 共 43 頁 齒距： 基圓齒距： o o s 齒槽寬： 頂隙： 構(gòu)干涉檢查 齒輪傳動系統(tǒng)圖主要表示了各軸上齒輪之間的傳動關(guān)系。同時也表示了個齒輪之間的徑向位置關(guān)系。但由于在傳動系統(tǒng)圖中，齒輪是以分 度圓表示的，不能完全反映出結(jié)構(gòu)上的互相位置關(guān)系。所以，當傳動系統(tǒng)初步設(shè)計完后，應檢查結(jié)構(gòu)上是否會發(fā)生干涉。如有干涉現(xiàn)象發(fā)生，應修改傳動系統(tǒng)的設(shè)計或訂出結(jié)構(gòu)上的處理方法，以免在總圖設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題過晚，造成設(shè)計上的返工現(xiàn)象。 在傳動系統(tǒng)中，有的由于軸距較近，使兩個互不相嚙合的齒輪的齒頂圓可能發(fā)生干涉。這種干涉現(xiàn)象很容易檢查，只要計算出齒頂圓直徑，通過作圖就可以檢查出來。 在本次設(shè)計中，齒頂圓是否干涉的檢查如下圖所示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 20 頁 共 43 頁 查干涉圖 如圖所示，該結(jié)構(gòu)齒輪齒頂圓均未發(fā)生干涉，此方案可行。 標計算 如圖所