1、目錄前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)完大學(xué)教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部基礎(chǔ)課和專業(yè)課后，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識，與實(shí)踐相結(jié)合的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它是大學(xué)生活最后一個(gè)里程碑，是四年大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，是我們結(jié)束學(xué)生時(shí)代，踏入社會，走上工作崗位的必由之路，是對我們工作能力的一次綜合性檢驗(yàn)。1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使達(dá)到以下幾個(gè)效果：1） 鞏固、擴(kuò)大、深化學(xué)生以前所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識；2） 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、理論聯(lián)系實(shí)際的能力；3） 培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、正確熟練運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)、手冊等工具書的能力；4） 鍛煉進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件、繪圖等獨(dú)立工作能力。總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，

2、初步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)問題的方法和手段，從而使學(xué)生受到一次工程師的基本訓(xùn)練。2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要容和要求本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要容是設(shè)計(jì)超聲深孔鉆床的主軸箱。具體設(shè)計(jì)容和要求如下：a) 調(diào)查使用部門對機(jī)床的具體要求，現(xiàn)在使用的加工方法；收集并分析國外同類型機(jī)床的先進(jìn)技術(shù)、發(fā)展趨勢以及有關(guān)的科技動向；調(diào)查制造長的設(shè)備、技術(shù)能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等。b) 超聲深孔鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)主軸、傳動軸及傳動齒輪，確定各部分的相互關(guān)系；擬訂總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，選擇通用部件，并繪制裝配圖和各零件的零件圖；c) 進(jìn)行運(yùn)動計(jì)算和動力計(jì)算，繪制轉(zhuǎn)速圖；d) 其他零部件的設(shè)計(jì)和選擇；e) 設(shè)計(jì)并選擇皮帶的型

3、號和根數(shù)及帶輪；f) 編制設(shè)計(jì)技術(shù)說明書一份。3、 程序和時(shí)間安排畢業(yè)設(shè)計(jì)是實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié)，由于時(shí)間的限制，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不可能按工廠的設(shè)計(jì)程序來進(jìn)行，具體的說，可以分以下幾個(gè)階段：a) 實(shí)習(xí)階段，通過畢業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)地調(diào)查、研究、收集有關(guān)資料，掌握深孔加工技術(shù)和超聲加工技術(shù)，了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)、工作原理和設(shè)計(jì)的基本要求，花兩周時(shí)間；b) 制定方案、總體設(shè)計(jì)階段，花兩周時(shí)間；c) 計(jì)算和技術(shù)設(shè)計(jì)階段，繪制圖紙，整理設(shè)計(jì)說明書，花四周時(shí)間；d) 答辯階段，自述設(shè)計(jì)容，回答問題，花半周時(shí)間。1超聲振動加工技術(shù)發(fā)展趨勢 超聲波是指頻率高于人耳聽覺上限的聲波。一般來說，正常人聽覺的頻率上限在l 620kHz之間

4、，隨年齡、健康狀況等有所不同。值得注意的是，人們習(xí)慣上常把以工程應(yīng)用為目的，而不是以聽覺為日的的某些對聽盧的應(yīng)用亦列人超盧技術(shù)的研究圍。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，有些超聲技術(shù)使用的頻率可能在16kHz以下。而超聲波頻率的上限是Hz，整個(gè)頻率圍是相當(dāng)寬廣的，如圖11所示 超聲波是聲波的一部分，因此它遵循聲波傳播的基本規(guī)律。但超聲波也有與可聽聲不同的一些突出特點(diǎn)。例如，超聲波由于頻率可以很高，因而傳播的方向件較強(qiáng)，同時(shí)超聲設(shè)備的幾何尺寸可以較??；超聲波傳播過程中，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動的加速度非常大；在液體介質(zhì)中，當(dāng)超聲波的強(qiáng)度達(dá)到一定值后便產(chǎn)生空化現(xiàn)象，等等。正是這些特點(diǎn)，決定了超聲波具有與可聽聲不同的、領(lǐng)域相

5、當(dāng)廣闊的各種用途。1.1起聲加工技術(shù)發(fā)展概況 超聲加工是利用超聲振動的工具在有磨料的液體介質(zhì)中或于磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料，或給工具或工件沿一定介向施加超聲頻振動進(jìn)行振動加工，或利用超聲振動使工件相互結(jié)合的加工方法。超聲加工系統(tǒng)由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、振動傳遞系統(tǒng)、工具、工藝裝置等構(gòu)成。超聲波發(fā)生器的作用是將220v或380v的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號；換能器的作用是將超聲頻電振蕩信號轉(zhuǎn)換為超聲頻機(jī)械振動；變幅桿的作用是將換能器的振動振幅放大，超聲波的機(jī)械振動經(jīng)變幅桿放大后傳給工具，使工具以一定的能量與工件作用，進(jìn)行加工。 超聲加工技術(shù)是超

6、聲學(xué)的一個(gè)重要分支。超聲加工技術(shù)是伴隨著超聲學(xué)的發(fā)展而逐漸發(fā)展的。 早在1830年，為探討人耳究竟能聽到多高的頻率，F(xiàn)5avrt曾用一多齒的齒輪，第一次人工產(chǎn)生了24×Hz的超聲波，1876年加爾頓(FGalton)的氣哨實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的超聲波的頻率達(dá)到了3×Hz，后改用氫氣時(shí)，其頻率達(dá)到了8×N z。這些實(shí)驗(yàn)使人們開始對超聲波的性質(zhì)有了一定的認(rèn)識。 對超聲學(xué)的誕生起重大推進(jìn)作用的是1912年豪華客輪泰坦尼克(Titanic)號在旨航中碰撞冰山后沉沒，這個(gè)當(dāng)時(shí)震驚世界的悲劇促使科學(xué)家提出用聲學(xué)人法來探測冰山。這些活動啟發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)期間偵察德國潛艇的緊冊究。1916

7、年以法國著名物理學(xué)家郎之萬(P.langevin)為首的科學(xué)家升始究產(chǎn)生和運(yùn)用水下超聲作為偵察手段，并在1918年發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)可使石英板振動，制成了可用作超聲源的石英壓電振蕩器。這就是現(xiàn)代超聲學(xué)的開端。 1927午，美國物理學(xué)家怔德(R WWood)和盧米斯(AE loomis)最早做了超聲加工試驗(yàn)，利用強(qiáng)烈的超聲振動對玻璃板進(jìn)行雕刻和快速鉆孔，們當(dāng)時(shí)并未應(yīng)用在工業(yè)上。1951年，美國的科思制成第一臺實(shí)用的超聲加工機(jī)，并引起廣泛關(guān)注，為超聲加上技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 日本是較早研災(zāi)超聲加工技術(shù)的國家，20世紀(jì)50午代，日本已經(jīng)設(shè)立專門的振動切削研究所，許多大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)也都設(shè)有這個(gè)研究課題。日

8、本研究超聲加工的主要代表人物有兩位：一位是中央大學(xué)的島川正暉教授，超音波工學(xué)理論和實(shí)際是他的代表作；另一位是宇都官大學(xué)的隈部淳一郎教授，精密加工、振動切削基礎(chǔ)和應(yīng)用是他的代表作。日本研究人員不但把超聲加上用在普通設(shè)備上，而且在精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床中也引人了超聲振動系統(tǒng)。l 977年日本將超聲振動切削與磨削用于生產(chǎn)，可對直徑為6oomm大型船用柴油機(jī)缸套進(jìn)行鏜孔。 原聯(lián)的超聲加工研究也比較早，20世紀(jì)50年代末60年代初已經(jīng)發(fā)表過很有價(jià)值的論文。在超聲車削、鉆孔、磨削、光整加工、復(fù)合加工等方面均有生產(chǎn)應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。為了推動超聲加工的應(yīng)用，1973年原聯(lián)召開了一次全國性的討論會，充分

9、肯定了超聲加工的經(jīng)濟(jì)效果和實(shí)用價(jià)值，對這項(xiàng)新技術(shù)在全國的推廣應(yīng)用起到了積極的作用。到80年代末期，當(dāng)時(shí)聯(lián)已經(jīng)生產(chǎn)系列超聲振動鉆削裝置。 20世紀(jì)70年代中期，美國在超聲鉆中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面已處于生產(chǎn)應(yīng)用階段，超聲車削、鉆孔、鏜孔巳處于試驗(yàn)性生產(chǎn)設(shè)備原型階段。1979年通用超聲振動切削系統(tǒng)已供應(yīng)工業(yè)界應(yīng)用。 德國和英國也對超聲加工的機(jī)理和工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，并發(fā)表了許多有價(jià)值的論文，在生產(chǎn)中也得到了積極的應(yīng)用。例如，英同十1964年提出使用燒結(jié)或電鍍金剛石工具的超聲旋轉(zhuǎn)加工的方法，克服了一般超聲加工深孔時(shí)加工速度低和精度差的缺點(diǎn)，取得了較好的效果。 我國超聲加工技術(shù)的

10、研究始于20世紀(jì)50年代末，60午代末開始了超聲振動車削的研究，1973年超聲波電子儀器廠研制成功cNM2型超聲研磨機(jī)。1982年，鋼管廠、中國科學(xué)院聲學(xué)研究所及超聲波儀器廠研制成功超聲拉管設(shè)備，為我國超聲加工在金屬塑性加工中的應(yīng)用填補(bǔ)丁空白。1983年10月，機(jī)械電子丁業(yè)部科技司委托機(jī)械工藝師雜志編輯部在召開了我國第一次“振動切削專題討論會”，會議充分肯定了振動切削在金屬切削中的重要作用，交流了研究和應(yīng)用成果，促進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)在我國的深入研究和推廣應(yīng)用。1985年，大學(xué)、電影機(jī)械廠和刀具廠聯(lián)合開發(fā)了我國第一套“czQ250A型”超聲振動切削系統(tǒng)。同年，機(jī)械電子工業(yè)部第11研究所研制成功超聲旋

11、轉(zhuǎn)加工機(jī)，在玻璃、瓷、YAG激光晶體等硬脆材料的鉆孔、套料、端銑、外圓磨削及螺紋加工中，取得了良好的工藝效果。1987年，市電加工研究所在國際上首次提出了超聲頻調(diào)制電火花與超聲波復(fù)合的研磨、拋光加工技術(shù)，并成功應(yīng)用于聚晶金剛石拉絲模的研磨和拋光。1989年，我國研制成功超聲珩磨裝置。1991年研制成功變截面細(xì)長桿超聲車削裝置。 20世紀(jì)末到本世紀(jì)初的十幾年間，我國的超聲加工技術(shù)發(fā)展迅速，在超聲振動系統(tǒng)、深小孔加工、拉絲模及型腔模具研磨拋光、超聲復(fù)合加工領(lǐng)域均有較廣泛的研究，尤其是在金剛石、撓、瑪淄、玉石、淬火鋼、模具鋼、花崗巖、石、石英、玻璃和燒結(jié)永磁體等難加工材料領(lǐng)域解決了許多關(guān)鍵性問題，取

12、得了良好的效果。1.2 超聲加工技術(shù)發(fā)展趨勢和未來展望 超聲加工技術(shù)已經(jīng)涉及到許多領(lǐng)域，在各行各業(yè)發(fā)揮了突出的作用，但有關(guān)工藝與設(shè)備的相關(guān)技術(shù)有待于進(jìn)一步研究開發(fā)。 (1)超聲振動切削技術(shù) 隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展，超聲振動切削技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，振動切削研究日趨深入，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1研制和采用新的刀具材料。在現(xiàn)代產(chǎn)品中，難加工材料所占的比例越來越大，對機(jī)械零件加工質(zhì)量的要求越來越高。為了更好地發(fā)揮刀具的效能，除了選用合適的刀具幾何參數(shù)外，在振動切削中，人們將更多的注意力轉(zhuǎn)為對刀具材料的開發(fā)與使用上，其中天然金剛石、人造金剛石和超細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金材料的研究和應(yīng)用為主要方向。

13、 2對振動切削機(jī)理深入研究。當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期對振動切削機(jī)理的研究將主要集中在對振動切削中刀具與工件相互作用的力學(xué)分析和振動切削機(jī)理的微觀研究及數(shù)學(xué)描述兩個(gè)方面。超聲橢圓振動切削的研究與推廣。超聲橢圓振動切削已受到國際學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的重視。美國、英國、德國和新加坡等國的大學(xué)以及國的航空航大大學(xué)和交通大學(xué)已開始這方面的研究工作。日本企業(yè)界如日立、多賀和Towa公司等已開始這方面的實(shí)用化研究工作。但是，超聲橢圓振動切削在理論和應(yīng)用方面還有許多工作要做。尤其是對硬脆性材料的超精密切削加工、微細(xì)部品和微細(xì)模具的超精密切削加工等方向還需要進(jìn)一步研究。 超聲銑削加丁技術(shù)?；诜謱尤コ夹g(shù)思想的超聲銑削加工

14、技術(shù)正在被更多的學(xué)者所關(guān)注。理工大學(xué)研制了超聲數(shù)控銑削機(jī)床，提出了一種新的利用超聲銑削加工技術(shù)數(shù)控加工工程瓷零件的途徑?；诜謱尤コ枷氲某曘娤鲾?shù)控加工技術(shù)解決了傳統(tǒng)超聲加工中工具損耗嚴(yán)重且不能在線補(bǔ)償?shù)碾y題，使加工帶有尖角和銳邊的復(fù)雜型面三維工程瓷零件成為可能，為工程瓷和其他超硬材料的廣泛應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持。 (2)超聲復(fù)合加工技術(shù) 目前，超聲電火花機(jī)械三元復(fù)合加工技術(shù)已經(jīng)得到較快的發(fā)展。工業(yè)大學(xué)利用超聲電火花磨料三元復(fù)合加工技術(shù)對不銹銅進(jìn)行加工，解決了電火花小孔加工中生產(chǎn)率和表面質(zhì)量不能兼顧的矛盾，具合較好的應(yīng)用前景。 針對現(xiàn)代模具手動光整加工的弊端，華南理工大學(xué)采用超聲電解磨粒復(fù)

15、合加工技術(shù)對形狀復(fù)雜的模具型腔光整加工進(jìn)行了研究，并利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對加工表面粗糙度進(jìn)行了預(yù)測，取得了良好的效果。超聲電解磨粒復(fù)合加工技術(shù)是一項(xiàng)新的復(fù)合加工技術(shù)，能較好地用于形狀復(fù)雜的模具型腔光整加工。但包括材料去除機(jī)理的許多方面的容有待進(jìn)一步研究。 近年來，日本東京農(nóng)工大學(xué)對氣體介質(zhì)中的電火花脈沖放電加工技術(shù)進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究，為電火花脈沖放電加工技術(shù)開辟了一條新的途徑。但該技術(shù)在加丁過程中短路頻繁，大學(xué)的研究人員將超聲振動引入氣中放電加工技術(shù)，并對工程瓷進(jìn)行了加工實(shí)驗(yàn)研究，加工效率提高了近3倍。但該工藝的加工機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。 在微小三維型面的加工中，利用簡單形狀電極、基于分層制造

16、原理的微細(xì)電火花銑削技術(shù)正在受到重視，工業(yè)大學(xué)研究了超聲輔助分層去除微細(xì)電火花加上技術(shù)，對電極袖向施加的小幅超聲振動對活化極間狀態(tài)、拉大極間間隙、增加排屑能力、提高有效脈沖利用率和放電穩(wěn)定性等方面起到廣重要的作用但是該工藝尚有待于進(jìn)一步完善以達(dá)到實(shí)用化。 出于新材料(尤其是難加工材料)的涌現(xiàn)和對產(chǎn)品質(zhì)量茍生產(chǎn)效益的要求不斷提高，新的加丁方法也不斷出現(xiàn)?？梢灶A(yù)見，超聲復(fù)合加工將日靛顯現(xiàn)出其獨(dú)特的魅力，并將拓展其更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。 (3)微細(xì)超聲加工技術(shù) 隨著以微機(jī)械為代表的工業(yè)制品的日益小型化及微細(xì)化，特別是隨著晶體硅、光學(xué)玻璃、工程瓷等硬脆材料在微機(jī)械中的廣泛應(yīng)用，硬脆材料的高精度三維微細(xì)加

17、工技術(shù)己成為世界各國制造業(yè)的一個(gè)重要價(jià)究課題。目前可適用于硬脆材料加工的手段主要有光刻加工、電火花加工、激光加工、超聲加工等特種加工技術(shù)。超聲加工與電火花加工、電解加工、激光加工等技術(shù)相比，既不依賴于材料的導(dǎo)電性又沒有熱物理作用，與光刻加工相比又可加工高深寬比三維形狀，這決定了超聲加工技術(shù)在瓷、半導(dǎo)體硅等非金屬硬脆材料加下方而有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所對微細(xì)工具的成功制作及微細(xì)工具裝夾、工具回轉(zhuǎn)精度等問題的合理解決，采用工件加振的工作方式在工程瓷材料上加工出了直徑最小為5的微孔，從而使超聲加工作為微細(xì)加工技術(shù)成為可能。 同其他特種加工技術(shù)一樣，起聲加工技術(shù)在不斷完善之中正向著高

18、精度、微細(xì)化發(fā)展，微細(xì)超聲加丁技術(shù)合理成為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEM5)技術(shù)的有力補(bǔ)充。 此外，超聲加工技術(shù)在迅猛發(fā)展的汽車工業(yè)中已有非常廣泛的應(yīng)用，目前超聲加工技術(shù)主要用于精密模具的型孔、型腔加工，難加工材料的超聲電火花和超聲電解復(fù)合加工，塑料件的焊接，以及對具有小孔窄縫而清潔度要求較高的零件的清洗。可以預(yù)測，超聲加工技術(shù)在世界汽車工業(yè)中將發(fā)揮越來越重要的作用。2深孔加工技術(shù)2.1 深孔的定義 深孔加工難度高、加工工作量大，已成為機(jī)械加上中的關(guān)鍵性工序。 孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類也包括介于兩者之間的中深孔加工。一般規(guī)定孔深與孔徑do之比大于5，即L/do5的孔稱為深孔；Ldo< 5

19、的孔稱為淺孔。J與孔徑d o之比大于5，為什么要這樣規(guī)定呢?原因在于：般實(shí)心料上的孔加工、采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆進(jìn)行鉆削如圖所示，麻花鉆結(jié)構(gòu)直徑do、螺旋角ß和螺旋槽導(dǎo)程P之間的關(guān)系為麻花鉆的螺旋角在生產(chǎn)實(shí)踐小，為了保證切屑順利排比麻花鉆一次鉆到底時(shí)(中途不退出)的鉆孔深度L通常不超過螺旋槽導(dǎo)程的3/4。即L<3P/4,代入式 得，按GB144178規(guī)定、麻花鉆螺旋角推薦值在25一300之間。由式(）可算得Ld0<5.05-4.08，即麻花鉆正常鉆孔深度和孔徑之比一般不超過5，因此，工程上把Ld05的孔稱為深孔。2.2 深孔加工的發(fā)展概況 最早用于加工金屬的深孔L鉆頭是扁鉆它發(fā)明

20、干18世紀(jì)初，1860年美國入對扁鉆做了改進(jìn)，發(fā)明了麻花鉆，在鉆孔領(lǐng)域邁出了重要的一步。但用麻花鉆鉆探孔時(shí)，不便于冷卻與排屑生產(chǎn)效率很低。隨著槍炮生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在20世紀(jì)初期，德、英、美等國家的軍事工業(yè)部門先后發(fā)明了單刀鉆孔工具，因用于加工槍孔而得名槍鉆。槍鉆也稱為月牙鉆、單刃鉆及外排屑深孔鉆。槍鉆鉆桿為非對稱形，故扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度差。只能傳遞有限扭矩，適用于小孔零件加工生產(chǎn)，效率較低。 在第一次世界大戰(zhàn)前和戰(zhàn)爭期間，由于戰(zhàn)爭的需要槍鉆已不能滿足高生產(chǎn)效率的要求，在1943午德國誨勒公司研制出畢斯涅耳加上系統(tǒng)(即我國常稱的排屑深孔鉆削系統(tǒng))。戰(zhàn)后，英國的維克曼公司、瑞典的卡爾斯德特公司、德國的海勒公

21、司、美國的孔加工協(xié)會、法國的現(xiàn)代設(shè)備商會等聯(lián)合組成了深孔加工國際孔加工協(xié)會(Boring and Trepanning Association)，簡稱BTA協(xié)會。經(jīng)過他們的努力、這種特殊的加工方法又有了新的發(fā)展，并被定名為BTA法，在世界各國普遍應(yīng)用。后來瑞典的山特級克公司首先設(shè)計(jì)出可轉(zhuǎn)位深孔鉆及分屑多刃錯齒深孔鉆，使BTA法又有了新的飛躍。 BAT法存在著切削液壓力較高，密封困難等缺點(diǎn)為克服這些不足，1963年山特維克公司發(fā)明了噴吸鉆法。這是一種巧妙應(yīng)用噴吸效應(yīng)的方法，可以采用較低的切削液壓力，使切屑在錐、吸效應(yīng)下容易排出有利于系統(tǒng)的密封。但是噴吸鉆法本身也有缺點(diǎn)，它使用兩根鉆管，使排屑空間

22、受到限制，加工孔徑般不能小于18mm。由于特殊的切削液供給方式缺乏了BTA法中切削液對鉆桿振動的抑制作用，刀桿易擦傷其系統(tǒng)剛性和加工精度要略低于BTA法。 20世紀(jì)70年代中期，出日本冶金股份研制出的DF(Double Feeder)法為單管雙進(jìn)油裝置，它是把BTA法與噴吸鉆法兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來的一種加工方法，用于生產(chǎn)后得到了滿意的結(jié)果，目前廣泛應(yīng)用于中、小直徑排屑探孔鉆削。 由于我國機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，深孔加工技術(shù)在我國也得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)50年代群鉆的研制成功使鉆孔效率大為提高。1958年BTA鉆頭在我國開始使用，在此之后，70年代初，我國開始研制和推廣噴吸鉆，到1978年DF法

23、己在我國設(shè)計(jì)完成并于1979牛正式用于生產(chǎn)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于中、小直徑排屑探孔鉆削。國幾家重型機(jī)器制造廠相繼研制和采用丁深孔套料鉆已成功地加工出12m長的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子孔。石油大學(xué)于1989年成功地將噴吸效應(yīng)原形應(yīng)用到外排屑槍鉆系統(tǒng)使槍鉆的加工性能大大提高；1994年又研制成功多尖齒排屑探孔鉆，使深孔鉆削的穩(wěn)定性和耐用度大大提高。 深孔工機(jī)床現(xiàn)在多采用常規(guī)機(jī)床，有深孔鉆鏜床、深孔磨床、絎磨機(jī)及通用車床改造成的深孔鉆鏜床。近年來，已出現(xiàn)數(shù)控深孔鉆鏜床(CNC)。 現(xiàn)代深孔加工技術(shù)的發(fā)展，面臨著多品種、小批量、新型工程材料及愈來愈高的精度要求的挑戰(zhàn)。由于機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品多品種、小批量的比重口益增加，提高勞動生產(chǎn)

24、率、降低生產(chǎn)成本成為深孔加工技術(shù)的中心課題。發(fā)展成組技術(shù)和開展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)捕助制造(CADCAM)、實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)是提高深孔加工勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的根本途徑。新型工程材料對深孔加工技術(shù)的挑戰(zhàn)，在于要求提高傳統(tǒng)深孔加工方法的水平開發(fā)新的制造技術(shù)與工藝方法。愈來愈高的精度要求，需要發(fā)展深孔精密加工技術(shù)，并相應(yīng)地發(fā)展精密測量及精密機(jī)械設(shè)汁。在實(shí)現(xiàn)深孔加工自動化生產(chǎn)中，需要解決加工中異常情況的監(jiān)控及自動檢測。日前深孔加工中的這些問題、雖然落后于車削、銑削，但已有一些國家在開發(fā)研制，進(jìn)行解決。2.3 深孔加工的特點(diǎn) 深孔加工是處于封閉或半封閉狀態(tài)下進(jìn)行的，放具有以下特點(diǎn)： (1)不能直接觀察

25、到刀具的切削情況。目前只能憑經(jīng)驗(yàn)，通過聽聲音、看切屑、觀察機(jī)床負(fù)荷及壓力表、觸摸振動等外觀現(xiàn)象來判斷切削過程是否正常。 (2)切削熱不易傳散。一般切削過程中80%的切削熱被切屑帶走，而深孔鉆削只有40%刀具占切削熱的比例較大擴(kuò)散遲、易過熱，刃口的切削溫度可達(dá)600，必須果用強(qiáng)制有效的冷卻方式。 (3)切屑不易排出。由于孔深、切屑經(jīng)過的路線長，容易發(fā)生阻塞，造成鉆頭崩刃。此，切屑的長短和形狀要加以控制，并要進(jìn)行強(qiáng)制性排屑。4)工藝系統(tǒng)剛性差。因受孔徑尺寸限制，孔的長徑比較大，鉆桿細(xì)而長、剛性差易產(chǎn)生振動，鉆孔易走偏，因而支承導(dǎo)向極為重要。3槍鉆車床3.1槍鉆槍鉆是種比較古老的深孔加工刀具，最初用

26、于加工槍管，故名為槍鉆。槍鉆是外排屑深孔鉆的代表。也是小直徑（10 mm以下)深孔加工的常用方法。目前硬質(zhì)合金槍鉆的最小直徑為lmm；鉆孔深度與直徑之比超過100，最大可至250；鉆孔精度為IT7一IT9；鉆孔表面粗糙度Ra為3.2一0.4m。槍鉆具有一次鉆削就獲得良好精度利表面粗糙度低的特點(diǎn)，近幾年來，已用于密淺孔和特殊孔加工。以美國為例。1963年槍鉆加工的代表深度為250一300mm1968年降到100 mm，進(jìn)入20世紀(jì)70年代已降至2537mm。槍鉆的使用圍也在不斷擴(kuò)大，不僅用于加工通孔，還可以加工盲孔、階梯孔、斜孔、半圓孔、斷續(xù)孔和疊層板孔等。3.2 槍鉆的使用3.2.1切削用量的

27、選擇切削用量的選擇與切削過程以及切屑的形成有關(guān)，同時(shí)也與被加工零件材料、精度要求和機(jī)床特性有關(guān)。1切削速度切削速度主要取決于工具材料，受到鉆頭耐用度和機(jī)床轉(zhuǎn)速的限制。目前，高速鋼槍鉆一般取切削速度v為35一70 mmin；硬質(zhì)合金槍鉆切削速度可參考有關(guān)資料選取。2.進(jìn)給量進(jìn)給量主要受工藝系統(tǒng)(刀具、工件和機(jī)床等)剛度和強(qiáng)度的限制此外，還受到加工表面質(zhì)量、排屑效果和切削液的性質(zhì)因素的影響。日前，高速鋼槍鉆常取f 為0.01-0.032mmr直徑大者取上限，硬質(zhì)合金槍鉆進(jìn)給量可參考有關(guān)資料選取。3.2.2 對槍鉆機(jī)床的要求槍鉆鉆削需要使用專用機(jī)床。一般使用專門設(shè)計(jì)的專用槍鉆鉆床，這種鉆床是根據(jù)槍鉆

28、鉆削的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的用它可以獲得最佳的鉆削效果。另外，也可以將普通機(jī)床改裝為槍鉆鉆床，通常用普通車床改裝，但鉆削效果比專用機(jī)床要差一些。一臺好的槍鉆機(jī)床應(yīng)滿足下述要求：(1)剛性好，振動小。用普通車床改裝時(shí)，應(yīng)特別注意進(jìn)給機(jī)構(gòu)的剛性。(2)具有足夠大的功率。改裝鉆床時(shí)可參考圖校核原機(jī)床的功率。(3)具有足夠高的主軸轉(zhuǎn)速。普通車床最高轉(zhuǎn)速一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足小直徑(10 mm)深孔加工轉(zhuǎn)速的要求，所以v改裝機(jī)床時(shí)需要提高原機(jī)床的轉(zhuǎn)速。 (4)進(jìn)結(jié)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定(最好有無級進(jìn)給)，進(jìn)給量圍合適。改裝時(shí)，一般需重新配掛輪，減小進(jìn)給量檔次。(5)具有滿足要求的切削液裝置和排肩裝置(最好使用外排屑DF裝置）(6)還

29、需裝備下列部件：1)可調(diào)式進(jìn)給過載保護(hù)器；2)保證切削液系統(tǒng)與機(jī)床同步起動的電機(jī)聯(lián)鎖裝置；3)油壓表；4)切削液過濾器，5)儲油箱的油量表。3.3 使用槍鉆應(yīng)注意的問題(1)工件的夾緊必須安全可靠，并與機(jī)床中心同軸可將工件外圓和端面加工，至少要車出定位面。(2)在加工長工件時(shí)工件和槍鉆應(yīng)使用固定中心架此外。鉆桿還需要有13個(gè)移動支承架。(3)工件上的中心孔一定要小于槍鉆的直徑，如果中心孔的尺小無法減少。可使用特殊的導(dǎo)向鉆套。(4)開始鉆削時(shí)必須使用導(dǎo)向鉆套、鉆套的徑均鉆頭直徑相配，鉆套的徑要磨至IT6級工件較短或孔直線度要求不高時(shí)，亦可采用在工件上預(yù)鉆導(dǎo)向孔來導(dǎo)向。(5)鉆套是易損件、當(dāng)鉆套徑

30、磨損量大于0.02mm時(shí)該鉆套就應(yīng)該調(diào)換，最好使用硬質(zhì)合金鉆套。3.4 槍鉆的重磨槍鉆磨鈍后，可以重磨，以保證槍鉆的正常工作，通常，硬質(zhì)合金槍鉆后力面磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB是 (1)d015mm的槍鉆，VB0.2一0.4mm； (2)d015mm的槍鉆，VB=0.4一0.6mm。槍鉆的可重磨次數(shù)取決于孔徑公差和工件材料一般重磨次數(shù)為1520次；每次重磨后總鉆孔深度為10一20 m。重磨一般在工具或刃具磨床上進(jìn)行采用專用夾具。4進(jìn)給系統(tǒng) 進(jìn)給傳動系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動相某些輔助運(yùn)動(如快進(jìn)、快退、調(diào)位等運(yùn)動)，它可以采用機(jī)械、液壓或電氣等傳動方式。進(jìn)給運(yùn)動的動力源，通常是各類電動機(jī)，通常有兩種情況，

31、一種是進(jìn)給運(yùn)動與主運(yùn)動共用一個(gè)動力源時(shí)，它一般以主鈾為始端，刀架或工作臺為末端，如車床、鉆床、鋁床等；第二種是進(jìn)結(jié)運(yùn)動為單獨(dú)動力源時(shí)，則以電動機(jī)為始端，末端仍為刀架或工作臺，如銑床等。本設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)擬采用單獨(dú)動力源，即單獨(dú)采用電機(jī)來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動。進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1機(jī)床的進(jìn)給量的計(jì)算和基本參數(shù)選擇 進(jìn)給量主要受工藝系統(tǒng)(刀具、工件和機(jī)床等)削度和強(qiáng)度的限制此外，還受到加工表面質(zhì)量、排屑效果和切削液的性質(zhì)等因素的影響。目前，高速鋼槍鉆常取為0.010.032mm/r，直徑大者取上限，硬質(zhì)合金槍鉆進(jìn)給量可參考表選取。硬質(zhì)合金槍鉆切削用量我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的槍鉆鉆頭直徑是10mm,材料為低

32、合金鋼，硬度為220400HB，走刀量為0.010.05mm/r，槍鉆的鉆速為12502800r/mim。通過計(jì)算機(jī)床的進(jìn)給量為12.5140mm/min。4.1.2絲杠的選擇槍鉆機(jī)床的進(jìn)給是通過絲杠由進(jìn)給箱傳遞到刀架上的，因此絲杠的選擇與機(jī)床的進(jìn)給量也有很大的聯(lián)系。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們采用的絲杠的基本數(shù)據(jù)如下：螺距 P=12mm， 牙型角 =30°，大徑 d=40mm, 線數(shù) n=2絲杠的材料為：Y40Mn根據(jù)機(jī)床的進(jìn)給量進(jìn)行計(jì)算絲杠的轉(zhuǎn)速為：n=1.182.6 r/min4.1.3電機(jī)的選擇進(jìn)給系統(tǒng)的功率損失主要為機(jī)床中心架和聯(lián)結(jié)器等在導(dǎo)軌上運(yùn)動克服摩擦做功，參照普通機(jī)床C61

33、40的進(jìn)給系統(tǒng)，我們擬采用的電機(jī)型號為D71，基本數(shù)據(jù)為：功率P=0.37KW，轉(zhuǎn)速n=1400 r/min4.1.4機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)因?yàn)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)速太高了，不能滿足機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速的需要，需要進(jìn)行降速，以達(dá)到機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的要求。本設(shè)計(jì)擬采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和調(diào)速箱機(jī)構(gòu)對轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)速來滿足進(jìn)給系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速的需要。4.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)4.2.1 蝸輪蝸桿的選擇蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運(yùn)動和動力的一種傳動機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯的夾角可為任意值，常用的為90°。這種傳動由于具有下述特點(diǎn)股應(yīng)用頗為廣泛。1) 當(dāng)使用單頭蝸桿（相當(dāng)于單線螺紋）時(shí)，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距因而能實(shí)現(xiàn)較大的傳動

34、比。在動力傳動中，一般傳動比 i=580，在分度機(jī)構(gòu)或手動機(jī)構(gòu)的傳動中，傳動比可達(dá)300；若只傳遞運(yùn)動，傳動比可達(dá)1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。2) 在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)捏合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。3) 當(dāng)蝸桿的螺旋升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動便具有自鎖性。4) 蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似，在嚙合處有相對滑動。當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較大，效率低；當(dāng)傳動具有自鎖性時(shí)，效率僅為0.4左右。

35、同時(shí)由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配對組成減磨性能良好的滑動摩擦副。蝸桿傳動通常用于減速裝置，但也有個(gè)別機(jī)器用作增速裝置。根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動可以分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐面蝸桿傳動等。其中圓柱蝸桿傳動包括普通圓柱蝸桿傳動和圓弧蝸桿傳動兩類。在普通圓柱蝸桿傳動中又分為：阿基米德蝸桿（ZA蝸桿），法向直廓蝸桿（ZN蝸桿），漸開線蝸桿（ZI蝸桿），錐面包絡(luò)圓柱蝸桿（ZK蝸桿）等。它們的主要特點(diǎn)和用途見下表。比較表中的幾種蝸桿，結(jié)合各種情況。在本設(shè)計(jì)中，擬采用阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）。4.2.2 蝸輪蝸桿的基本數(shù)據(jù)因電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1400 r/m

36、in,轉(zhuǎn)速較高，用蝸輪蝸桿傳動比較大，能實(shí)現(xiàn)大的變速。在本設(shè)計(jì)中結(jié)合調(diào)速箱考慮，初定蝸輪蝸桿的傳動比i=50。查下表可得蝸桿的頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2。蝸桿頭數(shù)Z1與蝸輪齒數(shù)Z2的推薦值因設(shè)計(jì)的初定蝸輪蝸桿的傳動比為i=50,所以結(jié)合上表，蝸桿頭數(shù)Z1=1，蝸輪齒數(shù)Z240。再根據(jù)下表確定蝸輪蝸桿的基本數(shù)據(jù)。普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)及其與蝸輪參數(shù)的匹配考慮到箱體尺寸和布局，蝸輪蝸桿的中心距為a=50mm,根據(jù)上表查得，蝸輪蝸桿的基本數(shù)據(jù)為：中心距 a=50mm, 模數(shù) m=1.6mm, 蝸桿頭數(shù) Z1=1, 直徑系數(shù)q=12.50分度圓導(dǎo)程角 =4°3426 蝸輪齒數(shù)Z2=51 變位

37、系數(shù) X2=-0.5蝸桿傳動的其他基本數(shù)據(jù)計(jì)算參照下表圓柱蝸扦傳動基本幾何尺寸關(guān)系式續(xù)表 蝸輪齒寬B、蝸輪頂圓de2及蝸桿齒寬b1的計(jì)算公式根據(jù)上表計(jì)算的蝸桿傳動的基本數(shù)據(jù)如下： a=50mm z1=1 z2=51 =20° m=1.6 i=51 u=51 x2=-0.5 q=12.50 pa=5.024 pz=5.024 d1=20 da1=23.2 df1=16.16 c=0.32 ha1=1.6hf1=1.92 h1=3.42 b1=15 d2=81.6 d a2=83.2 df2=76.16 ha2=0.8 hf2=2.72 h2=0.8 rg2=8.4 b2= d1=18.

38、4 d2=81.6 =4°3426 B=17 de2=86.24.2.3蝸輪蝸桿材料的選擇 由蝸桿傳動的失效形式可知對蝸桿相蝸輪的材料不僅要具有足夠的強(qiáng)度，更重要的是應(yīng)具有良好的跑合性、減摩性及耐磨性。蝸桿一般用碳鋼或合金鋼制成。高速重載蝸桿常用15Cr 20Cr20CrMnTi和20MnvB等，經(jīng)滲碳淬火硬度達(dá)5863HRC;也可用40，45，40Cr,40CrNi和42SiMn等經(jīng)表面淬火，硬度達(dá)4550HRC對于不太重要的傳動及低速中載蝸桿，可采用40和45鋼等，經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度在220300HBS。常用的蝸輪材料為鑄造錫青銅(ZCuSn10Pb1，ZCuM5n5Pb5Zn5)、鑄造

39、鋁青銅(ZCuAl9Mn2,ZCuAl10Fe3)及鑄鐵(HT150，HT200)等。錫青銅耐磨性最好，但價(jià)格較高，一般用于滑動速度Vs3ms的重要傳動：鋁青銅有足夠的強(qiáng)度，雖耐磨性較錫青銅差,但價(jià)格便宜，一般用于滑動速度Vs< 2ms的傳動；效率要求不高時(shí)，持別是要求自鎖時(shí)，可采用灰鑄鐵。為了防止變形，一般要對蝸輪進(jìn)行時(shí)效處理。4.3調(diào)速箱的設(shè)計(jì)4.3.1運(yùn)動參數(shù)的確定1電機(jī)功率的確定電機(jī)的選擇已經(jīng)在上述章節(jié)中提到過了，在這不做過多的敘述。 本次設(shè)計(jì)所選用的電機(jī)為D71，基本數(shù)據(jù)為：功率P=0.37KW，轉(zhuǎn)速n=1400 r/min2調(diào)速圍的確定有絲杠的轉(zhuǎn)速可知機(jī)床在進(jìn)給時(shí)，其速度調(diào)節(jié)

40、圍為1.182.60 r/min。所以調(diào)速圍3標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)公比>1，并且規(guī)定相對速度損失的最大值A(chǔ)max不大于50%，則相應(yīng)不大于2，所以。 為了簡化機(jī)床設(shè)計(jì)和使用規(guī)定了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，這些數(shù)值是選取2或10的某次方根見下表。這些公比的特性如下。 標(biāo)準(zhǔn)公比 1)公比是2的某次方根其數(shù)列每隔若干項(xiàng)增加或縮小2倍，如，數(shù)列為10、l 25、16、20、25；、32、40等，每隔三項(xiàng)增大2倍。這樣使廠采用雙速電動機(jī)，因?yàn)殡p速電動機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)速比值是2，例如3000/1500或1500/750等，同時(shí)也便于記憶和寫出等比數(shù)列。 2)公比是l0的某次方根，其數(shù)列每隔若干項(xiàng)增大或縮小1

41、0倍。這特性符合常用十進(jìn)制習(xí)慣，如，數(shù)列為10、16、25、40、63、100、160、250、400、630等，每隔五項(xiàng)增大10倍使數(shù)列整齊好記。 當(dāng)選定標(biāo)準(zhǔn)公比之后可以從參考書機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)P73頁表3-3標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列中查出轉(zhuǎn)速數(shù)列。表3-3適用于轉(zhuǎn)速、雙行程數(shù)和進(jìn)給系列而且可以用于機(jī)床尺寸和功率參數(shù)等數(shù)列。 從使用性能考慮，選取公比最好小一些，以便減少相對速度損失，但小一些，級數(shù)z增多會使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。公比選取的一股原則如下：1.用于大批大量生產(chǎn)的自動化與半自動比機(jī)床，因?yàn)橐筝^高的生產(chǎn)率，相對轉(zhuǎn)速損失要小，因此，要小些，選取1.12或126。2.大型機(jī)床加工大尺寸工件，機(jī)動時(shí)間長，選

42、擇合理的切削速度對提高生產(chǎn)率作用較大，應(yīng)小些，取112、126。3.中型通用機(jī)床，萬能性較大，因而要求轉(zhuǎn)速級數(shù)z要多些，但結(jié)構(gòu)又不能過于復(fù)雜，公比常選取126或1.41。4.小型機(jī)床切削加工時(shí)間常比輔助時(shí)間少，結(jié)構(gòu)要求簡單一些，機(jī)動時(shí)間短變速級數(shù)z也不多，公比常取158或178。根據(jù)以上敘述選=1.26。4.3.2確定結(jié)構(gòu)式和繪制轉(zhuǎn)速圖1求級數(shù)z由等比級數(shù)規(guī)律可知 公式中變速圍； 公比。由前面=2.2，=1.26所以 因?yàn)?級傳動在設(shè)計(jì)時(shí)比較復(fù)雜，所以在這次設(shè)計(jì)中采用Z=6。2確定結(jié)構(gòu)式選擇一個(gè)比較好的結(jié)構(gòu)式，一般要遵照下列的原則：1）傳動副的“前多后少”原則 傳動副數(shù)較多的變速組安排在傳動順

43、序前面，傳動副數(shù)較少的變速組安排在后面。這是因?yàn)闄C(jī)床的電動機(jī)往往比主軸變速的大多數(shù)轉(zhuǎn)速高，因此，變速系統(tǒng)以降速傳動居多。傳動系統(tǒng)中，若按傳動順序排列，在前面的各軸轉(zhuǎn)速較高，依次類推。根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式 當(dāng)傳動功率p一定時(shí)轉(zhuǎn)速n較高的鈾所傳遞的轉(zhuǎn)矩就較小，在其他條件相同時(shí)，傳動件(如鈾、齒輪)的尺寸就較小因此常把傳動副數(shù)較多的變速組安排在前面高速軸上，這樣可以節(jié)省材料，減少傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。以18級變速系統(tǒng)為例，應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)式183×3×2。 2） 傳動副的“前緊后松”原則變速組的擴(kuò)大順序應(yīng)盡可能與傳動順序一致當(dāng)時(shí)。要求 即在傳動順序中按基本組在前，然后依次排第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組

44、第n擴(kuò)大組，這稱為“前緊后松”原則，這時(shí)各變速組的變速圍是逐步增大，在轉(zhuǎn)速圖上表現(xiàn)為傳動順序前面的變速組傳動比連線分布緊密，而后面的變速組傳動比連線分布疏松，這樣可以使前面的各軸轉(zhuǎn)速圍較小，相當(dāng)于提高該軸的最低轉(zhuǎn)速和降低它的最高轉(zhuǎn)速，前者可以減少傳動件尺寸，后者可以降低噪聲和減少振動。 3）各變速組的變速圍不應(yīng)超過最大的變速圍 在主傳動系統(tǒng)的降速傳動中，主動齒輪的最少齒數(shù)受到限制，為了避免被動齒輪的直徑過大，建議降速傳動比最小值為Umin14；對于升速傳動比最大值，考慮到盡量減少振動和噪聲，建議Umax2(斜齒傳動Umax25)。這樣主傳動各變速組的變速圍限制在r8一l0之間。對于進(jìn)給傳動系統(tǒng)

45、，由于傳動件的轉(zhuǎn)速較低，尺寸較小，變速圍可放寬到Umin=15Umax28，這樣進(jìn)給傳動中各變速組的變速圍限制在r14之。上述限制是建議限制圍，若條件許可，也允許超過上述圍，但可能會給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來困難。 機(jī)床的傳動系統(tǒng)中，最后擴(kuò)大組的變速圍必定最大，因此一般只要檢查最后擴(kuò)大組的變速圍不超過限制圍，則其余的變速組也不會超過。根據(jù)以上原則可得機(jī)床的結(jié)構(gòu)式為3. 繪制轉(zhuǎn)速圖根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)式繪制轉(zhuǎn)速圖。如下圖所示 4.3.3 確定各級傳動副齒輪的齒數(shù) 1) 機(jī)床轉(zhuǎn)速圖確定后則各變速組的傳動比也就確定了即可進(jìn)一步確定各變速組中傳動副的齒輪齒數(shù)、帶輪的直徑等，在確定齒數(shù)時(shí)要注意下列幾點(diǎn)： 1)齒輪的齒數(shù)和

46、；不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大。一般推薦齒數(shù)和，常選用在100之。 2）同一變速組中的各對齒輪，其中心距必須保持相等。在同一變速組一般采用相同的模數(shù)，這是因?yàn)楦鼾X輪副的速度變化不大，受力情況差別不大。也就是說在同一變速組中各對齒輪的齒數(shù)和相等。 3)最小齒輪的齒數(shù)應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪就最小齒數(shù)一般取。 4)應(yīng)保證最小齒輪裝到軸上或套簡上具有足夠的強(qiáng)度、圖14所示為保證輪齒受力和熱處理之后齒根部分不致于斷裂齒根到孔壁或鍵槽的壁厚M應(yīng)有足夠的厚度，一般推薦值2mm為齒輪的模數(shù))，由此可知，在確定最小齒輪的齒數(shù)時(shí)，要先估算傳動軸的直徑。 圖14齒輪的齒厚 5)保證主軸的轉(zhuǎn)速

47、誤差在規(guī)定圍之。按照ISO2291973規(guī)定，機(jī)床主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速或每分鐘雙行程數(shù)對于優(yōu)先數(shù)列的理論值的相對誤差，應(yīng)在圍。 對于變速組齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組每對齒輪的齒數(shù)和、及小齒輪的齒數(shù)可從表4中選取。在表中，橫坐標(biāo)是齒數(shù)和；縱坐標(biāo)是傳動副的傳動比u；表中所列的u值是傳動副的被動齒輪的齒數(shù)；齒數(shù)和減去被動齒輪齒數(shù)就是主動齒輪齒數(shù)。表中所列的u值全大于1，即全是升速傳動。對于降速傳動副，可取其倒數(shù)查表，查出的齒數(shù)則是主動齒輪齒數(shù)。 本設(shè)計(jì)所選用的公比為標(biāo)準(zhǔn)公比，齒輪齒數(shù)可有表中查出。圖13中的變速組a有三個(gè)傳動副，其傳動比分別是：。按u=3.16，2，2.51查表。在

48、合適的齒數(shù)和Sz圍，查出存在上述兩個(gè)傳動比的Sz分別有： =70，72，73，75，77，78，80，82，83，84，87，88 =64，66，67，69，72，75，78，81，84，86，87，89 =70，71，73，74，77，78，80，81，84，85，87，88根據(jù)前面的敘述，改變速組a的齒輪齒數(shù)和應(yīng)相等，符合條件的有Sz=84，87。試取Sz=84。從表中可查出兩個(gè)傳動副的主動齒輪齒數(shù)分別為20和64。則可算出變速組a中的三個(gè)傳動副的齒輪齒數(shù)為20/64，24/60，28/56。同樣可查表得變速組b中的兩個(gè)傳動副的齒輪齒數(shù)為。為了使調(diào)速箱達(dá)到機(jī)床進(jìn)給所達(dá)到的速度需增加一個(gè)定比

49、傳動齒輪對。齒數(shù)為25/47。箱體的運(yùn)動結(jié)構(gòu)簡圖如下：4.3.4 驗(yàn)算傳動比 有前面的敘述可知實(shí)際傳動比(齒輪齒數(shù)之比)與理論傳動比(轉(zhuǎn)速圖上給定的傳動比)之間的轉(zhuǎn)速誤差應(yīng)在允許的圍之.一般應(yīng)滿足 式中 主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速; n-主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速; 公比. 所以;經(jīng)驗(yàn)算所選齒輪轉(zhuǎn)速誤差在允許的圍。所選齒輪符合要求。4.4 各軸及齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定4.4.1 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動系統(tǒng)中的主軸和傳動件的尺寸大小主要決定于它所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小，而轉(zhuǎn)矩大小則和所傳遞的功率及轉(zhuǎn)速兩個(gè)因素有關(guān)。進(jìn)給傳動系統(tǒng)是在恒轉(zhuǎn)矩條件(在各種轉(zhuǎn)速下最大傳動轉(zhuǎn)矩相等)下工作的。因此，確定進(jìn)給傳動系統(tǒng)的計(jì)算轉(zhuǎn)速，主要用以確定所需的功

50、率。進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以按下列三種情況來確定。1)具有快速運(yùn)動的進(jìn)給系統(tǒng)傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)取最大快速運(yùn)動時(shí)的轉(zhuǎn)速(速度)。2)對于切削進(jìn)給分力遠(yuǎn)大于移動部件摩擦力的中型機(jī)床，傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)取機(jī)床在最大切削抗力工作時(shí)所用的最大進(jìn)給速度，一般為機(jī)床規(guī)格中規(guī)定的最大進(jìn)給速度的1213。3)對于移動部件的摩擦力比切削進(jìn)給分力大的大型機(jī)床和精密、高精度機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)，傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)取最大進(jìn)給速度時(shí)的轉(zhuǎn)速(速度)。結(jié)合我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)床的特點(diǎn)，進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算轉(zhuǎn)速為最大運(yùn)動的轉(zhuǎn)速。所以各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為27.5 r/min，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為14.6 r/min，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為7.5

51、 r/min，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為3.75 r/min。4.4.2 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 根據(jù)設(shè)計(jì)機(jī)床的特點(diǎn)，各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為傳遞最大功率最小齒輪的轉(zhuǎn)速。所以個(gè)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：軸軸之間Z=32齒輪在7. 5r/min時(shí)傳遞最大功率，是計(jì)算轉(zhuǎn)速。 軸軸之間Z=28齒輪在14.6 r/min時(shí)傳遞最大功率，是計(jì)算功率。 軸軸之間Z=25齒輪在27.5 r/min時(shí)傳遞最大功率，是計(jì)算功率。4.5 傳動零件的初步計(jì)算4.5.1傳動軸直徑初定 用公式計(jì)算軸的直徑式中:d-傳動軸的直徑,mm; N-傳動軸所傳動的功率,KW; nj-傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,r/min; .該軸允許的扭轉(zhuǎn)角deg/m,取. 所以圓整得

52、 =35mm 圓整得 =40mm圓整得 =45mm圓整得 =55mm4.5.2 齒輪模數(shù)計(jì)算和齒輪中心距的計(jì)算利用齒輪的彎曲強(qiáng)度公式計(jì)算 式中 -計(jì)算的齒輪模數(shù)； i-計(jì)算齒輪的傳動比,為大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，即i1；i后面的正號用于外嚙合，負(fù)號用于嚙合。 電機(jī)的功率，kw； -齒寬系數(shù)，=B/m(B為齒寬;m為模數(shù))一般取=610； -計(jì)算齒輪的齒數(shù)； -許用接觸應(yīng)力mpa，取=1100MPa； -齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min。圓整模數(shù)得：=4mm，=4mm，=4.5mm。各傳動副間的中心距：軸I-II間齒輪的中心距為a1=（z1+z2）*m/2=72*4/2=144mm軸II-III間

53、齒輪的中心距為a2=（z1+z2）*m/2=84*4/2=168mm軸III-IV間齒輪的中心距為a3=（z1+z2）*m/2=95*4.5/2=213.75mm5. 離合器的選擇離合器的作用是使同軸線的兩軸、或軸與該軸上的空套傳動件，如齒輪、皮帶輪等，根據(jù)工作需要隨時(shí)接通或分離，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的啟停、變速、換向及過載保護(hù)。離合器種類很多，按其結(jié)構(gòu)、功用的不同可分為嚙合式離合器，摩織式離合器，超越式離合器和安全離合器；按其操作方式的不同，又可分為操縱式(機(jī)械、氣動、液壓、電磁操縱式)和自動離合器。機(jī)床上常用離合器的結(jié)構(gòu)和基本特點(diǎn)見表。（下略）大多數(shù)離合器已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，使用時(shí)可按需要選擇合適的類型、型號和尺寸。5.1 嚙合式離合器嚙合式離合器由兩個(gè)半離合器組成，利用兩個(gè)半離合器的齒爪相互嚙合傳遞運(yùn)動和扭短。按其結(jié)構(gòu)的不同，又可分為牙嵌式和齒式。圖(a)為牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)。與齒輪成為一體的半離