【正文】 ..... 4 設計方案選擇 .................................................... 4 3 可調式雙頭鉆頭 的設計 ................................................. 9 預選加工材料，加工直徑 .......................................... 9 計算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 ............................... 10 計算單個鉆頭軸向切削 力 ................................... 10 計算單個鉆頭扭矩 ......................................... 10 鉆頭中各軸及齒輪的計算 ......................................... 12 齒輪 11 的計算 .................................. 12 齒輪 7 的計算 ....................................... 17 雙頭鉆頭內各軸的設計 ........................................... 19 計算軸 I、 VIII 的最小直徑 ................................. 19 計算軸 II、 VII 的最小直徑 ................................. 20 計算軸 III 的最小直徑 ..................................... 20 4 傳動系統(tǒng)減速箱設計 ................................................... 21 減速箱內各齒輪設計 ............................................. 21 傳動系統(tǒng)減速箱齒輪 3z 、 4z 的設計 ............................ 22 傳動系統(tǒng)減速箱齒輪 1z 、 2z 的設計 ............................ 23 雙頭鉆頭內各軸的設計 ........................................... 23 IV 計算軸 III的最小直徑 ..................................... 24 計算軸 IV 的最小直徑 ...................................... 24 計算軸 V 的最小直徑 ....................................... 24 計算軸 VI 的最小直 徑 ...................................... 25 5 傳動系統(tǒng)電機的選用 .................................................. 26 計算折算到電機主軸上的轉矩 ..................................... 26 6 鉆頭軸向進給系統(tǒng)的設計 ............................................... 27 鉆頭軸向進給絲杠螺母副的計算和選型 ............................. 27 工作臺基本參數(shù) ............................................ 27 計算進給牽引力 (N)mF ...................................... 27 計算最大動載荷 C .......................................... 27 滾珠絲杠螺母副的選型 ...................................... 28 傳動效率計算 ............................................. 28 剛度檢驗 .................................................. 29 穩(wěn)定性校核 ................................................ 31 齒輪傳動比計算 ................................................. 31 步進電機的計算和選型 ........................................... 32 初選電機型號 .............................................. 32 電機校核計算 .............................................. 32 7 XY 工作臺的設計 ..................................................... 36 工作臺滾珠絲杠螺母副的計算和選型 ............................... 36 工作臺基本參數(shù) ............................................ 36 計算進給牽引力 (N)mF ...................................... 36 軌道的選擇 ..................................................... 37 8 結 論 ............................................................. 38 參 考 文 獻 ........................................................... 39 致 謝 .............................................................. 40 1 1 前言 本課題的背景和研究意義 機械工業(yè)肩負著為國民經濟各個部門提供技術裝備的重要任務。 鉆床的特點是工件固定不動，刀具做旋轉運動 。 鉆桿箱傳動為了保證高速旋轉、 精度 平穩(wěn)，由交換 皮帶 輪 及皮帶，和 雙速電機 驅動的有級傳動變?yōu)闊o級調速的變頻電機到電 主軸 驅動，為鉆削小孔深孔和提高深孔鉆床的水平質量 提供 了有利條件 [58]。 隨著中國經濟的 2 快速發(fā)展，進入 21世紀，我國機 床制造業(yè)既面臨著提升機械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制作裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入 WTO后市場 激烈的 競爭壓力。 可以 兩軸 或兩軸 以上同時鉆孔或攻牙 ，故稱多軸鉆床。如汽車、摩托車多孔零部件 、 發(fā)動機箱體、鋁鑄件殼體、制動鼓、剎車盤、轉向器、輪轂、差速殼、軸頭、半軸、車橋等，泵類、閥類、液壓元件、太陽能配件等等。 適合 大批量 加工 的工件。 本課題就設計了這么一種雙頭鉆床，這種鉆床 價格相對低廉，體積小、重量輕、操作方便 、 可靠性高，且 可以 同時鉆兩孔的工作方式大大提高了工作效率，減輕 了 工作量，提高 了 工作效率 和加工精度 。主運動（旋轉）及進給運動同時進行。 萬向聯(lián)軸器的共同特點是角向補償量較大，不同結構型式萬向聯(lián)軸器兩軸線夾角不相同，一般 ≤5176。在調整加多軸頭箱內有一個主動輪和多個從動輪 ， 主動輪與電機聯(lián)結，將動力傳給多個從動輪 ， 從動輪再驅動鉆頭對工件進行加工。 此可調式雙頭鉆床原理如圖： 6 圖 可調式兩軸鉆孔動力頭結構調整圖 此次設計主要目的在于改造單頭鉆床為可調式多頭鉆床。松開連接體 1 的鎖緊螺釘，整個鉆孔頭可以繞太陽齒輪 3，自由轉動，調整回補轉角 θ 。 圖 通過曲柄滑塊實現(xiàn)鉆頭可調原理圖 優(yōu)點：結構原理簡單，易于實現(xiàn) ， 采用三點鉸接的兩根可調桿件作為傳動機架 , 使鉆機與動源可分別裝夾 , 解決了鉆頭主軸與動力源相對移動、降速、隔振、傳動副中心距可調等一系列問題。 初選 ： 小齒輪 材料 40rC （調制）硬度 280(HBs)；齒數(shù) 8 14z? 大齒輪材料 45 鋼（調制）硬度 240(HBs)；齒數(shù) 11 21z ? 由設計計算公式進行計算，即 21 1 13( 8 )1112 . 3 2 ( )[]EtdHK T u Zd u????? （ ） （ 1）確定公式內的各計算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù) 1 ? 2）小齒輪傳遞的轉矩 由 計算所得的鉆頭扭矩即為小齒輪傳遞扭矩 1 (N m)T ?? 3）由表 107[2]選取齒寬系數(shù) 1d?? 。 由表 105[2]查得 8 ? ， 9 ? 7） 計算大、小齒輪[]Fa SaFYY?并加以比較 888 [ ] SaFYY? ??? 999 [ ] SaFYY? ??? 大齒輪的數(shù)值大 （ 2） 設計計算 38 22 1 . 3 9 1 5 9 5 0 0 . 0 1 7 1 5 1 . 1 3 1 ( m m )1 1 4m ??? ? ??（ ） 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而 齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，可 以 取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù) 并就近圓整為標準值 (mm)m? ，按接觸疲勞強度計算得的分度圓直徑 8 (mm)d ? ，算出小齒輪齒數(shù) 88 ? ? ? ? ?（ ）（ 8 ） 大齒輪齒數(shù) 9 1 11 .5 2 0 3 0zz? ? ? ? ( 8 ) ( 9 ) 1. 5(m m )mm?? 17 這樣計算出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強，并做到了結構緊湊，避免浪費。故，只需分析校核齒輪 5即可 1． 齒輪傳遞的轉矩 計算齒輪 7 的 扭矩 9( 6 , 9 ) 181 30 5 2( N m )20 zTTz ?? ? ? ? ? ? 式中 ? — 傳動效率， =? 計算齒輪 5的轉矩 3 ( 6 , 9 ) 12 2 9 . 9 2 0 . 9 2 2 ( N m )zTT ?? ? ? ? ? ? 11 的計算過程 計算后的 5 6 7 40z z z? ? ? ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) 1 .5 ( m m )m m m? ? ? (1)計算分度圓直徑 5 6 7 5 5 4 0 1 . 5 6 0 ( m m )d d d z m? ? ? ? ? ?（ ） （ ） （ ） （ ） (2)計算中心距 565 , 6 60 60 60 ( m m )22dda ? ?? ? ?（ ） （ ）（ ） 575 , 7 60 60 60 ( m m )22dda ? ?? ? ?（ ） （ ）（ ） 19 (3)計算齒輪寬度 ( 5 ) 2 5 0 . 6 6 0 3 6 ( m m )dbd?? ? ? ?（ ） 圓柱齒輪的實用 齒寬在按 5dbd?? （ ） 計算后適當圓整，且常將 齒輪 7 的齒寬在整值的基礎上人為的加寬 5 10(mm) ，以防齒輪因裝配誤差產生軸向錯位，導致嚙合齒寬減小而增 7 齒輪單位齒寬的工作載荷。齒數(shù) 3 30z? ， 4 45z ? 。因而其數(shù)值大小和導軌的型式有關?？捎嬎愠鰝鲃颖?i 0360 3 6 0 0 .0 1 0 .80 .7 5 6pbi L?? ?? ? ?? （ ） 考慮到結構上的原因，不使大齒輪直徑過大，以免影響溜板的有效行程，故此處可采用兩級齒輪降速。 （ 1） 快速空載啟動力矩 qM max 0=+qaM M M （ ） 34 2m a xm a x2m a x106022 1060aaanM J JtnJt????????? ? ??? （ ） maxmax 360bpvn ???? 將前面數(shù)據代入，式中各符號意義同前。從圖 317(n) [1]看出，當步進電機啟動時， 480(Hz)qf ? 時， 50(N cm)M ??。 37 圖 工作臺進給系統(tǒng)計算簡圖 計算過程參照主進給系統(tǒng)的計算過程 由計算可得絲杠型號為 1 2021WD 外循環(huán)調整預緊的不帶襯套的雙螺母 滾珠絲杠；電機為 90BF002 型步