【正文】 ..... 4 設(shè)計(jì)方案選擇 .................................................... 4 3 可調(diào)式雙頭鉆頭 的設(shè)計(jì) ................................................. 9 預(yù)選加工材料，加工直徑 .......................................... 9 計(jì)算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 ............................... 10 計(jì)算單個(gè)鉆頭軸向切削 力 ................................... 10 計(jì)算單個(gè)鉆頭扭矩 ......................................... 10 鉆頭中各軸及齒輪的計(jì)算 ......................................... 12 齒輪 11 的計(jì)算 .................................. 12 齒輪 7 的計(jì)算 ....................................... 17 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) ........................................... 19 計(jì)算軸 I、 VIII 的最小直徑 ................................. 19 計(jì)算軸 II、 VII 的最小直徑 ................................. 20 計(jì)算軸 III 的最小直徑 ..................................... 20 4 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱設(shè)計(jì) ................................................... 21 減速箱內(nèi)各齒輪設(shè)計(jì) ............................................. 21 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪 3z 、 4z 的設(shè)計(jì) ............................ 22 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪 1z 、 2z 的設(shè)計(jì) ............................ 23 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) ........................................... 23 IV 計(jì)算軸 III的最小直徑 ..................................... 24 計(jì)算軸 IV 的最小直徑 ...................................... 24 計(jì)算軸 V 的最小直徑 ....................................... 24 計(jì)算軸 VI 的最小直 徑 ...................................... 25 5 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用 .................................................. 26 計(jì)算折算到電機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩 ..................................... 26 6 鉆頭軸向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................... 27 鉆頭軸向進(jìn)給絲杠螺母副的計(jì)算和選型 ............................. 27 工作臺(tái)基本參數(shù) ............................................ 27 計(jì)算進(jìn)給牽引力 (N)mF ...................................... 27 計(jì)算最大動(dòng)載荷 C .......................................... 27 滾珠絲杠螺母副的選型 ...................................... 28 傳動(dòng)效率計(jì)算 ............................................. 28 剛度檢驗(yàn) .................................................. 29 穩(wěn)定性校核 ................................................ 31 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 ................................................. 31 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 ........................................... 32 初選電機(jī)型號(hào) .............................................. 32 電機(jī)校核計(jì)算 .............................................. 32 7 XY 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) ..................................................... 36 工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 ............................... 36 工作臺(tái)基本參數(shù) ............................................ 36 計(jì)算進(jìn)給牽引力 (N)mF ...................................... 36 軌道的選擇 ..................................................... 37 8 結(jié) 論 ............................................................. 38 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................... 39 致 謝 .............................................................. 40 1 1 前言 本課題的背景和研究意義 機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供技術(shù)裝備的重要任務(wù)。 鉆床的特點(diǎn)是工件固定不動(dòng)，刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。 鉆桿箱傳動(dòng)為了保證高速旋轉(zhuǎn)、 精度 平穩(wěn)，由交換 皮帶 輪 及皮帶，和 雙速電機(jī) 驅(qū)動(dòng)的有級(jí)傳動(dòng)變?yōu)闊o級(jí)調(diào)速的變頻電機(jī)到電 主軸 驅(qū)動(dòng)，為鉆削小孔深孔和提高深孔鉆床的水平質(zhì)量 提供 了有利條件 [58]。 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的 2 快速發(fā)展，進(jìn)入 21世紀(jì)，我國(guó)機(jī) 床制造業(yè)既面臨著提升機(jī)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(jī)，也遭遇到加入 WTO后市場(chǎng) 激烈的 競(jìng)爭(zhēng)壓力。 可以 兩軸 或兩軸 以上同時(shí)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(dòng)機(jī)箱體、鋁鑄件殼體、制動(dòng)鼓、剎車盤、轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)了這么一種雙頭鉆床，這種鉆床 價(jià)格相對(duì)低廉，體積小、重量輕、操作方便 、 可靠性高，且 可以 同時(shí)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(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)）及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。 萬向聯(lián)軸器的共同特點(diǎn)是角向補(bǔ)償量較大，不同結(jié)構(gòu)型式萬向聯(lián)軸器兩軸線夾角不相同，一般 ≤5176。在調(diào)整加多軸頭箱內(nèi)有一個(gè)主動(dòng)輪和多個(gè)從動(dòng)輪 ， 主動(dòng)輪與電機(jī)聯(lián)結(jié)，將動(dòng)力傳給多個(gè)從動(dòng)輪 ， 從動(dòng)輪再驅(qū)動(dòng)鉆頭對(duì)工件進(jìn)行加工。 此可調(diào)式雙頭鉆床原理如圖： 6 圖 可調(diào)式兩軸鉆孔動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)調(diào)整圖 此次設(shè)計(jì)主要目的在于改造單頭鉆床為可調(diào)式多頭鉆床。松開連接體 1 的鎖緊螺釘，整個(gè)鉆孔頭可以繞太陽齒輪 3，自由轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整回補(bǔ)轉(zhuǎn)角 θ 。 圖 通過曲柄滑塊實(shí)現(xiàn)鉆頭可調(diào)原理圖 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn) ， 采用三點(diǎn)鉸接的兩根可調(diào)桿件作為傳動(dòng)機(jī)架 , 使鉆機(jī)與動(dòng)源可分別裝夾 , 解決了鉆頭主軸與動(dòng)力源相對(duì)移動(dòng)、降速、隔振、傳動(dòng)副中心距可調(diào)等一系列問題。 初選 ： 小齒輪 材料 40rC （調(diào)制）硬度 280(HBs)；齒數(shù) 8 14z? 大齒輪材料 45 鋼（調(diào)制）硬度 240(HBs)；齒數(shù) 11 21z ? 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即 21 1 13( 8 )1112 . 3 2 ( )[]EtdHK T u Zd u????? （ ） （ 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù) 1 ? 2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由 計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)計(jì)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(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度所決定的承載能力，而 齒面接觸疲勞強(qiáng)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(guān)，可 以 取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù) 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 (mm)m? ，按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)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(jì)算出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。故，只需分析校核齒輪 5即可 1． 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 計(jì)算齒輪 7 的 扭矩 9( 6 , 9 ) 181 30 5 2( N m )20 zTTz ?? ? ? ? ? ? 式中 ? — 傳動(dòng)效率， =? 計(jì)算齒輪 5的轉(zhuǎn)矩 3 ( 6 , 9 ) 12 2 9 . 9 2 0 . 9 2 2 ( N m )zTT ?? ? ? ? ? ? 11 的計(jì)算過程 計(jì)算后的 5 6 7 40z z z? ? ? ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) 1 .5 ( m m )m m m? ? ? (1)計(jì)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(jì)算中心距 565 , 6 60 60 60 ( m m )22dda ? ?? ? ?（ ） （ ）（ ） 575 , 7 60 60 60 ( m m )22dda ? ?? ? ?（ ） （ ）（ ） 19 (3)計(jì)算齒輪寬度 ( 5 ) 2 5 0 . 6 6 0 3 6 ( m m )dbd?? ? ? ?（ ） 圓柱齒輪的實(shí)用 齒寬在按 5dbd?? （ ） 計(jì)算后適當(dāng)圓整，且常將 齒輪 7 的齒寬在整值的基礎(chǔ)上人為的加寬 5 10(mm) ，以防齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位，導(dǎo)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(dǎo)軌的型式有關(guān)。可計(jì)算出傳動(dòng)比 i 0360 3 6 0 0 .0 1 0 .80 .7 5 6pbi L?? ?? ? ?? （ ） 考慮到結(jié)構(gòu)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(jí)齒輪降速。 （ 1） 快速空載啟動(dòng)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(jù)代入，式中各符號(hào)意義同前。從圖 317(n) [1]看出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)， 480(Hz)qf ? 時(shí)， 50(N cm)M ??。 37 圖 工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算過程參照主進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算過程 由計(jì)算可得絲杠型號(hào)為 1 2021WD 外循環(huán)調(diào)整預(yù)緊的不帶襯套的雙螺母 滾珠絲杠；電機(jī)為 90BF002 型步