【文章內(nèi)容簡介】 頭用于加工灰鑄鐵，這里按 HBS=200HBS計(jì)算 據(jù)表 28硬質(zhì)合金鉆頭加工灰鑄鐵的進(jìn)給量（HBS170HBS）,這里按 f= 得 = = = 0 = m = = 410 = = = = = 有 V== F=410 = N T = = .m P= = = [ P ] = 滿足功率要求。 則用硬質(zhì)合金鉆頭YG8鉆削時(shí)，f max = / r 確定用于鉆削計(jì)算的極限值 由于以上所計(jì)算的進(jìn)給量是在機(jī)床功率允許的最大值，此時(shí)轉(zhuǎn)速為最小值， 而在多軸頭架中從主軸到鉆削主軸是升速運(yùn)動，可以充分發(fā)揮Z535的各級轉(zhuǎn)速對比各種工況下的鉆削速度，小軸鉆削速度為： （1）高速鋼鉆頭鉆削加工碳素結(jié)構(gòu)鋼（σb = 650 Mpa ）時(shí) v= n=V/πD== (2) 高速鋼鉆頭加工灰鑄鐵（200HBS）時(shí) v== (3) 用硬質(zhì)合金鉆頭 YG8 加工灰鑄鐵（200HBS）時(shí) v== 對比可以看出在鉆床所允許的功率下，工作最低轉(zhuǎn)速為 r/min，根 據(jù)有關(guān)手冊查得 Z535 鉆床的各級轉(zhuǎn)速為：6100、1190、27400、5 750、1100r/min 為了減小軸頭架的尺寸，防止頭架過重，應(yīng)盡量縮小頭架的傳動比，取主軸最低轉(zhuǎn)速為 140r/min 進(jìn)行升速，此時(shí)鉆削軸轉(zhuǎn)速為 則總的傳動比為： i = = 考慮鉆頭都有一定的轉(zhuǎn)向，一般為右旋，為了使鉆削主軸與機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)動方向一致（都為右旋） ，采用兩級齒輪傳動。如果把傳動比分配的合理，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、對機(jī)床的作用力就小，潤滑條件也好。若分配不合理，可能會造成種種不便，因此分配傳動比時(shí)要考慮以下原則： （1） 各級傳動比應(yīng)在每一級傳動的范圍內(nèi)，查表 1（2） 各級傳動尺寸要協(xié)調(diào)合理。（3） 取= 總傳動比 i=== == ==為保證頭架總體尺寸不至于過大， 取小齒輪的齒數(shù)取 Z3=20， 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式10試算，即 (）(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）試選=。 2）由圖10選取區(qū)域系數(shù)=。 3）由圖10查得=，=，則 4）許用接觸應(yīng)力，其余參數(shù)均與例題10相同。（2）計(jì)算 1）試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得mm= 2）計(jì)算圓周速度V。 3）計(jì)算齒寬b。 b= 4)計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù) 齒高 h== 則取模數(shù)m=2則各個(gè)齒輪的尺寸為： 小齒輪 =20 =m = 202=40mm 介輪 =20=30 =302=60mm 中心輪 = 302=60 =602 =120mm 齒輪齒數(shù)確定后，算得傳動比誤差，總齒數(shù)比為： ===3 傳動比誤差為： 誤差在 177。5% 內(nèi)，滿足誤差要求。 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1） 選定齒輪的傳動方式：初定為外嚙合（2） 齒輪分布方案確定： 根據(jù)分析零件圖，多孔零件箱齒輪分布初定有以下兩種形式。 圖31 傳動方案 圖32 傳動方案根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而有效的傳動是：用一根傳動軸帶支多根主軸。因此，本設(shè)計(jì)中采用了圖1所示的齒輪傳動方案。選擇齒輪的材料 查表 8—1 小齒輪選用40Cr 調(diào)質(zhì)處理 介輪選用45調(diào)質(zhì)處理 中心輪選用45正火處理 （3） 對中心輪進(jìn)行齒根彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算 ，由式8— （） 確定齒輪傳動精度等級，小齒輪的轉(zhuǎn)速算得為 ，最高 達(dá) 1000r/min 左右，小齒輪的圓周速度 = πnd = π = / min = πnd = π 1100 = / min 參考表 8—1，8—1選取 齒寬系數(shù) = 小齒輪轉(zhuǎn)矩，按最大值計(jì)算為 T3=(高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí))，根據(jù)介輪受力分析 載荷系數(shù) K 由式（8—54）得 （） 查表 82得 使用系數(shù) = 查表 85 得 動載荷系數(shù) = 查表 86得 齒向載荷分布系數(shù) = 查表 85及 β =0 得 齒間載荷分布系數(shù) = 則動載荷系數(shù) K== 查圖 86 得齒型動載荷系數(shù) 中心輪 = 介輪 = 查圖 86 得應(yīng)力修正系數(shù) 中心輪 = 介輪 重合度系數(shù) 由式867 =++ 許用彎曲應(yīng)力 由式871 == 彎曲疲勞極限 查圖8 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式870 得 ） = 彎曲壽命系數(shù) 查圖8 尺寸系數(shù) 查圖8 安全系數(shù) 查圖8 則 =39011/=300N/mm =46011/=354N/mm又因?yàn)橹行妮嘄X寬 介輪齒寬較大，在計(jì)算時(shí)按 （已經(jīng)取得比實(shí)際值大，若校核安全，則肯定安全）故 （1） 對小齒輪進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由式863得 （）齒寬系數(shù)查表8，取齒寬 介輪齒寬暫取，實(shí)際不止這尺寸，若按照此尺寸校核安全，則介輪肯定安全。小齒齒寬 小齒輪轉(zhuǎn)矩 （注：為極大值） 載荷系數(shù)K 由式（8—54）得 使用系數(shù) 查表8動載荷系數(shù) 查表8齒向載荷分布系數(shù) 查表8齒間載荷分布系數(shù) 查表8及=0得 查表8并查值則載荷系數(shù)彈性系數(shù) 查表8節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查表8重合度系數(shù) 查表8（）許用接觸應(yīng)力 式869得 接觸疲勞極限應(yīng)力、查圖8 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式870 得 （已算得） 則查圖8 得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕） 硬化系數(shù) 查圖8及說明 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表8，按一般可靠度查得 取 =57011/=518N/mm =148011/=1345N/mm 齒數(shù)比 故 軸承的校核計(jì)算 （1）中心軸上36207型角接觸球軸承的校核 1） 計(jì)算軸承支反力 合成支反力 1） 軸承的派生軸向力 由式58，估計(jì)A（軸向力即頭架重力）為200N，取e= 得 2） 軸承所承受的軸向載荷 因 由式510 4）軸承當(dāng)量動載荷（1） 因 ，查表5 ， 式57 （2） 查表5 式57 5） 軸承的動載荷要求，接受力要求軸承應(yīng)當(dāng)具有的當(dāng)量動載荷，由表表5得，按式56 =Cr=23500 36207型角接觸球軸承校核安全（2） 小軸上8205型單向推力軸承的校核 由于單向推力軸承只承受軸向力，在鉆削時(shí)，（硬質(zhì)合金YG8鉆削灰鑄鐵時(shí)）則 （查表5，），合格。（1）小軸上的平鍵校核 選用的是6616，A型平鍵。由式249，得 查表2（軸聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力）按有輕微沖擊載荷取，校核合格。（3） 中心軸上的平鍵校核選用的是10818A型平鍵，有 稍微有些危險(xiǎn)，改為采用雙鍵，成對稱布置，考慮到制造誤差使鍵上載荷分布不均，安全。 在鉆頭中，只有介輪軸上的螺紋比較重要，需要進(jìn)行校核。（1） 螺栓材料及其性能等級螺栓材料 45鋼性能等級 查表2—，（2） 螺栓受力分析計(jì)算螺栓在頭架中只承受介輪軸往下的零件（介輪軸、介輪、支架、小齒輪、小軸及鉆頭）的重力，經(jīng)過估算。受力為P== 螺栓工作拉力 由式215 F=P/Z=殘余預(yù)緊力 查表2選 螺栓總拉力 由式 226相對剛度系數(shù) 查表2螺栓預(yù)緊力 由式227/== （3）初定螺栓直徑 選安全系數(shù) 查表2 許用拉應(yīng)力 由式233 所需螺栓小徑 由式229 cm 螺栓大徑 查有關(guān)手冊并根據(jù)軸的直徑 取 d=20mm,其d1=（4）螺栓疲勞強(qiáng)度校核螺栓尺寸系數(shù) 查表2 螺栓材料的疲勞極限 應(yīng)力幅安全系數(shù) 查表2 應(yīng)力集中系數(shù) 查表2 螺栓許用應(yīng)力幅 由式236 螺栓應(yīng)力幅 由式 230 1）小軸最大轉(zhuǎn)矩 2）作用在齒輪的力 圓周力 徑向力 3）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，按式42初估軸的最小直徑，查表4取A=115，可得 高速鋼鉆頭鉆削碳素鋼時(shí) 高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí) 硬質(zhì)合金鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí) 當(dāng)軸上開有鍵槽時(shí)會削弱軸的強(qiáng)度，要適當(dāng)增大軸的直徑。軸段上有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3～5%，故 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A 擬定軸上零件的裝配方案（見圖4） B 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 軸段1 齒輪左端用彈簧擋圈定位，按軸段1的直徑，取擋圈直徑D=().取. 軸段2 該軸段安裝滾動軸承。此軸承主要承受切削力，即軸向力，選用單向推力軸承，取軸段直徑，選用8205型單向推力軸承，尺寸dDT=2547,銅套的長度取為45mm,軸段3 該軸段為夾頭，起加緊鉆頭的作用，其具體尺寸有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，此處不再詳細(xì)分析。 圖33小軸的裝配簡圖 5）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵，尺寸為，為了保證齒輪與軸有良好的對中性，取齒輪與軸的配合為。 滾動軸承與軸的周向定位是采用過渡配合保證的，此軸段公差取為。 6）確定軸上零件圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見圖3，軸端倒角取。 7）軸的強(qiáng)度校核 A）求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出計(jì)算簡圖，在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，因其只承受軸向力，對軸的強(qiáng)度無影響，而銅套與軸的配合段可視為墻壁。 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖可以看出，A截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。 A截面處的及的數(shù)值如下 彎矩 和 水平面 垂直面 合成彎矩 扭矩 當(dāng)量彎矩 B）校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表41查得 ，則，即58～65N/mm,取，軸的計(jì)算應(yīng)力為