組合機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具設(shè)計(jì)
摘 要
組合機(jī)床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展由萬(wàn)能機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床發(fā)展來(lái)的。組合機(jī)床是按照高度工序集中的原則設(shè)計(jì)的，即一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成許多同一中工序或多種不同工序的加工。組合機(jī)床分大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床兩大類(lèi)。按配置型式分為單工位和多工位機(jī)床兩大類(lèi)。
二十一世紀(jì)的制造業(yè)面臨著顧客需求驅(qū)動(dòng)、不可預(yù)測(cè)、快速多變和來(lái)自全球不斷增加的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，而且競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。市場(chǎng)的不斷變化要求制造系統(tǒng)加工的產(chǎn)品品種能夠快速變換以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率機(jī)床。它具有生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定等特點(diǎn)。
組合機(jī)床在汽車(chē)，拖拉機(jī)，柴油機(jī)，電機(jī)，儀器儀表，軍工及縫紉機(jī)、自行車(chē)等輕工業(yè)大批量生產(chǎn)中已獲得廣泛的應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車(chē)、工程機(jī)械等制造業(yè)也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類(lèi)零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件；也可用來(lái)完成軸套類(lèi)、輪盤(pán)類(lèi)、叉架類(lèi)和蓋板類(lèi)零件的部分或全部工序的加工。
本設(shè)計(jì)介紹了減振器活塞及支承座上雙面活塞八個(gè)大孔和八個(gè)小孔的多工位立式組合鉆床的設(shè)計(jì)過(guò)程。它包括組合鉆床的總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì)和夾具的設(shè)計(jì)三大部分。前者包括組合鉆床總體設(shè)計(jì)，切削用量的制定及刀具的選用。三圖一卡（被加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡）編制。中者包括主軸箱結(jié)構(gòu)繪制，主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，主軸箱坐標(biāo)計(jì)算以及主軸箱總圖設(shè)計(jì)，部分軸，齒輪，軸承的校核。后者包括工作臺(tái)的設(shè)計(jì)和夾具的布置，以及完成多工位的機(jī)械傳動(dòng)部分。
關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床 鉆床 總體設(shè)計(jì) 主軸箱設(shè)計(jì) 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 齒輪 夾具
- 56 -
Abstract
Combine the tool machine is develop by the all-powerful tool machine and the appropriation tool machine to come along with the development that produce.Combine the tool machine is according to principle design of the high work preface concentration of, namely one pedestal tool machine can complete many same medium work preface or various different work prefaceseseseses to process at the same time up.Combine the tool machine for cent large combination tool machine and the small scaled combination tool machine two major type.Press to install the pattern to is divided into the single work and many tool machine of works two major types.
21 centuries of manufacturing industry faces the customer need to drive, inscrutability, change and come from the market that world continuously increase the competition quickly and much, and compete to turn worse continuously.Market continuously change to request to make the product species that system process can quickly transformation with satisfy the market need.
Combine the tool machine is high-efficiency tool machine of the work preface concentration that be constitute by the in great quantities in general use parts and the appropriation parts of the jot.It has the efficiency of production high, process the accuracy stability etc. characteristics.
Combine the tool machine in the automobile, tractor, diesel engine, electrical engineering, the instrument appearance, the soldier work and sewing machines, bicycle etc. the light industry large quantity quantity produce in have already acquired the extensive application;Some business enterprises that wins the small batch quantity to produce, have already also expanded the application such as the manufacturing industries, such as tool machine, motorcycle and the engineering machine...etc..Combine the tool machine the most suitable and proper in process various body spare parts, if the air cylinder cover, air cylinder body, become soon spare partses such as a body, the electrical engineering and the appearance hull etc.;Also can use to process to part of or all work prefaces of complete stalk set, a dish, the fork and the cover plank spare partses.
This design introduces to reduce to flap the machine piston and pay the design process that a sign type of many works combination of accept the up two-sided piston eight big bores of and eight eyelets drills the bed.It include the combination to drill the bed total design, the principal axis box designs to design the three greatest parts with tongs.The former includes the combination to drill the total design of bed, slicing the establishment and knifes of pare the dosages to have of choose to use.Three one card( was process the spare parts work preface diagram, process the sketch map, the tool machine contact size diagram, the tool machine rate of production calculation card) establishment of figureses.The medium includes a structure of principal axis to draw, a design of principal axis originality according to the diagram, the choice and the motive calculation of the principal axis structure form.Spread the design and calculations of move the systems, the principal axis box sits the mark calculation and a total diagram of principal axis designs, parts of stalk, wheel gear, the pit in the school of the bearings.The latter includes the design and tongses of the work pedestal to arrange, and complete the machine of many works to spread to move the part.
Keyword: Combine the tool machine drills the bed A design Turn round the work set Wheel gear Tongs
目 錄
摘要 1
目 錄 4
前 言 6
1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及要求 8
1.1設(shè)計(jì)條件 8
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 8
1.3 設(shè)計(jì)關(guān)鍵 8
1.4 設(shè)計(jì)要求 9
2 夾具設(shè)計(jì) 10
2.1 組合機(jī)床夾具概述 10
2.2 加工工件簡(jiǎn)圖及工藝分析 12
2.3 定位方案設(shè)計(jì) 13
2.4 加緊方案設(shè)計(jì) 14
2.5 夾具體方案設(shè)計(jì) 15
2.6 夾具的具體設(shè)計(jì) 17
2.7 定位誤差分析 19
3 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 21
3.1 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)概述 21
3.1.1．用途 21
3.1.2．分類(lèi) 21
3.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)方案設(shè)計(jì) 22
3.2.1 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 23
3.2.2直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 25
3.2.3 錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 32
3.2.4 軸的設(shè)計(jì) 37
3.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 47
3.3.1 液壓傳動(dòng)的回路 47
3.3.2 液壓缸的選擇 48
3.3.3 進(jìn)給油缸的選擇 48
3.3.4 定位、加緊液壓系統(tǒng) 50
參考文獻(xiàn) 53
致??謝 54
前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次總的檢驗(yàn)和鞏固，是一次很好的理論聯(lián)系實(shí)際的鍛煉，相比以前的幾次課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的涉及面更加廣泛，是知識(shí)與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。做好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)具有很重要的意義。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)用于減振器活塞及支承座上雙面活塞孔的加工組合機(jī)床.。因此《畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》對(duì)雙面活塞孔的加工組合機(jī)床做了系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)與介紹。雙面活塞孔的加工組合機(jī)床主要部分是主軸箱、工件夾具和工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，它在機(jī)床加工過(guò)程中起著關(guān)鍵部位和有著非常重要的作用，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。設(shè)計(jì)雙面活塞孔的加工組合機(jī)床計(jì)時(shí)，在保證得到所要求孔在加工的同時(shí)，其安全性、精確性和機(jī)床的效率也是至為重要。在這次設(shè)計(jì)中，我查閱了大量的參考資料，在畢業(yè)實(shí)習(xí)中對(duì)多家工廠進(jìn)行了參觀學(xué)習(xí)，并請(qǐng)教老師和現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)工人，積累了一些雙面活塞孔的加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上盡量做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。
組合機(jī)床的設(shè)計(jì),目前基本上有兩種情況：其一,根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì),這是當(dāng)前最普遍的一種,其二,隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的廣泛應(yīng)用,一些工人根據(jù)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn),發(fā)明了具有通用部件的組合機(jī)床,叫做“專(zhuān)能組合機(jī)床”。這次的雙面活塞孔的加工組合機(jī)床就是屬于前一種。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求是：
1) 既要完成任務(wù)，又要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手的操作能力，而且把對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)放在第一位。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，根據(jù)所選定的設(shè)計(jì)課題，通過(guò)實(shí)習(xí)，結(jié)合工程實(shí)際，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)工作，受到一次機(jī)械工程師應(yīng)該如何解決工程實(shí)際問(wèn)題的一次初步訓(xùn)練。
2) 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生受到綜合運(yùn)用知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高自身技術(shù)水平，運(yùn)算能力及運(yùn)用計(jì)算機(jī)識(shí)圖、制圖和查閱手冊(cè)，使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和信息資料的能力，文字表達(dá)能力和一般組織管理能力。
3) 培養(yǎng)自己獨(dú)立工作的能力，鞏固和擴(kuò)大專(zhuān)業(yè)知識(shí)面，有較強(qiáng)的自學(xué)能力及工作適應(yīng)能力，提高運(yùn)用科研成果和新技術(shù)的能力及對(duì)現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行技術(shù)改造的能力。
4) 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)和嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度，使學(xué)生樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，多次經(jīng)焦鋒老師耐心指導(dǎo)，在此表示深深的謝意！
由于本人水平有限，時(shí)間倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中難免有不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，懇切的希望焦老師和讀者提出寶貴意見(jiàn)，給予批評(píng)指正！
1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及要求
組合機(jī)床在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用,在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、鉸孔、攻絲、鏜孔、鏜孔車(chē)端面、車(chē)削和銑削等加工工序。因此組合機(jī)床近年來(lái)廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)部門(mén)中，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有較重要的地位。
1.1設(shè)計(jì)條件
1) 對(duì)減振器活塞支撐座的孔進(jìn)行粗加工
2) 減振器活塞表面直徑40cm、加工孔厚度10cm、活塞總厚度22cm
3) 減振器活塞表面均勻分布8個(gè)大孔直徑3mm 均勻分布8個(gè)小孔直徑2.5mm
4) 加工工件材料：一級(jí)鑄鐵。
5) 所選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速約為910～1000r/min。
6) 批量條件：大批量生產(chǎn)。
7) 制造條件：一般制造條件，中型工廠生產(chǎn)。
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1) 設(shè)計(jì)方案的選擇與計(jì)算。
2) 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，各個(gè)零件的計(jì)算與設(shè)計(jì)，成套圖紙及說(shuō)明書(shū)。
1.3 設(shè)計(jì)關(guān)鍵
1) 選擇合適的主軸及主軸箱、合適的夾具和工作臺(tái)的液壓轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
2) 設(shè)計(jì)適合中型工廠生產(chǎn)的零部件。
3) 必須保證產(chǎn)品的精度和經(jīng)濟(jì)性。
1.4 設(shè)計(jì)要求
1) 運(yùn)轉(zhuǎn)定性
A. 軸承有一定的潤(rùn)滑性。
B. 主要零部件不易損壞。
C. 對(duì)提升線(xiàn)速度有一定的要求。
D. 環(huán)境的機(jī)械傳動(dòng)平穩(wěn)，支撐零件具有足夠的剛度，無(wú)明顯的振動(dòng)。
E. 有良好的傳動(dòng)，
2) 無(wú)害性
A. 工作時(shí)噪聲低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水平。
B. 軸承無(wú)漏油現(xiàn)象。
C. 盡量減少各種振動(dòng)和沖擊。
3) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性
A. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減輕自重，減少制造成本，系列化。
B. 采用較高的傳動(dòng)系統(tǒng)。
4) 結(jié)構(gòu)工藝性
A. 無(wú)特殊加工的零部件。
B. 結(jié)構(gòu)易于拆裝，運(yùn)貨。
5) 造型藝術(shù)性
A. 外觀造型新穎。
B. 尺寸比例符合美觀和規(guī)律。
C. 外觀，結(jié)構(gòu)，材料的選擇和表面處理要協(xié)調(diào)。
6) 設(shè)計(jì)規(guī)范性
A. 零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。
B. 技術(shù)參數(shù)符合優(yōu)先數(shù)系。
2. 夾具設(shè)計(jì)
2.1 組合機(jī)床夾具概述
“工欲其善，必先利其器”這是我國(guó)勞動(dòng)人民在生產(chǎn)斗爭(zhēng)中對(duì)工具重要性所作的結(jié)論。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，工具（工藝裝備）的作用也是如此。在機(jī)械制造工業(yè)中，為了達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及降低勞動(dòng)成本的目的，在工藝過(guò)程中，除機(jī)床等設(shè)備外還大量使用著各種工藝裝備。它包括夾具、模具、刀具、輔助工具及其測(cè)量工具等。因此，廣義地說(shuō)，夾具是一種保證產(chǎn)品質(zhì)量并便利和加速工藝過(guò)程的一種工藝裝備。不同的夾具，其結(jié)構(gòu)形式、工作情況、設(shè)計(jì)原則都不同，但就其數(shù)量和生產(chǎn)中所占的地位來(lái)說(shuō)，應(yīng)該以機(jī)床夾具為首。
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝準(zhǔn)備工作的重要內(nèi)容之一。夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)率、加工成本以及生產(chǎn)安全等都有直接的影響，為此設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的基本原則和要求。
1) 能保證工件的加工要求。保證加工質(zhì)量是設(shè)計(jì)時(shí)首要考慮的要求，即必須穩(wěn)定地達(dá)到工序圖上所規(guī)定的加工精度和表面粗糙度。這主要有所設(shè)計(jì)的定位裝置（有時(shí)要結(jié)合夾緊一起考慮）來(lái)保證。
2) 能提高加工效率。所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)在與生產(chǎn)批量相適應(yīng)的條件下，應(yīng)盡量采用夾緊可靠、快速高效的夾緊機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)方式以縮短輔助時(shí)間提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
3) 有利于降低成本。在保證加工質(zhì)量和效率的前提下，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件和組合元件，專(zhuān)用零件的結(jié)構(gòu)工藝性要好，制造容易，可縮短夾具制造周期、降低工件的生產(chǎn)成本。
4) 夾具操作要安全方便。夾具結(jié)構(gòu)中必要時(shí)要考慮安全防護(hù)裝置(含防屑、防塵、防油及噪音污染等)；良好的排屑措施、滑潤(rùn)方式以及操作維護(hù)方便等要求。
5) 考慮夾具的適應(yīng)性。在滿(mǎn)足所要求的加工質(zhì)量條件下，有時(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)品近期的發(fā)展，品種增多的要求，適當(dāng)擴(kuò)大夾具的適應(yīng)能力，使夾具具有一定的通用性、也是夾具設(shè)計(jì)經(jīng)常需要主意的問(wèn)題之一
夾具是組合機(jī)床的重要組成部件，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。它是用于現(xiàn)實(shí)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾壓，刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時(shí)的限位等作用的。
組合機(jī)床夾具和一般的夾具所起的作用看起來(lái)好像很接近，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求卻有著顯著的區(qū)別。組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)組合機(jī)床的配置方案的選擇，有很大的影響。下面介紹一下組合機(jī)床夾具的一些主要特點(diǎn)。
（a） 一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的，而組合機(jī)床機(jī)床夾具是機(jī)床的主要組成部分，其設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之一。
（b） 組合機(jī)床夾具和機(jī)床其它部分有極其密切的聯(lián)系：如回轉(zhuǎn)或移動(dòng)工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)鼓輪，主軸箱，刀具和輔具，鉆模板和托架，以及支撐部件等等。正確地解決它們之間的關(guān)系，是保證組合機(jī)床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一。而且?jiàn)A具的結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體要求來(lái)確定。如在液壓驅(qū)動(dòng)的立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上的夾具，其夾壓系統(tǒng)就可以采用液壓作為動(dòng)力；而在臥式鼓輪機(jī)床上的夾具，則多采用電氣——機(jī)械的加緊方式。
（c） 由于組合機(jī)床常是多刀，多面和多工序同時(shí)加工，會(huì)產(chǎn)生很大的切削力和振動(dòng)。因此組合機(jī)床夾具必須具有很好的剛性和足夠的加壓力，以保證在整個(gè)加工過(guò)程中工作不產(chǎn)生任何位移。同時(shí)，也不應(yīng)使工件產(chǎn)生不容許的變形。
（d） 組合機(jī)床夾具是保證加工精度（尺寸精度、幾何精度和位置精度等）的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求，使其能持久地保持精度。
（e） 組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化，并有動(dòng)作完成得檢驗(yàn)信號(hào)；保證切削從加工空間自動(dòng)排除；便于觀察和檢查，以及在不從機(jī)床上拆下夾具的情況下，能夠跟換易損件和維護(hù)調(diào)整。
此外，組合機(jī)床夾具和一般的組合夾具不同，組合夾具是在萬(wàn)能機(jī)床上為了完成某一道工序的加工，用一些標(biāo)準(zhǔn)的和通用的元件組裝成的定位夾壓裝置。用完后，可用這些元件重新組裝成新的夾壓裝置。而組合機(jī)床夾具則是以部分的通用元件加上專(zhuān)用件組成的專(zhuān)用夾具，它不便于改裝。
按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，組合機(jī)床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類(lèi)。單工位夾具是指工件在一個(gè)工位上完成加工工序的機(jī)床夾具。按被加工零件的結(jié)構(gòu)和加工要求，單工位夾具有固定的，帶滾動(dòng)和浮動(dòng)滾道的，帶水盆和小車(chē)（或拖板）等形式。多工位組合機(jī)床夾具是指工件在幾個(gè)工位上順序或平行—順序加工的機(jī)床夾具。按移位方式它又分為：固定是多位夾具、回轉(zhuǎn)夾具、移動(dòng)工作臺(tái)夾具、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具和回轉(zhuǎn)鼓輪夾具等。
2.2 加工工件簡(jiǎn)圖及工藝分析
夾具的設(shè)計(jì)依據(jù)的是工件的加工步驟和具體要求，對(duì)工件工藝的具體了解是設(shè)計(jì)夾具的前提也是重要的依據(jù)，因此在設(shè)計(jì)夾具前應(yīng)首先分析零件的作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料及毛坯制造精度及零件的技術(shù)要求，深入分析設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和工序簡(jiǎn)圖上所提出的加工要求和設(shè)計(jì)要求，該工序在整個(gè)工藝過(guò)程中與前后工序的關(guān)系，所采用的切削用量，分析所規(guī)定要求的合理性現(xiàn)將工件的加工過(guò)程分析如下：
零件圖如下所示：
圖2—1，加工零件圖
本次所設(shè)計(jì)機(jī)床的目的是為了加工本工件上的16個(gè)小孔，其中8個(gè)大孔的直徑為φ3mm,8個(gè)小孔直徑為φ2.5mm。加工孔的工序應(yīng)排在中心孔的精加工之后，而且加工精度不要求過(guò)高。由于加工孔的精度不高，所以只采用鉆孔的方式即可，而不必采用鉆、擴(kuò)、絞相結(jié)合的方式，這樣就大大降低了設(shè)計(jì)機(jī)床的難度，然而由于孔的間距較小，不可能采用多頭鉆的方式，因此在某種程度上來(lái)說(shuō)又增加了所設(shè)計(jì)機(jī)床的難度，為了達(dá)到設(shè)計(jì)的目的和要求，我們小組幾人在一起研究決定將機(jī)床設(shè)計(jì)為多工位回轉(zhuǎn)式組合機(jī)床的形式。根據(jù)孔的加工大小的不同和位置的限制，采用2個(gè)動(dòng)力頭，每個(gè)動(dòng)力頭上都裝有跨5個(gè)工位的主軸箱，每個(gè)工件都要經(jīng)過(guò)10個(gè)工位才能完成全部孔的加工，這樣就避免了孔間距過(guò)小的限制，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上裝有10個(gè)手動(dòng)夾具，工件以其中心孔和一端面定位。
2.3 定位方案設(shè)計(jì)
在組合機(jī)床上加工時(shí)，必須使被加工零件對(duì)刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對(duì)位置，這是靠夾具的定位支撐系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。定位支撐系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外，還要承受被加工零件所受的力.
通過(guò)對(duì)工件的分析，8個(gè)小孔的中心所在的圓和8個(gè)大孔的中心所在的圓為同心圓，而且鉆孔的加工排在中心孔的精加工之后，為了使工件能夠很好的定位而且保證所有的孔的具體位置符合設(shè)計(jì)要求，并保證工件的定位原則，結(jié)合工件的特點(diǎn)采用一面一孔的定位方案來(lái)限制工件的5個(gè)自由度，具體分析如圖所示：
圖2-2
采用一面一孔的定位方式消除了工件的5個(gè)自由度，確保了工件的具體位置，但如何保證夾具和孔的配合，以及工件的裝卸問(wèn)題，基于自己的總結(jié)和查閱的一些資料，比較了所有的中心定位夾具，最后決定采用碟形彈簧片來(lái)夾緊心軸，碟形彈簧片如圖所示：
碟形彈簧片由于它的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)它承受到一定力的時(shí)候便會(huì)徑向脹開(kāi)而將工件定心并加緊，從而確保了工件的加工精度，并且方便工件的裝卸實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的高效率從而達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。
2.4 加緊方案設(shè)計(jì)
在組合機(jī)床上加工時(shí)，工件依靠夾具上的定位支撐系統(tǒng)，獲得刀具及其導(dǎo)向的正確相對(duì)位置，還要依靠夾具上的加緊機(jī)構(gòu)，來(lái)消除工件因受切削力和工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或震動(dòng)，使工件在加工過(guò)程中能繼續(xù)保持定位所得到的正確位置。
加緊機(jī)構(gòu)通常由三個(gè)部分組成：加緊動(dòng)力部分、中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和加緊元件。這三部分起著不同的作用：加緊力部分用于產(chǎn)生力源，并將作用力傳給中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠改變作用力的方向和大小，即作為增力機(jī)構(gòu)，同時(shí)能產(chǎn)生自鎖作用，以保證在加工過(guò)程中，當(dāng)力源消失時(shí)，工件在切削力或震動(dòng)作用下仍能可靠加緊；加緊元件則用以承受由中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞的加緊力，并與工件直接接觸而執(zhí)行加緊動(dòng)作。
但是，并非全部加緊機(jī)構(gòu)都具備上述三部分，有時(shí)可能缺少其中的某一部分，例如手動(dòng)機(jī)構(gòu)往往就很簡(jiǎn)單。
組合機(jī)床夾具的加緊機(jī)構(gòu)，就其加緊特性而言，可以分為直接加緊機(jī)構(gòu)和自鎖加緊機(jī)構(gòu)兩大類(lèi)。如果按加緊動(dòng)力的來(lái)源區(qū)分，可以分為手動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)和自動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)加緊中，又有氣動(dòng)加緊、液壓加緊、自動(dòng)扳手加緊和彈簧加緊等機(jī)構(gòu)。
設(shè)計(jì)夾具機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足的要求如下：
（1） 保證加工精度 加緊機(jī)構(gòu)應(yīng)能保證工件可靠地接觸相應(yīng)的定位基面，加緊后不破壞工件的正確位置。加緊后工件在加工切削過(guò)程中，不應(yīng)由于切削力的作用而產(chǎn)生位移和晃動(dòng)。為此，必須保證加緊機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生足夠的加緊力，同時(shí)還要求具有較高的剛性。由于組合機(jī)床通常都是多面多刀同時(shí)加工的，夾具往往在較大的切削力作用下工作，提高加緊機(jī)構(gòu)的剛性，是十分重要的。加緊工件時(shí)，不應(yīng)破壞工件的以加工表面，也不應(yīng)引起工件過(guò)大的變形，加緊機(jī)構(gòu)應(yīng)力求使工件加緊穩(wěn)定和變形較小，為此，應(yīng)當(dāng)正確的選擇加緊部位和設(shè)置輔助支撐等。
（2） 保證生產(chǎn)率 加緊機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)化程度，加緊動(dòng)作要力求迅速。
（3） 保證工作可靠——具有自鎖功能 加緊機(jī)構(gòu)除了應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生足夠的加緊力外，通常還要求具有自鎖性能，以保證它的工作可靠性。
（4） 結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單 在保證加工精度、滿(mǎn)足生產(chǎn)率要求和工作可靠性的原則下，加緊力應(yīng)越小越好，這樣可以避免使用龐大而復(fù)雜的加緊加緊機(jī)構(gòu)和減小加壓變形。
（5） 操作方便，使用安全 由于組合機(jī)床生產(chǎn)率高，操作比較頻繁，因此加緊機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)操作方便省力，采用手動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)時(shí)操作力通常不應(yīng)超過(guò)8~10公斤。
鑒于以上設(shè)計(jì)加緊機(jī)構(gòu)的要求，考慮到所夾工件太小，不適合自動(dòng)加緊，因此采用手動(dòng)加緊的方式。
2.5 夾具體方案設(shè)計(jì)
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，它既要包夾具的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置連接成一個(gè)整體，而且，還要考慮工件裝卸方便以及夾具與機(jī)床的連接方式。因此，夾具體的形狀和尺寸，主要取決于夾具各組成件的分布位置，工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足以下一些基本要求：
（1） 應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。加工工件時(shí)，為了防止在切削力、夾緊力等外力的作用下，夾具產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)具有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增加加強(qiáng)筋。
（2） 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕。夾具體的外形一般尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性。
（3） 應(yīng)便于排除切屑。加工過(guò)程中為了防止切屑聚積，影響工件的正確定位和夾具的正常操作，因此在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)應(yīng)考慮切屑的排除問(wèn)題。
（4） 在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠。對(duì)于固定在機(jī)床上的夾具，應(yīng)該使重心盡量低；對(duì)于不固定在機(jī)床上的夾具，則重心和切削力作用點(diǎn)應(yīng)落在夾具體的作用范圍之內(nèi)，重心越高夾具支承面積越大。為了使夾具安裝穩(wěn)定可靠，夾具體底面中部通常挖空。對(duì)于翻轉(zhuǎn)或移動(dòng)式夾具體，應(yīng)在夾具體上設(shè)置手柄或手扶部件，以便于操作。對(duì)于大型夾具，在夾具體上應(yīng)設(shè)置吊環(huán)螺栓或者起重孔，以便于吊運(yùn)。
（5） 應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟(jì)性。夾具體上有三個(gè)重要的表面，直接影響夾具的裝配精度，即夾具體底面，固定定位元件和引導(dǎo)裝置的表面，以及夾具安裝時(shí)的校正基面。在加工這些表面時(shí)，通常是以?shī)A具底面作為定位基準(zhǔn)，因此在考慮夾具體的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)便于達(dá)到這些表面的加工要求。在夾具體上供安裝各種元件的表面，一般應(yīng)鑄出3～5mm的凸臺(tái)，以便于減少加工面積。
綜合以上考慮和分析，結(jié)合鉆孔的要求，具體夾具設(shè)計(jì)如下所示： 由夾具草圖分析，要使工件易于裝卸工件和夾具的定位部分應(yīng)當(dāng)采用間隙配合的原則，當(dāng)卸工件時(shí)只要將旋轉(zhuǎn)螺母便可減少碟形彈簧片的變形，從而撤銷(xiāo)對(duì)工件的定位，就可以很容易的將工件取下，當(dāng)裝工件時(shí)由于工件和定位系統(tǒng)采用的是間隙配合，很容易將工件裝到夾具上，這是旋轉(zhuǎn)螺母使壓緊套壓緊碟形彈簧片，使彈簧片徑向脹開(kāi)從而將工件定心并加緊。
2.6 夾具的具體設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)工件的具體分析和夾具加緊的要求，工件在加工時(shí)要承受刀具旋轉(zhuǎn)所帶來(lái)的扭矩的作用，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加緊，必須施加一定的軸向力的作用，通過(guò)以上的分析可知，工件所受到的扭矩的大小為M=4192N·mm,為了傳遞這樣大的扭矩，根據(jù)碟形彈簧片的計(jì)算公式得需要施加的軸向力Q為：
式中 M——所需傳遞的轉(zhuǎn)矩（N）；
D——工件定位基面的直徑（mm）；
μ——裝夾表面的摩擦因數(shù)；
β——碟形彈簧片錐面半角（°）;
K——安全系數(shù)；
現(xiàn)取安全系數(shù)K=1.5。
裝夾表面的摩擦系數(shù)μ=0.3
工件定位基面的直徑D=12mm。
則根據(jù)公式計(jì)算得：
根據(jù)以上計(jì)算初選碟形彈簧片的數(shù)量和尺寸如下表所示：
形式和
序號(hào)
d
(mm)
D
(mm)
d1
（mm）
D1
(mm)
β
t
(mm)
A
(mm)
B
(mm)
a
(mm)
α
1
8
12
7
11
9°
0.5
10
10
1
30°
根據(jù)尺寸可畫(huà)出彈簧片的具體圖如下所示：
通過(guò)對(duì)夾具受力的分析根據(jù)力的大小現(xiàn)計(jì)算夾具的最小直徑：
選擇夾具材料為45鋼。根據(jù)查表可知45鋼的許用應(yīng)力大小為[δ]=216MP
根據(jù)公式δ=N/A[δ]得A
現(xiàn)根據(jù)工件所承受的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算：
已知工件的許用剪切力為[τ]=128
根據(jù)公式求
根據(jù)公式可知所要求的夾具的最小直徑相當(dāng)小在這里為了適應(yīng)工藝的要求并考慮到實(shí)際的情況，我們選擇工件最小的直徑為6mm。
現(xiàn)對(duì)工件的具體設(shè)計(jì)如下：
心軸體：
壓緊套：
2.7 定位誤差分析
在批量生產(chǎn)中是采用調(diào)整法加工，在不考慮磨損、多次換刀誤差及工藝系統(tǒng)受力變形和熱變形的情況下，可以認(rèn)為加工表面的位置是不變的。因此，定位誤差實(shí)際上是由于工序基準(zhǔn)的位置變化引起的，即定位誤差是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的位置變動(dòng)量（）。
定位誤差太小，說(shuō)明定位精度高，加工要求容易保證，但會(huì)提高定位基準(zhǔn)和定位元件的制造精度，并會(huì)增加組裝困難，所以定位誤差應(yīng)合理。一般情況下，定位誤差與相應(yīng)尺寸應(yīng)滿(mǎn)足下面不等式：
因?yàn)樗庸すぜ窃诎鍫罟ぜ霞庸ぞ嫉?個(gè)大孔φ3和8個(gè)小孔φ2.5，工件以底平面及定心和定位孔為定位基準(zhǔn)。
孔的孔是由刀具尺寸保證的，加工的工序基準(zhǔn)是工件孔的軸線(xiàn)，因?yàn)槭怯枚ㄐ呐c工件中心孔配合實(shí)現(xiàn)在和方向上的定位，定心也是定位基準(zhǔn)。盡管工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，但因中心孔和定心的直徑都有制造誤差，所以工序基準(zhǔn)在和方向的位置仍然是變化的，其起最大變動(dòng)量即為工件的定位誤差，即
所以工件定位良好
3. 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)
3.1 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)概述
3.1.1．用途
分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是多工位組合機(jī)床的一種輸送部件，它將被加工工件從一個(gè)工位轉(zhuǎn)換到另一個(gè)工位。通常一個(gè)工位用作裝夾工件，其他幾個(gè)工位同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行加工，因此，機(jī)床的生產(chǎn)率較高，一臺(tái)組合機(jī)床相當(dāng)于一條圓形自動(dòng)線(xiàn)，而且占地面積較小，其結(jié)構(gòu)比自動(dòng)線(xiàn)簡(jiǎn)單。因此，回轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位組合機(jī)床在組合機(jī)床中占有相當(dāng)大的比重。
近年來(lái)國(guó)外發(fā)展了行星傳動(dòng)分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。被加工工件在一個(gè)工位上裝加后，工件可繞著工作臺(tái)軸線(xiàn)作圓周方向輸送，輸送到各工位后，根據(jù)工藝要求，在工作臺(tái)分度轉(zhuǎn)位的過(guò)程中，使工件繞夾具軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)，被加工工件的各面可以依次朝外接受各工位上的動(dòng)力部件加工。這樣的一臺(tái)多工位組合機(jī)床，除了可以從被加工工件的頂面和朝向動(dòng)力部件面進(jìn)行加工外，還可對(duì)多達(dá)五個(gè)面進(jìn)行加工，擴(kuò)大了組合機(jī)床的應(yīng)用范圍。目前這種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在我國(guó)尚未形成通用部件。
3.1.2．分類(lèi)
（1） 按傳動(dòng)方式可分為：機(jī)械傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)，氣、液聯(lián)合傳動(dòng)和行星傳動(dòng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
（2） 按定位方式可分為：圓柱銷(xiāo)或菱形銷(xiāo)定位，圓錐銷(xiāo)定位，反靠定位，齒盤(pán)定位和鋼球定位等幾種。
不同的定位方式其結(jié)構(gòu)不同，能達(dá)到的定位精度也不同。定位精度是分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要技術(shù)性能指標(biāo)。設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，應(yīng)根據(jù)被加工工件的精度要求，按經(jīng)濟(jì)合理的原則選擇分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位方式。
分度定位精度高，定位剛性好，分度所需時(shí)間短，精度保持時(shí)間長(zhǎng)，工作安全可靠是對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的要求。在上述定位方式中，鋼球定位的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，具有分度精度高，定位剛度好等優(yōu)點(diǎn)，目前我國(guó)尚未形成通用部件。我國(guó)現(xiàn)在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)通用部件中，以齒盤(pán)定位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)技術(shù)性能最優(yōu)。
3.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)方案設(shè)計(jì)
由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的形式多種多樣，綜合考慮到所設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，通過(guò)自己實(shí)習(xí)所總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，和自己所掌握的一些資料，結(jié)合所加工零件的實(shí)際情況，決定使用液壓傳動(dòng)方式。
設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)首先應(yīng)當(dāng)考慮到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具。現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具做些簡(jiǎn)單的介紹，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具是工件繞垂直軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的多工位機(jī)床夾具。這類(lèi)夾具多用于中小工件的多面多工序加工，在每一個(gè)工位上可安裝一個(gè)或幾個(gè)工件。同時(shí)在夾具上還設(shè)有專(zhuān)門(mén)的裝卸工位，使裝卸時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合，提高機(jī)床生產(chǎn)率。
這種夾具通常是由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和專(zhuān)用的小夾具組成。小夾具在上面以做了詳細(xì)的論述，現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作詳細(xì)論述，首先考慮到回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度和定位。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度和定位有液壓和機(jī)械兩種傳動(dòng)方式，大型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)盤(pán)直徑有800、900、1000、1120、1250、1400毫米六種規(guī)格，工位數(shù)為2、3、4、5、6、8、10、12八種，小型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)盤(pán)直徑有500、600、700、800毫米四種規(guī)格，工位數(shù)為3、4、5、6、8、9、10、12八種。根據(jù)所加工零件的特點(diǎn)，選擇回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)盤(pán)直徑為500mm，工位數(shù)為10。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確選用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具的方案設(shè)置，除此之外對(duì)于如何布置小夾具應(yīng)當(dāng)注意下列問(wèn)題。
（a） 合理布置小夾具，力求選用較小直徑的轉(zhuǎn)盤(pán)，也就是選用小規(guī)格的工作臺(tái)。
（b） 小夾具在轉(zhuǎn)盤(pán)上一般采用圓柱銷(xiāo)定位，轉(zhuǎn)盤(pán)上的圓柱銷(xiāo)孔應(yīng)在坐標(biāo)鏜床上加工，以便于機(jī)床總裝和檢查精度。安排小夾具時(shí)應(yīng)考慮與工作臺(tái)定位機(jī)構(gòu)的關(guān)系，力求使精加工工位放在工作臺(tái)定位機(jī)構(gòu)的附件，這樣有利于提高機(jī)床加工精度。
（c） 相鄰小夾具間的距離不宜太小，以免妨礙切削和冷卻液的排除。
（d） 需要時(shí)小夾具的局部可超出工作臺(tái)面，但要檢查與其它部件的尺寸關(guān)系，以免發(fā)生碰撞。當(dāng)小夾具的回轉(zhuǎn)中心與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心不同時(shí)，更要注意回轉(zhuǎn)時(shí)的碰撞問(wèn)題。
（e） 在設(shè)計(jì)臥室機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具時(shí)，應(yīng)盡量減少切向和不通過(guò)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心的切削力，以免加工時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。
以上是對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾具掌握的一些情況為了滿(mǎn)足上述要求，現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)：
結(jié)合加工工件的特點(diǎn)和所掌握的一些情況決定工作臺(tái)選用帶回轉(zhuǎn)式油缸分度機(jī)構(gòu)的環(huán)形工作臺(tái)，為了實(shí)現(xiàn)精確的分度，本工作臺(tái)采用齒輪分度的方式，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有10個(gè)工位，因此回轉(zhuǎn)工作臺(tái)每次旋轉(zhuǎn)36度，而油缸每次旋轉(zhuǎn)180度，中間采用齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)方式，所以傳動(dòng)比為根據(jù)所設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和傳動(dòng)比的大小，采用二級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)方式，初設(shè)傳動(dòng)比。第一級(jí)采用直齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)方式，第二級(jí)采用直齒錐齒輪的傳動(dòng)方式，具體傳動(dòng)方式如圖所示：
圖3-1傳動(dòng)圖
3.2.1 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬(wàn)千萬(wàn)，圓周速度可達(dá)200m/s。
齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：
1) 效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?%，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。
2）結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需要的空間尺寸一般較小。
3）工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車(chē)輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。
4）傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一點(diǎn)。
但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。
齒輪傳動(dòng)可做成開(kāi)式、半開(kāi)式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動(dòng)沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，故只易于低速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪部分的侵入油池中，則稱(chēng)為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。，它的條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入。潤(rùn)滑條件也不算最好。而汽車(chē)、機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等所用的齒輪傳動(dòng)，都是裝在經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，這稱(chēng)為閉式齒輪傳動(dòng)。它與開(kāi)式或半開(kāi)式的相比，潤(rùn)滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場(chǎng)合
齒輪的主要失效形式有：
1) 輪齒折斷 輪齒折斷有多種形式，在正常工況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)樵谳嘄X受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過(guò)度部分的截面圖編輯加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋并逐步擴(kuò)展致使輪齒疲勞折斷。
2) 齒面磨損 在齒輪傳動(dòng)中，齒面隨著工作條件的不同會(huì)出現(xiàn)多種不同的磨損形式。這種磨損稱(chēng)為磨粒磨損。它是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式之一。改用閉式齒輪傳動(dòng)是避免齒面磨粒磨損最有效的辦法。
3) 齒面點(diǎn)蝕 點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。在潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，常見(jiàn)的齒面失效形式多為點(diǎn)蝕。所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料在變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，最后形成了明顯的齒面損傷。
4) 齒面膠合 對(duì)于高速重載的齒輪傳動(dòng)，齒面間的壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤(rùn)滑效果差，當(dāng)瞬時(shí)溫度過(guò)高時(shí)，相嚙合的兩齒面就會(huì)發(fā)生粘在一起的現(xiàn)象，由于此時(shí)兩齒面又在作相對(duì)滑動(dòng)，相粘結(jié)的部位即被撕破，于是在齒面上沿相對(duì)滑動(dòng)的方向形成傷痕，稱(chēng)為膠合。
5) 塑性變形 塑性變形屬于輪齒永久變形一大類(lèi)的失效形式，它是由于在過(guò)大的應(yīng)力作用下，輪齒材料處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面或齒體塑性流動(dòng)所形成的。塑性變形一般發(fā)生在硬度低的齒輪上；但在重載作用下，硬度高的齒輪上也會(huì)出現(xiàn)。塑性變形又分為滾壓塑變和捶擊塑變。滾壓塑編是由于嚙合輪齒的相互滾壓和滑動(dòng)而引起的材料塑性流動(dòng)所形成的。
3.2.2直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1) 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
A. 由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)所要求的精度不高故選用7級(jí)精度（GB10095—88）
B. 材料的選擇，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版，高等教育出版社（下同）表10—1選擇小齒輪材料為40Cr,調(diào)質(zhì)硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
C. 選小齒輪齒數(shù)為Z1=18，大齒輪齒數(shù)為。
2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版公式（10—9a）進(jìn)行計(jì)算即：
1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
A. 試選載荷系數(shù)為=1.3。
B. 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩根據(jù)同組人所算數(shù)據(jù)得
C. 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—7選取齒寬系數(shù)=1。
D. 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)
E. 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10—21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；
F. 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由于機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度較低，因此循環(huán)次數(shù)也較低。
G. 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10—19查得接觸疲勞系數(shù)，。
H. 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版式（10—12）得
MPa
3) 計(jì)算：
A. 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入[ ]中較小的值
B. 計(jì)算齒寬b
C. 計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
D. 計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)υ和7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10—8查得動(dòng)載系數(shù)
直齒輪，假設(shè).由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—3查得
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—2查得使用系數(shù)；
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表表10—4查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，
將數(shù)據(jù)代入后得
由b/h=8.01，，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10—13得；
故載荷系數(shù)：
E. 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版式（10—10a）得：
F. 計(jì)算模數(shù)m
4) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版式（10—5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
A. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（1） 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版 圖10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。
（2） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10 —18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為，。
（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3,由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版式（10—12）得
（4）計(jì)算載荷系數(shù)K
（5）查取齒形系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—5查得，，
（6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—5查得 ，。
（7） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較
可以看出大齒輪的數(shù)值大
B. 設(shè)計(jì)計(jì)算
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)的大小主要取決于彎曲強(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)，為了符合設(shè)計(jì)要求，使精度更高，特選模數(shù)為m=1.5，小齒輪齒數(shù)為18，大齒輪齒數(shù)為45。
這樣設(shè)計(jì)的齒輪即滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，又符合了設(shè)計(jì)要求確保了精度。
5) 幾何尺寸計(jì)算
A. 計(jì)算分度圓直徑
B. 計(jì)算中心距
C. 計(jì)算齒寬厚度
取B1=35mm,B2=27mm.
6) 驗(yàn)算
合適
7) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖：
名 稱(chēng)
代號(hào)
備注(mm)
模 數(shù)
m
m=1.5
壓 力 角
分度圓直徑
d
齒 頂 高
齒 根 高
全 齒 高
h
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
中 心 距
a
齒數(shù)比
圖3-2小直齒輪
圖3-3 大直齒輪
3.2.3 錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
1) 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
A. 由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)所要求的精度不高故選用8級(jí)精度（GB10095—88）
材料的選擇，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—1選擇校齒輪材料為40Cr,調(diào)質(zhì)硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
B. 選小齒輪齒數(shù)為Z1=20，大齒輪齒數(shù)為
2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定傳動(dòng)的主要參數(shù)和尺寸
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工大第七版高等教育出版社）式（10-26）計(jì)算小錐齒輪分度圓直徑
式中：
（1） 取減速傳動(dòng)的齒數(shù)比；扭矩T=，為齒輪效率。
（2） 取齒寬系數(shù)；
（3） 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工大第七版）表10—2查得使用系數(shù) 根據(jù)圖10-8查得 查得所以 即
（4） 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》西北工大出版社第七版表10-6查得彈性影響系數(shù)
（5） 許用接觸疲勞應(yīng)力
取s=1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》西工大第七版10-21d查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為
（6） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》西北工大第七版公式計(jì)算兩齒輪的接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，設(shè)齒輪的壽命為15000小時(shí)，由于齒輪的轉(zhuǎn)速較低取100r/min則
（7） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》西北工大第七版圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)
所以：
將上述數(shù)據(jù)代入公式得：
3) 計(jì)算
（1）錐距：
（2）分度圓直徑
（3）齒寬：
（4）計(jì)算分錐角
（5） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
4) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：
確定公式內(nèi)各參數(shù)值：
（1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》西北工大第七版圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
（2）由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：
取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.3，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》西北工大第七版
（10-12）得：
（4）計(jì)算載荷系數(shù)
（5）查取齒行系數(shù)
，，
（6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—5查得
，。
（7）計(jì)算大小齒輪并加以比較
計(jì)算：
=
取標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5
5) 確定錐齒輪的所有結(jié)構(gòu)尺寸，和零件圖：
名稱(chēng)
代號(hào)
小齒輪
大齒輪
齒數(shù)
齒數(shù)比
2
分錐角
當(dāng)量圓柱齒輪齒數(shù)
大端模數(shù)
m
1.5
1.5
齒頂高
1.5
1.5
齒根高
1.8
1.8
分度圓直徑
d
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
錐距
R
齒寬
b
10
10
齒寬系數(shù)
0.3
0.3
齒根角
齒頂角
頂錐角
根錐角
分度圓弧齒厚
s
圖3-4 小錐