2857 機械式低頻振動鉆削裝置設(shè)計

2857 機械式低頻振動鉆削裝置設(shè)計,機械式,低頻,振動,裝置,設(shè)計 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表指導(dǎo)教師： 鄭建新 職稱： 副教授 所在院（系）： 機械與動力工程系 教研室（研究室）： 機械教研室 題 目 機械式低頻振動鉆削裝置設(shè)計學(xué)生姓名 王懷璽 專業(yè)班級 08 機制 5 班 學(xué)號 0816101031一、選題質(zhì)量：本設(shè)計題目是機械式低頻振動鉆削裝置的設(shè)計，內(nèi)容涉及到對鉆削裝置的整體布置和理論研究，還對一些機械零件和機械機構(gòu)的設(shè)計計算與校核，與專業(yè)課程緊密聯(lián)系，符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。在設(shè)計工作中，需要對所學(xué)知識綜合地加以運用，使之能夠熟練應(yīng)用有關(guān)參考資料、設(shè)計手冊；熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了綜合訓(xùn)練的要求。工作量大，設(shè)計課題與實際生產(chǎn)緊密結(jié)合，選題質(zhì)量較高。二、開題報告完成情況：從實際工作環(huán)境出發(fā)，確定了明確的課題設(shè)計方向；已經(jīng)開始對課題進行設(shè)計計算，并有一定進展，設(shè)計工作也已經(jīng)展開。同時，查閱了相關(guān)的資料和文獻，對課題有了總體的分析。開題報告順利完成。2三、階段性成果：1、查閱有關(guān)課題研究的資料,國內(nèi)外近年的研究發(fā)展成果及其發(fā)展前景。2、完成開題報告。3、確定了本設(shè)計的設(shè)計方案并對其進行分析，對零件進行布局。優(yōu)化設(shè)計方案，使設(shè)計方案更具有可行性。4、本設(shè)計的變速傳動部分正在設(shè)計中。四、存在主要問題：1、對變頻設(shè)計部分缺乏相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗，還未形成明確的設(shè)計思路，需要查閱更多資料進行彌補。2、有些零部件的選擇及整體布置不是很合理，因此還有待于進一步的改進和提高。3、獲得資料不充分，資料較為陳舊。3五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進展等方面的評語指導(dǎo)教師： （簽名）年 月 日河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表指導(dǎo)教師： 鄭建新 職稱： 副教授 所在院（系）： 機械與動力工程系 教研室（研究室）： 機械教研室 題 目 機械式低頻振動鉆削裝置設(shè)計學(xué)生姓名 王懷璽 專業(yè)班級 08 機制 5 班 學(xué)號 0816101031一、選題質(zhì)量：本設(shè)計題目是機械式低頻振動鉆削裝置的設(shè)計，內(nèi)容涉及到對鉆削裝置的整體布置和理論研究，還對一些機械零件和機械機構(gòu)的設(shè)計計算與校核，與專業(yè)課程緊密聯(lián)系，符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。在設(shè)計工作中，需要對所學(xué)知識綜合地加以運用，使之能夠熟練應(yīng)用有關(guān)參考資料、設(shè)計手冊；熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了綜合訓(xùn)練的要求。工作量大，設(shè)計課題與實際生產(chǎn)緊密結(jié)合，選題質(zhì)量較高。二、開題報告完成情況：從實際工作環(huán)境出發(fā)，確定了明確的課題設(shè)計方向；已經(jīng)開始對課題進行設(shè)計計算，并有一定進展，設(shè)計工作也已經(jīng)展開。同時，查閱了相關(guān)的資料和文獻，對課題有了總體的分析。開題報告順利完成。2三、階段性成果：1、查閱有關(guān)課題研究的資料,國內(nèi)外近年的研究發(fā)展成果及其發(fā)展前景。2、完成開題報告。3、確定了本設(shè)計的設(shè)計方案并對其進行分析，對零件進行布局。優(yōu)化設(shè)計方案，使設(shè)計方案更具有可行性。4、本設(shè)計的變速傳動部分正在設(shè)計中。四、存在主要問題：1、對變頻設(shè)計部分缺乏相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗，還未形成明確的設(shè)計思路，需要查閱更多資料進行彌補。2、有些零部件的選擇及整體布置不是很合理，因此還有待于進一步的改進和提高。3、獲得資料不充分，資料較為陳舊。3五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進展等方面的評語指導(dǎo)教師： （簽名）年 月 日河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目名稱 機械式低頻振動鉆削裝置設(shè)計學(xué)生姓名 王懷璽 專業(yè)班級 萬方 08 機制 5 班 學(xué)號 0816101031一、 選題的目的和意義：小直徑深孔鉆削是機械加工中較難的問題，特別在難加工材料上的鉆削小直徑深孔，難度更大。一般情況下，用麻花鉆來加工小直徑深孔，雖然冷卻潤滑和排屑都有較大的改善，但斷屑并未解決。振動鉆削技術(shù)是一種新的鉆削方法，在小直徑深孔加工中能有效的斷屑，有利于深孔鉆削中排屑問題的解決。二、 國內(nèi)外研究綜述：實現(xiàn)振動鉆削的關(guān)鍵是振動鉆削裝置，根據(jù)國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)振動參數(shù)的選擇對于斷屑，表面質(zhì)量和切削力等影響很大。1．振幅越大，深孔鉆削時的斷屑效果，孔表面質(zhì)量越好。但振幅太大會帶來其他問題，一是大振幅會增加刀具的磨損，影響刀具壽命；二是大振幅使系統(tǒng)的振動和噪聲加劇。因此對振動裝置的要求是能根據(jù)工件材料，刀具耐磨性，機床抗振性等因素調(diào)節(jié)振幅的大小，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)考慮降低系統(tǒng)的附加振動和噪聲。2.振動方式對斷屑效果，孔表面加工質(zhì)量，工具壽命都有直接影響。振動方式一般有軸向振動，周向振動和二者合成振動 3 種，具體選擇與工件材料，硬度，可切削性有關(guān)。軸向振動方式容易形成分離型斷屑，適用于較軟不易斷屑的純鋁，純銅等材料。但軸向振動時，刀具與切削面的分離易造成刀具損壞，故淬火鋼等較硬材料不宜選用這種方式，以免崩刃；周向振動一般為非離型切屑，其斷層效果雖比普通切削強得多，但比軸向振動要差一些。但這種振動方式對刀具保護好，壽命長，適用于較硬易斷屑的淬火鋼等材料；軸向與周向的合成振動的斷屑效果最好，但刀具磨損也最嚴(yán)重，可用于難加工材料。2三、 畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的主要技術(shù)與方法：1.在學(xué)校圖書館查閱相關(guān)資料；2.在工廠的進行畢業(yè)實習(xí)；3.通過老師和工程師的指導(dǎo)；4.通過對相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的理論計算和分析；5.用 AotuCAD 進行畫圖。四、 主要參考文獻與資料獲得情況：1.王世清.《孔加工技術(shù)》.石油工業(yè)出版社.19932.李祥林，薛萬夫等.《振動切削及其在機械加工中的應(yīng)用》.科學(xué)技術(shù)出版社.19853.孫桓，陳作模，葛文杰.《機械原理》.高等教育出版社.20104.蒲良貴，紀(jì)名剛.《機械設(shè)計》.高等教育出版社.2010五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排（按周說明）1-4 周進行并完成畢業(yè)實習(xí)報告；5 周完成開題報告；6-9 周查閱畢業(yè)設(shè)計材料，整理適合自己的畢業(yè)設(shè)計信息并完成設(shè)計初稿；10-12 周對畢業(yè)設(shè)計進行完善；13-14 周完成畢業(yè)設(shè)計；15 周 畢業(yè)設(shè)計上交導(dǎo)師準(zhǔn)備答辯；16 周 進行畢業(yè)答辯。六、 指導(dǎo)教師審批意見：指導(dǎo)教師： （簽名）年 月 日 3機械式低頻振動鉆削裝置設(shè)計摘 要我的畢業(yè)設(shè)計題目是機械式低頻振動鉆削裝置設(shè)計。通過該裝置使工作臺產(chǎn)生振動頻率為 100Hz，200HZ，300Hz，固定振幅為 0.05mm 的振動。電動機經(jīng)一級皮帶傳動，使輸入軸產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)速，輸入軸通過齒輪嚙合使中間軸產(chǎn)生更高的轉(zhuǎn)速。在中間軸上有三個不同的齒輪，三聯(lián)滑移齒輪通過導(dǎo)向花鍵連接在輸出軸上，這個三聯(lián)滑移齒輪可移換左、中、右三個位置，使傳動比不同的三對齒輪嚙合，因而中間軸轉(zhuǎn)速不變，輸出軸可以得到三級不同轉(zhuǎn)速。偏心輪安裝在輸出軸上，推動推桿上下往復(fù)運動，推桿另一端頂著工作臺，通過調(diào)整偏心輪的偏心距，使得推桿產(chǎn)生 0.05mm 的振幅，即工作臺產(chǎn)生 0.05mm 的振幅。關(guān)鍵詞：低頻振動鉆削 齒輪 三聯(lián)滑移齒輪 偏心輪AbstractThe title of my graduation design is mechanical low frequency vibration drilling device design. The device makes the working table vibration frequency of 100Hz,200HZ,300Hz,0.05mm fixed amplitude vibration.The motor through a belt transmission, the input shaft to produce a certain speed, the input shaft through the gear of the intermediate shaft to generate higher speed. On the intermediate shaft with three different gear, a triple slide gear through a guide connected through splines on the output shaft, the triple gear shift left, right, in three position, The transmission ratio of gear meshing with three different, so the intermediate shaft rotating speed, the output shaft can be three at different speed. Eccentric wheel mounted on the output shaft, push up and down reciprocating motion, rod against the table, by adjusting the eccentric distance of the eccentric wheel handspike, makes the 0.05mm amplitude, i.e. table have 0.05mm amplitude.Key words: Low frequency vibration drilling GearTriple slide gear Eccentric wheeli目 錄前 言 .......................................................11 緒 論 ......................................................21.1 鉆削的簡介 ...........................................21.2 鉆床的分類 ...........................................21.3 鉆削的應(yīng)用 ...........................................31.4 振動鉆削的介紹 .......................................41.5 振動鉆削分類 .........................................51.6 振動鉆削的應(yīng)用前景 ...................................62 選擇電動機及分配傳動比 .....................................92.1 基本原理簡述 .........................................92.2 選擇電動機 ...........................................92.3 分配傳動比 ...........................................92.4 計算運動參數(shù) ........................................103 振動鉆削裝置的設(shè)計 ........................................123.1 V 帶的設(shè)計 ...........................................123.2 齒輪傳動設(shè)計 ........................................163.2.1 11’組嚙合齒輪 .................................163.2.2 22’組嚙合齒輪 .................................233.2.3 33’組嚙合齒輪 .................................293.2.4 44’組嚙合齒輪 .................................313.3 三聯(lián)滑移齒輪設(shè)計 ....................................373.4 軸的設(shè)計 ............................................383.4.1 輸入軸的設(shè)計 ...................................383.4.2 中間軸的設(shè)計 ...................................40ii3.4.3 輸出軸的設(shè)計 ...................................433.5 鍵的校核 ............................................453.5.1 輸入軸上鍵的校核 ...............................463.5.2 中間軸上鍵的校核 ...............................473.5.3 輸出軸上鍵的校核 ...............................493.6 軸承的校核 ..........................................513.6.1 輸入軸上的軸承 .................................513.6.2 中間軸上的軸承 .................................513.6.3 輸出軸上的軸承 .................................523.7 偏心輪及推桿的設(shè)計 ..................................523.8 撥叉的設(shè)計 ..........................................544 箱體的總體設(shè)計 ............................................564.1 箱體的設(shè)計 ..........................................564.1.1 箱座的設(shè)計 .....................................564.1.2 箱蓋的設(shè)計 .....................................574.2 軸蓋的設(shè)計 ..........................................574.2.1 輸入軸的軸蓋 ...................................574.2.2 中間軸的軸蓋 ...................................584.2.3 輸出軸的軸蓋 ...................................594.3 潤滑及密封 ..........................................604.3.1 潤滑 ...........................................604.3.2 密封 ...........................................61致 謝 ......................................................62參考文獻 ....................................................631前 言孔加工是金屬切削加工中最常用的加工工藝。據(jù)統(tǒng)計，孔加工的金屬切除量約占切削加工總金屬切除量的1/3，鉆頭的產(chǎn)量約占刀具總產(chǎn)量的60% 。目前用于加工微小孔的工藝方法雖然較多，但應(yīng)用最廣泛、生產(chǎn)實用性最強的仍是采用麻花鉆鉆削加工。隨著對孔加工質(zhì)量和效率的要求不斷提高，傳統(tǒng)的鉆削工藝已顯示出極大的局限性，而近年來迅速發(fā)展的振動鉆削工藝則日益顯示出其獨特的優(yōu)勢及廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用振動鉆削技術(shù)，在小直徑深孔加工能有效的排屑，有利于深孔加工中排屑問題的解決。由于振動鉆削所具有的特點，國內(nèi)外已在許多難加工材料的鉆削中采用了振動鉆削。實現(xiàn)振動鉆削的關(guān)鍵之一是振動鉆削裝置。該裝置有機械、電磁、電氣、氣動和液壓等形式。其中機械式振動裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價低，使用和維護方便，鉆削過程中振動參數(shù)受負(fù)載影響較小，已廣泛使用于實際生產(chǎn)之中。21緒 論 1.1 鉆削的簡介 鉆 削 是 孔 加 工 的 一 種 基 本 方 法 ， 鉆 孔 經(jīng) 常 在 鉆 床 和 車 床 上 進 行 ，也 可 以 在 鏜 床 或 銑 床 上 進 行 。 常 用 的 鉆 床 有 臺 式 鉆 床 、 立 式 鉆 床 和搖 臂 鉆 床 。鉆 削 運 動 構(gòu) 成 ： 鉆 頭 的 旋 轉(zhuǎn) 運 動 為 主 切 削 運 動 ， 加 工 精 度 較 低 。1.2 鉆床的分類鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴、锪孔，鉸孔或進行攻絲等加工。1850 年前后，德國人馬蒂格諾尼最早制成了用于金屬打孔的麻花鉆；1862 年在英國倫敦召開的國際博覽會上，英國人惠特沃斯展出了由動力驅(qū)動的鑄鐵柜架的鉆床，這便成了近代鉆床的雛形。 以后，各種鉆床接連出現(xiàn)，有搖臂鉆床、備有自動進刀機構(gòu)的鉆床、能一次同時打多個孔的多軸鉆床等。由于工具材料和鉆頭的改進，加上采用了電動機，大型的高性能的鉆床終于制造出來了。(1) 臺式鉆床可安放在作業(yè)臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。主要適用于一般機械制造業(yè)，在單件、成批生產(chǎn)中或維修工作中對小型零件進行纂孔加工。(2) 立式鉆床主軸箱和工作臺安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。主要適用于3機械制造和維修部門中的單件、小批生產(chǎn)，對中小型零件進行鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔及攻螺紋等加工。(3) 搖臂鉆床搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。適用于各種零件的鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔及攻螺紋等加工，在配備工藝裝備的條件下也可鏜孔。(4) 銑鉆床工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進行銑削的鉆床。適用于單件、小批生產(chǎn)中對中小型零件進行鉆削和銑削。　　(5) 深孔鉆床使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。帶深孔零件的深孔加工，深孔長徑比一般為 5~10，特深孔長徑比大雨 20，個別卡達(dá)200?！?6) 平端面中心孔鉆床切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。切削軸類端面并用中心鉆加工中心孔。通于大批大量生產(chǎn)中軸類零件端部準(zhǔn)備工。(7) 臥式鉆床主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床。用于加工箱體類零件。1.3 鉆削的應(yīng)用在各類機器零件上經(jīng)常需要進行鉆孔，因此鉆削的應(yīng)用還是很廣泛的，但是，由于鉆削的精度較低，表面較粗糙，一般加工精度在 IT10以下，表面粗糙度 Ra 值大于 12.5μm ，生產(chǎn)效率也比較低。因此，鉆孔主要用于粗加工，例如精度和粗糙度要求不高的螺釘孔、油孔和螺紋底孔等。但精度和粗糙度要求較高的孔，也要以鉆孔作為預(yù)加工工序。 4單件、小批生產(chǎn)中，中小型工件上的小孔(一般 D 13 mm)常用臺式鉆床加工，中小型工件上直徑較大的孔(一般 D<50mm)常用立式鉆床加工，大中型工件上的孔應(yīng)采用搖臂鉆床加工，回轉(zhuǎn)體工件上的孔多在車床上加工。在成批和大量生產(chǎn)中，為了保證加工精度，提高生產(chǎn)效率和降低加工成本，廣泛使用鉆模、多軸鉆的或組合機床進行孔的加工。1.4 振動鉆削的介紹孔加工是金屬切削加工中最常用的加工工藝。據(jù)統(tǒng)計，孔加工的金屬切除量約占切削加工總金屬切除量的 1/3，鉆頭的產(chǎn)量約占刀具總產(chǎn)量的 60%。目前用于加工微小孔的工藝方法雖然較多，但應(yīng)用最廣泛、生產(chǎn)實用性最強的仍是采用麻花鉆鉆削加工。隨著對孔加工質(zhì)量和效率的要求不斷提高，傳統(tǒng)的鉆削工藝已顯示出極大的局限性，而近年來迅速發(fā)展的振動鉆削工藝則日益顯示出其獨特的優(yōu)勢及廣闊的應(yīng)用前景。 振動鉆削是振動切削的一個分支，它與普通鉆削的區(qū)別在于鉆孔過程中通過振動裝置使鉆頭與工件之間產(chǎn)生可控的相對運動。振動方式主要有三種，即軸向振動(振動方向與鉆頭軸線方向相同)、扭轉(zhuǎn)振動(振動方向與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向相同)和復(fù)合振動(軸向振動與扭轉(zhuǎn)振動迭加)。其中，軸向振動易于實現(xiàn)，工藝效果良好，在振動鉆削中占主導(dǎo)地位。振動的激勵方式主要有超聲波振動、機械振動、液壓振動和電磁振動。其中，超聲波振動的頻率通常在 16kHz 以上，所以也稱為高頻振動鉆削；其它三種振動方式的頻率一般為幾百赫茲，故稱為低頻振動鉆削。振動鉆削改變了傳統(tǒng)鉆削的切削機理。在振動鉆削過程中，當(dāng)主切削刃與工件不分離時，切削速度、切削方向等參數(shù)產(chǎn)生周期性變化；當(dāng)主切削刃與工件時切時離時，切削過程變成脈沖式的斷續(xù)切削。當(dāng)振動參數(shù)(振動頻5率和振幅)、進給量、主軸轉(zhuǎn)速等選擇合理時，可明顯提高鉆入定位精度及孔的尺寸精度、圓度和表面質(zhì)量，減小出口毛刺，降低切削力和切削溫度，延長鉆頭壽命。振動鉆削良好的工藝效果已引起國內(nèi)外研究者的普遍關(guān)注，自 1954 年日本宇都宮大學(xué)的隈部淳一郎教授提出振動鉆削理論以來，各國學(xué)者對振動鉆削進行了大量理論研究及實驗分析，取得了許多有價值的研究成果，其中一些成果已逐步應(yīng)用于加工領(lǐng)域。1.5 振動鉆削分類(1)按振動性質(zhì)分為自激振動鉆削和強迫振動鉆削自激振動鉆削是利用切削過程中產(chǎn)生的振動進行的，強迫振動鉆削是利用專門的振動裝置，使鉆頭(或工件)產(chǎn)生有規(guī)律的可控的振動進行切削。 (2)按振動頻率分為高頻振動鉆削和低頻振動鉆削 鉆頭(或工件 )的振動頻率在 16kHz 以上的稱高頻振動鉆削或超聲波振動鉆削，其高頻振動是利用超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿來實現(xiàn)的。這種振動鉆削方式以改善加工精度和表面粗糙度、提高切削效率和效能、擴大切削加工適應(yīng)范圍為主要目的；鉆頭(或工件)的振動頻率最高僅為幾百赫茲的稱低頻振動鉆削，低頻振動主要依靠機械或電液等激振裝置來實現(xiàn)，這種振動鉆削方式以斷屑為主要目的，同時也可以有效地提高孔的加工精度。 (3)按刀具振動的方向分為軸向振動鉆削、扭轉(zhuǎn)振動鉆削和同時具有軸向和扭轉(zhuǎn)兩種振動的復(fù)合振動鉆削軸向振動鉆削是鉆頭的振動方向與鉆頭的軸線方向相同；扭轉(zhuǎn)振動是鉆頭的振動方向與鉆頭的旋轉(zhuǎn)方向相同；復(fù)合振動是上述兩種振動的迭加。其中軸向振動鉆削易于實現(xiàn)、 結(jié)構(gòu)簡單，工藝效果明顯，是振6動鉆削中占主要地位的振動方式。 (4)按振動對象分為振動主軸和振動工作臺 振動工作臺時工件和夾具組成振源的慣性負(fù)載，其結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的變化直接影響振幅出。振動主軸時，振源的慣性負(fù)載不因工件而發(fā)生變化，適應(yīng)性強，一般都采用振動主軸的方式。1.6 振動鉆削的應(yīng)用前景近年來，由于材料科學(xué)的飛速發(fā)展，具有優(yōu)良機械和物理性能的新型材料不斷涌現(xiàn)，并逐漸在各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。高強度、高硬度金屬材料、正交纖維束增強復(fù)合材料及涂層材料等的應(yīng)用日益廣泛，尤其是正交纖維束增強復(fù)合材料以其優(yōu)良的比強度、比剛度和加工性能被廣泛應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)中，然而其主要弱點之一是層間剪切強度低，采用普通鉆削加工時因軸向力較大，使層間容易產(chǎn)生脫層現(xiàn)象，尤其鉆出時脫層更為嚴(yán)重。針對這一問題，采用振動鉆削工藝，并在鉆入和鉆出時采用不同的加工參數(shù)( 振幅 A、振動頻率 F、進給量 f、主軸轉(zhuǎn)速 n 等)以減小軸向力，無疑可顯著提高孔的加工質(zhì)量。 由多種材料(如鈦合金、鋁合金及復(fù)合材料)組合構(gòu)成的疊層材料已逐漸應(yīng)用于新型飛機的制造中，其應(yīng)用前景十分廣闊，但由于其切削性能很差，成為推廣應(yīng)用的主要障礙，因此亟需解決其切削加工難的問題。對于這種材料采用定參數(shù)振動鉆削的加工方法難以奏效，必須在鉆削不同材料層時相應(yīng)改變加工參數(shù)，才能在性能差別懸殊的不同材料層上鉆出高質(zhì)量的孔。 極有發(fā)展前途的金屬基(主要是鋁基)非連續(xù)增強復(fù)合材料以及最近出現(xiàn)的一些具有晶須、短纖維和陶瓷顆粒結(jié)構(gòu)的材料，不僅性能優(yōu)異，而且價格也可與傳統(tǒng)金屬材料競爭，國外已在導(dǎo)航系統(tǒng)、航空發(fā)動機、7汽車連桿、活塞、汽缸體、工業(yè)機器人傳動齒輪上投入應(yīng)用。但是這類材料中的增強相(纖維、晶須或顆粒)硬度很高，且在材料中隨機分布，故鉆削加工中刀具磨損嚴(yán)重，加工表面質(zhì)量差，且隨鉆削深度的增加而加劇。所以，必須采用變參數(shù)振動鉆削工藝才能較好解決其加工問題。 上述新型材料有可能在下世紀(jì)初被大量廣泛應(yīng)用，而其加工難題還遠(yuǎn)未很好解決，目前僅在車削加工領(lǐng)域有極少的研究和報道。 針對上述材料的加工難題，振動鉆削應(yīng)根據(jù)加工孔的材料組合特性、孔的長徑比和技術(shù)要求等靈活選擇參數(shù)變量(A，F(xiàn)，f，n)，并將參數(shù)變量作為鉆削深度的函數(shù)，即 A(l)，F(xiàn)(l)，f(l) ，n(l)，最終目的是使整個鉆削過程處于優(yōu)化狀態(tài)，全面提高孔的加工質(zhì)量。因此，對振動鉆削的研究主要應(yīng)從以下幾方面進行： 在充分考慮各種復(fù)雜因素尤其是非線性因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)造能夠真實反映鉆削過程機理的動力學(xué)模型，深入進行振動鉆削動力學(xué)特性的研究：①由于振動鉆削系統(tǒng)是一個包含非線性因素的復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)運行過程中可能出現(xiàn)諸如分叉、混沌等方面的動力學(xué)特性，這方面內(nèi)容在以往的振動鉆削研究中很少涉及；②鉆頭的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)比較復(fù)雜，以往國內(nèi)外對振動鉆削進行理論研究時都是把鉆頭近似看作具有兩自由度且自由端具有集中質(zhì)量(或均勻分布質(zhì)量)的懸臂梁來建立動力學(xué)模型，根據(jù)這種模型進行理論分析，求出的解只能是近似解，不能完全、真實地反映鉆頭結(jié)構(gòu)及切削過程的動力學(xué)特性，因此需要從振動理論上進一步深入分析振動鉆削的動力學(xué)特性，尋找更為有效的求解方法，為振動鉆削技術(shù)在現(xiàn)代加工條件下的完善和發(fā)展提供更充分、更精確的理論依據(jù)。 從切削力學(xué)角度看，振動鉆削的實質(zhì)是變厚切削、變角切削、變速切削和沖擊切削，要搞清各參數(shù)變量對切削過程的多維影響關(guān)系、分離8型與不分離型振動鉆削的分界、零相位差振動斷屑機理、尤其是在廣域內(nèi)確定鉆頭橫刃和主切削刃的負(fù)后角禁區(qū)及切削厚度的變化對動態(tài)切削力的影響，必須對動態(tài)切削過程進行深入研究，從而為今后的實驗研究奠定基礎(chǔ)。 開發(fā)先進的振動鉆削設(shè)備。振動鉆削是一種先進的加工工藝，振動參數(shù)對孔加工質(zhì)量的影響非常大，而且需要根據(jù)不同的加工對象和鉆削區(qū)段作相應(yīng)變化。因此，依靠傳統(tǒng)的鉆削設(shè)備很難實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須配置能進行變參數(shù)振動鉆削的自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)振動鉆削的自動化和智能化。 開拓新的分析方法。振動鉆削研究的最終目的是適應(yīng)新型材料的加工要求，優(yōu)化切削過程，全面提高孔加工質(zhì)量。但受實驗設(shè)備等客觀條件的限制，不可能在實驗中大幅度地任意改變參數(shù)，因此采用計算機仿真對切削過程進行全方位的分析和優(yōu)化是必不可少的，這就要求在系統(tǒng)辨識的基礎(chǔ)上根據(jù)振動理論、切削理論、控制理論等對系統(tǒng)進行形象的描述并構(gòu)造振動鉆削的仿真模型，實現(xiàn)對振動鉆削的動態(tài)仿真。92 選擇電動機及分配傳動比2.1 基本原理簡述電動機經(jīng)一級皮帶傳動，使輸入軸產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)速，輸入軸通過齒輪嚙合使中間軸產(chǎn)生更高的轉(zhuǎn)速。在中間軸上有三個不同的齒輪，三聯(lián)滑移齒輪通過導(dǎo)向花鍵連接在輸出軸上，這個三聯(lián)滑移齒輪可移換左、中、右三個位置，使傳動比不同的三對齒輪嚙合，因而中間軸轉(zhuǎn)速不變，輸出軸可以得到三級不同轉(zhuǎn)速。偏心輪安裝在輸出軸上，推動推桿上下往復(fù)運動，推桿另一端頂著工作臺，通過調(diào)整偏心輪的偏心距，使得推桿產(chǎn)生 0.05mm 的振幅，即工作臺產(chǎn)生 0.05mm 的振幅。2.2 選擇電動機根據(jù)本設(shè)計要求，我選擇 Y802-2 型封閉式三相異步電動機，其技術(shù)參數(shù)如表 2-1。表 2-1 電動機參數(shù)額定功率 額定轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)矩kw1. min/2830rmN?2.2.3 分配傳動比由前工作原理可知， 的電動機轉(zhuǎn)速需經(jīng)傳動機構(gòu)在輸出in/2830r軸上達(dá)到 、 、 三個轉(zhuǎn)速，故需三聯(lián)min/60r1min/10r滑移齒輪變速。故該裝置總傳動比為10齒齒帶總 21ii??在 18000 時min/r 57.0183wmi帶傳動推薦傳動比是 ，在本設(shè)計中，因為主動輪是大帶輪，4~2從動輪是小帶輪，故傳動比可取 ，取 。齒輪變速器傳.. .?帶i動比 ，取 ，則。變速器是靠改變 來進行31.0/?帶變 i 701?齒i 齒2i變速，故各軸轉(zhuǎn)速：輸入軸： min/560in/.02831 rrnm??帶中間軸： i/12i/47.5612 rr齒于是，時，min/0r2?齒時，121齒i2.4 計算運動參數(shù)(1) 各軸的功率已知各參數(shù)：帶傳動效率 ，軸承傳動效率 ，齒輪96.01??98.02??傳動效率 。97.03??11輸入軸： kwPw056.19.1????中間軸： 7.8.321輸出軸： kwP95.0.90323 ????(2) 各軸的轉(zhuǎn)矩電機輸出轉(zhuǎn)矩： mNTd ????7.32801.95輸入軸： id 6.196.7.311?帶中間軸： mNiT ?????79.0.804..3212齒輸出軸上轉(zhuǎn)矩不同，在后面的設(shè)計中進行計算。123 振動鉆削裝置的設(shè)計3.1 V帶的設(shè)計1. 計算功率 cP已知工作條件：載荷變動小，每天工作 8 小時，查[參考文獻 1]表8-7，取 =1.1AK= =1.1 1.1=1.21cPKA?kw2. 選擇帶型由 = 1.21 =5660cPkw小nmin/r查[參考文獻 1]圖 8-1，選擇 Z 型帶3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗算帶速(1)初選小帶輪基準(zhǔn)直徑由[參考文獻 1]表 8-8,和表 8-9 取 =75mm;1d(2)驗算帶速 v= = =22.21160dn??小 0657?sm/5 < <25 ，故帶速合適。sm/vs/(3)計算大帶輪基準(zhǔn)直徑= / =75/0.5=1502d1im查[參考文獻 1]表 8-8，取 =1504. 確定 V 帶中心距 和基準(zhǔn)長度adL13(1)初定中心距由公式0.7（ + ）1d2)(210da??得 157.5 m450?a初定中心距 =3000(2)確定帶基準(zhǔn)長度由公式 021210 4)()(2addaLd ????代入數(shù)據(jù)得： 958d?m由[參考文獻 1]表 8-3，選取基準(zhǔn)長度 mLd9?(3)計算實際中心距有公式 Lad 27195803200 ???????安裝時所需最小中心距 md 5.9015.715.min ?張緊或補償伸長所需最大中心距 Lad283.203.x ????故中心距變化范圍為 257.5-298m5. 驗算小帶輪上的包角 ????? 901643.5721083.5718012 ?????????ad146. 計算帶的根數(shù)(1)計算單根 V 帶的額定功率 rp由 ，md751?in/60n小查[參考文獻 1]圖 8-4b 得 kwPo.?根據(jù) ， ，查得 i/r小 5ko01.?查[參考文獻 1]表 8-11 得 96.0?k查[參考文獻 1]表 8-3 得 31?l kwkPlor 603..1.()( ???????）(2)計算 V 帶的根數(shù)07.263.1?rcZ取 3 根7. 計算單根 V 帶初拉力最小值 ??min0F由[參考文獻 1]表 8-2，Z 型帶單位帶長質(zhì)量 mkgq/06.?所以 ??2min015.2vZPkFc??????????代入數(shù)據(jù)，得 N51in0應(yīng)使帶實際初拉力 ??min0?8. 計算壓軸力壓軸力最小值為15= =????2sin31m0min?FZp?2164sin53??N309. 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)大帶輪結(jié)構(gòu)因為帶速 ，帶輪材料采用鑄鐵 。sv/30?150HT已知大帶輪基準(zhǔn)直徑 , 型三相異步電動機軸徑md150?28?Y為 ，由 [參考文獻 1]表 8-12 查得，大帶輪輪輻結(jié)構(gòu)部分為輻板式m19型。輻板寬度 ，槽數(shù)取 ，輪輻數(shù) 。?PS9Z4?A則 mnAPh21830.29031?7..12?????8~2.49~81d取 361?d????35.15.2. ???L取 2再由[參考文獻 1]表 8-13 查得槽間距 最小輪緣厚度1?e7f?fh2a 5.??帶輪寬 ????meZB2671?????daa 540?并得知 ??38?(2)小帶輪結(jié)構(gòu)16因為帶速 ，帶輪材料采用鑄鐵 。smv/30?150HT已知大帶輪基準(zhǔn)直徑 ，由[參考文獻 1]表 8-12 查得，小d75?帶輪輪輻結(jié)構(gòu)為實心式 型。取小帶輪孔徑為 ，槽數(shù)取1?Sm82?Z????36~271.2~. ??L取 30?L再由[參考文獻 1]表 8-13 查得槽間距 最小輪緣厚度12e7?ffh2?a 5.??帶輪寬 ????meZB2671?????daa 975并得知 ??34?3.2 齒輪傳動設(shè)計3.2.1 11’組嚙合齒輪1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)(1)按照所設(shè)計的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。(2)該裝置為一般工作機器，故選用 7 級精度。(3)材料選擇。選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 260 HBS；大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 230 HBS，二者材料硬度差 30 HBS。(4)初選小齒輪齒數(shù) Z =17，大齒輪齒數(shù) Z =17/0.47=36.17，取整數(shù)12Z =37。22. 按齒面接觸強度設(shè)計17由設(shè)計公式 ??32112. ?????????HEdtt ZuTKd??(1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值。a.試選載荷系數(shù) 。3.1?tKb.小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。由之前計算可知， 。mNT?79.0c. 由[參考文獻 2]表 10-7 選取齒寬系數(shù) 。1?d?d. 由[參考文獻 1]表 10-18 查的材料彈性影響系數(shù) 。MPaZE8.19?e. 由[參考文獻 2]圖 10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限 ，大齒輪的接觸疲勞強度極限 。H501lim? MPaH4602lim??f. 由 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。hnjLN6?=??1530821061 ??? 108.2 4.7.8.5?g.由[參考文獻 2]圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 9.01?HNK。95.02?HNKh.計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效效率 1%，安全系數(shù) ，可知，1?S?? MPaKNH495509.lim1 ???18?? MPaSKNH4376095.2lim2 ????(2)計算。a. 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小值。td1??H?? mZuTKdHEdtt 63.19478..01793.232. 211 ?????????????????????b. 計算圓周速度。 sndvt /3.12063.19061 ?????c. 計算齒寬。 mdbt 6.9.1??d. 計算齒寬與齒高之比。模數(shù) Zdmtt 15.763.91?齒高 mht 6.2.25.??所以 5.76.2319?hbe. 計算載荷系數(shù)。根據(jù) ，7 級精度，由[參考文獻 2]圖 10-18 查得 ，smv/3.12? 2.1?VK直齒輪 。1?FHK19由[參考文獻 2]表 10-2 查得 。25.1?AK由[參考文獻 1]表 10-13、10-15、10-16 用插值法取小齒輪相對支承非對稱位置布置 。478.1??F由 ， 查[參考文獻 2]圖 10-13 取 。5.7?hbHK405.1??FK故載荷系數(shù) 27.48.12.51???FVAf. 按實際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑。 mKdtt 45.23.176.9331g. 計算模數(shù)。 Zm379.145.2?3. 按齒根彎曲強度設(shè)計設(shè)計公式為 ??321???????FSadYZKTm??(1)確定公式內(nèi)各值。a.由[參考文獻 2]圖 10-20c 查的小齒輪的彎曲疲勞強度 ，MPaFE401??大齒輪的彎曲疲勞強度 。MPaFE320??b.由[參考文獻 2]可以查得圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，85.1FNK。8.02?FNKc.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。20取彎曲疲勞許用應(yīng)力系數(shù) 。4.1?S??MPaKFENF 14.267.08511??SFEF ..322 ??d.計算載荷系數(shù)。 1075.24.2.15???FVAKe.查齒形系數(shù)。由[參考文獻 2]表 10-5 查得 。97.1?FaY3.2Faf.查取應(yīng)力校正系數(shù)。由[參考文獻 2]表 10-5 查得 。5.1sa6.12sag.計算大、小齒輪 并比較。??FSaY?0169.4.267591??FSa??2..32FSaY?大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算 613.025.17905.23 ????m對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于有齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒數(shù)模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲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21有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù) 0.613 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=1，于是可算出小齒輪齒數(shù)45.231.1?mdZ取 。241?Z但考慮到齒輪所受到的載荷，軸上零件的裝配以及在實際工作中的需要，這里模數(shù)取 m=2。大齒輪齒數(shù) 06.5147./28?Z取 。52?Z4. 幾何尺寸計算(1)分度圓直徑 mZd4821???m1052(2)中心距 mda762481???(3)齒寬 db481?取 mB481?532?(4)其余幾何參數(shù)其余幾何參數(shù)的計算見表 3-122表 3-1 11’組嚙合齒輪其余幾何參數(shù)名 稱 齒輪 1 齒輪 1’齒形角 ???20?齒頂高系數(shù) ?ah1*ah頂隙系數(shù) *c 5.c基圓 bdmdb98cos1??mdb46cos2??齒頂高 ahha*齒根高 f ??cf 5.?齒高 h mh.4?齒頂圓直徑 addaa10821? mhdaa22??齒根圓直徑 f ff 9?ff 4?齒距 pmp.6??基節(jié) b b95cos?齒輪 1 見圖 3-123圖 3-1 齒輪 13.2.2 22’組嚙合齒輪1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)(1)按照所設(shè)計的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。(2)該裝置為一般工作機器，故選用 7 級精度。(3)材料選擇。選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 260 HBS；大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 230 HBS，二者材料硬度差 30 HBS。(4)初選小齒輪齒數(shù) Z =17，大齒輪齒數(shù) Z = 。123417??2.按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計公式24??32112. ?????????HEdtt ZuTKd??(1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值。a.試選載荷系數(shù) 。3.1?tKb.小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。由之前計算可知， 。mNT?79.0c. 由[參考文獻 2]表 10-7 選取齒寬系數(shù) 。1?d?d. 由[參考文獻 1]表 10-18 查的材料彈性影響系數(shù) 。MPaZE8.19?e. 由[參考文獻 2]圖 10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限 ，大齒輪的接觸疲勞強度極限 。H501lim? MPaH4602lim??f. 由 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。hnjLN6?=??1530821061 ??? 108.029..5?Ng.由[參考文獻 2]可以查得 圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 84.01?HNK。87.02?HNKh.計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效效率 1%，安全系數(shù) ，可知1?S?? MPaKNH4625084.lim11 ???25?? MPaSKNH2.40687.02lim2 ????(2)計算。a. 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小值。td1??H?? mZuTKdHEdtt 3.162.4089317.3232.11 ?????????????????????b. 計算圓周速度。 sndvt /24.10603.1601 ?????c. 計算齒寬。 mdbt 3..1??d. 計算齒寬與齒高之比。模數(shù) Zdmtt 96.0173?齒高 mht .2.52.??所以 .716.23?hbe. 計算載荷系數(shù)。根據(jù) ，7 級精度，由《機械設(shè)計》圖 10-18 查得smv/24.10?，9.VK直齒輪 。?FH26由[參考文獻 2]表 10-2 查的 。25.1?AK由[參考文獻 1]表 10-13、10-15、10-16 用插值法取小齒輪相對支承非對稱位置布置 。46.1??F由 ， 查[參考文獻 2]圖 10-13 取 。5.7?hbHK423.1??FK故載荷系數(shù) 8.46.19.251???FVAf. 按實際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑。 mKdtt 37.19.831631g. 計算模數(shù)。 Zm139.7.1?3.按齒根彎曲強度設(shè)計設(shè)計公式為 ??321???????FSadYZKTm??(1)確定公式內(nèi)各值。a.由[參考文獻 2]圖 10-20c 查的小齒輪的彎曲疲勞強度 ，MPaFE401??大齒輪的彎曲疲勞強度 。MPaFE320??b.由[參考文獻 2]圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)為 ，85.1FNK。8.02?FNKc.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。27取彎曲疲勞許用應(yīng)力系數(shù) 。4.1?S??MPaKFENF 14.267.08511??SFEF ..322 ??d.計算載荷系數(shù)。 12.43.19.25???FVAKe.查齒形系數(shù)。由[參考文獻 2]表 10-5 查得 。7.1?FaY.2Faf.查取應(yīng)力校正系數(shù)。由[參考文獻 2]表 10-5 查得 。5.1sa6.12sag.計算大、小齒輪 并比較。??FSaY?0169.4.267591??FSa??2..32FSaY?大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算 614.025.1790.23 ???m對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于有齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒數(shù)模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲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28有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù) 0.613 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=1，于是可算出小齒輪齒數(shù)。取37.19.1?mdZ201?Z大齒輪齒數(shù) 取42?52但考慮到齒輪所受到的載荷，軸上零件的裝配以及在實際工作中的需要，這里模數(shù)取 m=2。4.幾何尺寸計算(1)分度圓直徑 mZd4021???82(2)中心距 mda602401???(3)齒寬 db41?取 mB401?452?(4)其余幾何參數(shù)其余幾何參數(shù)見表 3-2表 3-2 22’組齒輪幾何參數(shù)名 稱 齒輪 2 齒輪 2’齒形角 ???20?29齒頂高系數(shù) ?ah1*?ah頂隙系數(shù) *c 25.0c基圓 bdmdb38cos1??mdb72cos2??齒頂高 ahha*?齒根高 f ??cf 5.?齒高 h mh.4齒頂圓直徑 addaa21?mhdaa8422??齒根圓直徑 f ff 35?ff 75?齒距 pmp8.6?基節(jié) b b95cos??齒輪 2’見圖 3-2圖 3-2 齒輪 2’3.2.3 33’組嚙合齒輪30該組齒輪傳動比是 1,即等速傳動,該組齒輪可與齒輪 1’相同。但考慮到齒輪所受到的載荷，軸上零件的裝配以及在實際工作中的需要，這里模數(shù)取 。2?m因為 3’齒輪屬于三聯(lián)滑移齒輪中一部分，在工作過程中，要相互嚙合，所以中心距離應(yīng)為 60 。在保持模數(shù)，傳動比不變的情況下應(yīng)改變齒數(shù)。故 。3021?Z分度圓直徑 mZd6023121 ??齒寬 db481??取 mB4821?其余幾何參數(shù)如表 3-3表 3-3 33’組嚙合齒輪幾何參數(shù)名 稱 齒輪 3 齒輪 3’齒形角 ???20?齒頂高系數(shù) ?ah1*ah頂隙系數(shù) *c 5.c基圓 bd mdb6os121???31齒頂高 ah mha2*?齒根高 f ??cf 5.?齒高 hh.4齒頂圓直徑 ad mdaa62121??齒根圓直徑 f ff 57?齒距 pp8.?基節(jié) b mb95cos??3.2.4 44’組嚙合齒輪1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)(1)按照所設(shè)計的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。(2)該裝置為一般工作機器，故選用 7 級精度。(3)材料選擇。選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 260 HBS；大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 230 HBS，二者材料硬度差 30 HBS。(4)初選小齒輪齒數(shù) Z =17，大齒輪齒數(shù) Z =17/0.67=25.37，取整數(shù)12Z =26。22.按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計公式 ??32112. ?????????HEdtt ZuTKd??(1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值。a.試選載荷系數(shù) 。3.1?tK32b.小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。由之前計算可知， mNT??504.c. 由[參考文獻 2]表 10-7 選取齒寬系數(shù) 。1?d?d. 由[參考文獻 1]表 10-18 查的材料彈性影響系數(shù) 。MPaZE8.9e. 由[參考文獻 2]圖 10-21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限 ，大齒輪的接觸疲勞強度極限 。MPaH501lim?? H4602lim??f. 由 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。hnjLN6=??15308218061 ??1078.2 .67.7.??g.由[參考文獻 2]可以查得 圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 2.01?HNK。85.02?HNKh.計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效效率 1%，安全系數(shù) ，可知1?S?? MPaKNH451082.lim11 ???SH 3965.2li2?(2)計算。a. 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小值。td1??H??? mZuTKdHEdtt 21.7398.167.01543.232.11 ????????????????????33b. 計算圓周速度。 smndvt /21.610682.7106?????c. 計算齒寬。 dbt ..71??d. 計算齒寬與齒高之比。模數(shù) mZdmtt 012.7.1?齒高 ht 7..52.??所以 6.27.1?hbe. 計算載荷系數(shù)根據(jù) ，7 級精度，由《機械設(shè)計》圖 10-18 查得smv/21.6?，.VK直齒輪 。?FH由[參考文獻 2]表 10-2 查得 。25.1?AK由[參考文獻 1]表 10-13、10-15、10-16 用插值法取小齒輪相對支承非對稱位置布置 。46.1?F由 ， 查[參考文獻 2]圖 10-13 取 。56.7?hbH 28.1??FK34故載荷系數(shù) 236.4.12.51?????FHVAKf. 按實際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑。 mdtt 62.03.12.731g. 計算模數(shù)。 Zm2.176.0?3.按齒根彎曲強度設(shè)計設(shè)計公式為 ??321???????FSadYZKTm??(1)確定公式內(nèi)各值。a.由[參考文獻 2]圖 10-20c 查的小齒輪的彎曲疲勞強度 ，MPaFE401??大齒輪的彎曲疲勞強度 。MPaFE320??b.由[參考文獻 2]可以查得 圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，85.1FNK。8.02?FNKc.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞許用應(yīng)力系數(shù) 。4.1?S??MPaKFENF 14.267.08511??SFEF ..322 ??35d.計算載荷系數(shù)。 925.18.2.15??????FVAKe.查齒形系數(shù)。由[參考文獻 2]表 10-5 查得 ， 。97.1FaY43.2Faf.查取應(yīng)力校正系數(shù)由[參考文獻 2]表 10-5 查得 ， 。5.1?sa6.12sag.計算大、小齒輪 并比較。??FSaY?0169.4.267591??FSa??2..32FSaY?大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算 513.02.1750492.3 ???m對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于有齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒數(shù)模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲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，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù) 0.613 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=1，于是可算出小齒輪齒數(shù)。取62.01.1?mdZ1?Z大齒輪齒數(shù) 取34.7./2 32?36但考慮到齒輪所受到的載荷，軸上零件的裝配以及在實際工作中的需要，這里模數(shù)取 m=2。因為 4’齒輪屬于三聯(lián)滑移齒輪中一部分，在工作過程中，要相互嚙合，所以中心距離應(yīng)為 60 。在保持模數(shù)，傳動比不變的情況下應(yīng)m改變齒數(shù)。取 ， ，取261?Z8.367.0/?342?Z3.幾何尺寸計算(1)分度圓直徑 mZd52261???8342(2)齒寬 db21??取 mB421?472?4.其余幾何參數(shù)其余幾何參數(shù)如表 3-4表 3-4 44’組嚙合齒輪幾何參數(shù)名 稱 齒輪 4 齒輪 4’齒形角 ???20?齒頂高系數(shù) ?ah1*ah頂隙系數(shù) *c 5.c37基圓 bdmdb64cos1??mdb49cos2??齒頂高 ahha*齒根高 f ??cf 5.?齒高 h mh.4?齒頂圓直徑 addaa721? mhdaa522??齒根圓直徑 f ff 65?ff 48?齒距 pmp8.??基節(jié) b b95cos?3.3 三聯(lián)滑移齒輪設(shè)計花鍵軸上需要安裝一個三聯(lián)滑移齒輪變速器來對該軸進行變速。三聯(lián)齒輪通過導(dǎo)向花鍵連接在軸上，這個三聯(lián)齒輪可移換左、中、右三個位置，使傳動比不同的三對齒輪嚙合，因而中間軸轉(zhuǎn)速不變，花鍵軸可以得到三級不同轉(zhuǎn)速。所以需要加工一個三聯(lián)齒輪，齒輪 2’、齒輪 3’、齒輪 4’是該滑移齒輪上的三個部分，每個齒輪之間距離 =15 。直徑 =30 。則lmdm三聯(lián)齒輪寬度為 165 。m三聯(lián)滑移齒輪如圖 3.3 所示。38圖 3.3 三聯(lián)滑移齒輪3.4 軸的設(shè)計3.4.1 輸入軸的設(shè)計該軸上裝有小帶輪和齒輪 1。由前面計算可知，在該軸上，功率，轉(zhuǎn)速 ，轉(zhuǎn)矩 。kwP056.1?min/560rn?mNT??176(1)求作用在齒輪上的力圓周力 dFt 15.340762???徑向力 Ntr .2costan.cosan???39(2)初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為 45 鋼，由[參考文獻 2]表 15-3，取 ，于是1260?A得 mnPAd28.56012330min ????(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各直徑和長度，如圖 3.4 所示。圖 3.4 輸入軸在軸的左端安裝小帶輪，已知小帶輪的孔徑為 20 ，即m，取小帶輪到軸承之間的距離為 30 ，帶輪寬度為 30md201??，則 。l61?因軸受徑向力，可用深溝球軸承，左端軸承安裝在箱體位置，另外一個軸承在軸的右端由一支架固定，由[參考文獻 1]表 15-19，選深溝球軸承型號為 6204，其參數(shù)為 ，故mBDd14720???。所以 。md207632?? ml1576?取安裝齒輪 1 處軸段軸徑 ，齒輪左端與左軸承之間采43用套筒定位，又由于齒輪 1 和齒輪 1’的嚙合關(guān)系，該套筒長度應(yīng)為 16，故 。齒輪 1 輪轂寬度為 ，取 ，齒輪l302?? 8ml5043??右端采用軸肩定位，軸肩高度 ，取 。故 ，d07.?d軸環(huán)寬度 ，取 。 段軸徑應(yīng)略小與 ，取hb4.1?ml54?65?54?40。取 。2365??dmml3605??于是軸長 mllll 527654321 ??????軸上零件周向定位帶輪上軸的周向定位采用平鍵連接。由[參考文獻 1]表 7-2，上平鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 。21?dmhb46?? 24齒輪上軸的周向定位采用平鍵連接，由[參考文獻 1]表 7-2， 上平3?d鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 。為了保? m15證齒輪與軸配合有良好的對中性，選擇齒輪輪轂與軸配合為 。滾動67nH軸承與軸的周向定位由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。6m3.4.2 中間軸的設(shè)計該軸上裝有齒輪 1’，齒輪 2，齒輪 3，齒輪 4。由前面計算可知，在該軸上，功率 ，kwP1?轉(zhuǎn)速 ，轉(zhuǎn)矩min/20rnmNT?790(1)求作用在齒輪上的力圓周力 dTFt 9.3248702'1' ???Nt 5.2dTFt 9.3248703???41NdTFt 69.247024???徑向力 tr 45.160costan9.32cosan''1 ??????NFtr 38.t5.2tr 97.10cos2tan9.3cosan3 ??????NFtr t6.44齒輪均為直齒圓柱齒輪，故不受軸向力。(2)初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為 Q235 鋼，由[參考文獻 2]表 15-3，取 ，于1260?A是得 mnPAd3.61206330min ????(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各直徑和長度，如圖 3.5 所示。圖 3.5 中間軸軸左端在箱體軸蓋處固定，則在最小軸徑處應(yīng)安裝軸承，另外一個軸承在軸的右端由一支架固定，因為軸僅受徑向力的作用，故選用深溝42球軸承。由[參考文獻 1]表 15-19，選取深溝球軸承型號為 6201，其參數(shù)為 。軸承在箱體內(nèi)用支架進行支撐定mBDd10321???位，故 ，而 。9821?89l??取安裝齒輪 1’處的軸段直徑 ，齒輪左端與左軸承之間d432采用軸肩擋圈定位，因為沒有標(biāo)準(zhǔn)件，該軸肩擋圈需制作，取擋圈， , ，則 15 。齒輪 1’的輪轂寬md14?D18mH5???21lm度為 53 ，齒輪 1’右端需安裝套筒 b，取套筒長度為 17 ，則。l7032?取安裝齒輪 3 處軸段軸徑 ，齒輪 3 右端需安裝一個套筒d1843??c，由于要與Ⅲ軸三聯(lián)齒輪的嚙合關(guān)系，該套筒必須大于齒輪 3 輪轂寬度以及連接件寬度 63 ，取套筒長度為 67 ， 。mml1543??取安裝齒輪 2