齒輪泵殼體回油孔加工專機(jī)設(shè)計(jì)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書題 目 齒輪泵殼體回油孔加工專機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械工程及其自動(dòng)化（涉外機(jī)械）學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 目 錄第一章 前言·······························&#

2、183;····················31.1 鉆床簡介····························

3、;····················· 31.1.1 鉆床的發(fā)展歷史··························&#

4、183;················ 31.1.2 鉆床的分類·······························&

5、#183;··············· 3第二章 鉆床內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能校核·······························

6、 42.1 確定電動(dòng)機(jī)類型············································· 42.2 外部傳動(dòng)件的校核

7、83;···········································42.2.1 帶傳動(dòng)各項(xiàng)性能校核····

8、;······································ 52.2.2 齒輪傳動(dòng)各項(xiàng)性能校核·········

9、;································72.2.3 軸的各項(xiàng)性能校核計(jì)算···············

10、··························9第三章 附鉆床各圖······················&#

11、183;························· 12文獻(xiàn)參考·······················&

12、#183;·························· 13前言孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類，也包括介于兩者之間的中深孔加工。一般規(guī)定孔深L與孔徑之比大于5，即的孔稱為深孔；的孔稱為淺孔?？椎纳疃扰c直徑之比，決定了孔加工工藝系統(tǒng)的剛度及刀具結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。增大，工藝系統(tǒng)剛度降低，切屑排出及冷卻潤滑的難度加大。因此，一直以來，深孔

13、加工成為人們研究的重要課題之一。在深孔加工中，最早用于加工金屬的深孔鉆頭是扁鉆，它發(fā)明于18世紀(jì)初。1860年美國人對扁鉆做了改進(jìn)，發(fā)明了麻花鉆，在鉆孔領(lǐng)域邁出了重要的一步1。在20世紀(jì)初期，德、英、美等國家的軍事工業(yè)部門先后發(fā)明了單刃鉆孔工具，因用于加工槍孔而得名槍鉆。在1943年，德國海勒公司研制出畢斯涅耳加工系統(tǒng)（即我國常稱的內(nèi)排屑深孔鉆削系統(tǒng)）。此后，這種特殊的加工方法又有了新的發(fā)展，并定名為BTA法。后來瑞典的山特維克公司首先設(shè)計(jì)出可轉(zhuǎn)位深孔鉆及分屑多刃錯(cuò)齒深孔鉆，使BTA法又有的新的飛躍。1963年山特維克公司發(fā)明了噴吸鉆法。20世紀(jì)70年代中期，日本冶金股份有限公司又研制DF（D

14、ouble Feeder）法。它是把BTA法與噴吸鉆法兩者的有點(diǎn)結(jié)合起來的一種加工方法，目前廣泛應(yīng)用于中、小直徑內(nèi)排屑深孔鉆削。由于我國機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，深孔加工技術(shù)在我國也得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)50年代群鉆的研制成功，使鉆孔效率大為提高。1958年BTA鉆頭在我國開始使用，在此之后，70年代初，我國開始研制和推廣噴吸鉆，到1978年DF法已在我國設(shè)計(jì)完成并于1979年正式用于生產(chǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于中、小直徑內(nèi)排屑深孔鉆削。西安石油大學(xué)于1989年成功地將噴吸效應(yīng)原理應(yīng)用到外排屑槍鉆系統(tǒng)；1994年又研制成功多尖齒內(nèi)排屑深孔鉆，使深孔鉆削的穩(wěn)定性和耐用度大大提高。隨著生產(chǎn)科技的進(jìn)步，深孔零

15、件在材質(zhì)及毛坯制造、刀具材料、深孔加工機(jī)床、基礎(chǔ)理論研究、檢測等方面都有了較大的進(jìn)展。目前，深孔加工技術(shù)已較為成熟。同時(shí)隨著我國科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，其品種型號(hào)越來越多，質(zhì)量要求越來越高，更新?lián)Q代周期也越來越短。因而多品種、中小批量生產(chǎn)已日益成為機(jī)械制造業(yè)的主要生產(chǎn)類型。機(jī)床夾具是保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作中的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)形式必須與其生產(chǎn)類型相適應(yīng)2。在批量生產(chǎn)齒輪泵時(shí)，多采用流水線式操作，即按工序分配給不同生產(chǎn)車間來生產(chǎn)。齒輪泵殼體回油孔加工專機(jī)及夾具設(shè)計(jì)，就是為加工齒輪泵深孔這一工序而設(shè)計(jì)的專用機(jī)床及夾具。由于齒輪泵殼體回油孔為深孔，因此需

16、要綜合應(yīng)用深孔加工及機(jī)床家具等方面的知識(shí)。本次設(shè)計(jì)主要包括兩大部分。第一部分為齒輪泵深孔鉆削專機(jī)的設(shè)計(jì)，其中包括機(jī)床的基本尺寸的選擇、電機(jī)的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和鉆頭的選擇。首先，機(jī)床的基本尺寸主要參考常用機(jī)床的外形尺寸，并根據(jù)回油孔加工的需要來確定。其次，齒輪泵殼體材料為鋁合金。因此可根據(jù)鋁合金的切削性能，及鉆削鋁合金時(shí)的切削用量和鉆削速度來估算出鉆削力、鉆削扭矩和鉆削功率來，并根據(jù)鉆削功率選擇電動(dòng)機(jī)。然后，根據(jù)所選電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和切削速度來確定傳動(dòng)比，并用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床只為加工回油孔而設(shè)計(jì)，因此不需變速，一級(jí)傳動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)。最后，根據(jù)回油孔的特點(diǎn)，并考慮經(jīng)濟(jì)性來選擇合

17、適的深孔加工刀具。第二部分為專用夾具的設(shè)計(jì)，其中包括定位方式的選擇、定位誤差的計(jì)算、夾緊方式的確定、夾緊力的確定及夾緊機(jī)構(gòu)的的選擇、導(dǎo)引裝置的確定、夾具體的設(shè)計(jì)和夾具體在機(jī)床上的定位方式。根據(jù)六點(diǎn)定位原理、齒輪泵殼體外形的特點(diǎn)及常用定位元件的種類，來確定夾具體的定位方式。由于零件在加工時(shí)，總會(huì)產(chǎn)生誤差，因此應(yīng)考慮工件的定位誤差。進(jìn)行定位誤差的計(jì)算，以保證定位誤差在零件加工誤差允許的范圍之內(nèi)。若不合適，則應(yīng)選擇更合適的定位方式，以確保零件的加工精度。為了使零件在被加工時(shí)保持位置不變，應(yīng)對零件在被加工時(shí)所需的加緊力進(jìn)行估算。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮零件的定位方式和加工方式，來設(shè)計(jì)適合的夾緊機(jī)構(gòu)。為保證

18、加工精度，選擇合適的對刀導(dǎo)引裝置，保證工件相對于刀具處于正確的位置。綜合以上各方面的設(shè)計(jì)和各個(gè)裝置的相對位置關(guān)系，可以設(shè)計(jì)出夾具體的結(jié)構(gòu)。并且還要確定夾具體在機(jī)床上的定位方法和定位精度。這樣就完成了夾具的設(shè)計(jì)。由于此次設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)加工中的需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此還從經(jīng)濟(jì)性方面分析了此次設(shè)計(jì)的可行性。另外，分析了此次設(shè)計(jì)相對于一般生產(chǎn)加工情況的優(yōu)點(diǎn)、此次設(shè)計(jì)的不足，和可能改進(jìn)的方法。1 齒輪泵殼體回油孔加工專機(jī)的設(shè)計(jì)1.1 鉆床的總體設(shè)計(jì)鉆床可用于加工簡單零件上的孔，也可用于加工外型復(fù)雜、沒有對稱回轉(zhuǎn)軸線工件上的單個(gè)或一系列圓柱孔，如蓋板、箱體、機(jī)架等零件上的各種用途的孔。鉆床一般用于完成加

19、工尺寸較小、精度要求不太高的孔。通常，鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)3。鉆床可分為臺(tái)式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、銑鉆床、深孔鉆床、平端面中心孔鉆床和臥式鉆床。在本次設(shè)計(jì)中，待加工孔為深孔，因此在選擇機(jī)床上有些困難。通常深孔鉆床具有特殊設(shè)計(jì)的主軸，臥式布局。一般為工件旋轉(zhuǎn)，用特制的深孔鉆頭鉆削深孔，可完成深孔工件鉆、擴(kuò)、鉸、套料等加工。但由于深孔鉆床的特殊性，其比較昂貴，對于非專業(yè)化深孔加工的廠家，成本過高，因此不能選用這種形式。所以，應(yīng)由其他鉆床改造成深孔鉆床，這樣可節(jié)省開支，并且易于中、小型企業(yè)接受。綜合各種機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作方式，決定選用臥式鉆床的結(jié)構(gòu)布置。臥式鉆床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是

20、主軸旋轉(zhuǎn)中心固定，移動(dòng)工件使加工點(diǎn)對準(zhǔn)主軸中心。主軸箱安裝在立柱上，主軸水平布置。立柱有圓柱、方柱，這里選擇圓柱作為主軸。主軸可機(jī)動(dòng)進(jìn)給。由于本次設(shè)計(jì)為鉆孔專機(jī)，只用于加工深孔的工序，簡單的傳動(dòng)系統(tǒng)就能滿足，不需要變速，因此采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)即可，這樣可以直接達(dá)到鉆削所需要的速度。齒輪泵殼體的材料為鋁合金，根據(jù)其切削性能及各類深孔鉆的尺寸參數(shù)，在相比較下選擇合適的刀具。從而確定進(jìn)給量來計(jì)算出切削參數(shù)，即加工時(shí)所需的鉆削力、鉆削率和鉆削轉(zhuǎn)矩。通過這些數(shù)據(jù)，可選擇出適合的電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。同時(shí)，根據(jù)這些切削參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算出傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)。1.2 鉆床刀具的選擇 在深孔加工中，使用槍鉆、內(nèi)排屑深孔鉆雖然

21、具有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于需要專用的機(jī)床（或改裝的普通車床）以及一套輔助設(shè)備，投資較大，深孔加工受到一定的條件限制。深孔麻花鉆具有投資少、見效快、無需特殊深孔加工裝備等優(yōu)點(diǎn)，是一般深孔加工中行之有效的加工方法。在本次設(shè)計(jì)中，則采用直柄超長麻花鉆來完成切削任務(wù)。其主要的尺寸參數(shù)可在表1-1中查詢。表1-1麻花鉆主要的尺寸參數(shù)Tab.1-1 Twist drill main size parameterd=125=160=200=250=315h8=80=100=150=200=2502.0××2.5××3.0××3.5××

22、×4.0××××4.5××××注：×表示有規(guī)格；麻花鉆全長；麻花鉆工作部分長度；d麻花鉆的直徑。 此次深孔加工的孔深為136.8mm，工作部分長度滿足此長度即可，因此可選160的直柄超長麻花鉆。麻花鉆材料的選擇，參見表1-2。表1-2 麻花鉆的性能級(jí)別4Tab.1-2 Twist drill performance rank項(xiàng)目普通型能級(jí)麻花鉆高性能級(jí)麻花鉆材料工作部分用W6Mo5Gr4V2或同等性能的其他牌號(hào) 普通高速鋼（代號(hào)HHS）制造工作部分用W2Mo9Gr4VCo8或同等性能的其他牌號(hào)

23、高性能高速鋼（代號(hào)HHSE）制造硬度工作部分硬度780900HV工作部分硬度820950HV制造工藝一般為軋制或銑制一般為全磨制應(yīng)用設(shè)備一般用于普通機(jī)床一般用于數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)線其他高性能級(jí)的麻花鉆比普通性能級(jí)麻花鉆在表面粗糙度、切血人對工作部分軸向斜跳動(dòng)、鉆芯對稱直徑、溝槽分度誤差、直柄直徑公差、錐柄圓錐公差、鉆芯對工作部分軸線的對稱度、兩刃帶寬度差等方面都要求更高根據(jù)本次加工情況及技術(shù)要求，選擇普通型能級(jí)的麻花鉆即可。1.3 鉆床傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.3.1 切削參數(shù)的確定深孔鉆削的功率由最大鉆孔直徑?jīng)Q定（即鉆床的功率），因此應(yīng)根據(jù)深孔鉆削最大參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。切削功率的計(jì)算：目前，還沒有成熟的計(jì)算

24、深孔鉆削功率的經(jīng)驗(yàn)公式，一般可用麻花鉆的功率計(jì)算公式近似計(jì)算。鉆削扭距 （1-1）式中 鉆削扭距，N·m； 鉆孔直徑，mm； 鉆孔進(jìn)給量，mm/r。鉆削軸向力 （1-2） 式中 鉆削軸向力，N。鉆削功率 （1-3）式中 鉆削功率，kW； 鉆孔轉(zhuǎn)速，r/s?？紤]到麻花鉆有橫刃和刀具材料為高速鋼等因素，取計(jì)算值的70作為深孔鉆削功率的近似值。式1-1、1-2、1-3中的和可從表1-3中查詢。表1-3 在組合機(jī)床上用高速鋼刀具對鋁、銅件鉆孔時(shí)切削速度和進(jìn)給量5Tab.1-3 In combination with high-speed machine tools, steel cutler

25、y on aluminum、copper pieces bored intoto the cutting speed and volume3 加工孔徑/mm鋁銅鋁鋁合金（長切削）鋁合金（短切削）黃銅、青銅硬青銅/m/min/mm/r/m/min/mm/r/m/min/mm/r/m/min/mm/r/m/min/mm/r3820500.030.2020500.05 0.2520500.030.1060800.03 0.1025450.050.15根據(jù)表1-3選擇切削速度為 =20 (m/min)進(jìn)給量為 =0.15 (mm/r）則主軸轉(zhuǎn)速： (r/min)式中 主軸轉(zhuǎn)速；切削速度； 工件（或刀具

26、直徑），mm。則根據(jù)式1-1、1-2、1-3得： N·m N kW取計(jì)算結(jié)果的70，可得鉆削的近似功率為1.022kW。1.3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇一般用于驅(qū)動(dòng)金屬切削機(jī)床的電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)。其中，低壓電動(dòng)機(jī)中的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)尤為合適。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)具有效率高，節(jié)能，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高，噪聲低，振動(dòng)小，運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，作為一般用途的電動(dòng)機(jī)，適用于驅(qū)動(dòng)無特殊性能要求的各種機(jī)械設(shè)備，如金屬切削機(jī)床、鼓風(fēng)機(jī)、水泵等6。鉆削功率近似為1.022kW，則電動(dòng)機(jī)功率為： (1-4)式中 機(jī)床總機(jī)械效率，對于主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，=0.70.85；鉆削功率，kW。在進(jìn)行鉆削時(shí)，進(jìn)給功率及小

27、，可忽略不計(jì)，因此可直接根據(jù)計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)的功率選擇電動(dòng)機(jī)。則可選擇機(jī)座號(hào)為90S，功率為1.5kW，同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。1.3.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算根據(jù)切削速度和電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速可得傳動(dòng)比：則齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算如下：1) 選擇齒輪材料齒輪最常用的材料是鍛鋼，其次是鑄鋼和鑄鐵，有時(shí)也采用非金屬材料。2)齒輪尺寸確定及強(qiáng)度計(jì)算a 選擇齒輪材料查表得：小齒輪選用調(diào)質(zhì) HBS=245275HBS大齒輪選用正火 HBS=210240HBSb 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)：按 (1-5)估取圓周速度，得：，參考表選取公差組8級(jí)。小齒輪分度圓直徑 (1-6)齒

28、寬系數(shù)查表得按齒輪相對軸承為非對銷布置：取=0.8小齒輪齒數(shù)在推薦值2040中選 =26大齒輪齒數(shù) 圓整取55;齒數(shù)比 ;傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)合適。小輪轉(zhuǎn)矩 N·mm;載荷系數(shù)K (1-7) 使用系數(shù)查表得 =1動(dòng)載荷系數(shù)查相關(guān)圖得初值 =1.1齒向載荷分布系數(shù)查相關(guān)圖得 =1.07齒間載荷分配系數(shù)由=0得 (1-8)則載荷系數(shù)K的初值 彈性系數(shù)查表得 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)查相關(guān)圖及=0,查相關(guān)圖(=0, =0)得=2.5重合度系數(shù)查相關(guān)圖（）得 =0.88許用接觸應(yīng)力 = (1-9)接觸疲勞極限應(yīng)力,查相關(guān)圖得=570 N/mm2=460 N/mm2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、=60nj= =由查相

29、關(guān)圖得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕）=1硬化系數(shù)查相關(guān)圖得 =1接觸強(qiáng)度安全系數(shù)查表得，按一般可靠度查取=1.1,故根據(jù)式(2-6)的設(shè)計(jì)初值為得： 37.52mm齒輪模數(shù)m m=1.44mm查表得 m=1.5mm；小輪分度圓直徑的圓整值 mm；圓周速度 m/s； 與估取 很相近,對取值影響不大,不必修正；,；小輪分度圓直徑 mm；大輪分度圓直徑 mm；中心距 mm；齒寬 mm；大輪齒寬 ；小輪齒寬 ；3) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算；齒形系數(shù)查相關(guān)圖得 小輪 =2.60 大輪 =2.30； 應(yīng)力修正系數(shù)查相關(guān)圖得 小輪 =1.60 大輪 =1.72；重合度系數(shù) ；許用彎曲應(yīng)力 N/mm2

30、；彎曲疲勞極限查相關(guān)圖得 =460，=390；彎曲壽命系數(shù)查相關(guān)圖得 =1；尺寸系數(shù)查相關(guān)圖得 =1；安全系數(shù)查表得 =1.3；則 N/mm2； N/mm2；故 ；可得結(jié)論:齒根彎曲強(qiáng)度足夠。4) 齒輪其它尺寸計(jì)算分度圓直徑 ； =39,=82.5； 齒項(xiàng)高 ； =1.5；齒根高 ； =1.875；齒全高 ； =4.875；齒頂圓直徑 ； =42 , =85.5；齒根圓直徑 ； =36, =79.5；基圓直徑 ； =36.65,=77.52；齒距 ； =4.71；齒厚 ； =2.355；齒槽寬 ； =2.355；基圓齒距 ； =4.426；法向齒距 ； =4.426；頂隙 ； =0.375；分

31、度圓壓力角 7。1.3.4 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核1) 軸的材料的選擇軸的材料種類很多，要根據(jù)強(qiáng)度、剛度核耐磨性等要求，選擇材料種類核熱處理方式，軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價(jià)格較低，對應(yīng)力集中敏感性小，通常使用中碳鋼，最常用的是45號(hào)鋼，不太重要或受力小的軸可以使用Q235等鋼材。合金鋼比碳素鋼具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的熱處理性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，對于受力較大又要減小軸的尺寸和重量，或者需要提高軸頸的耐磨性，或者在高溫、腐蝕等條件下工作的軸，可以采用合金鋼。在低于200的工作溫度下，合金鋼和碳素鋼的彈性模量相差不大，因此，使用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度。球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵

32、適合于制造形狀復(fù)雜的軸（如曲軸、凸輪軸等），它具有良好的吸振性和耐磨性，對應(yīng)力集中不敏感，但是鑄造質(zhì)量不易控制。小直徑的軸可以使用軋制圓鋼，大直徑或直徑變化較大的階梯軸需要使用鍛件，形狀復(fù)雜的軸通常采用鑄造方式制造。根據(jù)軸的常用材料及主要機(jī)械性能，選擇45正火為軸的材料。2) 軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算對于僅傳遞扭矩或主要裝的扭矩的傳動(dòng)軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 。對于既受彎矩又受扭矩的轉(zhuǎn)軸，可以通過降低許用剪應(yīng)力的方法考慮彎矩的影響，用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算轉(zhuǎn)軸的最小直徑，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)計(jì)算公式為 (1-10)式中 軸的直徑，mm； 考慮了彎矩影響的設(shè)計(jì)系數(shù)； 軸傳遞的功率，kW； 軸的轉(zhuǎn)速，r/min。本

33、節(jié)設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，下面對齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的高速軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 a 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 N·mmb 求作用在齒輪上的力輸出軸上的小齒輪的分度圓直徑為 mm圓周力、徑向力、和軸向力的大小如下，方向如圖1-1所示。圖1-1 軸的受力分析圖Fig.1-1 Axis stress analysis chart由此可得： N N N式中 壓力角；螺旋角，因是直齒圓柱齒輪，因此0。c 確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，正火處理。按式1-10初估軸的最小直徑，查表取A115，可得： mm圖1-2 軸的結(jié)構(gòu)圖Fig.1-2 Structure drawing of axis 軸段（見圖1-2）用

34、于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，根據(jù)工作情況選取1.5，則1.5×10120.615180.9。根據(jù)工作要求選用十字軸式萬向聯(lián)軸器，型號(hào)為WSD2，許用轉(zhuǎn)矩T22400。與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑12mm，因此取軸段的直徑12mm。聯(lián)軸器輪轂總寬度L74mm（J1形軸孔），與軸配合的轂孔長度L27mm。d 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 擬定軸上零件的裝配方案裝配方案見鉆床的裝配總圖。2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度軸段 半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，按軸段的直徑12mm，取擋圈直徑D=20mm(GB/T892-1986)。為保證軸端擋圈壓

35、緊半聯(lián)軸器，軸段的長度應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段轂孔長度(L=27mm)略短23mm，取25mm。軸段 為了半聯(lián)軸器的軸向定位，軸段右端制出定位軸肩，取軸肩高度h2mm(h>0.07),所以軸段的直徑16根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)，確定端蓋總寬度為5mm。根據(jù)端蓋裝拆要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面之間的距離為20mm，因此取L225mm。軸段 該軸段安裝滾動(dòng)軸承?？紤]軸承承受徑向力不承受軸向力，選擇深溝球軸承8。取軸段直徑19，選用61803型深溝球軸承，尺寸d×D×T17×26×5。取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承應(yīng)距箱

36、體內(nèi)壁有一端距離s，現(xiàn)取s2mm，則L3T（軸承寬度）s+（3937）525214mm。軸段 該軸段安裝齒輪。齒輪采用套筒定位，右端使用軸環(huán)定位。取軸段直徑20。已知齒輪輪轂寬度為39，為了套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段長度應(yīng)略短于輪轂寬度，取37。軸段 取齒輪右端軸肩高度h=3mm（h>0.07d4）,則軸環(huán)直徑d5= 26mm。查設(shè)計(jì)手冊中的軸承標(biāo)準(zhǔn)，軸肩高度應(yīng)滿足軸承拆卸要求，否則應(yīng)將軸環(huán)分為兩個(gè)軸段。軸段長度L5=+s= 2+5=7mm。軸段 該軸段直徑與軸段相同，取d6=17mm。取其長度等于滾動(dòng)軸承寬度，因此L6=5mm。3）軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用A型普通

37、平鍵聯(lián)接，按d1=12mm，從手冊中查得平鍵截面尺寸b×h=4×4,根據(jù)輪轂寬度，由鍵長系列中選取鍵長L=20mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，平鍵的尺寸為b×h×L=6×6×28.為了保證齒輪與軸具有良好的對中性，取齒輪與軸的配合為H7/r6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位采用過渡配合保證的，因此軸段直徑尺寸公差取為m6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸各軸肩處的圓角半徑見圖2-1，軸端倒角取1×45°。5) 軸的強(qiáng)度校核a 求軸的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖（見圖1-3）

38、。在確定軸承的支撐點(diǎn)位置時(shí)，從手冊中查取a值。對于61803型深溝球軸承，因此軸的支承跨距L=26.5+26.5=53mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作為軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，C截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。C截面處的、及的數(shù)值如下。支反力 水平面 =209 ，=209 N 垂直面 =197 , =-76 N彎矩和 水平面 =5538.5 N·mm 垂直面 =3206.5 N·mm圖1-3 軸的計(jì)算簡圖Fig.1-3 Computation diagram of axis 合成彎矩=6399.7 N·mm扭矩 =10120

39、.6 當(dāng)量彎矩=10119.9 N·mmb 校核軸的強(qiáng)度軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得=650，則=0.090.1，即5865,取=60，軸的計(jì)算應(yīng)力為=17.3<=60 N/mm2根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。6) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度對于重要的軸，必須按安全系數(shù)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度。一般用途的軸，該步工作可以省略。a 判斷危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面應(yīng)該是應(yīng)力較大，同時(shí)應(yīng)力集中較嚴(yán)重。從受載情況觀察，截面C上最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸直徑最大，故截面C不必校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度削弱程度觀察，截面和處過盈配合引起的應(yīng)力集中

40、最嚴(yán)重。截面的應(yīng)力集中與截面相近，但截面不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大。分析可知，危險(xiǎn)截面為截面（左側(cè)）。b 計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力截面右側(cè)彎矩為 =10119.9×=3436.9 N/mm；截面上的扭矩為 =10120.6 N/mm； 抗彎截面系數(shù) =0.1=583.2 mm3；抗扭截面系數(shù) =0.2=1166.4 mm3；截面上的彎曲應(yīng)力 =5.9 N/mm2；截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 = 8.7 N/mm2； 彎曲應(yīng)力幅度 = 5.9 N/mm2；彎曲平均應(yīng)力 =0；扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即 = =4.4 N/mm2； c 確定影響系數(shù)軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得=60

41、0 N/mm2，=275 N/mm2，=140 N/mm2。軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、。根據(jù)=1/180.056，=20/181.1，由表經(jīng)插值后可得=1.65，=1.19。尺寸系數(shù)、根據(jù)軸截面為圓截面查圖得=1.0 ，=0.98 。表面質(zhì)量系數(shù)、 根據(jù)=600和表面加工方法為精車，查圖得=0.88材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、取=0.1，=0.50.05由上面結(jié)果可得 40.638.629.40查表中的許用安全系數(shù)=1.5，可知該軸安全。1.4 本章小結(jié) 本章首先選擇了機(jī)床的形式和基本外形尺寸，再根據(jù)加工條件選擇了適合加工深孔的刀具。通過對被加工零件的材料的切削性能的了解，并聯(lián)系加工環(huán)境和條

42、件，對鉆削深孔的進(jìn)給量、背吃刀量及切削速度進(jìn)行了選擇。根據(jù)切削速度和進(jìn)給量，進(jìn)行了切削力、切削扭矩及切削功率的估算。通過得到的數(shù)據(jù)選擇了適合本次設(shè)計(jì)的機(jī)床的電動(dòng)機(jī)。此后進(jìn)行了齒輪和軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，使設(shè)計(jì)的齒輪和軸都能夠滿足實(shí)際的需要。2 專用夾具設(shè)計(jì)2.1 工件的加工工藝性分析因采用立式鉆床，待加工孔處于垂直位置。若設(shè)平行于待加工孔的面分別為頂面和底面，則使多孔那面為底面，即定位基準(zhǔn)面。以基準(zhǔn)面上的直徑為的兩孔以及基準(zhǔn)面定位。鉆模板應(yīng)垂直與定位基準(zhǔn)面，鉆套中心線與待加工孔中心線同軸。夾緊件由工件頂面向定位基準(zhǔn)面夾緊。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。2.2 定位元件的選擇與設(shè)計(jì)2.2.1 定位

43、元件的選擇工件在夾具中位置的確定，主要是通過各種類型的定位元件實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械加工中，雖然被加工工件的種類繁多和形狀各異，但從它們的基本結(jié)構(gòu)來看，不外乎是由平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面所組成。工件在夾具中定位時(shí)，可根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序加工精度要求，選擇其上的平面、圓柱面，圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準(zhǔn)。為此，在夾具設(shè)計(jì)中可根據(jù)需要選用各類型的定位元件。在夾具設(shè)計(jì)中常用于圓孔表面的定位元件有定位銷、剛性心軸和錐度心軸等。工件以圓孔表面定位時(shí)使用定位銷定位；套類零件，為了簡化定心裝置，常常采用剛性心軸作為定位元件；為消除工件與心軸的配合間隙，提高定心定位精度，在夾具設(shè)計(jì)中還可選用小錐

44、度心軸。在此次設(shè)計(jì)中，根據(jù)泵體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用定位銷定位。在夾具中，工件以圓孔表面定位時(shí)使用的定位銷一般有固定式和可換式兩種。在大批量生產(chǎn)中，由于定位銷磨損較快，為保證工序加工精度需定期維修更換，此時(shí)常采用便于更換的可換式定位銷。圖2-1 所示為常用的固定式定位銷的典型結(jié)構(gòu)9。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較小時(shí)，可選圖中(a)所示的定位銷結(jié)構(gòu)。這種帶有小凸肩的定位銷結(jié)構(gòu)，與夾具體連接時(shí)穩(wěn)定牢靠。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較大時(shí)，選用圖中(b)所示的結(jié)構(gòu)即可。若被定位工件同時(shí)以其上的圓柱孔和端面組合定位時(shí)，還可選用帶有支撐墊圈的定位銷結(jié)構(gòu)。支撐墊圈與定位銷可做成整體式的，也可做成組合式的。為保證定位銷在夾具

45、上的位置精度，一般與夾具的連接采用過盈配合。可換式定位銷如圖2-2所示，為了便于定期更換，在定位銷與夾具體之間裝有襯套，定位銷與襯套內(nèi)徑的的配合采用間隙配合，而襯套與夾具體則采用過度配合。由于這種定位銷與襯套之間存在裝配間隙，故其位置精度較固定式定位銷低。為了便于工件的順利裝入，上述定位銷的定位端頭部均加工成的大倒角。各種類型定位銷對工件圓孔定位時(shí)限制的自由度，應(yīng)視其與工件定位孔的接觸長度而定，一般選用長定位銷時(shí)限制四個(gè)自由度，短定位銷時(shí)則限制兩個(gè)自由度。若采用削邊銷，則分別限制兩個(gè)或一個(gè)自由度。當(dāng)采用圖 所示的錐面定位銷定位時(shí)，則相當(dāng)于三個(gè)支撐點(diǎn)，限制三個(gè)自由度。 圖2-1 固定式定位銷Fi

46、g.2-1 Stationary positioning pin 圖2-2 可換式定位銷及錐面定位銷Fig.2-2 The replacing positioning pin and the conical surface positioning pin在固定式和可換式中，為適應(yīng)以工件上的兩孔一起定位的需要，應(yīng)在兩個(gè)定位銷中采用一個(gè)削邊定位銷。直徑為350mm的削邊定位銷都做成菱形。2.2.2 定位誤差的分析夾具的作用首先是要保證工序加工精度，在設(shè)計(jì)夾具選擇和確定工件的定位方案時(shí)，根據(jù)工件定位原理選用相應(yīng)的定位元件外，還必須對選定的工件定位方案能否滿足工序加工精度要求作出判斷。為此，就需對可能

47、產(chǎn)生的定位誤差進(jìn)行分析和計(jì)算。定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對工序基準(zhǔn)的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。對某一定位方案，經(jīng)分析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的，一般即認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當(dāng)工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，作為一個(gè)整體的工件的位置也就確定了。但對于一批工件來說，由于在各個(gè)工件的有關(guān)表面之間，彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內(nèi)的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差。這樣一來，工件雖已定位，但每個(gè)被定位工件的某

48、些具體表面都會(huì)有自己的位置變動(dòng)量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。由此可知，定位誤差是指工件在用調(diào)整法加工時(shí)，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍。即定位誤差主要是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成。根據(jù)定位誤差的上述定義，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，對任何一個(gè)定位方案，可通過一批工件定位時(shí)的兩個(gè)極端位置，直接計(jì)算出工序基準(zhǔn)的最大變動(dòng)范圍，即為該定位方案的定位誤差。在機(jī)械加工中，有很多工件是以多個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)，在夾具中實(shí)現(xiàn)表面組合定位的。采用表面組合定位時(shí)，由于各個(gè)定位基準(zhǔn)面之間存在著位置偏差，故在定位誤差的分析和計(jì)算時(shí)也必須加以考慮。為了便于分析和計(jì)算，通常把限制

49、不定度最多的主要定位表面成為第一定位基準(zhǔn)，然后再依次劃分為第二、第三定位基準(zhǔn)。一般來說，采用多個(gè)表面組合定位的工件，其第一定位基準(zhǔn)的位置誤差最小，第二定位基準(zhǔn)次之，而第三定位基準(zhǔn)的位置誤差最大。2.2.3 定位誤差的計(jì)算在本次設(shè)計(jì)中采用一面兩孔組合定位。采用工件上一面兩孔組合定位時(shí)，根據(jù)工序加工要求可能采用平面為第一定位基準(zhǔn)，也可能采用其中某一個(gè)內(nèi)孔為第一定位基準(zhǔn)。圖2-3所示為一長方體工件及其在一面兩銷上的定位情況，因系采用短定位銷，故工件底面1為第一定位基準(zhǔn)，工件上的內(nèi)孔及分別為第二和第三定位基準(zhǔn)。一批工件在夾具中定位時(shí)，工件上作為第一基準(zhǔn)的底面1沒有基準(zhǔn)位置誤差。由于定位孔較淺，其內(nèi)孔中

50、心線由于內(nèi)孔與地面垂直度誤差而引起的基準(zhǔn)位置誤差也可忽略不計(jì)。但作為第二、第三定位基準(zhǔn)的、，由于與定位銷的配合間隙及兩孔、兩銷中心距誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差必須考慮。圖2-3 長方體工件在夾具中一面兩銷上的定位Fig.2-3 The cubic work piece located in the jig with one plant and two positioning pin根據(jù)上述，確定本次夾具設(shè)計(jì)采用底面為第一基準(zhǔn)面，兩孔分別為第二和第三基準(zhǔn)面。兩定位銷的尺寸及定位誤差的計(jì)算如下：圖2-4 一面兩孔式，第二、第三定位基準(zhǔn)的位置和角度誤差10Fig.2-4 At the same time

51、 two types, second, third localization datum position and angle error根據(jù)圖2-4有：1) 兩定位銷中心距 =155式中 工件兩定位孔的中心距2) 兩定位銷中心距的公差 (2-1)式中 工件兩定位孔的中心距公差中心距公差 則兩定位銷中心 3) 圓柱銷直徑的公稱值=11式中 與圓柱銷相配合的工件定位孔的最小直徑(mm)公差選取：4) 菱形銷寬度 表2-1 及的推薦值(mm)Tab.2-1 b and B recommended value(mm)定位孔直徑36>68>820234-0.5-1-2 =11，因此得：=4

52、, =95) 補(bǔ)償距離 (mm) (2-2)式中 夾具圓柱銷與其相配合的工件定位孔間的最小間隙(mm)圓柱銷的尺寸為，根據(jù)GB180179知該即尺寸為。由此可得 (mm)則 (mm)6) 菱形銷圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙 (mm)式中 與菱形銷相配合的工件定位孔的最小直徑(mm)7) 菱形銷最大直徑 (mm)公差選取h58) 兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差式中 夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙；夾具菱形削與其配合的工件定位孔間的最大間隙應(yīng)保證；則 由于待加工孔未對其形位公差，因此允許些許偏差。2.3 泵體在夾具中的夾緊工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個(gè)過程緊密聯(lián)

53、系在一起的。僅僅定位好，在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件實(shí)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。夾緊裝置的基本任務(wù)就是保持工件在定位中所獲得的既定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和振動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確位置。2.3.1 夾緊裝置的組成一般夾緊裝置由下面兩個(gè)基本部分組成。1) 動(dòng)力源 即產(chǎn)生原始作用力的部分。如果用人的體力對工件進(jìn)行夾緊，稱為手動(dòng)夾緊；如果用氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)合、電動(dòng)以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)等動(dòng)力裝置來代替人力進(jìn)行夾緊，則稱為機(jī)動(dòng)夾緊。2) 夾

54、緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。它包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。中間遞力機(jī)構(gòu)把來自人力或動(dòng)力裝置的力傳遞給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件接觸，最終完成夾緊任務(wù)。根據(jù)動(dòng)力源的不同和工件夾緊的實(shí)際需要，一般中間遞力機(jī)構(gòu)在傳遞夾緊力的過程中，可以起到以下作用：a 改變作用力的方向；b 改變作用力的大?。籧 具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠，在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重要。本次設(shè)計(jì)采用手動(dòng)夾緊方式。2.3.2 夾緊力的確定1) 夾緊力的方向夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面11。為使夾緊力有助于定位，則工件應(yīng)緊靠支撐點(diǎn)，并保證各個(gè)定位基準(zhǔn)與定位元件接觸可靠。一般地講，工件的主要定

55、位基準(zhǔn)面其面積較大、精度較高，限制的不定度多，夾緊力垂直作用于此面上，有利于保證工件的加工質(zhì)量。夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。圖2-4所示為工件安裝時(shí)的重力、切削力和夾緊力之間的相互關(guān)系。其中圖(a)最好，圖(d)最差。圖2-4 夾緊力與切削力、重力的關(guān)系Fig.2-4 Clamps the strength and the cutting force、the gravity relations圖（a） 圖（b） 圖（c） 圖（d） 圖（e） 下面分析三力互相垂直的情況下，切削力與夾緊力間的比例關(guān)系。圖2-5為在臥式銑床上銑一用臺(tái)鉗夾緊的工件。圖2-5 銑削時(shí)Fr、W、G間的關(guān)系Fig.2-

56、5 The relations of Fr、W、G When milling當(dāng)重量G很小而可以忽略不計(jì)時(shí)，只考慮夾緊力W與切削力的平衡，按靜力平衡條件=W+W (2-3) (2-4)式中 工件的定位基準(zhǔn)與夾具定位元件工作表面間的摩擦系數(shù)，0.150.25;工件的夾壓表面與夾緊元件間的摩擦系數(shù)，0.150.25;因此 (2-5) 可見在依靠摩擦力克服切削力的情況下，所需要的夾緊力是很大的。在夾緊力工件時(shí)各種不同接觸面之間的摩擦系數(shù)可見表。表3-2 各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù)Tab.3-2 Between each kind of different faying surface fricti

57、on coefficient 接觸表面的形式摩擦系數(shù)接觸表面均為加工過的光滑表面0.150.25工件表面為毛坯，夾具的支承面為球面0.20.3夾具定位或夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋0.3夾具定位或夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力的方向有齒紋0.4夾具定位或夾緊元件的淬硬表面有相互垂直齒紋0.40.5夾具定位或夾緊元件的淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋0.70.8為了減小夾緊力，可以在正對切削力F的作用方向，設(shè)置一支承元件（圖2-6中之T）。這種支承不用作定位，而是用來防止工件在加工中移動(dòng)。圖2-6 承受切削力支承Tab.2-6 Bear cutting force supports如圖2-5所示，當(dāng)圓柱銑刀切入全深時(shí)，作用于工件上的切削分力、的合力有使工件平移抬起的趨勢。為此可