風(fēng)力擺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及多工位鉆-攻組合機(jī)床設(shè)計(jì)

第14頁(yè)共63頁(yè)20XX年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽論文B題：風(fēng)力擺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20**年8月15日

摘

要

該系統(tǒng)以高速單片機(jī)STC89C52RC為控制核心,主要由物理框架、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)四大部分組成。主控系統(tǒng)以高速單片機(jī)STC11F52XE為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)直流電機(jī)的控制，從而實(shí)現(xiàn)基于自由擺的擺動(dòng)控制系統(tǒng)。此方案可行性高，且精確度較高。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)（STC11F52XE），直流電機(jī)，風(fēng)力擺擺動(dòng)控制目錄1、系統(tǒng)方案論證與選擇11.1控制系統(tǒng)的論證與選擇11.2供電系統(tǒng)的論證與選擇21.3風(fēng)力擺角度調(diào)整系統(tǒng)的論證與選擇22、系統(tǒng)理論分析與計(jì)算32.1建模與控制方法32.1.1基本部分的第一項(xiàng)控制方法32.1.2基本部分的第二項(xiàng)控制方法33、硬件電路設(shè)計(jì)與分析33.1系統(tǒng)電路總體框圖33.2主要模塊電路的設(shè)計(jì)43.2.1繼電器模塊電路43.2.2單片機(jī)模塊電路44、測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果54.1測(cè)試儀器54.2測(cè)試方案以及結(jié)果54.2.1測(cè)試基本部分（1）54.2.2測(cè)試基本部分（2）55、總結(jié)………………………145.1硬件小結(jié)…………………145.2軟件小結(jié)…………………155.3心得體會(huì)………………15附錄1電路原理圖和PCB版圖………………16附錄2主要元器件清單…………18風(fēng)力擺控制系統(tǒng)（B題）【本科組】1、系統(tǒng)方案論證與選擇 本任務(wù)要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)基于風(fēng)力擺測(cè)控系統(tǒng)，控制驅(qū)動(dòng)各風(fēng)機(jī)使風(fēng)力擺按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，激光筆在地面上畫(huà)出要求的軌跡。據(jù)題目要求分析，我們得到基本思路，如圖1.1所示：供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)顯示模塊顯示控制模塊反饋?zhàn)钚∠到y(tǒng)模塊顯示模塊顯示控制模塊反饋?zhàn)钚∠到y(tǒng)模塊圖1.1系統(tǒng)總體方案1.1控制系統(tǒng)的論證與選擇方案1：用繼電器來(lái)產(chǎn)生直流機(jī)的控制信號(hào)。它是利用電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電路開(kāi)、關(guān)控制作用的原件，廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備、儀器儀表及自動(dòng)化設(shè)備中。在各種自動(dòng)設(shè)備中，都要求用一個(gè)低電壓電路提控制一個(gè)高電壓的電器電路。這樣不僅可以為電子線(xiàn)路和電器電路提供良好的電隔離，還可以保護(hù)電子電路和人員安全。使得利用單片機(jī)來(lái)編程控制繼電器來(lái)產(chǎn)生一個(gè)頻率開(kāi)關(guān),使風(fēng)力擺在固定的高度受到定時(shí)直流風(fēng)機(jī)的作用,加大風(fēng)力擺在這個(gè)高度的受力作用.使得風(fēng)力擺穩(wěn)定的擺動(dòng),使激光筆能畫(huà)出符合題目要求的直線(xiàn).要找到風(fēng)力擺的固定高度,用單片機(jī)使用延時(shí)程序是比較容易的。所以采用這個(gè)方案。1方案2：用模擬電路來(lái)產(chǎn)生直流電機(jī)的控制信號(hào)。利用PWM脈沖對(duì)直流風(fēng)機(jī)受到穩(wěn)定的電壓驅(qū)動(dòng)，在直線(xiàn)上受到穩(wěn)定的力，能在一條直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)，但需要MOS管驅(qū)動(dòng)，必須對(duì)MOS管的型號(hào)、精度有更高的要求，用單片機(jī)編程有一定的難度同時(shí)在電路上有更高的要求。綜上所述兩個(gè)方案，本控制系統(tǒng)選方案1。1.2供電系統(tǒng)的論證與選擇方案1：用變壓器對(duì)家用電壓220V進(jìn)行降壓。這個(gè)要修改電路圖，需打板，需要檢測(cè)，在一定程度上花費(fèi)的時(shí)間更多。在選擇使用變壓器的時(shí)候，有型號(hào)要求，在電路輸出后的電壓一定為12V，而且電壓要穩(wěn)定不變。這個(gè)對(duì)于手動(dòng)電路圖有一定的要求，比較嚴(yán)格。方案2：直接用電腦電源給整個(gè)系統(tǒng)供電。電腦電源能夠產(chǎn)生更穩(wěn)定的12V電源，能夠穩(wěn)定的給直流風(fēng)機(jī)供電，使直流風(fēng)機(jī)能穩(wěn)定擺動(dòng)，激光筆能夠畫(huà)出題目要求的直線(xiàn)。不用花費(fèi)太多時(shí)間去修改。容易達(dá)到我們需要的直流風(fēng)機(jī)擺動(dòng)的效果。綜上所述兩個(gè)方案，本控制系統(tǒng)選方案2。1.3風(fēng)力擺角度調(diào)整系統(tǒng)的論證與選擇根據(jù)題目要求,要用直流分機(jī)來(lái)控制控制風(fēng)力擺的的平衡。直流風(fēng)機(jī)我們可以選用大、中、小的風(fēng)扇。下面是對(duì)三種型號(hào)的直流風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇分析和比較。方案1：采用大型直流風(fēng)機(jī)作為系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿C(jī)構(gòu)。大型直流風(fēng)機(jī)是日常生活中比較常用的電機(jī)類(lèi)型，故直流電機(jī)可以采用由小功率三極管8050和8550組成的簡(jiǎn)單H型PWM電路作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。雖然和脈寬調(diào)制芯片TL494、光隔離芯片TLP521等構(gòu)成的電路也能完成單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)的控制。但是本次設(shè)計(jì)中用到電機(jī)調(diào)節(jié)平板的平衡，要求很高的精度，大型電機(jī)較難實(shí)現(xiàn)。因此不選擇此方案。方案2：采用小型直流風(fēng)機(jī)作為系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿C(jī)構(gòu)。小型的直流風(fēng)機(jī)太小，四臺(tái)一起會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力擺的重量很重，而用小型的直流風(fēng)機(jī)帶動(dòng)不了那么重的風(fēng)力擺，風(fēng)力擺擺動(dòng)不起來(lái)。對(duì)硬件的鏈接有了更高的要求，機(jī)械器材很難達(dá)到這么高的精度，不利于我們的控制。方案3：采用中型直流風(fēng)機(jī)作為系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿C(jī)構(gòu)。中型直流風(fēng)機(jī)在各個(gè)方面的計(jì)算與配合都要好，使得風(fēng)力擺的穩(wěn)定性會(huì)比大、小型號(hào)的更強(qiáng)，方便攜帶。在于硬件連接上更方便我們操作。綜上所述三個(gè)方案，本控制系統(tǒng)選方案3。22理論分析與計(jì)算2.1建模與控制方法2.1.1基本部分第一項(xiàng)的控制方法直流風(fēng)機(jī)受與單片機(jī)的串口通信，通過(guò)單片機(jī)STC89C51X進(jìn)行編程，利用程序來(lái)驅(qū)動(dòng)直流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與循環(huán)，在程序中利用軟計(jì)時(shí)方法，測(cè)得單擺的擺動(dòng)周期，多次測(cè)量求平均值，再依據(jù)獲得的平均時(shí)間，在單片機(jī)程序中計(jì)算脈沖數(shù)及脈沖頻率，輸出相應(yīng)控制信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用繼電器來(lái)形成一個(gè)頻率開(kāi)關(guān)，使得直流風(fēng)機(jī)受到相同頻率的驅(qū)動(dòng)，使得風(fēng)力擺能更穩(wěn)定的擺動(dòng)。從而達(dá)到控制要求，2.1.2基本部分第二項(xiàng)的控制方法由于風(fēng)力擺的擺動(dòng)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力擺的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就便于控制圓，使得周期的畫(huà)圓，達(dá)到題目要求。3、硬件電路設(shè)計(jì)與分析3.1系統(tǒng)電路總體框圖綜合以上各模塊電路方案比較與選擇，系統(tǒng)的最終的總方案如圖3.1所示單片機(jī)STC89C51風(fēng)力擺開(kāi)關(guān)頻率模塊鍵盤(pán)模塊單片機(jī)STC89C51風(fēng)力擺開(kāi)關(guān)頻率模塊鍵盤(pán)模塊直流風(fēng)機(jī)圖3.1總體方案的描述：本系統(tǒng)可通過(guò)鍵盤(pán)輸入來(lái)選擇工作模式和設(shè)定擺桿的起始位置，單片機(jī)根據(jù)輸入的工作模式和設(shè)定的具體轉(zhuǎn)角，通過(guò)繼電器來(lái)控制給直流風(fēng)機(jī)發(fā)送相應(yīng)的頻率，從而達(dá)到對(duì)直流分機(jī)的驅(qū)動(dòng)，使風(fēng)力擺穩(wěn)定擺動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力擺的控制。33.2主要模塊電路的設(shè)計(jì)3.2.1繼電器模塊電路電磁繼電器是一種用電磁鐵控制的電路開(kāi)關(guān)，其構(gòu)造和工作原理如圖所示。由電磁鐵、弱電電源和電鍵組成控制電路。由電動(dòng)機(jī)、強(qiáng)電電源和電磁繼電器的觸點(diǎn)部分組成工作電路。閉合控制電路電鍵，電磁鐵線(xiàn)圈中有控制電流通過(guò)時(shí)，電磁鐵就吸引銜鐵，使工作電路觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。斷開(kāi)控制電路的電鍵，電磁鐵失去磁性，彈簧把銜鐵拉起，在觸點(diǎn)處切斷工作電路，電動(dòng)機(jī)停止工作。利用電磁繼電器可以用低電壓、弱電流的信號(hào)電路來(lái)控制高電壓、強(qiáng)電流的工作電路。3.2.2單片機(jī)模塊電路44、測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果4.1測(cè)試儀器（1）秒表（2）量角器（3）自制方向角度圖紙4.2測(cè)試方案以及結(jié)果4.2.1測(cè)試基本要求（1）驅(qū)動(dòng)風(fēng)力擺工作，使激光筆穩(wěn)定的在地面畫(huà)出一條長(zhǎng)度不短于50cm的直線(xiàn)段，來(lái)回五次，記錄其由靜止至開(kāi)始自由擺時(shí)間和最大偏差距離。測(cè)試結(jié)果如表1所示。表1風(fēng)力擺畫(huà)長(zhǎng)于50cm直線(xiàn)測(cè)試時(shí)間（s)誤差1誤差2誤差3誤差4誤差5第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試4.2.2測(cè)試基本要求（2）設(shè)置風(fēng)力擺畫(huà)線(xiàn)長(zhǎng)度，驅(qū)動(dòng)風(fēng)力擺工作，記錄其由靜止至開(kāi)始自由擺時(shí)間和畫(huà)不同長(zhǎng)度直線(xiàn)時(shí)的最大偏差距離。測(cè)試結(jié)果如表2所示。表2風(fēng)力擺畫(huà)不同長(zhǎng)度直線(xiàn)測(cè)試時(shí)間(s)誤差1誤差2誤差3誤差4誤差5畫(huà)30cm直線(xiàn)畫(huà)40cm直線(xiàn)畫(huà)50cm直線(xiàn)畫(huà)60cm直線(xiàn)4.2.3測(cè)試基本要求（3）設(shè)置風(fēng)力擺自由擺時(shí)角度，驅(qū)動(dòng)風(fēng)力擺工作，記錄其由靜止至開(kāi)始自由擺時(shí)間和在畫(huà)不同角度直線(xiàn)時(shí)的最大偏差距離。測(cè)試結(jié)果如表3所示。表3風(fēng)力擺畫(huà)不同角度直線(xiàn)測(cè)試4.2.4測(cè)試基本要求（4）將風(fēng)力擺拉起一定角度放開(kāi)，驅(qū)動(dòng)風(fēng)力擺工作，測(cè)試風(fēng)力擺制動(dòng)達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)所用時(shí)間。測(cè)試結(jié)果如表4所示。5表4風(fēng)力擺恢復(fù)靜止測(cè)試時(shí)間（1）時(shí)間（2）時(shí)間（3）時(shí)間（4）時(shí)間（5）拉起30°拉起35°拉起40°拉起45°4.2.5測(cè)試發(fā)揮部分（1）風(fēng)力擺靜止時(shí)激光筆的光點(diǎn)為圓心，設(shè)置風(fēng)力擺畫(huà)圓半徑，驅(qū)動(dòng)風(fēng)力擺用激光筆在地面畫(huà)圓，記錄其畫(huà)三次圓所用時(shí)間和最大偏差距離，重復(fù)測(cè)試三次。改變圓半徑再次測(cè)試，重復(fù)以上操作四次。測(cè)試結(jié)果表5所示。4.2.6測(cè)試發(fā)揮部分（2）在4.25的基礎(chǔ)上，使用一臺(tái)60W臺(tái)扇在距離風(fēng)力擺1m距離處向其吹5s后靜止，記錄風(fēng)力擺恢復(fù)畫(huà)圓狀態(tài)時(shí)間。測(cè)試結(jié)果如表5所示。表5風(fēng)力擺畫(huà)圓測(cè)試半徑15cm半徑20cm半徑25cm半徑30cm半徑30cm半徑35cm時(shí)間（1）偏差距離（1）恢復(fù)時(shí)間(1)時(shí)間（2）偏差距離（2）恢復(fù)時(shí)間（2）時(shí)間（3)偏差距離（3）恢復(fù)時(shí)間（3）總結(jié)結(jié)論應(yīng)以測(cè)試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析為依據(jù)，簡(jiǎn)潔地指出以下內(nèi)容：① 實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果所揭示原理及其普遍性；② 研究中有無(wú)發(fā)現(xiàn)例外或難以解釋或解決的問(wèn)題；③ 本論文理論上和實(shí)用上的意義和價(jià)值；④ 進(jìn)一步研究本課題的建議。以上內(nèi)容不一定面面俱到，但要有感而發(fā)。參考文獻(xiàn)[1]童詩(shī)白，華程英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M].北京：高等教育出版社,2009.[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社,2009.[3]黃智偉,王彥,陳文光等.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程[M].北京：電子工業(yè)出版社,2007.[4]高吉祥,唐朝京.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程（電子儀器表設(shè)計(jì)）[M].北京：電子工業(yè)出版社.2007.[5]張友德,趙志英,涂時(shí)亮.單片機(jī)微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐（第五版）[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.2009.[6]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程.入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社.2009.[7]梁明理.電子線(xiàn)路（第五版）[M].北京：高等教育出版社.2008.多工位鉆—攻組合機(jī)床設(shè)計(jì)序言在工業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代化浪潮中，各種機(jī)械設(shè)計(jì)和制造業(yè)中，組合機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從這個(gè)意義上講，對(duì)組合機(jī)床的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件組成的一種高效專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件組成的專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)?？傮w方案的設(shè)計(jì)主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機(jī)床上完成工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位，決定工步和刀具種類(lèi)及其結(jié)構(gòu)形式，選擇切削用量等）、確定機(jī)床配置形式、制訂影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案?？傮w方案的擬定是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最關(guān)鍵的一步。方案制定得正確與否，將直接影響機(jī)床能否達(dá)到合同要求，保證加工精度和生產(chǎn)率，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低和使用方便。對(duì)于同一加工內(nèi)容，有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采用哪種方案時(shí)，必須對(duì)各種可行的方案作全面分析比較，根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。在組合機(jī)床諸多零件中，多軸箱和夾具與組合機(jī)床密切相關(guān)，是組合機(jī)床的重要組成部件。它是選用通用零件"按專(zhuān)用要求設(shè)計(jì)的，所以是組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中工作量較大的零部件，就多軸箱設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，工作量主要集中在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，軸的設(shè)計(jì)必須保證各軸的轉(zhuǎn)速、旋向、強(qiáng)度和剛度，而且應(yīng)當(dāng)考慮有無(wú)讓刀，有無(wú)調(diào)位機(jī)構(gòu)等。因此，本課題基于使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、刀具、主軸箱和液壓系統(tǒng)就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)，使其具有工程意義，實(shí)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。第1章課題分析1.1機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求1.1.1設(shè)計(jì)的目的機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過(guò)分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。（2）動(dòng)力設(shè)計(jì)根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線(xiàn)。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、潤(rùn)滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖。（4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.1.3設(shè)計(jì)要求評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶(hù)的歡迎，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿(mǎn)足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。1.2機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟1.2.1調(diào)查研究研究市場(chǎng)和用戶(hù)對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的有關(guān)資料和專(zhuān)利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶(hù)有較好的經(jīng)濟(jì)效益。1.2.2擬定方案通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿(mǎn)足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)；（2）設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)；（3）繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。1.2.3工作圖設(shè)計(jì)首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱(chēng)“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。其次，繪制機(jī)床的總裝圖、部分部件裝配圖、液壓系統(tǒng)圖。然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，編制各類(lèi)零件明細(xì)表，編寫(xiě)機(jī)床說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件。最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。第2章組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)2.1組合機(jī)床方案的制定2.1.1制定工藝方案零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過(guò)程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。圖2-1零件圖圖2-2零件三維圖根據(jù)被加工被零件（汽車(chē)轉(zhuǎn)向器）的零件圖（圖2-1），制定加工四個(gè)螺紋孔和一個(gè)通孔的工藝過(guò)程。（1）加工孔的主要技術(shù)要求。加工1個(gè)Φ18的孔（鉆孔深17）和4個(gè)M10*1.25螺紋孔（鉆孔深16）。螺紋孔的位置度公差為Φ0.3mm。工件材料為QT450，HB159～235。要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量4萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)（2）工藝分析加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.1mm根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案。第一工位：裝夾，第二工位：一次性加工孔，孔徑為Φ18（鉆孔深17），第三工位：一次性加工螺紋底孔，孔徑為Φ8.5（鉆孔深16），第四工位：一次性加工螺紋，孔徑為M10*1.25（攻螺紋深12）。（3）定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇加工此轉(zhuǎn)向器的孔，以基準(zhǔn)面限制三個(gè)自由度，位于中間的心軸限制兩個(gè)自由度，下方的孔以菱形銷(xiāo)限制一個(gè)自由度。2.1.2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案（1）被加工零件的加工精度被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。4個(gè)螺紋底孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī)床，工件各孔間的位置精度為0.1mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以在下一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔進(jìn)行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為Ra3.2um的孔。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機(jī)床通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件三維圖如圖2-2所示。（2）被加工零件的特點(diǎn)這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此零件的材料是QT450、硬度HB159～235，孔的直徑為Φ8.5mm。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，孔中心線(xiàn)與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長(zhǎng)工件。對(duì)大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。2.2確定切削用量及選擇刀具2.2.1確定工序間余量為使加工過(guò)程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，由于在本鉆床上鉆孔后重新安裝或在其他多工位機(jī)床上加工下道工序，應(yīng)適當(dāng)加大余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。2.2.2選擇切削用量確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿(mǎn)足不同直徑的加需要，即：·=·=…=·=式中：…——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）…——各主軸進(jìn)給量（mm/r）——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）轉(zhuǎn)向器螺紋孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿(mǎn)足加工要求的原則，采用查表的方法查得：第二工位：鉆頭直徑D=18mm,鑄鐵QT450，HB159～235、進(jìn)給量f=0.2mm/r、切削速度v=15m/min，第三工位：鉆頭直徑D=8.5mm,進(jìn)給量f=0.15mm/r、切削速度v=15m/min，第四工位絲錐直徑D=10mm，進(jìn)給量f=1.25mm/r。2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查表計(jì)算如下：布氏硬度：HB=HBmax－(HBmax－HBmin)（2-1） =235－(235－159)=200第二工位鉆Φ18孔：軸向力：=26（2-2）=26×18××=3417.44N切削扭矩：=10（2-3）=10×××=17720N·mm切削功率：=（2-4）=11720×15/(9740×3.14×18)=0.319kw第三工位鉆Φ8.5螺紋底孔：軸向力：=26=26×8.5××=1282N切削扭矩：=10=10×××=2083.8N·mm切削功率：==2083.8×15/(9740×3.14×8.5)=0.138kw第四工位攻M10螺紋切削速度：v=2.5～5m/min取v=5m/min進(jìn)給量為絲錐的導(dǎo)程f=1.25mm/r由公式：v=πdn得:主軸轉(zhuǎn)速n=160/r/minT=0.195DP=6.85N·m式中：HB——布氏硬度F——切削力（N）D——鉆頭直徑（mm）f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）T——切削扭矩(N·mm)V——切削速度（m/min）P——切削功率(kw)2.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu)汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的布氏硬度在HB159～235，第二工位孔徑D為18mm，第三工位孔徑D為8.5mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ18mm的莫式錐柄麻花鉆，第三工位鉆孔倒角一次性加工完成，選擇鉆孔—倒角復(fù)合刀具；第四工位：選擇M10高速鋼絲錐，為了孔加工刀具的長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間一般有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。2.3鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制前面對(duì)多工位組合機(jī)床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問(wèn)題，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面就以鉆床加工轉(zhuǎn)向器總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)題，既總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。2.3.1被加工零件工序圖1、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能用用戶(hù)提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制成的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。汽車(chē)轉(zhuǎn)向器用鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如2－3所示。圖上主要內(nèi)容：（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。（2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。（3）加工時(shí)如需要中間向?qū)В瑧?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。（4）被加工零件的名稱(chēng)、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要標(biāo)出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線(xiàn)），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線(xiàn)）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線(xiàn)標(biāo)記。如圖2－3中4－M10*1.25加工用定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來(lái)。圖2－3被加工零件工序圖（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)出，而不采用極坐標(biāo)，但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。2.3.2加工示意圖圖2－4加工示意圖1、加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。圖2－4為轉(zhuǎn)向器上多工位臥式組合機(jī)床加工示意圖。在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：（1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。（2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。（3）主軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算（1）刀具的選擇刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。（2）導(dǎo)向套的選擇在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類(lèi)型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。1）選擇導(dǎo)向類(lèi)型根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑d=10mm和刀具導(dǎo)向的線(xiàn)速度v=15m/min，選擇固定式導(dǎo)向。2）導(dǎo)向套的參數(shù)根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖2－5所示：圖2－5固定導(dǎo)向裝置固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表：表2－1固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺dDH182616101516固定裝置的配合如下表：固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2－5所示導(dǎo)向裝置的布置如表2－2所示：表2－2導(dǎo)向裝置的參數(shù)(mm)尺寸項(xiàng)目l1l2l3與直徑d的關(guān)系(2～3)d加工鑄鐵dd/3+(3～8)計(jì)算值36186+4=10計(jì)算值3×d=301010/3+8=12其后根據(jù)夾具設(shè)計(jì)統(tǒng)一調(diào)整固定導(dǎo)套長(zhǎng)度為40mm.距離加工表面l2為25mm。圖2－6固定導(dǎo)向裝置的布置（3）初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.3，根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為：第二工位：d2B=2.3×=26.53mm第三工位：dB=2.3×=15mm第四工位：d6.2=20mm式中：d——軸直徑（mm）T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）B——系數(shù)本設(shè)計(jì)中第二工位主軸直徑取d=30mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，D/為50/36，內(nèi)孔長(zhǎng)度為：l1=77mm，第三工位主軸直徑取d=15mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，D/為25/16，內(nèi)孔長(zhǎng)度為：l1=77mm.第四工位主軸直徑取d=20mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=120mm,D/為30/14。（4）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖2－4所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。（5）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定如圖2－7工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，切出長(zhǎng)度,在采用一般簡(jiǎn)單刀具時(shí)，鉆孔時(shí)的確定，=1/3d+(3-8),因此第二工位取=8mm，取10，所以=17+8+10=35mm，第三工位取=7mm，所以=16+7=23mm.第四工位取=11mm，所以=12+11=23mm。（6）快進(jìn)長(zhǎng)度的確定考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。第二工位：這里取快速退回行程為155mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度155－35=120mm.第三工位：這里取快速退回行程為153mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度153－23=130mm.第四工位：這里取快速退回行程為153mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度153－23=130mm.圖2－7工作進(jìn)給長(zhǎng)度2.3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖圖2－8機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿ο洹?dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專(zhuān)用部件——多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿(mǎn)足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開(kāi)展主軸箱、夾具等專(zhuān)用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。如圖2－8所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專(zhuān)用部件的輪廓尺寸等。2、選用動(dòng)力部件選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。（1）滑臺(tái)的選用通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。1）驅(qū)動(dòng)形式的確定由資料可以得到下面的機(jī)械滑臺(tái)和液壓滑臺(tái)性能特點(diǎn)對(duì)比如表2-3所示：表2-3機(jī)械滑臺(tái)和液壓滑臺(tái)性能的特點(diǎn)對(duì)比滑臺(tái)類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)機(jī)械滑臺(tái)1進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無(wú)爬行。高速無(wú)振動(dòng)。可以降低工件的表面粗糙度。2具有較好的抗擊性能3運(yùn)行安全可靠，調(diào)整維修方便4沒(méi)有液壓驅(qū)動(dòng)的管路漏油，噪聲和液壓占地問(wèn)題。1只能有級(jí)變速，變速比較麻煩2一般沒(méi)有可靠的過(guò)載保護(hù)，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)位精度低。液壓滑臺(tái)1液壓滑臺(tái)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無(wú)級(jí)調(diào)速；2可以獲得較大的進(jìn)給力；3由于液壓驅(qū)動(dòng)零件磨損小，使用壽命長(zhǎng)；4工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)通過(guò)液壓換向閥很容易實(shí)現(xiàn)；5過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠；6由行程調(diào)速閥來(lái)控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)轉(zhuǎn)位精度高，工作可靠。1進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；2液壓漏油現(xiàn)象影響工作環(huán)境，能源浪費(fèi)；3調(diào)整維修比較麻煩。由于工件的材料為QT450，硬度比較高，大批量生產(chǎn)要求機(jī)床加工精度有持久的穩(wěn)定性和較高的生產(chǎn)率。由于液壓驅(qū)動(dòng)零件磨損小使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性好，液壓滑臺(tái)使用方便，自動(dòng)化程度高，工作可靠。所以選取了HY型液壓滑臺(tái)。2）確定軸向進(jìn)給力滑臺(tái)所需的進(jìn)給力第二工位：=∑=3417.44N第三工位：=∑=4×1282=5128N第四工位：=∑式中：——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于。3）確定進(jìn)給速度液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.5～1倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度，第二工位：=n·f=53mm/min，第三工位：=n·f=84.3mm/min第四工位：=n·f=200mm/min，所以第二工位和第三選擇選HY25I液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍32～800mm/min，快速速度12m/min，最大進(jìn)給力是8000N,第四工位選擇HY50液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍10～350mm/min，快速速度6.3m/min，最大進(jìn)給力是32000N。4）確定滑臺(tái)行程滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)第二工位前備量為20mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，這是取70mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和，同理，第三工位前備量取30，后備量取60，第四工位前備量取40，后備量取70。即：第二工位：行程L1＞155+20+70=245mm；第三工位：行程L1＞153+20+70=243mm，；第四工位：行程L2＞153+30+60=243mm，L1=液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)HY25I,L1＝250mm。臺(tái)面寬250mm,臺(tái)面長(zhǎng)500mm,行程長(zhǎng)250，導(dǎo)軌為鑄鐵材料，滑臺(tái)及滑座總高250mm,滑座長(zhǎng)為790;L2=液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)HY50,L2＝400mm。（2）由下式估動(dòng)力箱的選用動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前，可算第二工位：＝／η＝0.319／0.8＝0.39875KW第三工位：＝／η＝4×0.138／0.8＝0.69KW第四工位：＝／η=4x0.1116/0.8=0.559kw＝2=0.559x2=1.12kw確定攻絲電機(jī)功率，應(yīng)考慮絲錐鈍化的影響，一般按計(jì)算功率的1.5~2.5倍選取。式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工QT450，取η＝0.8．動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，第二工位選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90S-6，第三、四工位選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L—6的1TD25IA型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為125mm。表2－3主要技術(shù)參數(shù)工位動(dòng)力箱型號(hào)主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào)轉(zhuǎn)速范圍（r/min）主電機(jī)功率（）電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)速第二工位Y90S-69106000.75第三工位1TD25IAY100L-69405201.5第四工位1TD25IAY100L-69405201.52、確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H＝580～1060mm之間選取，在繪制過(guò)程機(jī)床聯(lián)系尺寸圖過(guò)程中，聯(lián)系滑臺(tái)高度、側(cè)底座高度等，取裝料高度為874。3、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的確定聯(lián)系滑臺(tái)高度、側(cè)底座高度、裝料高度等，選取1AHY80液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，工作臺(tái)直徑為800mm。4、確定多軸箱輪廓尺寸本機(jī)床配置的多軸箱寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。多軸箱的寬度B和高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定：B=b+2b1=83+2×100=283（2-5）H=h+h1+b1=48+120+100=268（2-6）式中b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位為mm;b1—最邊緣主軸至箱體外壁距離，單位為mm;h—工件在高度方向距離最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位為mm;h1—最低主軸高度，單位為mm;計(jì)算時(shí)，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=320H=250根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=320×250mm。2.3.4生產(chǎn)率計(jì)算卡生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下：第二工位：切削時(shí)間：T切=L/vf+t停（2-7）=35/53＋2×15/600=0.710min第三工位：切削時(shí)間：T切=L/vf+t停=23/84.3＋2×15/520=0.331min第四工位：切削時(shí)間：T切=2*L/vf+t停=2*23/200＋2×15/520=0.288min式中：T切——機(jī)加工時(shí)間（min）L——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm）vf——刀具進(jìn)給量（mm/min）t?！罁蹊F停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～15r所需要時(shí)間。這里取15r第二工位快進(jìn)、快退時(shí)間T==（120＋155）/6300=0.0389min第三工位快進(jìn)、快退時(shí)間T==（130＋153）/6300=0.0449min第四工位快進(jìn)、快退時(shí)間T==（130＋130）/12000=0.0217min式中：L3、L4——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm）vfk——快速移動(dòng)速度（mm/min）考慮到每個(gè)工位完成后存在時(shí)間差，算得第二工位工作行程時(shí)間最長(zhǎng)，所以第三、四工位工作行程時(shí)間與第一工位相同，裝夾總時(shí)間也與第二工作行程時(shí)間相同。機(jī)床理想生產(chǎn)率Q=60/T單（2-8）=60/（T切+T輔）=60/（4×(T切+T+t移+t裝)）=60/3.1984=18.76件/ht移——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.05mint裝——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.5～1.5min,取1min機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算η=Q1/Q×100%（2-9）=Q1tk/A×100%=40000/3000/17.68×100%=75.41%式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）tk——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk=3000h表2－5生產(chǎn)率計(jì)算卡被加工零件圖號(hào)1601A-093毛坯種類(lèi)鑄件名稱(chēng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向器毛坯重量2KG材料QT450硬度HB159-235工序名稱(chēng)鉆孔Φ18，鉆Φ8.5螺紋底孔，攻M10*1.25螺紋工序號(hào)工時(shí)/min序號(hào)工步名稱(chēng)工作行程/mm切速/（m·min-1）進(jìn)給量/（mm·r-1）進(jìn)給量/（mm·min-1）工進(jìn)時(shí)間輔助時(shí)間1按裝工件0.252工件定位夾緊0.253工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)0.054鉆孔滑臺(tái)快進(jìn)12063000.0195工進(jìn)35150.2530.6606死擋鐵停留0.057快退15563000.02068工作臺(tái)轉(zhuǎn)位0.059鉆小孔滑臺(tái)快進(jìn)13063000.020610工進(jìn)23150.1584.30.27311死擋鐵停留0.05812快退15363000.024313工作臺(tái)轉(zhuǎn)位0.0514攻螺紋滑臺(tái)快進(jìn)130120000.010815攻螺紋工進(jìn)2351.252000.11516死擋鐵停留0.05817攻螺紋工退2351.252000.11518快退153120000.012819工作臺(tái)轉(zhuǎn)位0.0520工件松開(kāi)0.2521卸下工件0.25備注1、鉆削頭主軸轉(zhuǎn)速600r/min，鉆螺紋底孔主軸轉(zhuǎn)速520r/min，攻螺紋主軸轉(zhuǎn)速520r/min。2、一次安裝加工完一個(gè)工件單件總工時(shí)3.1984機(jī)床生產(chǎn)率17.68件/h理論生產(chǎn)率16件/h負(fù)荷率85.29%第3章多軸箱的設(shè)計(jì)3.1繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖3－1所示圖中多軸箱的兩定位銷(xiāo)孔中心連線(xiàn)為橫坐標(biāo)，工件加工孔對(duì)稱(chēng)，選擇箱體中垂線(xiàn)為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。主軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)主軸看）。圖3－1四軸頭多工位同步鉆床多軸箱原始依據(jù)圖主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表所示表3－1主軸外尺寸及切削用量軸號(hào)主軸外伸尺寸工序內(nèi)容切削用量D/dLN（r/min）V(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)1、2、3、425/16115鉆Φ8.5562150.1584.33.2主軸、齒輪模數(shù)的選擇本組合機(jī)床第三工位主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。齒輪模數(shù)m可按下式估算：m=(30～32)=30×=1.49（3-1）式中：m——估算齒輪模數(shù)P——齒輪所傳遞率（kw）Z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù)N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）齒輪模數(shù)取m2=1.53.3多軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算多軸箱所需功率可按下列公式計(jì)算：（3-2）查表可得：kw；kw；kw；；。3.4多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖3－2轉(zhuǎn)向器上鉆孔多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)樹(shù)形圖（1）擬定傳動(dòng)路線(xiàn)將主軸1、4作為一組，看成直線(xiàn)分布，在兩主軸中心連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)上布置中心傳動(dòng)軸5,同樣把主軸2、3作為一組,由轉(zhuǎn)動(dòng)軸6帶動(dòng)。油泵軸7用中心傳動(dòng)軸5驅(qū)動(dòng)。然后，將傳動(dòng)軸6、7與驅(qū)動(dòng)軸O連接起來(lái)，形成多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3－2所示。（2）根據(jù)原始依據(jù)圖，畫(huà)出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表：表3—2驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo)銷(xiāo)O1驅(qū)動(dòng)軸O主軸1主軸2主軸3主軸4X－1350－41.541.541.5－41.5Y0951381389090（3）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)1）最小齒數(shù)的確定為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,驅(qū)動(dòng)軸的直徑為d=20mm,有《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，如圖3－3所示齒輪t=22.3mm,當(dāng)m1=1.5時(shí)。驅(qū)動(dòng)軸上最小齒輪齒數(shù)為：圖3－3齒輪的最小壁厚2（t/m1+2+1.25）－d0/m1（3-3）=2×(22.3/1.5+2+1.25)－20/1.5=22.9所以驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要大于等于23。為減小傳動(dòng)軸的種類(lèi)，所有傳動(dòng)軸的直徑取15mm.當(dāng)m=1.5，d=15時(shí)，齒輪t=16.3mm。主軸上最小齒輪齒數(shù)為：2（t/m+2+1.25）－d0/m2=2×（16.3/1.5+2+1.25）－15/1.5=17所以主軸齒數(shù)要大于等于17。2）確定傳動(dòng)軸5、6與主軸1、4；2、3間的齒輪副齒數(shù)在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)裝置時(shí)，常采用的傳動(dòng)比分配原則有：等效傳動(dòng)慣量最小原則、質(zhì)量最小原則和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則三種。對(duì)于鉆床要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、啟動(dòng)頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的降速傳動(dòng)鏈，可按等效傳動(dòng)慣量最小原則設(shè)計(jì)。由于主軸1、4；2、3關(guān)于Y軸對(duì)稱(chēng)，傳動(dòng)軸在主軸1、4的連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上，取傳動(dòng)軸5的坐標(biāo)為（－35，105），取驅(qū)動(dòng)軸與傳動(dòng)軸5的軸心距為A0-5=A0-6==35.54mm,傳動(dòng)軸5與主軸1、2的軸心距為A5-1=A5-2==26.61mm，A6-2=A6-3=A5-1?？倐鲃?dòng)比：i總=520/562=0.925根據(jù)等效傳動(dòng)慣量最小原則則：A0-5=m/2×(Z0+Z5)Z5/Z0=1.0936解得：Z0=23Z5=24又因?yàn)閆從=2A/m-Z主，m=1.5，所以傳動(dòng)軸5與主軸1或4間傳動(dòng)軸副的齒數(shù)和為36，i5-1=i總/i0-5=0.925/1.0936=0.847解得：Z5+Z1=36Z1/Z5=0.847Z1=17Z5=193)確定油泵軸7的確定油泵軸7直接由傳動(dòng)軸5上的18齒的齒輪驅(qū)動(dòng)。R12－1A液壓泵推薦轉(zhuǎn)速為n=550～800r/min,中心傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n5=i5-1·n1=0.847×562=476.014r/min.因此傳動(dòng)軸比i5-7=476.014/(550～800)=0.649～0.865.則：油泵軸齒輪齒數(shù)為Z7=Z5·i5-7=19×（0.649～0.945）=11.69～17.95取Z7=18油泵的理論轉(zhuǎn)速為n7=n5·Z5/Z7=476.014×19/18=502.495r/min油泵軸7與傳動(dòng)軸5的軸距為A5-7=m(Z5＋Z7)/2=1.5×(19+18)/2=27.75mm液壓泵軸也安排在中心軸1、4的連線(xiàn)的中垂線(xiàn)上，與傳動(dòng)軸5、6在同一截面，則液壓泵軸7的坐標(biāo)軸為（20，105）。各傳動(dòng)軸的坐標(biāo)見(jiàn)表所示表3－3傳動(dòng)軸的坐標(biāo)值傳動(dòng)軸編號(hào)軸5軸6軸7（Xi,Yi）(-30,95)(30,95)(-3,95)各傳動(dòng)副的中心距及其齒輪齒數(shù)見(jiàn)表表3－4傳動(dòng)副的中心距（mm）及其齒輪齒數(shù)軸距代號(hào)A0-5、A0-6A5-1、A5-4、A6-2、A6-3A5-7中心距值35.5426.6127.75主動(dòng)輪Z231919從動(dòng)輪Z241718各傳動(dòng)齒輪的尺寸如表所示表3－5各齒輪的尺寸(單位mm)齒數(shù)Z齒底圓直徑df分度圓直徑d齒頂圓直徑da第Ⅰ排Z5、61924.7528.531.5Z1、2、3、41721.7525.528.5Z71823.252730第Ⅱ排ZO2330.7534.537.5Z5、62432.253639注：所有傳動(dòng)齒輪寬度為24mm4）驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速使各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在5%以?xún)?nèi)。n1、2、3、4=520××=557r/min損失率==0.8%3.5繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖，如圖3－4所示圖3－4轉(zhuǎn)向器鉆孔多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖中多軸箱箱體內(nèi)只排放一排24mm寬的齒輪，傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第Ⅱ排。在圖中標(biāo)出齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)，以校核驅(qū)動(dòng)軸是否正確。另外，應(yīng)檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉；還畫(huà)出主軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰。3.6傳動(dòng)零件的校核（1）驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑校核傳動(dòng)軸以承受的總扭矩最大傳動(dòng)軸5，由它驅(qū)動(dòng)的有主軸1、4和液壓泵軸7。主軸扭矩：T1=T4=2083.8N·mm液壓泵軸的扭矩：查得R12-1A液壓泵的最高壓力為0.3MPa、排量為5.88ml/r。假設(shè)在理想無(wú)泄漏狀態(tài)，即：P·q=T·ω式中：P——液壓泵的壓力N/㎡q——液壓泵的排量m3/sT——輸入扭矩N·mω——輸入角速度rad/s單位換算：P=0.3MPa=0.3×106Pan=502.495r/min=8.3749r/sq=5.88×8.3749=49.2445ml/r=49.24×10-6m3/sω=2πn/60=2×3.14×502.495/60=52.59rad/s代入公式：P·q=T·ω（3-4）49.24×10-6×0.3×106=52.59T7解得：T7=280N·mmT5=T1/i5-1+T4/i5-4+T7/i5-7=2×2083.8/0.894+280/0.944=4956N·mm根據(jù)d=B==14.78mm<15mm因此傳動(dòng)軸5、6是符合要求的。（2）齒輪模數(shù)的驗(yàn)算對(duì)多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的軸5上的齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。齒輪的材料為45鋼，表面淬火，布氏硬度HB=159～235，平均值200HB。設(shè)使用壽命10年。齒輪Z5=19、Z1=17、寬度B=24mm，傳動(dòng)比i5-1=0.894,工作時(shí)間比0.925/2.804=0.33。注：在校核計(jì)算的過(guò)程中所要見(jiàn)的表和圖在《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書(shū)中，邱宣懷等編著，2003年高等教育出版社。校核計(jì)算：接觸疲勞極限бHlim由資料得бHlim=410MPa齒輪5的圓周速度v5v5===0.71m/s（3-5）精度等級(jí)選9級(jí)精度使用系數(shù)KA由表12.9KA=1.1動(dòng)載系數(shù)KV由圖12.9KV=1.24齒間載荷分配系數(shù)KHα由表12.10先求Ft=2T5/d5=2×8032.849/28.5=563.71NKAFt/b=1.1×563.71/24=41.34N/mm<100N/mmεα=[1.88－3.2×(+)]cosβ(β=0)（3-6）=1.88－3.2×(+)=1.52Zε===0.91由此得KHα===1.21齒向載荷分布系數(shù)KHβ由表12.11知KBβ=A+B[1+0.6·（）·2]（）·2+C·10-3b（3-7）=1.17+0.16×[1+0.6×(24/28.5)×2]×(24/28.5)×2+0.61×10-3×24=1.72載荷系數(shù)KK=KAKVKHαKHβ=1.1×1.24×1.21×1.72=2.84彈性系數(shù)ZE由表12.12ZE=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH由圖12.16（X1X2）/(Z1Z2)=0.005ZH=2.62接觸最小安全系數(shù)SHmin由表12.14SHmin=1.25總工作時(shí)間thth=10×365×8×0.33=9715.2h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL1=60γn5th=60×3×476.014×9715.2=8.32×108NL2=60γn1th=60×1×562×9715.2=3.3×108接觸壽命系數(shù)ZN由圖12.18ZN1=1.14ZN2=1.24許用接觸應(yīng)力[σH][σH1]===373.92MPa[σH2]===406.7MPa驗(yàn)算σH=ZE·ZH·Zε（3-8）=189.8×2.62×0.91×=499.59MPa<373.92MPa計(jì)算表明：接觸疲勞強(qiáng)度是合適是，齒輪尺寸無(wú)須調(diào)整。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù)YεYε=0.25+0.75/εα=0.25+0.75/1.52=0.74齒間載荷分配系數(shù)KFα由表12.10KFα=1/Yε=1/0.74=1.35齒向載荷分配系數(shù)KFβb/h=24/(2.25×2)=5.33由圖12.14KFβ=1.2載荷系數(shù)KK=KAKVKFαKFβ=1.1×1.24×1.35×1.2=2.21齒形系數(shù)YFα由圖12.21YFα1=2.37YFα2=2.56應(yīng)力修正系數(shù)YSα由圖12.22YSα1=1.68YSα2=1.62彎曲疲勞極限σFlim由圖12.23cσFlim=380MPa彎曲最小安全系數(shù)SFmin由表12.14SFmin=1.25應(yīng)力循環(huán)系數(shù)NLNL1=60γn5th=8.32×108NL2=60γn1th=3.3×108彎曲壽命系數(shù)YN由圖12.24YN1=0.98YN2=1.0尺寸系數(shù)Yx由圖12.25Yx=0.85許用彎曲應(yīng)力[σF][σF1]==380×0.98×0.85/1.25=253.25MPa[σF2]==380×1×0.85/1.25=258.4MPa驗(yàn)算σf1=YFα1YSα1Yε（3-9）=×2.37×1.63×0.7=74.86MPa<[σf1]σf2=σf1（3-10）=74.86×=77.98MPa<[σf2]傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不做靜強(qiáng)度校核。第4章機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須從實(shí)際出發(fā)，重視調(diào)查研究，注意吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，力求設(shè)計(jì)出效率高、質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和操作方便的液壓傳動(dòng)裝置來(lái)。一般說(shuō)來(lái)，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)著重解決的主要問(wèn)題是滿(mǎn)足工作部件對(duì)力和運(yùn)動(dòng)兩方面的要求。在滿(mǎn)足工作性能和工作可靠的前提下，應(yīng)力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且維修方便。4.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求已知組合機(jī)床工況：臥式鉆孔Φ18，鉆螺紋底孔4×Φ8.5，攻螺紋4×M10*1.25組合機(jī)床，要求完成如下的動(dòng)作循環(huán)：第二、三工位：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止，第四工位：快進(jìn)→工進(jìn)→工退→快退→停止，第一個(gè)組合機(jī)床目的是鉆孔φ18，第二個(gè)機(jī)床的目的是鉆螺紋底孔4×Φ8.5，第三個(gè)機(jī)床的目的是攻螺紋4×M10*1.25。工件材料為:QT450，硬度為HB159-235。動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，第二工位和第三工位軸向最大切削力約為8000N，快進(jìn)，快退的速度取6.3m/min，第四工位軸向最大切削力約為12000N，