ZS175柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计【三图一卡】【12张图纸-4A0】【优秀】
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zs175
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三图一卡
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图纸
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ZS175柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计
31页 14000字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+12张CAD图纸
ZS175柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计开题报告.doc
ZS175柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计说明书.doc
ZS175柴油机机体钻孔工序图.dwg
上盖.dwg
任务书.doc
传动轴.dwg
前盖补充加工图.dwg
加工示意图.dwg
右主轴箱装配图.dwg
后盖补充加工图.dwg
套.dwg
实习报告.doc
摘要.doc
机床联系尺寸总图.dwg
生产率计算卡.xls
箱体补充图.dwg
说明书封面.doc
课题申报表.doc
防油套.dwg
齿轮.dwg
目录
1 前言1
2 组合机床总体设计3
2.1 总体方案论证3
2.1.1 加工对象工艺性的分析3
2.1.2 机床配置型式的选择3
2.1.3 定位基准的选择3
2.1.4 滑台型式的选择3
2.2 切削用量的确定及刀具选择4
2.2.1 切削用量选择4
2.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的计算4
2.3 组合机床总体设计—三图一卡5
2.3.1 被加工零件工序图5
2.3.2 加工示意图6
2.3.3 机床尺寸联系总图8
2.3.4 机床生产率计算卡10
2.3.4.1 理想生产率10
2.3.4.2 实际生产率11
2.3.4.3 机床负荷率12
3 组合机床主轴箱设计13
3.1 主轴箱原始依据图的绘制13
3.2 主轴结构型式的选择和动力计算14
3.3 主轴箱传动设计14
3.3.1 主轴箱传动路线的拟订15
3.3.2 根据原始依据图对坐标尺寸的计算15
3.3.3 传动轴位置及齿轮齿数的确定15
3.3.4 传动轴直径的确定17
3.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制17
3.5 轴、齿轮、轴承、键的校核19
3.5.1 轴的校核20
3.5.2 齿轮的校核20
3.5.3 轴承的寿命校核22
3.5.4 键的强度计算23
3.6 主轴箱前、后盖及箱体设计23
3.7 附件的选择23
4 结论25
参考文献26
致 谢27
附 录28
ZS175柴油机机体三面钻削组合机床
总体及右主轴箱设计
摘 要：组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。本课题设计了一台用于ZS175柴油机机体三面钻孔的组合机床。机床采用卧式三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便。设计内容主要分为总体设计和右主轴箱设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。主轴箱是组合机床的重要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成，靠夹具的导向装置来保证孔的加工位置精度。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱设计包括主轴箱原始依据图的绘制，主轴结构型式的选择和动力计算，主轴箱传动系统的设计与计算，主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制，轴、齿轮、轴承、键的校核，主轴箱前、后盖及箱体设计。本组合机床运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，提高了工作效率，达到了设计要求。
关键词：组合机床；钻削；主轴
组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床[1]。组合机床是由万能机床和专用机床发展来的，它既有专用机床结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，能适应新工件加工的特性。组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的基本组成是以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业[2]。组成组合机床的通用部件有如下几类：动力部件——动力头、动力滑台和动力箱；工件运送部件——回转工作台、移动工作台和回转鼓轮；支承部件——立柱、床身、底座和滑座等。控制系统有通用的液压传动装置、电气柜、操纵台等。
组合机床的通用部件按功能分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件5类?。动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工）、动力滑台（用于安装动力箱或切削头，以实现进给运动）；支承部件用以安装动力滑台，包括各种底座和支架；输运部件用以输送工件或主轴箱至加工工位；控制部件用以控制机床的自动工作循环；辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式4种，能对加工部位进行多次加工[3]。
本小组的课题是ZS175柴油机机体三面钻削组合机床设计。为了达到加工要求，在机床的精度、性能等方面有以下的要求：机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利；加工精度应符合零件图要求；主轴箱能满足机床总体方案的要求。由于该课题比较大，且难度深，总体设计由我们四人合作完成，我主要负责右主轴箱的设计。
整个设计，首先，要有丰富的实践经验，仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，因此，在设计工作开始前，指导老师特地带我们到江淮动力集团、盐城恒力机床厂等企业进行了实地参观考察，积累了一些宝贵的实践经验。其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，还涉及到一些新的概念，这就要求我们一面巩固以前的知识，一面还要学习新的知识。最好，通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，拟订合理的三面钻削组合机床的总体方案。在设计过程中，在指导老师和同学的帮助下和通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，确定了设计方案，并最终完成本课题的设计。主轴箱设计是该次设计中一个重要的传动部分的设计。首先在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构、轴径以齿轮模数；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统，应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求，避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；然后是计算主轴、传动轴坐标、绘制坐标检查图；最后绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表[1]。。
- 内容简介：
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毕业设计开题论证报告专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 葛卫军 班 级 B机制052 学 号 0410110314 指导教师 陈 西 府 完成日期 2009年3月31日 课题名称：ZS175柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1. 课题来源课题来源于盐城市江动集团。ZS175柴油机是该集团大批量生产的产品之一，为实现ZS175柴油机机体三面孔的加工并保证相应的位置精度,需要设计一台三面钻削组合机床。2. 课题研究的主要内容1总体设计1)制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。2)三图一卡设计，包括：(a) 被加工零件工序图 (b) 加工示意图 (c) 机床联系尺寸图 (d) 生产率计算卡 (e) 有关设计计算、校核2右主轴箱设计 (a) 右主轴箱总装图 (b)零件图 (c) 有关计算、校核等。3.本课题国内外研究现状组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效专用机床。目前，组合机床主要应用于平面加工和孔加工两类工序。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。二、本课题拟解决的问题本课题涉及ZS175柴油机机气缸体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计，需要解决的问题主要有：确定组合机床的总体设计方案；如何配置机床的结构型式；被加工零件工艺方案的设计；.如何保证机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；如何降低机床的制造成本；如何解决机床各动力部件的控制；机床应能满足加工要求，保证加工精度。右主轴箱的设计；选择主轴箱的规格、型号，切削用量的选择，切削功率的计算，确定各轴的结构、排布、配合关系，轴的强度、刚度校核等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。三、解决方案及预期效果1解决方案ZS175柴油机的总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。右主轴箱的设计顺序是：绘制右主轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴颈及齿轮模数；拟定传动方案；计算主轴、传动轴坐标（也可用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸），绘制坐标检查图；绘制右主轴箱总图，零件图及编制组件明细表。2.预期效果根据设计方案和时间的安排设计，机床能达到运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利的要求，加工精度能符合零件图要求，主轴箱能满足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求）。 四、课题进度安排3月1日3月14日毕业实习阶段。毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。3月15日3月31日开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告。4月1日5月14日 设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。5月15日5月31日 中期工作阶段。完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。6月1日6月2日毕业设计预答辩。6月3日6月9日毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。6月10日6月11日毕业设计材料评阅。6月12日6月13日毕业答辩。6月14日6月15日材料整理装袋。五、指导教师意见 签名: 年 月日六、专业系意见 签名:年 月日七、学院意见 签名:年 月日4盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009目录目录1 前言.12 组合机床总体设计.32.1 总体方案论证.32.1.1 加工对象工艺性的分析.32.1.2 机床配置型式的选择.32.1.3 定位基准的选择.32.1.4 滑台型式的选择.32.2 切削用量的确定及刀具选择.42.2.1 切削用量选择.42.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的计算.42.3 组合机床总体设计三图一卡.52.3.1 被加工零件工序图.52.3.2 加工示意图.62.3.3 机床尺寸联系总图.82.3.4 机床生产率计算卡.102.3.4.1 理想生产率.102.3.4.2 实际生产率.112.3.4.3 机床负荷率.123 组合机床主轴箱设计.133.1 主轴箱原始依据图的绘制.133.2 主轴结构型式的选择和动力计算.143.3 主轴箱传动设计.143.3.1 主轴箱传动路线的拟订.153.3.2 根据原始依据图对坐标尺寸的计算.153.3.3 传动轴位置及齿轮齿数的确定.153.3.4 传动轴直径的确定.173.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制.173.5 轴、齿轮、轴承、键的校核.193.5.1 轴的校核.203.5.2 齿轮的校核.203.5.3 轴承的寿命校核.223.5.4 键的强度计算.233.6 主轴箱前、后盖及箱体设计.233.7 附件的选择.234 结论.25参考文献.26致 谢.27附 录.28ZS175ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床柴油机机体三面钻削组合机床盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1总体及右主轴箱设计总体及右主轴箱设计摘摘 要：要：组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。本课题设计了一台用于 ZS175 柴油机机体三面钻孔的组合机床。机床采用卧式三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便。设计内容主要分为总体设计和右主轴箱设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。主轴箱是组合机床的重要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成，靠夹具的导向装置来保证孔的加工位置精度。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱设计包括主轴箱原始依据图的绘制，主轴结构型式的选择和动力计算，主轴箱传动系统的设计与计算，主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制，轴、齿轮、轴承、键的校核，主轴箱前、后盖及箱体设计。本组合机床运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，提高了工作效率，达到了设计要求。关键词：关键词：组合机床；钻削；主轴Design of the General and Right Headstock of Modular Machine Tool for drilling Holes on Three-Side of the body of ZS175 ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计2Diesel EngineAbstract: Machine is designed according to the standardization and serialization of generic components and parts are processed according to the shape and design of process-specific components of a dedicated machine. A Modular machine tool was designed for the ZS175 diesel engine with three-side drilling holes. Three horizontal machine used for processing program, processing and assembly process is good, spare parts to facilitate clamping. The focal point of this topic could be divided into two parts: the general design and the right headstock design. The general design includes the confirmation of the modular machine tool, the selecting of the structure type and the completing of the technological drawing of the parts to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutter display and the efficiency card of manufacturing. Combination of machine tool spindle box is one of the important parts, according to special requirements of design, from the common parts of the fixture on the guiding device to ensure the accuracy of hole location processing. Its main role is to be processed in accordance with the processing requirements of parts, arrangement of the spindle position, and power and movement by electrical or power components to the spindle, so that it can be the requirements of speed and steering. Spindle box spindle box design includes mapping the original basis, the choice of spindle structure and dynamics, the spindle box drive system design and calculation, spindle box coordinates, the mapping coordinates inspections, shafts, gears, bearings, the school bond nuclear, spindle box before the design of the rear cover and cabinet. Combination of the smooth functioning of the machine, simple structure, reliable work, loading and unloading convenience, increased efficiency, to achieve the design requirements. Key words: Modular Machine Tool; Drilling; Head stock盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 31 前言前言组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床1。组合机床是由万能机床和专用机床发展来的，它既有专用机床结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，能适应新工件加工的特性。组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的基本组成是以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业2。组成组合机床的通用部件有如下几类：动力部件动力头、动力滑台和动力箱；工件运送部件回转工作台、移动工作台和回转鼓轮；支承部件立柱、床身、底座和滑座等。控制系统有通用的液压传动装置、电气柜、操纵台等。组合机床的通用部件按功能分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件 5 类 。动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给主轴箱） 、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工） 、动力滑台（用于安装动力箱或切削头，以实现进给运动） ；支承部件用以安装动力滑台，包括各种底座和支架；输运部件用以输送工件或主轴箱至加工工位；控制部件用以控制机床的自动工作循环；辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面 4 种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式4 种，能对加工部位进行多次加工3。本小组的课题是 ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床设计。为了达到加工要求，在机床的精度、性能等方面有以下的要求：机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利；加工精度应符合零件图要求；主轴箱能满足机床总体方案的要求。由于该课题比较大，且难度深，总体设计由我们四人合作完成，我主要负责右主轴箱的设计。整个设计，首先，要有丰富的实践经验，仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，因此，在设计工作开始前，指导老师特地带我们到江淮动力集团、盐城恒力机床厂等企业进行了实地参观考察，积累了一些宝贵的实践经验。其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，还涉及到一些新的概念，这就要求我们一面巩固以前的知识，一面还要学习新的知识。最好，通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，拟订合理的三面钻削组合机床的总体方案。在设计过程中，在指导老师和同学的帮助下和通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计4进行改进的地方，通过反复推敲对比，确定了设计方案，并最终完成本课题的设计。主轴箱设计是该次设计中一个重要的传动部分的设计。首先在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构、轴径以齿轮模数；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统，应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求，避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；然后是计算主轴、传动轴坐标、绘制坐标检查图；最后绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表1。 。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 52 组合机床总体设计组合机床总体设计2.1 总体方案论证组合机床是按高度集中工序原则，针对被加工零件的特点及工艺要求设计的一种高效率专用机床。针对 ZS175 柴油机机体，在确定加工工艺的基础上进行总体方案对比论证。设计组合机床“三图一卡”，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。2.1.1 加工对象工艺性的分析加工对象工艺性的分析被加工零件材料是 HT250,硬度 HB190240，共计有 13 个孔需要加工，钻左、右及后面共计 15 个孔，由本组合机床完成，具体加工内容及加工精度如下：1)钻机体左面：钻 36；钻 14；钻 18，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差为 0.02mm。2)钻机体右面：钻 44；钻 13，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差为0.02mm。3)钻机体后面：钻 110；钻 44，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差为0.02mm。2.1.2 机床机床配置型式的选择配置型式的选择机床的配置型式有立式和卧式两种。立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高，振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，排屑通畅，振动小，运动平稳，机床重心较低， ，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素4。根据被加工工件和两种组合机床的特点比较可知：ZS175 型柴油机汽缸体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。通过以上的比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。2.1.3 定位基准的选择定位基准的选择组合机床是针对某一个零件或一个零件的某道工序而设计的。正确选择定位基准，是保证加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的工序集中。定位方案一般有两种， “一面两销”和“三平面”定位方法。本机床加工时采用的定位方式是“三平面”定位。 “三平面”定位可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位；而且有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序5。2.1.4 滑台型式的选择滑台型式的选择与机械滑台相比较，液压滑台的进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；工作可靠。为了提高加工效率，降低生产成本，所以本课题选用了液压滑台。ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计62.2 切削用量的确定及刀具选择2.2.1 切削用量切削用量选择选择对于 15 个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从文献1表 6-11 中选取。由于钻孔的切削用量与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按文献1表 6-12 选取。选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定得耐用度6。A.对左面 5 个孔的切削用量选择： a)钻孔 1，2，3 轴：6 孔，h=10mm，加工材料为铸铁，由 d=1-6,硬度为 190-240HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取 v=10.48m/min,f=0.1mm/r, 则由文献1P43 的公式： （2-1000 /nvd1）得： n=100010.48/(6)525r/minb)钻孔 4 轴：8 孔，h=12mm，加工材料为铸铁，由 d6-12,硬度为 190-240HBS，选择 v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取 v=12.56m/min,f=0.1mm/r, 得： n=100012.56/(8)525r/minc)钻孔 5 轴：4 孔，h=8mm，加工材料为铸铁，由 d=1-6,硬度为 190-240HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取 v=10.26m/min,f=0.58mm/r, 得： n=100010.26/(4)900r/minB.对右侧面上 5 个孔的切削用量的选择：a)钻孔 6，7，8，9 轴：4 孔，h=8mm，加工材料为铸铁，由 d=1-6,硬度为 190-240HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取 v=14.821m/min,f=0.08mm/r, 得： n=100014.821/(4)1180r/minb)钻孔 10 轴：3 孔，h=8m，加工材料为铸铁，由 d=1-6,硬度为 190-240HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取 v=10.136m/min,f=0.088mm/r, 得： n=100010.136/(3)1076r/minC.对后面上 5 个孔的切削用量的选择a)钻孔 11，12，13 轴：4 通孔，h=8mm，加工材料为铸铁，由 d=1-6,硬度为190-240HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取 v=11.304m/min,f=0.08mm/r, 得： n=100011.304/(4)900r/min b)钻孔 14，15 轴：10 通孔，h=12mm，加工材料为铸铁，由 d6-12,硬度为190-240HBS，选择 v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取 v=16.956m/min,f=0.14mm/r, 得： n=100016.956/(10)540r/min2.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率切削力、切削扭矩及切削功率的计算的计算根据文献1表 6-20 中公式计算钻孔 （2-6 . 08 . 026HBDfF 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 72） （2-6 . 08 . 09 . 110HBfDT 3） （2-DTvP97404）其中中：F -切削力（N） ；T-切削转矩（N） ；P-切削功率（kW） ；v-切削速度（m/min） ；f-进给量（mm/r） ；D-加工直径（mm） ； HB-布氏硬度， 得 HB=225。则根据上述公式可得：1.左面： 钻孔 1,2,3 轴 6： 634FN1435.319TNmm0.073PkW钻孔 4 轴 8： 992.02FN1025.71TNmm0.127PkW钻孔 5 轴 4： 496.014FN664.316TNmm0.034PkW2.右面： 钻孔 6，7，8，9 轴 4： 338.32FN510.00TNmm0.062PkW钻孔 10 轴 3： 314.10FN317.76TNmm0.035PkW3.后面： 钻孔 11,12，13 轴 4： 369.63FN495.05TNmm0.046PkW钻孔 14,15 轴 10： 1390.55FN4248.27TNmm0.235PkW2.3 组合机床总体设计三图一卡2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的重要依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。2)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计8定位、夹紧和导向等机构设计7。3)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。4)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 图 2-1 所示为被加工零件工序图。图 2-1 被加工零件工序图2.3.2 加工示意图加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸（直径和长度） ；接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套之间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式和配合尺寸等。A.刀具的选择选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。B.导向结构的选择组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9高刀具系统的支承刚性。C.确定主轴、尺寸、外伸尺寸在本课题中，主轴是用于钻孔的，钻孔选用滚珠轴承主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由文献1P43 页公式 （2-410TBd 5）式中，d 表示轴的直径（） ；T 表示轴所传递的转矩（Nm） ；B 表示系数，本课题中钻孔主轴为非刚性主轴，取 B=6.2。由公式可得：左面 轴 1-3 d=mm 取定 d=1546.210 1.4359.32轴 4 d=mm 取定 d=1546.210 1.0259.32 轴 5 d=mm 取定 d=1546.210 0.6649.32右面 轴 6-9 d=9.3mm 取定 d=1546.210 0.51轴 10 d=8.3mm 取定 d=1546.210 0.318后面 轴 11-13 d=9.25mm 取定 d=1546.210 0.495轴 14 d=15.83mm 取定 d=2046.210 0.425轴 15 d=15.83mm 取定 d=2046.210 0.425根据主轴类型及初定的主轴轴径，文献1表 3-6 可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。滚珠长主轴轴径 d=20时，主轴外伸尺寸为：D/d1=32/20,L=115；接杆莫氏圆锥号为 2。滚珠长主轴轴径 d=15时，主轴外伸尺寸为：D/d1=25/16,L=1815；接杆莫氏圆锥号为 1。D.标注联系尺寸主轴端部须标注外径和孔径（D/d） 、外伸长度 L；刀具结构尺寸须标注直径和长度、配合；工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导套断面的距离；还须标注托架与夹具之间的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。E.动力部件工作循环及行程的确定a)工作进给长度的确定L工工作进给长度，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具L工切入长度和切出长度之和，即。切入长度一般为 510，根据1L2L12LLLL工工件端面的误差情况确定。切出长度钻孔为。1 d/33 8 mm左主轴箱：工进长度： 8 12 1030Lmm工右主轴箱：工进长度： 98825Lmm 工后主轴箱：工进长度： 8 12 1030Lmm工b)快速进给长度的确定快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。初步选定三个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 210mm,215mm,210mm。c)快速退回长度的确定快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计10进给长度可知，三面快速退回长度分别为 240mm,240mm,240mm。d)动力部件总行程的确定动力部件总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中拿出时，动力部件需要后退的距离。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。三面的前备量取 40mm，后备量取80mm，则总行程为 360mm。图 2-2 为被加工零件的加工示意图。图 2-2 加工示意图2.3.3 机床尺寸联系总图机床尺寸联系总图机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。1绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容A.选择动力部件动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据文献1P47 公式切削P （2-主主主主主PP6）式中, 消耗于各主轴的切削功率的总和（kW） ；切削P 多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取 0.80.9，加工有色金属时取0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取。0.85h=左主轴箱： 0.034 30.0730.1270.302PkW 切削则0.3020.3550.85kWP主轴箱右主轴箱： 0.062 40.0350.345PkW 切削则0.3450.40590.85kWP主轴箱后主轴箱： 0.046 30.235 20.608PkW 切削则0.6080.7150.85kWP主轴箱本组合机床采用的是液压滑台。根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献1的 62 页公式 (2-7)niFiF1主主主计算。式中，Fi各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。则:左主轴箱 3 634992.02496.0143390.034NF 左主轴箱右主轴箱 4 388.32314.101867.38NF右主轴箱后主轴箱 3 369.63 1390.55 23889.99NF 后主轴箱实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于 F。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献1表 5-1，左、右、后面都选用液压滑台 1HY32IA 型，台面宽320mm，台面长 630mm，滑台及滑座总高为 280mm，允许最大进给力为 12500N；其相应的侧底座型号为 1CC321。根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献1表5-38 得出动力箱及电动机的型号,见表 2-1。表 2-1 动力箱及电动机的型号 主轴箱动力箱型号电动机型号电动机功率(KW)电动机转速(r/min)输出轴转速(r/min)后主轴箱1TD16Y90s-41.11400920右主轴箱1TD16Y90s-41.11400920左主轴箱1TD16Y90s-41.11400920侧底座 1CC321 型号，其高度 H=560mm，宽度 B=520mm，长度 L=1180mm。B.确定机床装料高度 H装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。在确定之前，首先要考虑工人操作的方便性，还要考虑车间运送共建的滚到高度，工件最低孔的位置，ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计12主轴箱最低主轴高度和通用不见的高度尺寸的限制。本课题中，工件最低孔位置h2=128，主轴箱最低主轴高度 h1=127.5，所选滑台与滑座总高 h3=320，侧底座高度 h4=560，夹具底座高度 h5=300，中间底座高度 h6=560，综合上述因素，该组合机床装料高度取 H=880。C.确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要8。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的高度，同时考虑机床的装料高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于 240 mm。本机床夹具的长度为 660mm，宽度为560mm，高度为 925mm。D.确定中间底座尺寸确定中间底高度尺寸时，应考虑铁屑的储存及排除电气接线安排，中间底座高度一般不小于 540mm。本机床确定中间底座高度为 560mm。E.确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h1。可按文献1P49 公式计算： （2-12bbB8） （2-11bhhH9）式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（） ；b1最边缘主轴中心距箱外壁的距离（） ；h工件在高度方向相距最远的两孔距离（） ；h1最低主轴高度（） 。其中，h1 还与工件最低孔位置（h2=128） 、机床装料高度（H=880） 、滑台滑座总高（h3=320） 、侧底座高度（h4=560）等尺寸有关。对于卧式组合机床， h1 要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐 h185140，本组合机床按文献1P50 公式 （2-432150hh.Hhh10）计算，得： 。1127.5hmmb=145mm,h=143mm,取，则求出主轴箱轮廓尺寸：mmb1001 121452 100345Bbbmm 11143 127.05 100370.5Hhhbmm根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，左,右主轴箱轮廓尺寸都预定为BH=400mm400mm，后主轴箱轮廓尺寸预定为 BH=400mm400mm 。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 132.3.4 机床生产率计算卡机床生产率计算卡2.3.4.1 理想生产率理想生产率理想生产率(单位为件/h)是指完成年生产纲领 A(包括备品及废品率)所要求的Q机床生产率。它与全年工时总数 tk有关,一般情况下,单班制 tk取 2350h,两班制 tk取4600h,由文献1的 51 页公式 （2-ktAQ 11）得： 50000/235021.27/Qh件2.3.4.2 实际生产率实际生产率实际生产率(单位为件/h)是指所设计机床每小时实际可生产的零件数 1Q （2-单TQ60112）式中:生产一个零件所需时间(min)，可按下式计算：单T （2-装移快退快进停辅切单ttVLLtVLVLttTkfff221113）式中:分别为刀具第、工作进给长度,单位为 mm;21LL 、分别为刀具第、工作进给量,单位为 mm/min;21ffVV 、当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留停t时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 转所需的时间，单位 min; 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mm; 快退快进、LL动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min;用液压动力部kfV件时取 310m/min;直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min;移t工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊装卸t运工件）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取 0.51.5min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求,即,则必须重新选QQ 1择切削用量或修改机床设计方案。已知: 钻左面孔 30;500 0.150/ minfLmm Vnfmm工 210Lmm快进240Lmm快退ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计14钻右面孔 ;25mmL工1180 0.0894.4/minfVnfmm 215Lmm快进240Lmm快退钻后面孔 30;540 0.1475.6/minfLmm Vnfmm工 210Lmm快进230Lmm快退左面孔 300.020.62min50fLttV机工进停 2102400.1 1.51.69min5000kfLLtttV快进快退移辅装卸 0.62 1.692.31minttt辅单机右面孔 250.020.28min94.4fLttV机工进停 2152400.1 1.51.691min5000kfLLtttV快进快退移辅装卸 0.28 1.6911.971minttt辅单机后面孔 300.020.42min75.6fLttV机工停 2102400.1 1.51.69min5000kfLLtttV快进快退移辅装卸0.42 1.692.11minttt辅单机 对多面和多工位加工机床，在计算时应以所有工件单件加工最长的时间作为单件工时，所以选择，2.238minT单实际生产率: 1606026.55/2.31QhT单件2.3.4.3 机床负荷率机床负荷率当时候，机床负荷率为二者之比。1QQ组合机床负荷率一般为 0.750.90,自动线负荷率为 0.60.7。对于精度较高、自动化程度高或加工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。由文献1的 52 页公式得机床负荷率: 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 （2-1QQ负21.2780.11%26.5514）3 组合机床主轴箱设计组合机床主轴箱设计主轴箱是组合机床的重要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成，靠夹具的导向装置来保证孔的加工位置精度。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速和转向。3.1 主轴箱原始依据图的绘制主轴箱原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件。在编制此图时从“三图一卡”中已知：A主轴箱轮廓尺寸 400400mm；B工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸；C工件与主轴箱相对位置尺寸；图 3-1 所示为 ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床右主轴箱设计原始依据图,表3-1 所示为各主轴外伸尺寸及各孔的切削用量。ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计16图3-1 原始依据图注：1.被加工零件编号及名称：ZS175 柴油机材料及硬度：HT250 190-240HBS。2.动力部件 1TD16 IA，Y90S-4，P 主=1.1Kw,n=920r/min。表 3-1 主轴外伸尺寸及孔的切削用量轴 号D/dLn(r/min)v(m/min)f(mm/r)125/1685118014.8210.08225/1685118014.8210.08325/1685118014.8210.08425/1685118014.8210.08525/1685107610.1360.0883.2 主轴结构型式的选择和动力计算A.主轴结构型式的选择主轴结构的选择包括轴承型式的选择和轴头结构的选择。主轴结构型式由零件加工工艺决定，并应考虑主轴的工作条件和受力情况。钻孔时主轴大都采用的是滚珠主轴9。B.主轴直径和齿轮模数的确定初定主轴直径一般在编制“三图一卡”时进行。初选模数可由下式估算，再通过类比确定，据文献1P62 页公式估算： （3-3)3230(znPm 1）式中，P齿轮所传递的功率，单位为 kW；z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数；盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 17n小齿轮的转速，单位为 r/min。主轴箱中的齿轮模数常用 2、2.5、3、3.5、4 几种。为了便于生产，同一主轴箱中的模数规格不要多于两种。确定本次设计的模数均为 2。3.3 主轴箱传动设计主轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴和各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向9。多轴箱传动系统的一般要求：a)在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此，应尽量用一根传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用齿轮变位或略微改动传动比的方法解决。b)尽量不用主轴带动主轴的方案，否则会增加主轴负荷，影响加工精度。c)为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于(最佳传动比)，1/211/1.5后盖内传动比允许取至；避免用升速传动。1/31/3.5d)用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设在第排，以减少主轴端的弯曲变形。e)多轴箱内具有粗加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以免影响加工精度。f)刚性钻孔主轴上的齿轮，其分度圆直径应尽可能大于被加工孔的孔径，以减少振动，提高运动平稳性。g)驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。3.3.1 主轴箱传动路线主轴箱传动路线的拟订的拟订根据被加工孔在工序图上的分布位置，初步确定传动关系：具体传动路线见图 3-2。ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计18图 3-2 主轴箱传动树形图3.3.2 根据原始依据图对坐标尺寸根据原始依据图对坐标尺寸的计算的计算根据原始依据图 3-1，计算驱动轴、主轴的坐标尺寸，如下表 3-2 所示： 表 3-2 驱动轴、主轴坐标值坐标销 O1驱动轴 O主轴 1主轴 2主轴 3主轴 4主轴 5X0.000175.000248.050175.290102.620115.400111.490Y0.00080.000230.010271.260229.536128.000187.1103.3.3 传动轴位置及齿轮齿数传动轴位置及齿轮齿数的确定的确定传动方案拟订之后，通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速10。1.由各主轴和驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比。各主轴转速见表 3-3所示。 表 3-3 主轴箱主轴转速（r/min）主 轴 0 1 2 34 5转 速92011801180118011801076主轴箱总传动比 ： 0 111801.28920i0 211801.28920i0 311801.28920i0 411801.28920i0 510761.17920i2.各轴传动比分配主轴箱中轴的分布有同心圆分布及任意分布，同时为满足主轴上齿轮不过大的要求，最后一级齿轮取升速。a)右轴箱各轴传动比分配：轴 1 0 6330.7544i6 1531.7131i 轴 2 0 6330.7544i6 2531.7131i盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 19轴 3 0 6330.7544i6 3531.7131i轴 4 0 6330.7544i6 4531.7131i轴 5 0 6330.7544i6 5391.5625ib)确定主轴箱内中间传动轴的位置：确定中间传动轴 6 的位置，与传动轴 6 相配对的有主轴 1、2、3、4，5，与之相配对的齿轮有 Z6/Z1,Z6/Z2,Z6/Z3,Z5/Z4,Z6/Z5,五对齿轮。 通过公式（2-2）及传动比 i6-1=1.71、 i6-2=1.71 、i6-3=1.71、i6-4=1.71、i6-5=1.56,取 m=2.0，可得到齿轮齿数 Z5=44,Z5=53 ,Z1=Z2=Z3=Z4=Z4=31。右主轴箱：133539201179.68 /min4431nr233539201179.68 /min4431nr333539201179.68 /min4431nr433539201179.68 /min4431nr533399201076.4 /min4425nr转速相对损失在 5%以内，符合设计要求。由于该主轴箱上有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具，以及装配和维修时检查主轴精度，所以在主轴箱上设置一个以便于手动回转主轴，为了扳动起来轻便，手动轴的转速应尽可能高些，且其所处位置要靠近机床操作者的一侧，并留有扳手作用位置活动空间，所以本主轴箱的手柄设置在紧靠驱动轴 O 的位置，即 6 轴为手柄轴。3.采用 B-ZIR12-2 型叶片液压泵，由轴 6 经一对齿轮传动 3339920768.86 /min4435nr泵叶片液压泵转速在 400800r/min 范围内，满足要求。3.3.4 传动轴直径的确定传动轴直径的确定确定传动轴轴径时，首先要算出它所传递的扭矩，再根据此扭矩查“轴能承受的扭矩”表，确定轴的直径11。传动轴的扭矩计算： (3-2)1 12 23 3n nMM iM iM iM i式中 作用在轴上的总扭矩（Nmm）M 第 n 个轴上的扭矩（Nmm）nM 第 n 对轴上齿轮的传动比niZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计20代入前面计算所得转矩和传动比，得： 3 510.00 1.71 317.76 1.563112.01M 查“轴能承受的扭矩”表，确定轴的直径 d=25mm。3.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制的绘制坐标计算就是根据已知的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为主轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否正确合理。计算传动轴坐标时，先算出与主轴有直接传动关系的传动轴坐标，然后计算其它传动轴坐标。根据传动轴的传动形式，传动轴的坐标计算可分为三种类型：与一轴定距的坐标计算；与两轴定距的坐标计算；与三轴等距的坐标计算。在本主轴箱 1 根传动轴与 1 根油泵轴，传动轴、油泵轴之间可按与一轴定距的坐标计算方法计算，在计算传动轴 6 的坐标时采用与三轴等距的方法求得。计算公式见文献1P172 (3-3)222111abL222222abL (3-4)1BAaXX2CAaXX (3-5)1BAbYY2CAbYY (3-6)2221()()2()()()()BACAACABACABAYYLYYLXXXXYYYYXX (3-7)2221()()2()()()()CABAACABACABAXXLXYLYYXXYYYYXX盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 21图 3-3 与三轴等距传动轴坐标计算图 112.78BAaXX 2132.65CAaXX 1102.036BAbYY2102.51CAbYY 22211110574.67Lab22222228102.27Lab 2221175.2132BACAACABACABAYYLYYLXXXXYYYYXX 2221Y167.2502CACAACABACABAYYLYYLYXXYYYYXX 理论中心距 161 6()842m zzA实际中心距 221 6()()84.998ABABAXXYY 0.002AAA理实 中心距在允差范围内，所以此处要使用标准齿轮。 mm.00900010理论中心距 153 6842m zzA实际中心距 223 684.998ABABAXXYY0.002AAA 理实中心距在允差范围内，所以此处要使用标准齿轮。 mm.00900010ZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计22理论中心距 454 6842m zzA实际中心距 224 684.998ABABAXXYY0.002AAA 理实中心距在允差范围内，所以此处要使用标准齿轮。 mm.00900010表 3-4 主轴箱传动轴坐标计算结果坐标传动轴 6X175.213Y167.250在坐标计算完成后，绘制坐标及传动关系检查图，用以全面检查传动系统的正确性。坐标检查图的主要内容有：通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确；检查主轴转速及转向；检查液压泵、分油器等附加机构的位置是否合适。绘制出的坐标检查图，如图 3-4 所示。图 3-4 右主轴箱坐标检查图3.5 轴、齿轮、轴承、键的校核轴、齿轮、轴承、键的校核因为传动轴 6 受力最大，最容易受到破坏，所以对传动轴 6 及其上面的齿轮和键为例，进行轴、齿轮、轴承和键的校核：盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 23（1）轴的校核：设计中所用的所有较重要的轴都要经过强度校核和刚度校核。（2）齿轮校核：设计中所用的所有齿轮都要经过强度校核。（3）轴承校核：设计中所用的所有重要轴承都要经过寿命校核。在满足尺寸和强度要求的情况下，尽可能地选用国产轴承。（4）键的校核：设计中所用的所有较重要的键及花键都要经过强度校核。3.5.1 轴的校核轴的校核 验算传动轴的直径，按 P661公式： 1122nnTTUTUT U总式中 作用在第 n 个主轴上的转矩，单位为；nTmN 传动轴至第 n 个主轴之间的传动比。nU代入前面计算所得转矩和传动比，得： 3 510.00 1.71 317.76 1.563112.01T 总 根据材料 40调质，由表 11.2 可知许用剪切应力，抗扭截面模数rC aMP31，由表 3-41可知 ,故可验证传动3102 . 0 dW 3/3312.01/0.2 251.01paT WMP轴 6 满足要求。受轴向力 1233 388.32314.101478.7aFFFN 得 1/1478.7/490.6253.01aaFSMP 根据材料为 40调质,由表 11.2 查得。rC11170,MPa3.5.2 齿轮的校核齿轮的校核已选定齿轮采用 45 钢，锻造毛坯，软齿面，齿轮 T 调质 HBS190240，齿轮精度 8 级，轮齿表面粗糙度为 1.6。mm以传动轴 6 及驱动轴 0 上的一对啮合为例进行齿轮的强度校核，大、小齿轮齿数分别为，传动比。6044,33zz06330.7544zizA设计准则按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。B按齿面接触疲劳强度设计由文献11第 118 页中公式 6.11 得 （3-213112.32EtHdZKT udu8）其中， ， 1.0d6441.3333ozuzaEMPZ8 .189661159.55 109.55 1076123.19690PTN mmnAZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计24由文献11第 110 页图 6.8 选择材料的接触疲劳极限应力为： MPaH580lim1MPaH560lim2由文献11第 111 页图 6.9 选择材料的弯曲疲劳极限应力为： MPaF230lim1MPaF210lim2应力循环次数 N 由文献11第 108 页公式（6-3）计算可得 9116060 1180 300 8 162.72 10hNn jL 则 99122.72 101.05 104433NNu由文献11第 108 页图 6.6，查得接触疲劳寿命系数,11.1HNK21.02HNK由文献11第 109 页图 6.7，查得弯曲疲劳寿命系数121FNFNKK对接触疲劳强度计算，因点蚀破坏后虽然噪声、震动增大，但并不会立即造成危险，故取。对齿根弯曲疲劳强度计算，因轮齿折断将立即引起严重事故，故1HS取。再这里取。又，试选。1.25 1.5FS 1.5FS 0 . 2STY3 . 1tK由文献12的 107 页中式 6.1、6.2 求许用接触应力和许用弯曲应力：1lim112lim221lim112lim225801.163815601.05574.21230 21306.671.5210 212801.5HHHNHHHHNHFSTFFNFFSTFFNFKMPaSKMPaSYKMPaSYKMPaS 取 12HH把相关数据代入公式（3-8）得：213122312.32189.81.3 76123.191.33 12.32574.21.01.3359.52EtHdZKT udummmm则 11159.52 7202.24/60 100060 1000td nvm s由文献12第 112 页表 6.2 查得；根据、8 级精度查文献12第 1141AK12.24/vm s页图 6.10 得；由文献12第 115 页图 6.13 查得；取，则1.1Kv 02. 1K1Ka1 1.1 1.05 1.01.122AKK KvK Ka 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 25修正 33111.12259.5256.671.3ttKddmmK 156.671.9833odmmmz由文献12第 112 页表 7-6 取标准模数，与前面选定的模数相同，所以2mmm符合要求。同样计算可得其它轴的齿轮摸数符合要求。2mmm2mmmC. 校核齿根弯曲疲劳强度由文献12第 120 页表 6.4 查得，1 . 41FSY8 . 32FSY由文献12第 120 页式（6.12）校核两齿轮的弯曲强度11232322 1.05 76123.194.1 0.70.3 332FFaSadoKTY YMPaz m102.110FMPa2121297.1011 . 48 . 302.110.FFSFSFFMPaYY所以齿轮完全达到要求。其他轴及轴上的齿轮均按以上方法校核，结果也均符合强度要求。3.5.3 轴承的寿命校核轴承的寿命校核a)确定 30205 轴承的主要性能参数查文献12表 18-4 得: e=0.37 Y=1.6012.5KN.Cr232KNCor37b)计算并确定 e 值。raCF0 01478.70.04737000arFC根据查参考文献9查表 8.10，得09100.CFra330.e d)确定系数 1X2X1Y2Y 1114.71350.13864.33arFeF22607.4716.1441.56arFeF查参考文献9表 8-10 11X 10Y 20.4X 20.4cot1.8Ye)计算当量动负荷 1P2PZS175 柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计26 1111164.33raPX FY FN 222222382.6rAPX FY FNf)计算轴承寿命 hL查参考文献9表 8.7 、8.8 得 又知1.5pf 11f 10/310316667166671 3220033955288006711.5 2446.6tnpf cLhhnf p所以该轴承合适。3.5.4 键的强度计算键的强度计算 校核主轴上的键，该键的主要失效形式为工作面的压溃，按工作面上的挤压力进行强度校核计算： (3-9)2pTdkl式中: T传递的转距，单位；N mm K键与轮毂的接触高度，k=h/2,h 为键的高度，单位为 mm； d轴的直径，单位为 mm； l键的工作长度，单位为 mm。A 型键 l=L-b。 22 3112.0112.325 2.5 22FaTMPdkl查文献12表 12.1 中选取324P100paMP pp所以键的强度符合要求。3.6 主轴箱前、后盖及箱体设计多轴箱设计中，大多数零零件工作图应参照同类通用零件图，结合专用要求设计绘图。对于齿轮，专用轴等零件，应设计零件图，对于多轴箱体类通用件，多轴箱体，前盖，后盖等通用零件，应根据多轴箱总图要求，绘制出需要补充加工的部位，通常习惯用粗实线画出补充加工部位的结构，其尺寸，形位公差，表面粗糙度等需按机械制图国际规定格式标记；通用铸件的原有部分的轮廓等一律用细实线表示。箱体的补充加工图坐标是由轴的坐标决定的，由于箱体的补充加工是由轴的位置确定而进行加工的，其直径是由轴上所安装轴承和轴承套的的外径所决定的。3.7 附件的选择A.润滑系统的设计润滑系统的设计由于我们设计的是钻床主轴箱，主轴、传动轴、轴承和齿轮的润滑用 30 号机械盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 27油；由装在主轴箱内的润滑油泵供油，经分油器和油管分别将油送入主要啮合区润滑，并且用油盘淋油的方法全面润滑各齿轮及轴承。在主轴箱的箱体上安装油标，发现油量低于最低线时，加油。每两个月更换一次油。a)油盘，分油器油盘是用来润滑不在油管喷游范围内的齿轮和轴承，由于多轴箱为 400400，我们就选用长度为 200mm 的油盘。据文献1P189 选用圆形分油器，型号为 ZIR31-2。b)油管、管接头、管夹的选择尼龙管可用于中、低压液压系统中，因此我们选择尼龙管。在输油进入分油器过程中，由于流量较大，选油管直径为 12mm，从分油器输出时，流量小些，选油管直径为 6mm。在选择管夹头时，我们选用扩口紫铜管管接头，其规格分别为60.75,121 两种。由于管的规格有 6 和 12 两种，因而管夹也选 6 和 12 两种。c)放油口为了换油及清洗箱体时排出油污，因而在箱座底部油池最低处设有排油孔，平时排油孔用螺塞及封油垫封住。排油孔螺塞材料一般采用 Q235，封油垫材料可用防油橡胶、工业用革或石棉橡胶纸，我们选用 M22
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