汽车轮辐钻主轴箱总体毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 中文摘要、关键词 . 1 英文摘要、 关键词 . 2 引言 . 3 第 1 章 总体设计 . 4 述 . 4 艺方案的制定 . 4 加工零件图的技术分析 . 5 艺基准的选择 . 6 艺路线的制定 . 6 具的选择 . 7 具与工艺方案的关系 . 7 具的选择原则 . 7 具结构的选择 . 7 具材料的选择 . 8 削用量的制定 . 8 第 2 章 机床总体布局 . 9 床总体布局的基本要求 . 9 床总体布局方案分析 . 9 类机床总体布局方案分析 . 9 车轮辐扩孔加工专用机床总体布局方案分析 . 10 动联系分析及其选择 . 11 第 3 章 主轴箱及传动件的设计 . 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轴箱传动系统设计的一般要求 . 15 力部件的选择 . 15 动机的选择 . 15 动机功率的初步计算 . 15 择电动机的型号 . 17 速器的选择 . 18 动方案的设计 . 19 动装置的运动参数计算 . 20 轮的设计 . 21 动轴至中间轴（即第 I 轴至第 ）齿轮的设计 . 21 间轴上大齿轮和工作轴上齿轮齿数的确定 . 26 轮的校核及几何尺寸的计算 . 27 的设计 . 30 动轴（ I 轴）的设计 . 30 间轴 的设计 . 33 作轴（ ）的设计 . 35 动轴承的选择与寿命计算 . 38 动轴上的轴承 . 38 间轴上的轴承 . 39 作轴上的轴承 . 39 联接的选择和验算 . 40 轴器与主动轴的轴伸的键联接 . 40 动轴与齿轮的键联接 . 41 间轴与小齿轮的键联接 . 41 间轴与大齿轮的键联接 . 42 作轴与齿轮的键联接 . 42 结论 . 43 致谢 . 44 参考文献 . 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 汽车轮辐钻主轴箱总体设计 摘要： 众所周知，在现代机械制造业中，企业对专用机床有着广泛的需求。一般钻床劳动 强度大、专用性能低，生产率不高且不能保证精度；而专用钻床操纵方便、省力、容易掌 握，不易发生操作错误和故障，不仅能减少工人的疲劳，保证工人和钻床的安全，还能提 高钻床的生产率。 本文在分析研究单臂钻床工作原理、传动结构的基础上，对一般钻床上述种种缺点及 加工对象的具体情况得出 汽车轮辐 钻床。阐述了主轴箱设计的全部过程，包括传动方案的 确定、标准配套部件的选择、各级传动轴的设计校核、各级齿轮的设 计校核、轴承的选用 校核、各联接键的选择验算。力求达到满足性能要求，经济效益等技术经济指标，以满足 厂方的使用要求。 关键词： 汽车轮辐钻床 主轴箱 生产率 设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 ox As it is is by in a of a In is t be to a of of it is s of on of of of of of of at of at of of to to in to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 引 言 数年的大学生活即将接近尾声 ，进行为期两个月的毕业设计，我们感受颇深。毕业设 计是对大学所学的专业知识和基础知识的一个系统性的总结与运用，同时也是一次培养我 们分析问题和解决问题的很好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个环节，所以 我特别珍惜这一次最后的学习机会。另外，毕业设计还可以培养独立思考，开发思维和协 调工作的能力，这对我参加工作后能否尽快地适应社会有很大的帮助。通过这一环节的训 练，提高了以下能力： 1. 综合运用所学知识和技能，独立分析和解决设计问题的能力； 2. 熟练运用基本技能，包括绘图、计算机应用、翻译、查阅文 献等等的能力；实验研 究的能力；撰写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题 的能力； 3. 收集加工各种信息的能力，获取知识的能力； 4. 创新意识和严肃认真的科学作风。 本次设计的课题是汽车轮辐钻床的部件设计。汽车轮辐钻床是用来加工同一方向上有 数个孔的工件，具有良好的加工精度，能够达到很好的加工质量。 此次设计的主要内容有：问题的提出、总体方案的构思，可行性设计，结构设计及对 未知问题的探索和解决方案的初步设计，装配图、零件图等一系列图纸的设计与绘制，最 后包括毕业设计说明书的 完成。 本次设计的题目是汽车轮辐钻床的设计，设计机床应满足的基本要求有以下几点： 1. 工艺可能性。机床的工艺可能性是指机床适应不同生产要求，大致包括下列内容， 机床可完成的工序种类，加工零件的类型、材料和尺寸范围，毛坯的种类等。 2. 加工精度和表面粗糙度。 3. 生产率。机床的生产率通常指单位时间内机床所加工的工件数量。 4. 自动化程度。 5. 操作安全方便和工作可靠。 6. 效率，使用期限和成本等等。设计时还应注意使机床体积小，重量轻，占地面积小， 外形美观以及注意防止污染环境。 对于上述所提到的各 项技术经济指标，在设计机床时应综合考虑。因为我的任务主 要是汽车轮辐钻床的部件设计，所以考虑的事情比较细。它锻炼了我的分析问题的能力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第 1章 总体设计 述 机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上， 进行方案和图纸的设计。这些图纸包括：被加工零件工序图，加工示意图，生产率计算卡 片，机床联系尺寸图等。 专用机床区别于普通机床的基本特点就是它是专为某一固定工序服务的。因此，专用 机床又可广义的称为工艺装备，它包括具有通用部件的组合机床。由于专用机床是为某一 固定的程序服务的，所以专用机床的先进程度、种类、型式和规格都取决于工艺需要。只 有定出先进合理的工艺，才能设计出合理的专用机床。 本次设计的题目为 汽车轮辐 钻床， 汽车轮辐 钻床是为加工汽车轮辐，为汽车轮辐外侧 的扩孔而专门设计的专用机床，由底座、液压立式滑台、立体床身、动力头以及多轴箱、 专用夹具等有关部件组成。 艺方案的制定 在生产中用机械加工方法直接改变毛坯的形状 、 尺寸和材料性能，使之成为零件的过 程，称为机械加工工艺过程。设计时，工艺方案的制定是否合理，对生产效率和产品质量 有着及其大的影响。 制定工艺方案时，应首先分析生产类型。生产类型是衡量生产规模的标志。 要加工的汽车轮辐是由强力车轮公司提供的，该公司是一家专门生产车轮轮辐的公司， 常年为一汽和东风二汽等大型的汽车制造公司生产轮辐。其生产特点具有年产量大，产品 种类只有一种，生产过程不断重复，机器设备广泛采用专用和高效率设备。刀具多为专用 的和标准的；工人操作技术可以低一点；生产周期短；还有大多数工作地点及工序内容经 常不变等等。 生产类型不同，生产组织，生产管理，车间布置以及毛坯、设备、工具、加工方法和 工人熟练程度等方面的要求程度均有所 不同。在大量生产下，每个工序任务比较稳定，因 此，有条件采用高效率专用机床和夹具，劳动效率可大大提高，产品成本也可降低。但产 量小的情况下，如果仍使用这些高效率的专用机床和夹具，由于加工对象经常改变，势必 造成机床调整的复杂化，降低机床利用率，提高加工成本。所以制定的工艺过程应与生产 类型相适应，以取得合理的经济效果。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 加工零件图的技术 分析 在制定工艺方案时，首先对产品的 零件 图进行研究分析，熟悉该产品的用途 、 性能及 工作条件，明确该工件在产品中的地位和作用，然后对工件的工作图进行分析和工艺审查 。 被加工零件 的原始技术要求： 名称及编号：汽车轮辐 I 材料： 235Q 钢 重量： 0 加工余量 ： （单孔双边） 加工 技术 要求： 1. 加工后各对称孔的中心距不变； 2. 加工后的孔的尺寸为 ； 3. 其余尺寸不变。 从零件图 可见，图纸比较完整，技术要求也一般。根据机床所完成的工序，对 轮辐的 12 个孔进行扩孔，而 12 个孔位于同一平面上沿圆周均匀分布。扩孔后，只需保证 其位置精度，其他没有特殊要求，用一般扩孔钻进行扩孔就可以达到要求。 工件的材料为 235Q 钢，无特殊要求，在进行加工前无热处理，没有硬度要求。 与该零件结构相同的还有几种，但其 12 个孔的沿圆周均布及中心距是不变的，只需更 换一下钻头，同样适合在这台设备上加工，便于有效的利用设备。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 加工工件的 零件图 艺基准的选择 在选择基准时尽量选择设计基准作为定位基准，这样可避免由于设 计基准和定位基准 不重合所引起的定位误差 ， 如图 示 初步选定工件的内侧底面作为定位的主基准，中 心孔和螺栓孔作为定位的次要基准。 艺路线的制定 制定工艺过程 ： 由于本道工序仅需一次扩孔 即 可完成，故工艺过程比较简单，其工艺 过 程如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 （ 1） 钻（扩孔）按图纸要求对 进行扩孔至 （精度无特别要求）； （ 2） 检验 ： 按图纸要求 ， 检查各孔的位置精度。 具的选择 为了使一个加工过程能够顺利进行，刀具的选用是极其重要的环节。在专用机床上常 常又是多刀具加工。根据工艺要求与加工精度的不同，经常采用的刀具有：一般刀具，复 合刀具以及特种刀具等。刀具设计对机床整个工艺方案的拟定有很大的影响。 具与工艺方案的关系 专用机床刀具，是专用机床主要组成部分之一。刀具的选用、设计、制造正确与否， 对机床的加工精度和效率有着重要影响。在专用机床上常采用多刀，复合刀具及特种 刀具，从而使工序集中，机床结构简化，提高产品质量和生产效率。 具的选择原则 （ 1）如 果条件允许，应该首先选取标准刀具； （ 2）为提高工序集中程度，或达到更高的精度，可采用复合刀具。但在确定复合刀具结 构时，应尽可能采用组装式复合刀具。 具结构的选择 在确定加工工艺时，对刀具结构选择应注意的问题作一简述： 1. 在制定工艺方案时，只要条件允许，应首先选取标准刀具。 为了提高工序集中程度或达到更高的精度，可以采用复合刀具。但在确定复合刀具结 构时，应尽可能采用组装式的复合刀具。采用整体复合刀具后，可以节省工位，机床台数 或者保证加工精度所必须时才采用。 铰刀采用的原则。在组合机床上完成 小孔的精加工工序，铰刀的工艺方法采用的较多， 但铰刀直径不宜做得过大。 选择刀具结构时，必须认真考虑被加工零件材料的特点。比如加工淬火铸铁时，由于 其刀刃磨损较快，亦采用多刃铰刀或镗刀头加工，以提高刀具的使用寿命。对于钢件，也 采用多刃镗刀头或铰刀加工。这样可以避免切屑缠绕镗杆。但这也不是绝对的，只要能可 靠的解决单刀镗时的断屑问题，加工钢件采用单刀镗削的方法，不仅完全可以，而且有利 于达到更高的精度和光洁度。 根据上述简述，考虑该工件材料为钢，而且一次扩 12 个孔，扩后需要铰孔，从节省机 床台数，减少装夹次 数的角度考虑，决定采用复合刀具。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 采用复合刀具有很多优点。首先，采用复合刀具加工，在很多情况下可以减少机动和 辅助时间，提高生产率。其次，由于采用复合刀具常常可以减少工具的安装次数或夹具的 转位次数，因而余量偏心小，这样就可以适当减小精加工的余量，提高孔的加工精度及光 洁度。另外，采用复合刀具还可以提高加工表面相互间位置精度，如端面与孔的不垂直的 的度，同一轴线上几个孔的不同轴度等精度。 具材料的选择 从经济性和工厂的现有条件考虑，决定选用高速钢。 削用量的 制 定 扩 铰复合刀具的切削 用量应很好地考虑 ,以保证加工质量。扩 铰复合刀具的切削速 度在主轴箱不能变速时，应选取铰孔或略高于铰孔的削速度 ;扩 铰复合刀具的走刀量，一 般在扩孔时仍按扩孔选取，扩孔后，用加速进给机构加大铰刀的走刀量。如因结构限制， 不能采用加速进给机构时，则应选取扩孔与铰孔之间的走刀量。 （ 1）切削速度 11 式中： D 为 工件或刀具的外径（ ； n 为 工件或刀具的每分钟转速（ r ）。 根据工件加工孔直径 ，刀具转速 00 r ，则由公式可知钻削速度 601000 （ 2）进给量 根据钻削速度 ，及钻头直径，查组合机床设计手册中表 孔切削 用量，选取进给量 ；查表 孔切削用量，扩孔速度高于铰孔，但现场所 使用的铰刀属于特制铰刀，能满足高转速的要求，且工件加工后，其表面粗糙度达 可。因此，将进给量 f 定为 钻头转速定为 00 r 。 （ 3） 背 吃刀 量 21 p 62 式中： D 为 待加工表面直径（ ； d 为 已加工表面直径（ 2 601 0 00 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 第 2 章 机床总体布局 床总体布局的基本要求 1. 保证给定的工艺过程要求（对于组合机床，还应满足参数标准所规定的要求）。最 大限度地考虑机床部件的通用化； 2. 保证机床的刚度，精度，抗振性和稳定性，力求减轻机床的重量； 3. 保证机床结构简单，且尽量采 用较短的传动链，以提高传动精度和传动效率； 4. 保证良好的加工工艺性，以便于机床的加工和装配； 5. 保证生产安全，便于操作、调整和维修； 6. 纳入自动线，并便于排除铁屑； 7. 尽可能减小机床的占地面积； 8. 机床外形美观，大方。 床总体布局方案分析 在方案的拟定当中，起决定作用的是正确分析与确定机床的总体布局方案。 上面叙述了各种因素对机床总体布局的影响，然而就同一类机床来说，尚需对专用机 床的支承部件、传动部件和执行部件等三大部分的布局进行方案分析。 类机床总体布局方案分 析 1. 支撑部件的布局： 支撑部件通常是由床身、立柱、底座、横梁、横臂等组成，这些部件或着单独使用， 或者组合起来，用做机床的支撑。这些部件安放位置的不同，就形成了不同的支撑形式。 常见的支撑形式有以下几种： （ 1）横“一”字支撑。支撑部件是床身或床身与底座的结合。由这种支撑部件组成 的机床称为卧式机床。 （ 2）竖“一”字支撑。支撑部件是立柱，或床身和立柱的组合。由这种部件所组成 的机床，称之为立式机床。 （ 3）倒“丁”字机床。支撑部件是床身和立柱的组合。有它组成的机床称为复合式 机床。 （ 4）侧开口横支 撑。支撑部件是床身（或底座），立柱、横梁的组合。由它组成的机 床称为单臂式机床。 （ 5）方框形支撑。机床的支撑部件由床身、横梁以及两个立柱组合而成，形成封闭 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 的方框，其所组成的机床，称之为龙门式机床。 2. 上述机床有如下特点： （ 1）立式机床 占地面积小； 运动自由度大； 操作方便，操作者可站在机床的前面，左面，右面操作； 当工作件较长时，机床的重心偏高，易造成加工时工件的振动。 （ 2）卧式机床的特点： 占地面积较大； 机床的重心低；有利于减少机床的振动； 机床的执行部件可以在纵 横两方面移动。 （ 3）单臂式机床的特点； 可加工横向尺寸较大的工件，但受力时横梁相当于悬臂梁，机床的刚度地较低。横梁 越大，则可加工的横向尺寸越大，但刚度也就越低。 （ 4）龙门机床的特点： 它的支撑部件组成了封闭的方框。因此，大大提高了机床的刚度。但龙门式机床的支 撑部件较多，结构复杂庞大布局时要特别注意，避免支撑部件对操作者视线的妨碍。 （ 5）复合式机床的特点 根据多面同时加工的需要所配置的形式。就同一类机床而言，确定机床配置部件的形 式时，应注意下面问题： 机床的支撑部件要有足够的刚度和较好的受力情 况； 力求结构简单，维修方便； 保证较高的加工质量和生产效率； 要保证操纵的方便性、习惯性。 3. 传动部件的布局： 机床上的传动方案主要可分为集中传动和分离传动，无级变速与齿轮变速。 4. 执行元件的布局： 执行部件一般指安装刀具与工件的部件，如主轴部件，工作台部件及刀架等。 车轮辐扩孔加工专用机床总体布局方案分析 1. 提出的设计任务： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 （ 1）设计为加工汽车轮辐的专用机床； （ 2）在该机床上完成对零件图上十二个螺栓孔的扩孔加工； （ 3）各孔的精度、光洁度、无特殊要求，只需保证各 孔的位置度； （ 4）毛坯的材料是 235Q 钢； （ 5）要求大批量生产。 2. 工艺分析：（见上） 3 . 机床总体布局方案的确定（方案三） （ 1）卧式机床：考虑到零件的夹具设计，采用卧式机床将导致零件的装夹难度增加； （ 2）悬臂式机床：考虑到零件的横向尺寸不大，所以没有必要采用这种形式的机床； （ 3）立式机床：立式机床运动自由度大，操作方便，足可以满足该零件的加工。占地 面积小，运动自由度大，操作方便，操作者可站在机床的前面，左面，右面进行操作。 综上所述，决定采用立式机 床这一形式： 图 立式钻床简图 动联系分析及其选择 1. 传动方案一：“主轴两齿轮，一带六”，如下传动系统图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 12346785图 方案一 传动系统简图 1 电动机 2 标准减速器 3 主动轴大齿轮 4 工作轴小齿轮 5 主动轴大齿轮 6 联轴器 7 主动轴 8 工作轴 （ 12 根 ） 注：传动系统图中十二个轴是在同一圆周上均布 12图 方案一 主轴箱大小齿轮的分布 1 主动轴大齿轮两个 2 工作轴小齿轮十二个 传动分析：该设计的思路是，利用在主轴纵向方向上增加一个相同大齿轮，此时主轴 上有两个相同的大齿轮，它们每个带六个小齿轮；十二个小齿轮在同一圆周上，但并非在 同一纵向高度上，它们是交错分别的；同一圆周上，相邻两个小齿轮是相差 30 度，在同 一纵向高度上是相差 60 度。总之，该方案是充分利用空间，但该方案也有一个大缺点即 结构不对称。由现在所学可知，在设计结构时，不对称结构往往带 来许多不好的影响，故 该方案可做为一个研究方向在以后进行讨论，但在此设计中不用该方案。 2. 传动方案二（本次设计采用的方案）：本次设计任务为立式钻床，该钻床主运动和 动力源之间为机械联系。其传动系统图如 示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 案二传动系统简图 1 电动机 2 标准减速器 3 联轴器 4 中间轴（ ）小齿轮 （ 6 个 ） 5 中间轴（ ）大齿轮 （ 6 个 ） 6 中间轴 轴 小齿轮（ 12 个） 7 主轴（ I 轴） 8 中间轴（ 6 根 ） 9 工作轴（ 12 根 ） 1234图 案二主轴箱大小齿轮的分布 1 主动轴齿轮分度圆直径 1d 2 中间轴（ ）小齿轮分度圆直径 2d 3 中间轴（ ）小齿轮分度圆直径3工作轴上十二个小齿轮的分布圆直径 4d 图 为此立式多轴钻床的传动系统图，该机床的主运动（主轴旋转）的驱动力为 机械的，由电动机经主轴箱变速传递为钻头的旋转。扩孔时，由液压驱动的工件向上做进 给运动，整个扩孔过程便由两个简单的运动组成。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 第 3章 主轴箱及传动件的设计 主轴箱是多轴钻床的重要组成部分，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和附加机 构的。它通过按一定速比排布传动齿轮，把动力从动力部件 动力头，动力箱，电动机 等，传递给各个工作主轴，使之获得所需要的转速和转向等。主轴箱的设计包括传动系统 的设计和箱体的设计两部分。本设计主轴箱采用油脂润滑。 主轴箱设计的原始依据图，要包括下述的全部或部分内容： 1. 所有主轴的位置关系尺寸 2. 要求的主轴转速和转向 3. 主轴的工序内容和主轴外伸部分尺寸 4. 主轴箱的外形尺寸以及与其他相关部件的联系尺寸 5. 动力部件（包 括主电机）的型号 6. 托架或钻模板的支杆在主轴箱上的安装位置及有关要求 7. 工艺上的要求 8. 其他要求 主轴的形式和直径，主要取决于刀具的进给抗力和切削扭矩或主轴 刀具系统结构 上的需要。通常，钻孔时采用前支承有止推轴承的主轴，钻孔以外的其他工序，主轴前支 承有没有止推轴承都可以。还要视具体情况而定。设计时尽量不选用 径的主轴和 滚针主轴，因为这种主轴的精度低，既不便于制造装配，也不便于使用和维修。 轴箱传动系统设计的一般要求 1. 在保证主轴 的强度、刚度、转速和转向要求的前提下，力求传动轴和轮为最少。应尽 量用一根传动轴带动多根主轴；当齿轮啮合中心距不符合要求时，可采用齿轮变位的方法 来凑中心距； 当 13 时，采用正常齿轮； 23 时，采用修正齿轮。 1 ）（ 1 （买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 式中： A 为实际中心矩； m 为模数； 1z 、 2z 分别为两啮合齿轮齿数。 2. 在保证有足够强度的前提下，主轴、传动轴和齿轮的规格要尽可能少，以减少各类 零件的品种； 3. 通常应避免通过主动主轴带动主轴，否则将增加主动主轴的负荷； 4. 最佳传动比为 3但允许采用到 ； 5. 尽可能避免升速传动，必要的升速最好放在传动链的最末一、二级，以减少功率损 失。 力部件的选择 动力部件是用以实现切削刀具的旋转和动力滑台的进给运动，是组合机床最主要的通 用部件。选用何种动力部件，应当根据具体的加工工艺，机床型式，使用条件，生产条件 来确定。例如：对于一般的多轴钻床和镗孔机床，可用机械或液压动力头，对于铣削、镗 端面孔、精镗等机床，应用动力滑台配以相应的铣头，镗孔，车端面头，精镗等；立式机 床宜采用动力滑台或机械动力头等。总之，选用合适的动力部件，可使机床具有先进的工 艺水平和技术水平，以及良好的工艺