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专用支架钻扩孔组合机床左多轴箱设计,专用,支架,扩孔,组合,机床,轴箱,设计
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题目 ：专用支架钻扩孔组合机床左多轴箱设计 撰写内容要求： 设计（论文）进展状况 ： 在 绘制草图 前，做了大量的学习、实践工作。收集整理资料，参阅部分收集到的资料，对论文命题有了更深的认识。查找与 设计 相关的 资料与文献 ，对其进行 整理与分析 ，结合前人的研究成果，完成 了多轴箱的总体设计，绘制了主轴传动图 。 对传动的连接方式与传动形式 进行原因分析和影响分析。并运用自己所学的知识，对 其所给零件图进行分析与计算 。 传动链的总体 框架已经确定，初步 确定了 26根轴 ,其中主轴 13根，传动轴 13根。 存在问题及解决措施 ： 到目前存在的问题主要有 : （ 1）对 设计 所涉及的知识认识得不够深刻，所以进行的探讨不够深入。（ 2）研究中引入的数据不够，对相关问题的支撑程度不足。（ 3） 设计 各部分之间的衔接不够连续，有的地方 传动链设计的有些模糊 。 造成这些问题的原因主要有两个，一是 从未接触过类似的设计画图 ，二是 相关资料准备不足，没有足够的制图经验。 解决措施 : （ 1） 多借阅图书馆的相关书籍认真阅读，上网下载相关的多轴箱设计参考文献。 根据公式 B=b+2 H=h+h1+多轴箱 选取箱体尺寸为 B H=800 630。 由组合机床简明手册表 7 23 电动机用齿轮选取模数为 3，齿数为 24 的齿轮，其孔径为 38。 确定传动排数为两排，轴 1、 2、 3、 4、 5 为一排，轴 8 计算主轴直径为 155主轴外伸尺寸为 L=85=115D/d=25/16和 D/d=40/28。 由表 5 39查的电动机型号为 号为型，电动机功率为 4W，电动机转速为 960r/出轴转矩为 480r/ 传动比为 960/727=,理论转速 为 72/60=，在容许的误差范围内，可用。 在选取电动机主轴位置是参考了组合机床简明手册表 5力箱多轴箱、滑台的联系尺寸可知电机轴到箱体下底面的距离为 160 （ 2） 与同组的同学进行讨论，对有的问题达成一致 ， 对比自己的与别人的进行分析计算，设计出符合自己的合理的传动方式 。 传动链设计图如下图所示。 （ 3） 对 件进行全方位的学习和熟练的掌控，在作图中遇到的问题多请教老师和同学 。 注： 1） 正文：宋体小四号字，行距 20 磅 ，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2） 中期报告由各系集中归档保 存，不装订入册。 后期工作安排 ： 后期工作安排主要围绕尚存在的问题及为此提供解决方案展开，具体安 排见下表： 4 6周：完成方案设计，绘制总装配图。完成外文翻译，写中期报告； 7 10周： 多轴箱工作装置的具体方案设计，图纸准备，准备中期答辩 ； 11 15周：撰写毕业设计论文 ，论文修改，答辩前准备 ； 16周：答辩 。 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 题目： 专用支架钻扩孔组合机床左多轴箱设计 1. 毕业设计（论文）综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 目背景、研究意义 背景和意义 :多轴箱是组合机床中的主要专用部件之一。它要求设计者依据被加工零件上被加工孔的相对坐标尺寸、被加工零件的材质等设计出能满足实际加工要求的多轴箱。通过本题目的设计可以使机械设计制造及其自动化专业学生对四年所学主要课程有一次较为全面的综合应用，得到一次近乎实战的锻炼机会。 组合机床是由大量的通用部 件和少量专用部件组成的工序集中的高效专用机床。它能够对一种（或多种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。 多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔系进行加工。但也有单轴的，用于镗孔居多。多轴箱 按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使 - 1 - 主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱又大型多轴箱和小型多轴箱，这两中多轴箱的设计方法基本相同。 本课题主要设计大型通用多轴箱。大型通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。 内外相关研究情况 国 组合机床 现状及发展趋势 我国 组合机床 现状及发展趋势 我国加入 后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2005 年 4 月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达 1000 余台，亿以上，较 2004 年同比增长了 10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高， 可见行业企业运营状况良好。 外 组合机床的发展状况 80 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能监控。组合机床技术的发展趋势 2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 要内容： 被加工零件孔的直径及相对坐标尺寸（见零件示意图）； 2）被加工零件的材料为 3）工件中心距工作台面高 115 毫米； 4）设计多轴箱装配图及主要零件图，变位齿轮图； 5）熟悉组合机床的基本形式形式； 6）确定切削用量、计算切削力、选择动力箱型号； 7）工位间距 350 毫米，工位对称中心线与工作台中心线重合。 究方案 : (1) 运动设计：根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比 - 2 - 较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。 (2) 动力 设计：根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内 ,还要验算主轴主件的静刚度。 (3) 结构设计：进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计 ,即绘制装配图和零件工作图。 3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 本课题的重点和难点：多轴箱中传动轴的传动设计方案是本课题的重点与难点，再设计是应该考虑设计时传动链之间相互不影响的前提下，尽可能减少传动轴的个数与传动的功率、传动 时的精度。 前期已开展的工作： 查阅各种学术文献，期刊杂志，科技报纸等资料深入了解本课题内容以及组合机床多轴箱的具体状况，分析部件的工作原理。 4. 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写 ) 1 4 周：查找资料，完成开题报告； 5 10 周：完成方案设计，绘制总装配图。完成外文翻译，写中期报告； 11 14 周：完成全部技术设计； 15 17 周：撰写毕业设计论文； 18 周：答辩前准备。 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 - 3 - 参考文献 1 裘愉 . 从几个侧面看组合机床的发展动向 1994 年第 11 期 2 李明、王合增、张应午 机械产品与科技， 2002 年第 1 期 3 李如松组合机床和自动线的技术发展组合机床与自动化加工技术， 1999 (1)： 5 10 4 佟璞玮 组合机床与自动化加工技 术， 1996 年第 8 期： 2 8 5 沈阳工业大学、大连铁道学院、吉林工学院编 上海：上海科学技术出版社， 1985. 6 谢家瀛 北京：机械工业出版社， 1992. 7 东北重型机械学院、洛阳农业机械学院、长春汽车厂工人大学 上海：上海科学技术出版社， 1980. 8 李庆余、张佳 北京：机械工业出版社， 9 王先逵 北京：机械工业出版社， 10 李铁尧 北 京：机械工业出版社 11 胡家秀 北京：机械工业出版社 . 1999. 12 黄鹤汀 上海：上海科技文献出版社 . 1986. 13 大连组合机床研究所编组合机床设计 械工业出版社， 1985. 14 叶伟昌 械工程及自动化简明设计手册 M北京：机械工业出版社， 2001. 15 大连组合机床研究所编组合机床设计参考图册 M北京：机械工业出版社， 1975. 16 赵家齐编 北京：机械 工业出版社， 2010. 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 - 4 - 17 哈尔滨工业大学、哈尔滨市教育局 哈尔滨：黑龙江人民出版社， 1979. 18 从凤廷，迟建山 M海科学出版社， 1993. 19 ， ， 000 2000 r 2000. 20 .,J. of 1999,48(2):527 540 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 专用支架钻扩孔组合机床左多 轴箱设计 I 专用支架钻扩孔组合机床左多轴箱设计 摘 要 本文介绍了一种 专用支架钻扩孔组合机床左多轴箱 的设计 ，前期 文中对现代组合机床和以后的组合机床的发展有个大概的概述，后面是主要的设计计算具体过程，主要的内容如下，根据被加工零件的具体要求，如何确定机箱型号，确定切削量，运动参数和动力参数，以及主轴和传动轴的轴颈确定，然后根据各轴的位置确定出合适的传动链和齿轮的选取，并计算出各轴的位置坐标，最后校核齿轮 的中心距，特殊轴和轴承的强度，具体步骤见下文。 关键词： 组合机床；多轴箱；主轴；传动轴；齿轮 ox n a of of a of of is of is as to of to as as to of to of of of of 要符号表 n 转速 切应力 d 直径 v 速度 P 功率 T 扭矩 M 弯矩 F 力 A 中心距 u 传动比 C 载荷 m 模数 z 齿数 齿轮工作寿命 K 载荷系数 S 安全系数 弹性影响系数 抗弯截面模数 抗扭截面模数 录 1 绪论 .言 .合机床概 论 . .合机床的发展 趋势 .课题研究内容及 目 . 本课题 的研究内容 . 本课题 的研究 目的 . 多轴箱的原始依据 . 加工件的特点 和 设计技术 要求 .削参数的确定 .床动力参数的确定 .力部件的选取 .的 确定 .体 型号的 确定 . 多轴箱传动 链 设计 .轴箱传动系统设计的准则 .轴和手柄轴 位置确定 .案的制 定 .轴 坐标的计算 . 坐标的计算 . 计算 中心距误差 . 主轴和传动轴 的校核 .的扭转度校核 .的 抗 弯扭强度校核 和 轴承齿轮的强度校核 . 强度校核理论 . 轴承的校核 . 齿轮的受力析 . 齿轮的校核 .体计算 . 轴 30 及其配件的校核 .V 轮的校核 . 小结 .论 .考文献 .谢 .1 1 绪论 言 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专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的 需要。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如；汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业。 合机床概 论 组合机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的 联系尺寸，但对部件结构未作规定。 二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 米 /1000 毫米，表面粗糙度可低达 米；镗孔精度可达6 级，孔距精度可达 米。 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。 ： (1) 主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。 (2) 生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。 (3) 加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件，精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一直性。 (4) 研制周期短，便于设计，制造和使用维护，成本低。因为通用化，系列 化，标准化程度高，通用零件占 70% 90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。 2 (5) 自动化程度高，劳动强度低。 (6) 配置灵活。因为结构模块化、组合化。可按工件或工序要求，用大量通 用部 件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。 合机床的发展 趋势 我国加入 后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2005 年 4 月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达 1000 余台，产值达 亿以上，较 2004 年同比增长了 10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增 长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 组合机床技术的发展趋势 有以下几点 ： （ 1） 行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备。随着我国加入 与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报 表是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看， 2003 年生产数控机床 890 台，产值16187 万元，生产加工中心 148 台，产值 5770 万元； 2004 年生产数控机床985 台，产值 25838 万元，生产加工中心 159 台，产值 7099 万元；而 2005年，截至 4 月份，数控机床、加工中心、产值已接近 2003 年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 “九五 ”后期，在组合机床行业企业的 50 多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营， 其余的都是国有企业。而从 2001 至 2002 年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档， “民营经济在经历了从组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。 （ 2） 组合机床技术装备现状与发展趋势 。 组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特点是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。 3 我国的传统的组合机床及组 合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床的种类繁多，随着技术的不断进步，一种新型的组合机床 柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它应用多工位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（ 数字控制（ ，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工 的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，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，由过去的 “刚性 ”机床结构，向 “柔性 ”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 课题主要研究内容及 目的 机床工业是现代工业特别是现代制造业的基础，在国民经济中占有重要的战略地位。机床工业与一个国家的工业竞争力、制造业发展水平紧密相关，本国的机床工业水平越高，工业和制造业竞争力越强。对我国而言，机床工业不仅仅具有重要的经济意义，而且还具有重要的国防战略意义。研究机床工业的特点，有助于我们了解机床工业的特殊规律，从而找到适合我国国情的机床工业发展之路。我国工业竞争力和制造业发展水平不高，一定程度上 是与我国机床工业发展水平不高相联系的，加快我国机床工业的发展，提高我国机床工业技术和管理水平，将有利于我国工业和制造业发展。所以对机床的研究设计意义是极其重大的。 毕业设计是高等教育体系中非常重要的环节，它可以检验自己对专业知识理解与掌握的程度，也可以提高自己综合运用所学知识的能力，也能在分析问题和解决问题的过程中学到更多新的知识。 本课题 研究的内容 （ 1） 被加工零件孔的直径及相对坐标尺寸见零件示意图； （ 2） 被加工零件的材料为 4 （ 3） 工件定位面比工作台面高 115 毫米； （ 4） 设计多轴箱装配图及主要零件图，变位齿轮图； （ 5） 熟悉组合机床的基本形式； （ 6） 确定切削用量、计算切削力、选择动力箱型号； （ 7） 工位间距 350 毫米，工位对称中心线与工作台中心重合 。 本课题的研究 目的 机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本 的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔系进行加工。但也有单轴的，用于镗孔居多。多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指 “刚性主轴箱 ”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱又大型多轴箱和小型多轴箱，这两中多轴箱的设计方法基本相同。本课题主要设计大型通用多轴箱。大型通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。 5 2 多轴箱的原始依据 加工件的特点和设计技术要求 （ 1） 工件材料： （ 2） 材料硬度： 170 220 （ 3） 被加工件孔的直径及相对坐标尺寸见零件示意图； （ 4） 工件定位面比工作台台面高 115 毫米； （ 5） 确定切削用量、计算切削力、选择动力箱型号； （ 6） 设计多轴箱装配图及主要零件图、变为齿轮图。 削参数的确定 表 钻孔推荐切削用量 加工材料 加工直径 d(切削速度 v（ m/ 进给量 f(mm/r) 铸 铁 160 200 1 6 16 24 6 12 12 22 22 50 钻孔的切削用量除与孔径有关外还与钻孔深度有关。 表 孔钻切削用量递减表 130P2 深径比 3d (3 4)d (4 5)d 切削速度 v（ m/ V (0.9)v (0.8)v 进给量 f （ mm/r） F 削的孔直径分别为 表 、 错误 !未找到引用源。 的钻削参数分别如下表所示： 6 表 荐参数 孔 切削速度 v(m/进给量 f(mm/r) 16 24 据各个切削用量之间的关系，可以计算出各个主轴的转速范围，其计算方法为： 601000 w （ 其中： v 为切削速度 (mm/错误 !未找到引用源。 为所钻孔的直径（ 所以： m i n/w (m i n/w (综上所述，整理有表 表 切削参数 切削速度 v(m/20 20 进给量 f (mm/r) 转速 n (r/39 床动力参数的确定 组合机床的切削用量计算切削力、 转矩及功率 ,钻孔时 (刀具材料选用高速钢 ;工件材料为灰铸铁 ) 切削力 ： 错误 !未找到引用源。 （ N） 7 （ 切削转矩 ： （ N （ 切削功率 ： 错误 !未找到引用源。 ( （ 其中： v 切削速度（ m/ f 进给量 （ mm/r） D 加工直径（ 布氏硬度 ： HB=m a x m a x m i n( ) / 3H B H B H B对于 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 ( 对于 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 ( 力部件的选取： 动力部件的选择主要是确定动力箱的选择，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。在不需要精确计算多轴箱功率或多轴箱尚未设计出来之前，可按下列简化公式进行估算： 错误 !未找到引用源。 （ 2 式中 ： 切削P 消耗于各主轴的切削功率的总和，单位 错误 !未找到引用源。 多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取 工有色金属时取 轴多、传动复杂时取小值，反之取大值。 切削多轴箱 8 必须注意：当某一规格的 动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不大时，不要轻易选取大一规格的动力部件，而应该以不影响加工精度和效率为前提，适当降低关键性刀具的切削用量或将刀具错开顺序加工，以降低功率和进给力。 2 对该被加工零件进行分析，其有 错误 !未找到引用源。 的孔各四个，由于该机床在钻孔时的主轴是空转的。分别计算钻时所需要的功率如下： )(44 21 切削(用钻削功率来估算动力箱的功率，由上边的公式 所述，由于加工的是铸铁且内部传动连复杂，所以取效率为 有： ( 考虑到传动轴的功率损失，选取动力箱为 1误 !未找到引用源。 型 其参数如表 表 动力箱参数 电动机型号 电动机功率 动机转速 输出轴转速 误 !未找到引用源。误 !未找到引用源。 435 （ 960 (r/480 (r/的 确定 轴材料的选择：轴的材料主要是碳钢和合金钢，由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是 45 钢。 轴的结构主要以下因素：轴在机器中的安装位置及形式，轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法，载荷的性质、大小、方向及分布情况：轴的加工工艺等。轴的结构的因素较多，且结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式，设计时，必须针 对不同情况进行具体的分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整。 表 主轴的动力参数 错误 !未找到引用源。 )切削多轴箱 9 切削功率 P( 切削转矩 T(N 错误 !未找到引用源。 m) 虽然在加工过程中有钻套等辅助设备来保证加工精度但是为了更大程度的保证主轴在工作中的可靠性、提高加工精度，选用刚性主轴并有公式计算的其直径： （ 错误 !未找到引用源。 = (错误 !未找到引用源。 = (根据标准轴颈将其圆整为： 错误 !未找到引用源。 表 各主轴的初选直径 12 14 切削转矩 T(N 错误 !未找到引用源。m) 7. 1 轴径（ 25 25 传动轴的直径也参考主轴直径而定，取直径 25。 通用钻削类主轴按支承方式可以分为三种： （ 1） 滚锥轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。这种支承可以承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，广泛应用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工；当刀具进退两个方向都有轴向力切削力时常用此种结构。 （ 2） 滚珠轴承主轴：前支承为推力轴承和向心球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受较大的轴向力，适应于钻孔加工。 （ 3） 滚锥轴承主轴：前后支承均采用无 内环滚针轴承和推力轴承。当主轴间距较小时采用。 对于本设计而言，设计的是箱体钻孔组合机床多轴箱，所以在主轴选用时按推荐的钻削类主轴选用滚珠轴承主轴，结构如图 示：轴承分别为 33005、 10 16005（ 16004）、 51105（ 51104）。 图 主轴的支承结构 对于传动轴，基本上不承受轴向力，但是为提高加工精度，防止派生的轴向力影响传动，故选用滚锥轴承的支承方式即在两端均采用圆锥滚子轴承33005。这样就可以通过轴承的预紧来更好的提高加工进度 ,结构如图 图 传动轴的支承结构 体 型号 的确定 由任务书知，工件定位面比工作台高 115件高度 h 为 410度B=560 为毫米。 所以箱体的尺寸初步计算为： H 箱体 =115+410=525 B 箱体 =410 其中为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间 错误 !未找到引用源。 ，故取错误 !未找到引用源。 ，则 错误 !未找到引用源。 考虑到其内部传动连复杂、需要安装润滑用的油泵等设备，应优先考虑外部动力输入，预定采用 630500 的多轴箱箱体。由所选动力箱、和箱体，取箱体底面为坐标的横轴（ X 轴），纵轴 （ Y 轴）通过定位销孔，则输入轴 0 位置（ 265，160）。 3 多轴箱传动链设计 11 3 多轴箱传动 链 设计 轴箱传动 链 设计的准则 多轴箱传动系统的一般要求 (1) 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，应尽量用一根中间轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变为齿轮或略微改变传动比的方法来解决。 (2) 尽量不使用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴的负荷，影响加工质量。 (3) 为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动 比一般不要大于 1/2，后盖内齿轮传动比允许至 1/3 1/量避免用升速传动。但是为了使主轴上的齿轮不至于过大，最后一级经常采用升速传动。 (4) 用于粗加工主轴上的齿轮，应尽量设在靠近前盖处，以减少主轴的扭转变形； (5) 驱动轴直接带动的传动轴数不要超过两根，以免给装配带来困难。 定多轴箱传动方案的基本方法 先把全部主轴中心分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；非同心圆分布的一些主轴也已设置中间传动轴（如一根传动轴带动两根或三根主轴）；然后根据已选 定的各中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴链接起来。将主轴划分为各种分布类型 被加工零件上加工孔位置分布是多种多样的，但大致可归纳为：同心圆分布、直线分布和任意分布三种类型。因此，多轴箱上主轴分布相应分为三种。 （ 1） 直线分布 ： 对这类主轴，可分别用一根中间传动轴带动两根主轴。 （ 2） 同心圆分布 ： 对这类主轴，可在同心圆处分别设置中心传动轴，由其上的一个或几个（不同排数）齿轮来带动各主轴。 （ 3） 任意分布 ： 对此类主轴可根据 “三点共圆 ”原理。它是同心圆和直线分布的混合形式。 （ 4） 确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置 驱动轴的转速按动力箱型号选定；当采用动力滑台时，驱动轴旋转方向可任意选择；动力箱与多轴箱连接时，应注意驱动轴中心一般设置于多轴箱体宽度的中心线上，其中心高度 12 则决定于所选动力箱的型号规格。驱动轴中心位置在机床联系尺寸图中已经确定。 （ 5） 用最少的传动轴及齿轮把驱动轴和各主轴连接起来在多轴箱设计原始依据图中确定了各个主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟定传动方案，选定齿轮模数（估算或类比 ），再通过计算、作图或多 “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。 轴和手柄轴的 位置确定 多轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵供油至分油器经油管分送到个润滑点。油泵安装在箱体的前壁上，泵轴尽量靠近油池。通常油泵齿轮放置在靠近前盖排；以便于维修，如结构限制。可以放在后盖中；当泵体或管接头与传动轴端相碰时，可改用埋头传动轴。 由于本课题设计的是一双面卧式两工位移动工作台式组合机床的右多轴箱，所以选择对称式的机构以方便设计，减少工作量；只需要在转速的调节上进行齿轮的变换就可以了。 案的 制定 由传动方案，可得此方案的传动路线图如下： 图 传动路线图 如图 别主轴 1， 2， 3， 4 在一同心圆上，圆心处设置中心传动轴 9；并用中心传动轴 9 带动分布四周的四个主轴，由于如果在中间传动轴与主轴 5，6， 7， 8 设置一个齿轮，则主轴 5， 6， 7， 8 的转向与 1， 2， 3， 4 主轴转向相 13 反，故在中间传动轴与主轴设置两个传动轴。最后将轴 9 与动力输入轴 0 相连接组成完整的传动连链。 由于本次设计的多轴箱的主轴数比较多而且结构比较复杂，再加上作者的实际经验不足，为使设计达到比较好的效果，严格参照齿轮 设定一般的方法 试凑法。经反复的推敲、斟酌，结合该多轴箱孔多，孔间距比较小及设计的基本原则：主轴实际转速与设计转速相差不超过百分之五的理论，最终确定各工位各主轴及传动轴上的齿轮安排如下节介绍。 错误 !未找到引用源。 钻孔的主轴的设计转速分别为 439r/输入轴的转速为 480r/的传动比分别为： 错误 !未找到引用源。 在保证 e2m 的条件下，初选齿轮模数 m=2, 驱动轴上的齿轮齿数为 25，中心距为 95与之相连接中间传动轴上齿轮齿 数为 错误 !未找到引用源。 ，设在第 排；由 i=知与 错误 !未找到引用源。 的主轴连接的中心传动轴齿轮齿数 错误 !未找到引用源。 ，设在第 排；由 错误 !未找到引用源。 可知 错误 !未找到引用源。 的主轴齿数为 27；由箱体尺寸、零件的尺寸及相应的技术要求，有各主轴的坐标（如下图）为： 图 主轴的坐标 根据上边的在同心圆上分布的四个主轴坐标计算中心传动轴 9 的位置坐标 得： 14 D 点的坐标为 错误 !未找到引用源。 , 传动轴 1 相对于输 入轴的距离为 错误 !未找到引用源。 2555机械设计简明手册 7力箱齿轮，为满足总的传动比，选用动力箱齿轮为 m=2， z=25,相应的取与之匹配的齿轮 m=2， z=25，安排在第 排； 故轴 9 的实际转速为 主轴 1、 2、 3、 4 的转速为 错误 !未找到引用源。 由于总的传动比比较小，所以中心传动轴与个主轴的传动比均选用 1： 1 传动即与中间传动轴的转速相等为 错误 !未找到引用源。 ，其中心传动轴 9 安排在第 、 排，主轴 1 至 4 安排在 排；在由中心传动轴向四周的主轴 传动时，由于总传动比较小，所以都以 i=1 进行传动，只在第一级进行变速30/ 误 ! 未 找 到 引 用 源 。 ，故传动轴 1,2,3 ，12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24 的上的齿轮 Z=30， m=2，安排在第 4 排。整理如表 钻工位各轴上齿轮的配置 标的计算 标的计算 由传动方案及齿轮，可以计算出各个传动轴的坐标 ,计算过程如下： 对于中心传动轴 9 的坐标计算，因为其传动轴的作用是带动呈圆周分布的错误 !未找到引用源。 主轴，故初步设置在圆心，与四轴距离相同，视为与一轴定距的传动轴坐标计算。 有主轴 1（ 265,195）作为原点，建立小坐标系 X 错误 !未找到引用源。 ,设轴号 第四排 第二排 0 21 22 2 2,5,6,7 2,9,10,11 22,13,14,15 216.m m 252648 0 15 所求传动轴的坐标 为 B(X,Y),啮合中心距为 错误 !未找到引用源。 由 B 点向 X 轴作一辅助垂线交 点，组成直角三角形 错误 !未找到引用源。 ，如下图 出 y=60,则 错误 !未找到引用源。 然后将所得的坐标（ 0,60）换算到大的坐标中去后为（ 265,255） . 图 与一轴定距 0 的传动轴坐标计算图 对于中心传动轴 11 的坐标计算，因为其传动轴的作用是带动 错误 !未找到引用源。 主轴，视为与一轴定距的传动轴坐标计算。 有主轴 8（ 91,355）作为原点，建立小坐标系 X 错误 !未找到引用源。 ,设所求传动轴的坐标为 C(X,Y),啮合中心距为 错误 !未找到引用源。 C 点向 轴于 A 点，组成直角三角形 错误 !未找到引用源。 ，出 X= 则 错误 !未找到引用 源。 然后将所得的坐标（ 误 !未找到引用源。 ）换算到大的坐标中去后为（ 传动轴 13、15、 17 的计算方法同传动轴 11，得传动轴的坐标依次为（ 图 与一轴定距的传动轴坐标计算图 对于中心传动轴 10 的坐标计算，由于该传动轴的作用是和中心传动轴啮合的同时把动力传递给传动轴 11，故可知该轴的计算方法属于二轴定距的传动轴坐表计算方法。计算方法如图 示，图中 a（ 265,255）和 b（ 别为两已知轴 9 和 11， 错误 !未找到引用源。 的啮合中心距，即 错误 !未找到引用源。 ， 错误 !未找到引用源。 ， c（ X,Y）为所需计算的传动轴坐 从主 6 标。为了便于计算，选取小坐标系 a 点为其 原点，使 c 点在小坐标的坐标（ I,J）为正值， a、 b、 c 按逆时针顺序定出，做辅助线并标号如图所示，由此可导出 c 点的计算公式。即： 设： A =错误 !未找到引用源。 =误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 (错误 !未找到引用源。 )=错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 因为 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 还原到 标系中去，则 c 点坐标为： X=595 Y=295 则传动轴 10 的坐标为（ 595,295)。同理 可得其他轴的坐标，如图下表 17 图 与二轴定距的传动轴坐标计算图 计 算中心距误差 由于在前边的计算中均采用的是三角函数联系设计方案及齿轮 (中心距 )计算而来的，所以其中心距误差均在允许的范围内。而在传动轴 9 与动力输入轴0 的连接上还没有保证，所以需要对其进行校核。多轴箱箱体上的孔是按计算的 坐标加工的，而装配要求两轴间齿轮能正常啮合。因此，必须验算根据坐标计算确定的实际中心距 A，是否符合两轴间齿轮啮合要求的标准中心距 R， 之间的误差 错误 !未找到引用源。 验算标准：中心距允许误差 错误 !未找到引用源。 动轴 9 与动力输入轴 0 的连接上还没有保证，下边对传动轴 9 和动力输入轴 0 之间的中心距进行检查验算。由动力箱和箱体的联系尺寸可知动力输入轴 0 的坐标为（ 265， 160），由前边的计算知传动轴 9 的坐标为（ 265， 266），轴 9 相对于 0 的坐标为 错误 !未找到引用源。 ；验算如下： 已 知 m=2,错误 !未找到引用源。 则 标准中心距： 错误 !未找到引用源。 实际中心距： 错误 !未找到引用源。 中心距误差： 错误 !未找到引用源。 由上边知 错误 !未找到引用源。 中间传动轴与输入轴的中心距符合要求。 4 主轴和传动轴的校核 18 4 主轴和传动轴 的校核 的扭转度校核： 验算传动轴的直径 按下式计算传动轴所承受的总扭矩 ： （ 4 式中： 错误 !未找到引用源。 为作用在第 n 个主轴上的转矩，单位为 Nm； 错误 !未找到引用源。 为传动轴至第 n 个主轴之间的传动比。 根据整个传动方案和的已选定的齿轮，计算各个主轴的实际转速如下 ： 根据前面的计算 错误 !未找到引用源。 主轴的扭矩分别为 7. 1 错误 !未找到引用源。 误 !未 找到引用源。 根据公式计算各个传动轴的扭矩整理如下表： 表 工位各传动轴的扭矩 扭矩 T（ Nm） 1 4,5,6,7 4 个 4 个 10,11,12,13 0 个 4 个 21,22,23,24 0 个 4 个 由组合机床简明设计手册 2对各个轴的轴径进行校核， 式中 T 为轴所传递的扭矩（ Nm）； B 为系数。当材料的剪切弹性模数 G=，刚性主轴的 B=刚性主轴 B=传动轴的 B=对本次次验算的轴有 。 则 错误 !未找到引用源。 =误 !未找到引用源。 =19 的 抗 弯扭强度校核 和 轴承齿轮的强度校核： 度校核理论 通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件 的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均以确定，轴上的载荷 (弯矩和扭矩 )已求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算，一般的计算步骤如下： (1
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