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基于 三维 柴油机 缸体 三面钻削 组合 机床 总体 后主 轴箱 设计

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基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计,基于,三维,柴油机,缸体,三面钻削,组合,机床,总体,后主,轴箱,设计

内容简介：

生产率计算卡被加工零件图号-毛坯种类铸件名称ZH1105气缸体毛坯重量36.5kg材料HT250硬度HB190-240 工序名称左右后三面钻孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)每分钟转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件10.50.52右滑台快进78100000.00780.0078钻孔4x13131672112700.18550钻孔16x6.76.7177210.55000.150钻孔1x6.86.8667211.75500.09150死档铁停留快退1503左滑台快进70100000.0150.015钻孔5x6.76.7183010.55000.150钻孔4x8.58.5223013.45000.150钻孔16.76.7153010.55000.150钻孔110.510.5153016.55000.150死档铁停留快退10063000.01590.01594左滑台快进75100000.00750.0075钻孔2x8.58.52012513.45000.150钻孔8x6.76.71812510.55000.150钻孔1x7711512513.76250.08502.52.5死档铁停留快退200100000.020.02备注装卸时间取决于操作者熟练程度，本机床设计时间取0.5min总计3.0875min单件工时3.0875min机床生产率19.82件/h机床负荷率77.8%盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008泵轴垫片齿轮深沟球轴承后盖半圆键平健螺钉前盖主轴传动轴驱动轴手柄轴轴套箱体销圆螺母圆锥滚子轴承驱动轴装配手柄轴装配传动轴装配主轴装配传动轴装配总装配图分解图总装配图15 毕 业 设 计 附 录 后主轴箱三维图册专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 魏 英 班 级 BD机制042班 学 号 0420110214 指导教师 惠 学 芹 完成日期 2008年6月12日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 目 录1.零件建模12.轴的装配123.主轴箱装配分解图154.主轴箱装配图16盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计摘 要：本课题为基于三维柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱的设计。钻削组合机床是大型组合机床，这类组合机床是具有固定式液压夹紧的单工位组合机床。首先根据已知条件和被加工零件的具体结构特征，进行工艺方案分析，确定组合机床配置型式及结构方案，选择合适的切削用量，确定切削力、切削转矩、切削功率及刀具的耐用度，选择导向机构、主轴类型、浮动卡头及动力部件等，完成总体设计。然后根据总体设计中的切削用量及主轴位置，拟定了主轴箱的传动路线，应用最优化方法布置齿轮，确定传动参数，设计了轴的结构，进行齿轮、轴承等相关零件的强度校核计算，确定好轴的排布方案及各种技术参数后，再选择其他的零件，尽可能选用标准件，降低制造成本。确保组合机床结构合理，工作安全可靠，使用维修方便。关键词：组合机床；柴油机汽缸体；主轴箱 Design of General and Back Headstock of Modular Machine Tool for Precision drilling Holes of Three-Side Based on Cylinder Body of Three-dimensional Diesel EngineAbstract：The topic for The design of overall and back headstocks of the modular machine tool which is used to three-side of drilling Machine tool for ZH1105w cylinder body. Drill Machine is a large portfolio mix machine, this composition is fixed machine-hydraulic clamping of the single-bit combination machine. First based on the known conditions and the processing of parts of the concrete structure, Process analysis, Machine determine portfolio allocation pattern and structure of the program, the choice of cutting parameters to determine the cutting force, cutting torque, Cutting tool of power and durability, choice-oriented institutions, spindle types, the first floating cards and power components, completed design. According design of cutting consumption and spindle location, developed spindle box Transmission line, Application optimization layout gear, identified transmission parameters, design of the shaft structure, gears, bearings and other related components strength check, the identification of the axis configuration program and various technical parameters, choose the other parts, as far as possible, use standard parts, the lower the manufacturing cost. Machine structure to ensure that the combination of reasonable, safe and reliable, and easy maintenance use.Key words: unit machine tool ,cylinder body of diesel engine , headstock. 毕 业 设 计 说 明 书基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 魏 英 班 级 BD机制042 学 号 0420110214 指导教师 惠 学 芹 完成日期 2008年6月12日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 目录1 前言.12 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.32.2 确定切削用量及选择刀具.32.2.1 选择切削用量.42.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率.62.2.3 选择刀具结构.72.3 组合机床总体设计“三图一卡”.72.3.1 被加工零件工序图.72.3.2 加工示意图.82.3.3 机床联系尺寸图.92.3.4 机床生产率计算卡.122.4 夹具轮廓尺寸的确定.173 组合机床后主轴箱设计.183.1 绘制后主轴箱设计原始依据图.183.2 主轴结构型式的选择及动力计算.193.2.1 主轴结构型式的选择.193.2.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定.193.2.3 主轴箱动力计算.203.3 主轴箱传动系统的设计与计算.203.3.1 计算驱动轴、主轴的坐标尺寸.203.3.2 拟订主轴箱传动路线.203.3.3 传动轴的位置和转速及齿轮齿数.213.4 主轴箱中传动轴坐标的计算及传动轴直径的确定.263.4.1 传动轴坐标的计算.263.4.2 传动轴轴径的确定.273.5 轴的强度校核.273.6 齿轮校核计算.303.7 主轴箱中传动轴坐标检查图的绘制.324 三维建模.334.1 建模软件简介.334.2 建模过程.345 结论.37参 考 文 献.38致 谢.39附 录.40盐城工学院本科生毕业设计说明书 200811 前言 本次设计的课题是基于三维的柴油机汽缸体三面钻削组合机床总体及后主箱设计，水箱面钻 11 个孔，其中有五个 6.7 孔，深 18；四个 8.5 孔，深22；一个 6.7 的孔，通孔；一个 10.5 孔，通孔；油底壳面钻 21 个孔其中有十六个 6.7 孔，深 17；一个 6.8 孔，深 66；四个 13 孔，通孔。后盖板面（缸尾）钻 11 个孔，其中有二个 8.5 孔，深 20；一个 7 孔，深 115；八个 6.7 孔，深 18。该课题来源于盐城市江动集团。本设计主要针对原有的机体左、右、后三个面上 43 个孔多工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。本人的设计分工是总体设计和后主轴箱的设计，左主轴箱、右主轴箱和夹具部分的设计由同组其他同学担任。在设计组合机床过程中，组合机床后主轴箱的设计是整个组合机床设计工作的重要部分之一。虽然主轴箱零件的标准化程度高，使设计工作量有所减少，设计周期大为缩短，但在主轴箱设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有一定的难度。组合机床是根据工件加工需要，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率专用机床。目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车平面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。 组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及缝纫机、自行车等轻工行业大批大量生产中已经获得广泛的应用；一些中小批量生产是企业，如机床、机车、工程制造业中也已推广应用。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖、汽缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件；也可用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。本次毕业设计具体的课题是基于三维柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计。在设计前认真研究被加工零件的图样，被加工零件是柴油机气缸体，属于箱体类零件。根据柴油机气缸体的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求，确定该机床为单工位卧式组合机床，机床采用卧式单工位三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便；为确保其加工精度，采用“三面”的定位方案；为实现无级调速，安全可靠，选择液压滑台；根据零件的大小及被加工孔的位置确定主轴箱的轮廓尺寸；由加工工艺选择滚珠轴承主轴，通过计算扭矩确定主轴和传动轴的直径；齿轮的模数是通过类比法确定； 齿轮齿数和中间传动轴的位置是由“计算、作图和多次试 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计2凑”相结合的办法确定。本课题需要解决的主要问题有：a.合理选择机床的配置形式及结构方案，主要部件的结构选择等。b.合理选择主轴箱的规格、型号，切削用量的选择，切削功率的计算。c.确定各轴的结构、排布、配合关系，轴的强度、刚度校核等，尤其是传动系统的设计尤为重要。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200832 总体设计2.1 总体方案论证2.1.12.1.1 加工对象工艺性的分析加工对象工艺性的分析A. 本机床被加工零件特点该加工零件为气缸体。材料是 HT250,硬度：190240HBS，在本工序之前各主要表面、销孔已加工完毕。B. 本机床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：钻左面、右面的孔，由本设备“ZH1105w 三工位专用钻床”来完成，因此，本设备的主要功能是完成气缸体左、右、后三个面上一共 43 个孔的加工。具体加工内容及加工精度是：a) 水箱面钻 11 个孔：依次钻削 48.5 深 22、110.5 深15、16.7 深 15、56.7 深 18 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差为 0.02mm；b) 油底壳面钻 21 个孔：两侧钻 413 深 16 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差为 0.03mm；并钻削顶面 166.7 深 17 和钻 16.8 深 66的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差为 0.03mm。c) 后盖板面(缸尾)钻 11 个孔,一侧钻 28.5 深 20 的孔,表面粗糙度为12.5,各孔位置度公差为 0.02mm,并钻削 17 深 115 及 86.7 深 18 的孔,表面粗糙度为 12.5,各孔位置度公差为 0.03mm。C. 本次设计技术要求:a)机床应能满足加工要求，保证加工精度。b) 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；c) 机床尽可能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；d) 机床各动力部件用电气控制，液压驱动。2.1.22.1.2 机床配置型式的选择机床配置型式的选择机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。2.1.32.1.3 定位基准的选择定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。一般常采用一面两孔定位和三面定位。本机床加工时采用的定位方式是三面定位，以油底壳面为定位基准面，限制三个自由度；水箱面限制三个自由度；再用一个后盖板面限制三个自由度。 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计42.22.2 确定切削用量及选择刀具确定切削用量及选择刀具2.2.12.2.1 选择切削用量选择切削用量对于 43 个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从1第 130 页表 6-11 中选取。由于钻孔的切削用量还与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按1第 131 页表 6-12 选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折断。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近。同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度,所fv以要求同一多轴箱上各刀具均有较合理的切削用量是困难的。因此,一般先按各刀具选择较合理的转速和每转进给量,在根据其中工作时间最长,负荷最重,inif刃磨较困难的所谓”限制性”刀具来确定和调整每转进给量和转速,通常采用试凑法来满足每分钟进给量相同的要求。A.43 个孔的切削用量的选择a) 钻孔 48.5，深 22mm 查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得由 d612，硬度在 200241HBS，选择 v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取，根据公式：500 / minnr (2-1) 100dnv 得： 13.4/ minvm查1第 131 页表 6-12 根据孔深确定 13.4/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmb) 钻孔 110.5，深 15mm 查1第 130 页表 6-11 钻孔切削用量得：由d612，硬度在 200241HBS，选择 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根据公式：500 / minnr 100dnv得： 16.5/ minvm查1第 131 页表 6-12 根据孔深确定 16.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmc)钻孔 16.7，深 15mm, 查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得：由 d612，HBS 在 200241 HBS，选择 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根据公式：500 / minnr盐城工学院本科生毕业设计说明书 20085 100dnv得： 10.5/ minvm查1第 131 页表 6-12 根据孔深确定 10.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmd)钻孔 56.7，深 18mm, 查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得：由 d612，HBS 在 200241 HBS，选择 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根据公式：500 / minnr 100dnv得： 10.5/ minvm查1第 131 页表 6-12 根据孔深确定 10.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmme）钻 16.8，深 66mm，查1第 130、131 页表 6-11、6-12 高速钻头切削用量及深孔钻削切削用量递减表：由 d612，HBS 在 200241 HBS，选择v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。孔深为（810）d、f=(0.070.126)mm/r,取 f-0.091mm/r。则： 50550 / min0.091fvnrf ；11.7/ min1000dnvmf）钻 166.7，深 17mm，查1由 d612，HBS 在 200241 HBS，选择 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根据公式：500 / minnr 100dnv得： 10.5/ minvm查1第 131 页表 6-12 根据孔深确定 10.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmg）钻孔 413，深 16mm, 第 130、131 页表 6-11、6-12 高速钻头切削用量及深孔钻削切削用量递减表：由 d1222，HBS 在 200241 HBS，选择v=1018m/min, f=(0.180.25)mm/r。孔深为 3d、f=0.185mm/r。则： 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计6 50270 / min0.185fvnrf ；11/ min1000dnvmh）钻孔 28.5，深 20mm, 查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得 由 d612，硬度在 200241HBS，选择 v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取，根据公式：500 / minnr 100dnv 得： 13.4/ minvm查1第 131 页表 6-12 根据孔深确定 13.4/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmi) 17，深 115mm, 查1第 130、131 页表 6-11、6-12 高速钻头切削用量及深孔钻削切削用量递减表：由 d612，HBS 在 200241 HBS，选择v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。孔深为（1520）d、f=(0.050.09)mm/r,取 f-0.08mm/r。则： 50625 / min0.08fvnrf ；13.7/ min1000dnvmj) 钻 86.7，深 18mm，查1由 d612，HBS 在 200241 HBS，选择 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根据公式：500 / minnr 100dnv得： 10.5/ minvm查1第 131 页表 6-12 根据孔深确定 10.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmm2.2.22.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率计算切削力、切削扭矩及切削功率根据1第 134 页表 6-20 中公式 （2-0.80.626FDfHB2） （2-1.90.80.610TDfHB盐城工学院本科生毕业设计说明书 200873） （2-9740TvPD4）式中， 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（或钻头）直径（mm） ；HB布氏硬度，maxmaxmin13HBHBHBHB在本设计中，得 HB=223.33。max240HBmin190HB由以上公式可得：左面 单根 2226 轴 F=708.62N T=1509.775Nmm P=0.077kw 2730 轴 F=899N T=2372.84Nmm P=0.122kw 31 轴 F=708.62N T=1509.77Nmm P=0.077kw 32 轴 F=1110.53N T=3545.095Nmm P=0.182kw 右面 单根 14 轴 F=2249.17N T=8701.58Nmm P=0.24kw520 轴 F=708.62N T=1509.77Nmm P=0.077kw21 轴 F=666.94N T=1440Nmm P=0.08kw后面 单根 3334 轴 F=899N T=2372.84Nmm P=0.122kw 43 轴 F=619.33N T=1372.55Nmm P=0.088kw3542 轴 F=708.62N T=1509.775Nmm P=0.077kw 总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和左面 Pw=1.132kw右面 Pw=2.272Kw 后面 Pw=0.948kw2.2.32.2.3 选择刀具结构选择刀具结构根据工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求采用锥柄麻花钻头，钻头材料高速钢，刀柄材料 40Cr。加工 6.7 的孔采用 6.7G7 的刀具，加工 7 的孔采用 7G7 的刀具，加工 6.8 的孔采用 6.8G7 的刀具，加工 13 的孔采用 13G7 的刀具，加工 10.5 的孔采用 10.5G7 的刀具，加工 8.5 的孔采用 8.5G7 的刀具。导向装置设置在机床夹具上，钻摸板不能随夹具的钻模架一起移动，所以选用的导向装置是固定式导向。 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计82.3 组合机床总体设计“三图一卡”2.3.12.3.1 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（或自动线）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具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。工序图见附录12.3.22.3.2 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。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。加工示意图见附录2A. 刀具的选择刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。加工 6.7 的孔采用6.7G7 的锥柄麻花钻，加工 7 的孔采用 7G7 的锥柄麻花钻，加工 6.8的孔采用 6.8G7 的锥柄麻花钻，加工 13 的孔采用 13G7 的锥柄麻花钻，加工 10.5 的孔采用 10.5G7 的锥柄麻花钻，加工 8.5 的孔采用 8.5G7的锥柄麻花钻。B. 确定主轴、尺寸、外伸尺寸在该课题中，主轴用于钻孔，选用滚珠轴承支承。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴属于长主轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由1P43 公式 (2-7)46.2 10dT式中，d轴的直径（） ；T轴所传递的转矩（Nm） ； B系数，本课题中主轴为非刚性主轴，取 B=6.2。由公式可得：左主轴箱：轴 1 d=15.08右主轴箱：轴 2 d=18.94 后主轴箱：轴 3 d=1.72根据主轴类型及初定的主轴轴径，查1第 44 页表 3-6 可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径 d=15.08时，主轴外伸尺寸为：,L=115；接杆2/32/ 20D d 莫氏圆锥号为 1.2 号。盐城工学院本科生毕业设计说明书 20089主轴轴径 d=18.94时，主轴外伸尺寸为：,L=115；接杆2/32/ 20D d 莫氏圆锥号为 1.2 号。主轴轴径 d=13.72时，主轴外伸尺寸为：,L=85；接杆莫2/25/16D d 氏圆锥号为号。C. 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（多轴加工时按最长孔计算）与刀L工具切入长度和切出长度之和。 即： 1L2L (2-8)12LLLL工式中切入长度一般为 510，根据工件端面的误差情况确定。1L查1 P46 表 3-7 切出长度的确定得钻孔时 (2-9)21(383Ld）三个面上钻孔时的工作进给长度见下表：表 2-1 工作进给长度L1Ld2L工L左主轴箱2288.5030右主轴箱6666.8072后主轴箱115575125b）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。初步选定左右后三个个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 70和 78和 75mm。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进给长度可知，左右后三面快速退回长度分别为 100和 150mm 和 200mm。d）动力部件总行程的确定动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。左面的前备量取 100，后备量取 40，则总行程为 240；右面前备量取 100，后备量取 40，则总行程为 290；后面前备量取 100，后备量取 40，则总行程为 340。2.3.32.3.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图A动力滑台的选择a）动力滑台形式的选择本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点：在相当大的范围内进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，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；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。但采用液压滑台也有其弊端，如：进给量由于载荷的变 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计10化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是气缸体左面 12 个孔和右面上的 31 个孔，位置精度和尺寸精度要求较高，因此采用液压滑台。由此，根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动主轴箱钻孔主轴。b）动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按1 P62 式 （2-1niiPF多轴箱10）式中，各主轴所需的向切削力，单位为 N。则：iF左主轴箱 4 899 1110.53708.625708.625 58.249.66FN多轴箱右主轴箱 666.94 16 708.6254 2249.1721000FN 多轴箱后主轴箱 2 899619.3258 708.628086.285FN 多轴箱实际上,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多轴箱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1P91 表 5-1，左、右、后三面的液压滑台均选用1HY32IA 型。由1P91 表 5-3 知：台面宽 B=320mm，台面长 L2=630mm,行程长400mm，滑台及滑座总高 840mm,滑座长 630mm，允许最大进给力 32000N，快速行程速度 10m/min，工进速度 20650mm/min。B动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据1P47 页公式P切削 （2-PP切削多轴箱11）式中, 消耗于各主轴的切削功率的总和（Kw） ；P切削多轴箱的传动效率,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。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。0.8左主轴箱：1.132PKw切削 则1.1321.4150.8PKw多轴箱右主轴箱：2.272PKw切削 则2.2722.840.8PKw多轴箱后主轴箱：0.948PKw切削盐城工学院本科生毕业设计说明书 200811 则0.9481.1850.8PKw多轴箱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1 P114115 表 5-38 得出动力箱及电动机的型号表 2-2 动力箱及电动机的型号选择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)左主轴箱1TD32-Y100L1-42.21430715右主轴箱1TD32-Y100L2-43.01430715后主轴箱1TD32-Y100L1-42.21430715C. 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。本课题中，工件最低孔位置，主轴箱最低主轴高度，所选滑台与滑座总288hmm1160hmm高，侧底座高度，夹具底座高度，中间底座3360hmm4500hmm5380hmm高度，综合以上因素，该组合机床装料高度取 H=850。6600hmmD. 确定主轴箱轮廓尺寸图 2-1 多轴箱轮廓尺寸确定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。主轴箱1h宽度 B、高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式计算： 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计12 （2-12Bbb12） （2-11Hhhb13）式中，b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（） ；1b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（） ；1h最低主轴高度（） 。其中，还与工件最低孔位置（） 、机床装料高度（H=850） 、1hmmh5 .402滑台滑座总高（） 、侧底座高度（）等尺寸有关。对于mmh2803mmh5604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，本组合机床按式140851h （2-12340.5hhHhh14）mmh50)5602805 . 0(8505 .401后主轴箱轮廓尺寸为：,取，则求出主轴箱轮廓尺寸：mmhmmb135410，mmb1001 mmbbB61020041021 mmbhhH285100135501根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为BH=400630。对右和左轴箱计算公式与方法相类似，其轮廓尺寸均为 400mm630mm。由表 7-2 可知：前盖 55mm，后盖 90mm，中间箱体宽 180mm。机床总图见附录3盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008132.3.42.3.4 机床生产率计算卡机床生产率计算卡图 2-2 左动力头循环图 2-3 右动力头循环 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计14图 2-4 后动力头循环单件工时：可按下式计算 T单 （2-1212fffkLLLLTtttttvvv快进快退切移辅停装单15）式中 分别为刀具第、第工作进给长度,单位为 mm;12LL、分别为刀具第、第工作进给量,单位为 mm/min;12ffVV、当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上t停的停留时间，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，单位为 min; 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mm; LL快进快退、动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min;用液压kfV动力部件时取 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;t移工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切t装卸屑及吊运工件）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1QQ须重新选择切削用量或修改机床设计方案。左面：min6 . 0停工进机tVLtf盐城工学院本科生毕业设计说明书 200815min527. 0装、卸移快退快进辅ttVLLtfk min127. 1527. 06 . 0单t 右面：min44. 1停工进机tVLtfmin5228. 0装、卸移快退快进辅ttVLLtfk min9628. 15228. 044. 1单t 后面： min5 . 2停工进机tVLtfmin5275. 0装、卸移快退快进辅ttVLLtfk min0275. 35275. 05 . 2单t对多面和单工位加工机床，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，则（件/小时） 。3.0275minT单16019.83.0275Q a) 理想生产率 Q（件/h）理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。用1第 51 页公式 （2-kNQt16）计算，式中， N年生产纲领（件） ，本课题中 N=36000 件； 全年工时总数，本课题以单班制，则。kt2350kth则。3600015.32/2350kNQht件b) 实际生产率 Q1（件/h）实际生产率是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。即公式1第 51 页 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计16 （2-NQT单17）式中，生产一个零件所需时间（min） 。T单则 16019.8/3.0275kNQht件c) 机床负荷率机床负荷率为理性乡生产率与实际生产率之比。即公式1第 52 页 （2-1QQ18） 则 115.3277%19.8QQ表 2-3 机床生产率计算卡图号-毛坯种类铸件名称ZH1105 气缸体毛坯重量36.5kg被加工零件材料HT250硬度HB190-240 工序名称左右后三面钻孔工序号工时(min)序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/ min)每分钟转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件10.50.52右滑台快进78100000.00780.0078盐城工学院本科生毕业设计说明书 200817钻孔 4x13131672112700.18550钻孔 16x6.76.7177210.55000.150钻孔 1x6.86.8667211.75500.09150死档铁停留快退1503左滑台快进70100000.0150.015钻孔 5x6.76.7183010.55000.150钻孔 4x8.58.5223013.45000.150钻孔 16.76.7153010.55000.150钻孔 110.510.5153016.55000.150死档铁停留快退10063000.01590.01594左滑台快进75100000.00750.0075钻孔 2x8.58.52012513.45000.150钻孔 8x6.76.71812510.55000.150钻孔 1x7711512513.76250.08502.52.5死档铁停留快退200100000.020.02总计3.0875min单件工时3.0875min机床生产率19.82 件/h备注装卸时间取决于操作者熟练程度，本机床设计时间取 0.5min机床负荷率77.8%2.4 夹具轮廓尺寸的确定夹具轮廓尺寸是指夹具底座的轮廓尺寸，即长宽高。长度尺寸与工件长度尺寸、工件至模板的距离尺寸、模板架宽度尺寸有关。从机床总图中查得夹具总长为：880mm。夹具高度尺寸由前面装料高度尺寸定为 726mm，宽度尺寸除考虑工件本身宽度外，再加其他宽度方向上能布置下工件的定位、夹紧及其他机构，从总图中查得宽度尺寸为：810mm。中间底座尺寸的确定：在加工示意图中，已经确定了工件端面至主轴箱在加工终了时距离，根据选定的动力部件及配套部件的位置关系，并考虑到动力头的前备量等因素，就可以确定中间底座长度尺寸 L。 （2-1231232/22LLLLlll 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计1819）式中：为工件端面到主轴箱在加工终了时端面的距离； 1LmmL1401主轴箱厚度；2LmmL3252工件的总长度；3LmmL92033 组合机床后主轴箱设计主轴箱是组合机床的部件之一，它的功用是根据被加工零件的加工要求，将电机和动力箱部件的功率和运动，通过按一定速比排布的传动齿轮传递给各主轴，使其能按要求的转速和转向带动刀具进行切削。3.1 绘制后主轴箱设计原始依据图主轴箱的设计原始依据图是根据“三图一卡”整理编绘出来的，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: 630400；b) 工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸；c) 工件和主轴箱相对位置尺寸。根据以上依据编制出的主轴箱设计原始依据图 3-1：盐城工学院本科生毕业设计说明书 200819：图 3-1 原始依据图附表： 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计20a) 被加工零件名称：气缸体材料：HT250硬度：190240HBSb) 主轴外伸长度及切削用量表 3-1 主轴外伸长度及切削用量主轴外伸尺寸（mm）轴号加工直径（mm）主轴直径（mm）D/dL切削速度v（m/min）转速n（r/min）每转进给量f（mm/r）1-28.51525/168513.45000.13-1071525/168513.76250.08116.71525/168510.55000.11TD32-动力箱电动机功率 2.2kW，转速 1430r/min,驱动轴转速715r/min，驱动轴到滑台表面距离为 99.4mm，其他尺寸可查动力箱装配图。3.2 主轴结构型式的选择及动力计算3.2.13.2.1 主轴结构型式的选择主轴结构型式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。因本工序是对气缸盖进行钻孔，因此选用滚珠轴承主轴结构，这种结构前支承为推力球轴承和向心球轴承,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,能承受单方向的轴向力,适用于钻孔主轴。本主轴是属外伸长度为 85mm 长主轴与刀具刚性连接，配置的单导向用于钻孔。3.2.23.2.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定主轴直径和齿轮模数的初步确定a) 主轴直径初步主轴直径已在编制“三图一卡”时完成，由此可知主轴直径 d=40mm。b) 齿轮的模数主轴直径已在总体设计部分初步确定齿轮模数 m（单位为 mm）一般用类比法确定，也可由查得的公式估算，即 (3-1)3)3230(znpm 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 200821n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。由于本主轴箱为钻孔主轴箱，主轴转速误差较小，且加工孔的位置比较集中，可以根据实际需要选出齿轮模数为 3、4 两种。该主轴箱中两条主要传动链中的齿轮，由于往往和多个齿轮同时啮合，受力较复杂，且往往速度较低，受力较大，所以选用大一点的模数，而对其它一些齿轮可选小一些，如取 m=3,m=4, 具体各齿轮的模数如图 4 所示。3.2.33.2.3 主轴箱动力计算主轴箱动力计算因所有主轴均用于钻孔，所以均选用有推力轴承的主轴，主轴箱所需动力见机床的总体设计，此处不在赘述。3.3 主轴箱传动系统的设计与计算3.3.13.3.1 计算驱动轴、主轴的坐标尺寸计算驱动轴、主轴的坐标尺寸根据原始依据图 3-1，计算驱动轴、主轴的坐标尺寸，如表 4-2 所示：表 3-2 驱动轴、主轴坐标值坐标销1O驱动轴0主轴 1主轴 2主轴 3主轴 4 主轴 5X0.000264.600403.000403.000359.000273.000187.000Y0.00094.50071.000215.000215.00215.00215.00坐标主轴 7主轴 8主轴 9主轴 10主轴 11X187.000273.000359.000379.000233.000Y71.00071.00071.000143.00070.0003.3.23.3.2 拟订主轴箱传动路线拟订主轴箱传动路线在设计传动系统时，要尽可能用较少的传动件，使数量较多的主轴获的预定的转速和转向，因此在设计时单一应用计算或作图的方法就难以达到要求，现在一般采用“计算、作图和试凑”相结合的办法来设计。a) 分析主轴的位置传动路线如下图 3-2 所示： 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计22为了使结构紧凑，多轴箱内齿轮传动比一般选在 11.5，但在多轴箱后盖内齿轮传动比允许取至，尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，5 . 3131允许先升速后在降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于 2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。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，应设置在第排，以减少主轴端的弯曲变形。多轴箱内具有粗精加工主轴时，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。据此，本主轴箱为了使主轴上齿轮直径小些，所以先由第、IV 排齿轮减速，然后再由箱体内最后一级齿轮升速，获的所需的主轴转速，这样结构较为合理紧凑。3.3.33.3.3 传动轴的位置和转速及齿轮齿数传动轴的位置和转速及齿轮齿数本主轴箱内传动系统的设计是按“计算、作图和试凑”的一般方法来确定齿轮齿数、中间传动轴的位置和转速，在设计过程中通过反复试凑和画图，才最后确定了齿轮的齿数和中间设计轴的位置。为满足齿轮的啮合关系，有些齿轮采用了变位齿轮来保证中心距的要求。A. 由各主轴及驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比主轴 min/5 .500.1054321rnnnnnn min/62511rn驱动轴 min/7150rn 各主轴总传动 7 . 07155 .5001010i 87. 0715625110iB.各轴传动比分配盐城工学院本科生毕业设计说明书 200823轴 12 轴 13 轴 4 轴 5 7 . 0120i11312i1412i1512i轴 19 轴 20 轴 9 轴 8 11912i12019i1920i1820i轴 21 轴 22 轴 11 轴 23 12120i8 . 02221i25. 11122i12313i轴 14 轴 24 轴 3 轴 25 11413i12423i1323i12524i轴 2 轴 26 轴 27 轴 10 1225i12625i12726i11027i轴 1 轴 15 轴 16 轴 17 1127i11514i11615i11716i轴 6 轴 18 轴 28 轴 7 16116i11817i34. 12817i1718i轴 29 12928iC. 确定中间传动轴的位置并配各对齿轮传动轴转速的计算公式查得如下： （3-主从从主nnzzu2） （3-）（从主zzmA23） （3-主从从从主zznunn4） （3-从主主主从zznunn5） （3-）（）（从主从主umAunnmAzmAz121226） （3-）（）（主从主从uAunnmAzmAz121227） 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计24式中，u啮合齿轮副传动比 ；分别为主动和从动齿轮齿数；从主、zz分别为主动和从动齿轮转速，单位为 r/mm；从主、nnA齿轮啮合中心距，单位为 mm；m齿轮模数，单位 mm；a) 确定传动轴 12 的位置及与主轴 4、5 间的齿轮副齿数，传动轴 12 的位置在主轴 4 和 5 的垂直平分线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。由，取，则，取 m=2mm，则 A=4454121zzi 、3254 zz324z，由 A=，则。 （设在第排）mm64232322）（mmzzm642)(1254、3212zb）估算传动轴 12 和传动轴 13 的中心距 A=90mm，取 m=3mm，再由，可求得：。 （设在第排）131213121zzi301312 zzc) 估算传动轴 12 和传动轴 19 的中心距 A=60mm，取 m=2mm，再由，可求得：。 （设在第排）191219121zzi301912 zzd) 估算传动轴 19 和传动轴 20 的中心距 A=60mm，取 m=2mm，再由，可求得：。 （设在第排）201920191zzi3020ze) 确定传动轴 20 的位置及与主轴 9、8 间的齿轮副齿数，传动轴 20 的位置在主轴 8 和 9 的垂直平分线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。由，取，则，取 m=2mm，则 A=8898201zzi 、3098 zz308z，由 A=，则。 （设在第排）mm60230302）（mmzzm602)(2098、3020zf) 估算传动轴 20 和传动轴 21 的中心距 A=48mm，取 m=2mm，再由，可求得：。 （设在第排） 212021201zzi242120 zzg) 估算传动轴 21 和传动轴 22 的中心距 A=45mm，取 m=2mm，再由，可求得：。 （设在第排） 222122218 . 0zzi25,202221zzh) 估算传动轴 22 和主轴 11 的中心距 A=45mm，取 m=2mm，再由盐城工学院本科生毕业设计说明书 200825，可求得：。 （设在第排）1122112225. 1zzi20,251122zzi) 确定传动轴 13 的位置及与传动轴 14、23 间的齿轮副齿数，传动轴 13的位置在传动轴 14 和 23 的垂直平分线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。由，取，则，取 m=3mm，则 A=14142314131zzi、302314 zz3014z，由 A=，则。 （设在第排）mm90230303）（mmzzm902)(132314、3013z10)估算传动轴 23 和传动轴 24 的中心距 A=90mm，取 m=3mm，再由，可求得：。 （设在第排） 。242324231zzi302423 zzj）用上述同样的方法估算出与传动轴 23 相配对的主轴 3 的齿轮的齿数为，（设在第排） 。与传动轴 24 相配对的传动轴 25 上的齿轮齿2923z293z数为， （设在第排） 。与传动轴 26 相配对的传动轴 27 上的齿40,402524zz轮齿数为， （设在第排） 。292726 zzk）确定传动轴 25 的位置及与传动轴 26 和主轴 2 间的齿轮副齿数，传动轴25 的位置在传动轴 26 和主轴 2 的垂直平分线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。由，取，则，取 m=2mm，则 A=22262251zzi 、29262 zz292z，由 A=，则。 （设在第排）mm58229292）（mmzzm582)(25262、2926zl）确定传动轴 7 的位置及与主轴 1、10 间的齿轮副齿数，传动轴 7 的位置在主轴 1 和 10 的垂直平分线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。由，取，则，取 m=2mm，则 A=11101271zzi 、29101 zz291z，由 A=，则。 （设在第排）mm58229292）（mmzzm582)(27101、2927zm）估算传动轴 14 和传动轴 15 的中心距 A=58mm，取 m=2mm，再由，可求得：。 （设在第排）141415141zzi291514 zz 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计26n）用上述同样的方法估算出与传动轴 15 相配对的传动轴 16 间齿轮的齿数为， （设在第排） 。与传动轴 16 相配对的传动轴 17 上的齿轮齿291516 zz数为， （设在第排） 。与传动轴 16 相配对的主轴 6 上的齿轮32,401716zz齿数为， （设在第排） 。29166 zz0）估算传动轴 17 和传动轴 18 的中心距 A=64mm，取 m=2mm，再由，可求得：。 （设在第排）181718171zzi321718 zzp）用上述同样的方法估算出与传动轴 18 相配对的主轴 7 间齿轮的齿数为， （设在第排） 。与传动轴 17 相配对的传动轴 28 上的齿轮齿数29718 zz为， （设在第排） 。与传动轴 28 相配对的传动轴 29 上的齿轮29,392817zz齿数为， （设在第排） 。242928 zzq）估算驱动轴 0 和传动轴 12 的中心距 A=76.5mm，取 m=3mm，再由，可求得：。 （设在第排）1201207 . 0zzi30,21120zzD. 验算各主轴转速min/2 .4693230302171545rnnmin/5 .500303030303030302171598rnnmin/750202520243030302524203030302171511rnmin/8 .5172940303030304030303030217152rnmin/8 .517293232292930303032322929303030217157rnmin/8 .5172929293030302929303030217156rnmin/8 .517292940303030294030303021715101rnnmin/8 .517292930303029303030217153rnmin/625242939322929303030293932292930303021715rn泵转速相对损失在 5%以内，符合设计要求。E. 手柄轴的设置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手柄轴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盐城工学院本科生毕业设计说明书 200827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。F. 叶片泵的设置。由于叶片油泵使用可靠，所以该主轴箱决定采用叶片泵进行润滑。油泵打出的油经分油器分向各润滑部位，主轴箱体前后壁间的齿轮用油盘润滑，箱体和后盖以及前盖见的齿轮用油管润滑。该叶片润滑泵装在箱体前表壁上，采用油泵传动轴带动叶片转动的传动方式，计算得，在min/625242939322929303030293932292930303021715rn泵泵n400800r/min 范围内，满足要求。3.4 主轴箱中传动轴坐标的计算及传动轴直径的确定3.4.13.4.1 传动轴坐标的计算传动轴坐标的计算轴（12）：230254512XXXX 52.1678 .47tan254512XXYY验：， 图 3-2642412512ZZmA而 0574.6425122512512YYXXA实,该中心距误差超过 0.0010.009mm 之间，用变位0574. 00574.6464A齿轮。轴（20）：316289820XXXX 92.1091 .42tan289820XXYY验：， 6028420820ZZmA而 图 3-3998.5728202820820YYXXA实，该中心距误差 0.0010.009mm 之间，用变位齿轮。2998.5760A用上述同样的方法算出其他传动轴的坐标如下表： 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计28表 3-3 中间传动轴与油泵轴的坐标坐标手柄轴12传动轴13传动轴14传动轴15传动轴16传动轴17传动轴18X230.000213.130141.19091.480130.21096.730130.200Y167.520257.520260.880231.010187.840133.29078.740坐标传动轴19传动轴20传动轴21传动轴22传动轴23传动轴24传动轴25X289.810316.000268.470223.540321.130406.29459.460Y162.790109.920115.450113.000258.930288.060228.280坐标传动轴26传动轴27传动轴28油泵轴29X458.940431.33029.85051.480Y170.290120.440120.19077.4003.4.23.4.2 传动轴轴径的确定传动轴轴径的确定 （3-nnUTUTUTT2211总8）轴（12）：N.mm，查表 4-4，得。769.15091769.1509412iTTmmd3012轴（25）：N.mm，查表 3-4，得。838.23721838.2372225iTTmmd2025用述同样方法确定：mmdddddddd20.29191817161514133.5 轴的强度校核在主轴箱中不管是主轴还是传动轴，它们的直径都是按照扭转刚度条件，根据其所受扭矩，由表 3-4 选取的，所以它们的刚度都满足要求。这里只对相盐城工学院本科生毕业设计说明书 200829对较为危险的轴进行强度的校核计算。由于 12 轴钻孔直径最大为 8.5，所受的切削力较大，相对来说比较危险，又因为 12 轴径一样，钻孔直径一样。故任选 1 轴进行校核。轴（1）：T=2372.838Nmm，轴上齿轮 z=29，模数 m=2，则d=mz=229=58mm，N， N。822.812dTFt78.2920tantrFF轴的支点位置：参见机械设计图 11.18，由 6204 圆锥滚子轴承查手册，得：齿宽中心距左支点距离： mmL5 .1195 .39682242齿宽中点距右支点距离：mmL5 .645 .522243左支点水平面的支反力： NLLFLFMtNHD68.28, 03231右支点水平面的支反力：NLLFLFMtNHB14.53, 03222左支点垂直面的支反力：NLLFLFrNV4 .103231右支点垂直面的支反力：NLLFLFrNV34.193222截面 C 处水平面弯距：mmNLFMNHH26.342721截面 C 处垂直面弯距：mmNLFMmmNLFMNVVNVV43.124758.1247322211截面 C 处合成弯距： mmNMMMmmNMMMVHVH22.364727.364722222121截面 C 处计算弯距：考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，a=0.6， mmNTMMca29.3915221截面 C 处计算应力：MPammmmNWMmmdtdbtdWWMcacacaca98.1187.32629.391587.3261526 . 2156 . 24321514. 3232,332323其中强度校核：45 钢调质处理，由机械设计表 11.2 查得，160MPa1ca 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计30弯扭合成强度满足要求。以下为轴的受力简图、受力弯矩图及扭矩图：盐城工学院本科生毕业设计说明书 200831图 3-8 轴的受力图3.6 齿轮校核计算在初步拟订多轴箱传动系统后，还要对危险齿轮进行校核计算，尤其是对低速级齿轮或齿根到键槽距离较低的齿轮以及转矩较大的齿轮。通过比较发现11 轴上的齿轮较危险，故对其进行校核。已选定齿轮采用 45 钢，齿轮精度用 8 级，表面粗糙度为，对于需校2 . 3aR核的一对 11、22 轴上的齿轮，齿数分别为，模数为 2，传2011Z2522Z动比，扭矩。25. 12025immNT3110715. 1a) 设计准则按齿面接触疲劳强度设计，在按齿根弯曲疲劳强度校核。b) 按齿面接触疲劳强度计算 （3-21312(1)HEtHdZ Z ZKT udu9）式中：节点区域系数，用来考虑节点齿廓形状对接触应力的影响，其值查HZ图 6-19，取=2.45；HZ 材料系数，单位为，查表 6-3，取 189.8；EZMPaMPa 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计32 重合度系数，取=0.90；ZZ 齿宽系数，其值可查表 6-5，取=0.9；dd u齿数比，其值为大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，u=1.25。由图 6-8 选择材料的接触疲劳极限应力为： MPaH7001limMPaH6502lim由图 6-9 选择齿根弯曲疲劳极限应力为： MPaF3101limMPaF2902lim应力循环次数 N 由公式（3-10）和（3-11）计算可得 （3-81110983001016256060hjLnN10）则： （3-812102 . 7uNN11）由图 6-6，查得接触疲劳寿命系数为09. 1,07. 121HNHNKK由图 6-7，查得弯曲疲劳寿命系数为121FNFNKK取接触疲劳安全系数，弯曲疲劳安全系数，又为试1minHS4 . 1minFSSTY验齿轮的应力修正系数，按国家标准取 2.0，试选1.5。tK由下列公式求许用接触应力和许用弯曲应力： （3-MPaKSHNHHH74907. 117001min1lim112） （3-MPaKSHNHHH5 .70809. 116502min2lim213） （3-MPaKSYFNHSTFF86.44214 . 123101min1lim114） （3-MPaKSYFNHSTFF29.41414 . 122902min2lim215）将有关值带入公式（2-19）得： 3122112uuTKZZZddtHEHt盐城工学院本科生毕业设计说明书 200833=mm33.4025. 1125. 19 . 086.17155 . 125 .7089 . 08 .18945. 22则，查图 6-10 得；smndvt/3 . 110060111smvZ/26. 01003 . 1201001203. 1VK由表 6-2 查得，由表 6-13 查得，取，则25. 1AK1.15K1aK48. 1KKKKKVAH修正，mmKKddtHt1 .405 . 148. 133.403311mmZdm005. 2111取标准模数 m=2mm，与前面选定的模数相同，所以 m=2mm 符合要求。c) 计算几何尺寸， mmmZd502222mmZd401111， mmZZmA4521122mmddb09.361 .409 . 01取。mmbb2421d) 校核齿根弯曲疲劳强度由表 6-4 查得59. 1,55. 1,62. 2, 8 . 22121SaSaFaFaYYYY由公式（2-20）和（2-21）校核两齿轮的弯曲强度 （3-16）0101. 0,0098. 0222111FSaFaFSaFaYYYY小齿轮数值大，应按大齿轮校核齿根弯曲疲劳强度。 （3-17）111322115 .762FSaFaFMPaYYmZdKT所以齿轮完全达到要求。 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计343.7 主轴箱中传动轴坐标检查图的绘制图 3-9 传动轴坐标检查图盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008354 三维建模4.1 建模软件简介本人此次建模所用的软件是 Pro/E。Pro/E（Pro/Engineer 操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称 PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的 CAD/CAM软件之一。PRO/E 工业解决方案地位显赫，它是美国 PTC 公司的拳头产品，技术领先，在机械、电子、航空、航天、邮电、兵工、纺织等各行各业都有应用，是 CAD/CAM/CAE 领域少有的顶尖“人物” 。 PRO/E 的最新版本为 PRO/E2000i，它可运行于 Windows/NT 和 UNIX 平台上，共有六大主模块，一、工业设计(CAID)模块 工业设计模块主要用于对产品进行几何设计，以前，在零件未制造出时，是无法观看零件形状的，只能通过二维平面图进行想象。现在，用 3DS 可以生成实体模型，但用 3DS 生成的模型在工程实际中是“中看不中用” 。用 PRO/E 生成的实体建模，不仅中看，而且相当管用。事实上，PRO/E 后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。 包括： PRO/3DPAINT(3D 建模)、 PRO/ANIMATE(动画模拟)、 PRO/DESIGNER(概念设计)、PRO/NETWORKANIMATOR(网络动画合成)、PRO/PERSPECTA-SKETCH（图片转三维模型） 、PRO/PHOTORENDER(图片渲染)几个子模块。 二、机械设计(CAD)模块 机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，它可绘制任意复杂形状的零件。在实际中存在大量形状不规则的物体表面，如图 1 中的摩托车轮轱，这些称为自由曲面。随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。用 PRO/E 生成曲面仅需 2 步3 步*作。PRO/E 生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此 PRO/E 可以迅速建立任何复杂曲面。 它既能作为高性能系统独立使用，又能与其它实体建模模块结合起来使用，它支持 GB、ANSI、ISO 和 JIS 等标准。包括：PRO/ASSEMBLY（实体装配） 、PRO/CABLING（电路设计） 、PRO/PIPING（弯管铺设）、PRO/REPORT（应用数据图形显示） 、PRO/SCAN-TOOLS（物理模型数字化） 、PRO/SURFACE（曲面设计） 、PRO/WELDING（焊接设计） 三、 功能仿真(CAE)模块 功能仿真(CAE)模块主要进行有限元分析。我们中国有句古话：“画虎画皮难画骨，知人知面不知心” 。主要是讲事物内在特征很难把握。机械零件的内部变化情况是难以知晓的。有限元仿真使我们有了一双慧眼，能“看到”零件内部的受力状态。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。著名的可口可乐公司，利用有限元仿真，分析其饮料瓶，结果使瓶体质量减轻了近 20，而其功能丝毫不受影响，仅此一项就取得了极大的经济效益。 包括：PRO/FEMPOST（有限元分析） 、PRO/MECHANICA CUSTOMLOADS（自定义载荷输入） 、PRO/MECHANICA EQUATIONS（第三方仿真程序连接） 、 基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计36PRO/MECHANICA MOTION（指定环境下的装配体运动分析） 、PRO/MECHANICA THERMAL（热分析） 、PRO/MECHANICA TIRE MODEL（车轮动力仿真） 、PRO/MECHANICA VIBRATION（震动分析） 、PRO/MESH （有限元网格划分） 。 四、 制造(CAM)模块 在机械行业中用到的 CAM 制造模块中的功能是 NC Machining(数控加工)。说到数控功能，就不能不提八十年代著名的“东芝事件”。当时，苏联从日本东芝公司引进了一套五座标数控系统及数控软件 CAMMAX，加工出高精度、低噪声的潜艇推进器，从而使西方的反潜系统完全失效，损失惨重。东芝公司因违反“巴统”协议，擅自出口高技术，受到了严厉的制裁。在这一事件中出尽风头的 CAMMAX 软件就是一种数控模块。 PRO/ES 的数控模块包括：PRO/CASTING（铸造模具设计） 、PRO/MFG（电加工） 、PRO/MOLDESIGN（塑料模具设计） 、PRO/NC-CHECK（NC 仿真） 、PRO/NCPOST（CNC 程序生成） 、PRO/SHEETMETAL（钣金设计） 。 五、 数据管理(PDM)模块 PRO/E 的数据管理模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，帮助你对症下药，排除产品故障，改进产品设计。它就像PRO/E 家庭的一个大管家，将触角伸到每一个任务模块。并自动跟踪你创建的数据，这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及存取方便。 它包括：PRO/PDM（数据管理） 、PRO/REVIEW（模型图纸评估） 。 六、 数据交换(Geometry Translator)模块 在实际中还存在一些别的 CAD 系统，如 UG、EUCLID、CIMATRTON、MDT 等，由于它们门户有别，所以自己的数据都难以被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受别的 CAD 数据。这时几何数据交换模块就会发挥作用。 PRO/E 中几何数据交换模块有好几个，如：PRO/CAT（PRO/E 和 CATIA 的数据交换） 、PRO/CDT（二维工程图接口） 、PRO/DATA FOR PDGS（PRO/E 和福特汽车设计软件的接口） 、PRO/DEVELOP（PRO/E 软件开发） 、PRO/DRAW（二维数据库数据输入） 、PRO/INTERFACE（工业标准数据交换格式扩充） 、PRO/INTERFACE FOR STEP（STEP/ISO10303 数据和 PRO/E 交换） 、PRO/LEGACY（线架/曲面维护） 、PRO/LIBRARYACCESS（PRO/E 模型数据库进入） 、PRO/POLT（HPGL/POSTSCRIPTA数据输出） 。4.2 建模过程本次三维建模的零件模型种类繁多，在这里不一一罗列，介绍一些典型的零件模型的建模过程。4.2.14.2.1 齿轮齿轮点击进入 Pro/E 界面点击拉伸，然后选择草绘界面，画一个圆进行拉伸，然后再次点击拉伸去除材料，选择原草绘平面，画出齿形进行拉伸，再通过特征操作中的旋转复制定出驱动尺寸，最后根据齿数和驱动尺寸进行阵列操作，从而生成齿轮模型。其他类型的齿轮建模方法同样如此。4.2.24.2.2 轴轴盐城工学院本