机械毕业设计（论文）-万向节滑动叉φ39孔端面铣削组合机床设计【全套图纸】.doc

1 前言组合机床是根据工件加工要求，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。组合机床的设计，有以下两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业的在完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。全套图纸，加153893706组合机床是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效，高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车，拖拉机，内燃机和压缩机等许多工业生产领域。其中，特别是汽车工业，是组合机床和自动线最大的用户。如德国打众汽车厂在Salzgitter的发动机工厂，90年代初所采用的金属切削机床主要是自动线(60%)，组合机床(20%)，加工中心(20%)。显然，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是组合机床和自动线。因此，组合机床的应用在很大程度上决定了这些部门的生产效率及产品质量，也很大程度上决定了企业产品的竞争力。特别是近20年来，随着组合机床的发展，作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，起产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素同时也有力地推动和激励了组合机床的不断发展。组合机床的发展主要有以下2点:(1) 组合机床品种的发展；(2) 组合机床柔性化的发展。随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。据国际生产研究协会的统计表明，目前中，小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，面夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC），加工中心（MC），成组技术（GT），柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：a.能迅速面方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。b.能装夹一组具有相似性特征的工件。c.适用于精密加工的高精度机床夹具。d.适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。e.采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。f.提高机床夹的标准化程度。现代机床夹具的发展方向主要表现在以下几个方面：a.精密化b.高效化c.柔性化d.标准化 本次毕业设计的课题是万向节滑动叉39孔两端面粗铣组合机床总体及主轴箱设计。根据万向节滑动叉两侧面的位置、加工精度等主要的设计原始数据，设计出技术上先进，经济上合理和工作上可靠的双面粗铣的组合机床。本次设计的组合机床夹具主要对万向节滑动叉39孔两端面的粗铣。本次设计的组合机床能同时粗铣万向节滑动叉39孔两端面，大大提高了生产效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工成本。2 总体方案论证设计的机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能选用通用件、以降低成本。因此根据上述要求和柴油机气缸体的加工特点来确定设计方案。2.1 工艺方案设计工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，只有制定出先进合理的工艺方案,才能设计出先进合理的组合机床。根据指定的加工要求,提出若干个工艺方案,择其佳者。工艺方案确定了,组合机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题也就解决了。所以，工艺方案设计是组合机床设计的重要环节。而且工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，必须认真分析被加工零件图纸,深入了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求及生产率要求等一些因素。拟定组合机床工艺方案的一般步骤如下:a.分析,研究加工要求和现场工艺，在制订组合机床工艺方案时，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其结构特点、加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领；其次深入现场调查分析零件的加工工艺方法、定位夹紧方式、所采用的设备、刀具及切用量、生产率情况等。 b.定位基准和夹压部位的选择组合机床一般为工序集中的多刀加工,不但切削负荷大，而且工件受力方面变化。因此，正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。本道工序主要是加工毛坯,因此,还要对毛坯基准选择考虑有关工序加工余量的均匀性。定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和能过刀具。本道工序:万向节滑动叉39孔两端面。2.2 加工设备方案选择在机械制造业中，金属切削机床占机械设备总台数的50%70%，它负担的工作量约占一半左右，其中有30%50%的工作量是由组合机床来完成的，同时，机械加工方法是机电产品及零部件生产的主要方法，且机械加工质量又是提高整个产品质量的关键。因此，组合机床的开发、设计，是机械制造行业一项非常重要的工作。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专用机床，具有如下特点：a.生产率高；b.加工精度稳定；c.研制周期快，便于设计、制造和使用、维护；d.自动化程度高，劳动强度低；e.配置灵活，可按工件或工序要求灵活组成机床自动线，易于改装，产品或工艺变化时，通用部件还可以重复利用；f.使用稳定，结构紧凑，机床费用低。由于被加工零件已定型，生产批量较大，加工要求较高，所以必须采用组合机床来进行生产，同时，又是针对双面加工。因此，采用组合机床来进行加工是较适宜、理想的生产方案。2.3 确定机床总体布局根据上述确定的加工工艺方案，按照工序集中程度和生产批量大小，机床总体布局主要有如下配制型式：a.多工位组合机床多工位组合机床：主要用于中、小零件加工。生产占地面积大，但生产率高。这种方式若配合工作台的移动和精确定位，可以组成组合机床自动线，则自动化程度和生产率均很高。b.单工位组合机床各种型式的单工位组合机床，通常可安装一个工件，特别适宜于大、中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这类机床可分为单面、多面及复合式。这种方式组成灵活，结构简单，由于单工位加工，其机动时间与辅助时间不能重合，因而生产率比多工位机床低。根据以上所述, 柴油机气缸体的结构是比较规则的长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，采用卧式组合机床加平面，有利于排屑，也减轻了工人的劳动强度。且柴油机气缸体属于中型加工零件，在本次设计中，铣平面工序是主要工序内容。因此为了保证铣平面的加工精度和结合被加工零件加工特点，卧式单工位组合机床是较好的选择。卧式单工位组合机床又可分为卧式单面组合机床，卧式多面组合机床等。若采用卧式单面组合机床，加工两端面需经过两次装夹，增加辅助时间，成本高，生产效率低，工人劳动强度大。因此，采用卧式双面组合机床是合理的选择。其特点：工件安装在夹具里，工件和夹具装在铣削工作台上，刀具相对固定，铣削工作台实现进给运动。生产占地面积小，加工精度高。3 切削用量的选择和计算3.1 切削刀具的选择在生产线上,由于铣削平面的走刀长度一般比孔加工的走刀长度长的多,因此,铣削工序通常是限制性工序。为了提高切削用量应采用硬质合金不重磨式面铣刀。由参考文献4，粗齿中齿细齿面铣刀刀片材料为YG6(铣铸铁)及YT14(铣钢)，密齿面铣刀刀片材料为YG6，铣铝合金面铣刀刀片材料为YT14。由于本件的材料是铸铁，因此选用刀片材料为YG6，又因为本道工序是粗铣,粗糙度要求不高,选中齿铣刀。齿数选择由参考文献4表2-8，得中齿铣刀的齿数为34。所以，设计的组合铣床选择的刀具为：硬质合金不重磨式中齿面铣刀，材料为YG6，齿数为34。3.2 切削用量的选择在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度，生产率，刀具耐用度，机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响。A.组合机床切削用量的选择特点:a.在大多情况下，组合机床为多轴、多刀、多面同时切削，因此，切削用量比一般万能机床单刀加工低30%左右。 b.组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给，由于多轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不同，其切削用量也各有特点。因此，一般先按各刀具选择较合理的切削速度v(m/min) 和每转进给量f(mm/r),再根据其中工作时间最长，负荷最重，刃磨较困难的刀具来确定并调整每转进给量和转速，通常用试凑法来满足每分钟进给量相同的要求。参照1即 c.在选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度。d.选择切削用量时，还须考虑可选动力滑台的性能。B.组合机床切削用量选择方法从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理的选择切削用量。本次设计中，采用查表法选择加工柴油机气缸体孔的切削用量。由参考文献1表6-18,查得，每齿进给量fz=0.2mm/z切削速度vc=75m/minn=47r/min （3-1）进给速度vf=fn=fzzn （3-2）=0.23447=320mm/min3.3 确定切削力、切削转矩、切削功率根据选择的切削用量，确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机功率。切削功率选择:由vc=75m/min，工件材料:铸铁HBS250，ap=4mm，fz=0.2mm/z，vf=320mm/min，由参考文献4表3.24，得pc=15.9KW电动机选择：由pc=15.9KW，由参考文献9表20-3得，电动机型号：Y180L-6同步转速：1000r/min，满载转速：975r/min，P电机=18.5KW铣削切削力的计算由参考文献10表1-2-9,P=490t1.0Sz0.74D-1.0B0.90z （3-3）式中 P-铣削力(N)；t-铣削削深度(mm)；Sz-每齿进给量(mm/z)；D-铣刀直径(mm)；B-铣削宽度(mm)；z-铣刀的齿数。由前面计算的切削用量得， t=4mm； Sz=0.2mm/z； D=512mm； B=425mm； z=34。将上述数值代入式（3-3）得P=490 t1.0Sz0.74D-1.0B0.90z=490 41.00.20.74512-1.04250.9034=9398.1(N)4 组合机床通用部件的选择通用部件是按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件。我国通用部件不仅具有完整的国家标准，并已贯彻了国际标准，许多标准与国际标准等效。通用部件按其尺寸大小，可分为大型和小型通用部件；按驱动和控制方式的不同，可分为机械驱动、液压驱动、风动或数控通用部件；按单机和自动线的不同，可分为组合机床和组合机床自动线通用部件；按其功能不同，可分为动力部件、支承部件、控制部件、辅助部件。41 进给动力部件选择进给动力部件主要为刀具或工件提供进给运动。最新动力部件共有液压滑台、机械滑台、数控滑台、长台面液压滑台、十字滑台、铣削工作台、回转盘等九个品种。对于组合铣床来说，进给动力部件主要是铣削工作台，其上通常安装夹具或工件。铣削工作台与1TX系列铣削头，1XS系列床身组成铣削组合机床，可用于大走刀强力铣削和高效高精度铣削。由于待加工的工件的外形尺寸，由参考文献2表7.9选取1XG63型铣削工作台，铣削工作台的联系尺寸如下表4-1:表4-1 铣削工作台联系尺寸型号BA（台长）C（行程）LL1B1L21XG63型630160016003180584808888由表7.8查得，1XG63型铣削工作台与传动装置配套及其性能如下表：表4-2 1XG63型铣削工作台与传动装置配套及其性能型号传动装置快进功率(kW)快进速度(m/min)工进功率(kW)工进速度(mm/min)许用切削功率(kW)1XG63F4149.23200-2500371XG铣削工作台还具有以下特点：a.刚性好 导轨与底座铸成一体，底座采用封闭式的箱体结构，采用“米”字形斜肋等，大大提高其结构刚性。采用一个V形导轨和一个平导轨导向，通常铣削力压向导轨面。这种导轨可以提高导向精度和导向刚度，从而保证机床加工精度，提高机床的切削抗振性。例如1XG63铣削工作台，大走刀强力铣削功率达到40KW，仍能保证切削平稳。b.精度高 由于结构刚性好，可以使导轨达到较高的加工精度，并且工作台台面较长，以是V形导轨导向，从而保证机床的加工粗度，接近平面磨床的水平。c.生产率高 从性能表可以看出，最大进给速度为2500mm/min。实践证明：当进给速度为2080mm/min时，进行大走刀强力铣削和高效高精度铣削，切削性能良好。传动效率高 采用双螺母可调隙的滚珠丝杠，传动效率比滑动丝杠高一倍，节能效果显著。另外由于间隙可调，可保证切削平稳。42 主运动动力部件选择 主运动部件用来实现组合机床的主运动切削运动。它安在滑台或其他进给部件的结合面上，通常主轴部件（或多轴箱专用部件）和主运动驱动装置组成的。4.2.1 主运动驱动装置主运动驱动装置主要有两大类：一类是与通用主轴部件配套使用的主运动传动装置；另一类是与多轴箱(专用部件)相配的动力箱。 由于1NG系列主运动装置具有通用化程度高,选配灵活,便于生产管理等优点.因此本组合机床采用的是：1NG系列主运动传动装置。它的联系尺寸符合JB3557-83标准。 1NG系列主运动传动装置主要有1Nga、1NGb、1NGc、1NGd等四种,特点与用途如下：a1Nga型带传动装置 它采用聚氨脂同步齿形带传动及交换带轮方式变速，具有传动平稳、噪声小、传动准确及传动效率高等优点。适用于转速要求高的场合，如与镗销头配套,适宜对各种工件的半精镗和精镗。b1NGb型顶置式齿轮传动装置 它适用于中，低速加工场合，如卧式配置时的粗、精镗孔。一般适用于卧式配置。c1NGc型尾置式齿轮传动装置 它适用于中、低速加工，不经常变速的场合，一般配置成立式机床。d1NGd型手柄变速传动装置 它采用手柄操纵滑移齿轮变速，适用于经常变速场合，一般组成卧式配置的给合机床，加工小批量生产，多品种零件，如粗、精镗孔。 由于本组合铣床采用卧式配置形式，因此选用第二种类型1NGb型顶置式齿轮传动装置。 1NGb型顶置式齿轮传动装置结构大体为:通用主轴部件的主轴尾部伸入到传动装置的空心轴V内，以花键连接。传动装置以轴V左端法兰的外圆与主轴部件壳体尾端的内止口配合定位，用四个螺钉紧固.旋转运动由电动机轴1经联轴器，轴2、3、4、5及其上的齿轮传动主轴。根据2、3轴间的齿轮传动比的不同配置，1NGb型传动装置分为A(低速级)和B型(高速级)，每组又可通过3、4轴间齿轮的不同，得到8级转速。润滑泵由轴2通过一对齿轮传动，对传动装置中的传动件及轴承进行润滑。4.3 通用主轴部件选择主轴部件又称单轴头或工艺切削头，其端部安装刀，尾部连接传动装置就可进行切削，如进行铣削，镗削，钻削及攻螺纹等加工工序。每种主轴部件均采用刚性主轴结构。在加工时，刀杆（或刀具）一般不需要导向装置，加工精度主要由主轴部件本身以及滑台（或工作台）的精度来保证。主轴部件与相应规格的主运动传动装置（跨系列）配套使用。主轴部件配上传动装置安装在动力滑台上，可以组成立式或卧式组合机床。这类机床不设导向装置，夹具结构较简单，机床配置灵活。主轴部件种类较多，对于组合铣床来说，主要采用1TX系列铣削头。1TX系列铣削头与1XG系列铣削工作台等进给动力部件配套，可组成各种类型的铣削组合机床。由切削功率pc=15.9KW，由参考文献1表5-13，选型号1TX50。1TX50铣削头主轴端部尺寸如下表：表4-4 1TX50铣削头主轴端部尺寸型号d(h5)d1d2d3d4D0.3b(h5)l1l21TX50221.44107.95M24M30M20117.825.4119451TX50铣削头主要性能及参数如下表：表4-5 1TX50铣削头主要性能及参数型号b1L1dL2b2d1h功率(kw)1TX50500800221.44200450M1625015;18.5;22由于所设计的组合铣床选用顶置式齿轮传动,所以铣削头联系尺寸如下表：表4-6 铣削头联系尺寸型号BB1B2LL1L2L3L4L5HH1H2H31TX50500450470800200275126665942504689115005 组合机床总体设计组合机床总体设计,通常是根据与用户签订的合同和技术协议书，针对具体加工零件，拟订工艺和结构方案，并进行方案图样和有关技术文件设计。并且在选取定加工方法和机床总体布局结构的基础上绘制组合机床“三图一卡”。其内容包括：绘制被加工零件工序图，机床联系尺寸图和进行机床生产率的计算。绘制给合机床三图一卡，就是针对具体零件，在先定的工艺和结构方案的基础上，进行总体方案图样文件设计.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效率计算卡等。5.1 被加工零件工序图本次设计的组合机床主要对柴油机气缸体两端面的粗铣。在实践中，在大多数情况下，工件的一个平面，在夹具中不是支承在三个点上，而是支承在四个或者更多一些的支承点上，有时放在两条长的支承板上，这样可以提高“机床-夹具-刀具-工件”系统的刚性，避免夹压力和切削力超出支承点，引起工件的弹性变形，这种变形不仅影响加工精度，还会引起振动,严重时造成刀具的折断。A.由于本次的加工的工序是要加工好柴万向节滑动叉底面的情况下进行的，因此被加工零件的顶,底面是较光滑的，因此采用万向节滑动叉的下底面作为定位基准。a.被加工零件图是在用户提供的产品图样的基础上，选定的工艺方案，定本机床的加工内容，加上必要的说明而绘制的，它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用检验和调整机床的重要技术文件。它的要求如下：b.被加工零件的形状和主要轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构开头及尺寸。c.加工用定位基准夹压部位及夹压方向，以便依次进行夹具定位支承夹紧导向装置的设计。d.本道工序加工部位的尺寸精度表面粗糙度形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。e.要有必要的文字说明。本组合机床以柴油机气缸体为加工对象进行设计，对工序图简要说明及与本机床B.设计有关的技术指标如下：a.定位方法： b.零件材料：HT250；c.硬度：187255HBS；d.方框内尺寸及相应粗糙度为本机床所保证，其余尺寸及相应光洁度为前序保证；e.单边加工余量：4mm。本工件的被加工零件工序图如下：图5-1 被加工零件工序图5.2 加工示意图零件的加工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工件夹具刀具等机床各部件间的相对位置关系。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图样之一。在总体设计中占据重要地位。其主要内容为：a.反映机床的加工方法,切削用量及工作循环。b.决定刀具类型数量结构尺寸。c.决定主轴的结构类型，规格尺寸及外伸长度。d.选择标准或设计专用的接杆，浮动卡头，导向装置，刀杆托架等。e.标明主轴接杆夹具与工件之间的联系尺寸,配合及精度。加工示意图的画法如下：a.加工示意图的绘制顺序是：先按比例用细实线绘出工作加工部位和局部结构的展开图。加工表面用粗实线画。为简化设计，相同加工部位的加工示意图只需表示其中之一，亦即同一多轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根。b.一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。c.主轴应从多轴箱端面画起。刀具应处于加工终了位置。标准的通用结构只画外轮廓，但需加注规格代号。本组合机床加工示意图如下： 图5-2 机床加工示意图5.3 机床总联系尺寸图机床总联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，可用以检验：机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开展多轴箱，夹具等专用部件的设计提供依据。总联系尺寸图，它表示机床的配置型式及总体布局。A.绘制总联系尺寸图的要求：a.以适当数量的视图按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置，表明机床的配置型式及总体布局，主视图应与机床实际加工状态一致。b.图上应尽量减少不必要的线条及尺寸，但反映各部件的联系尺寸，专用部件的主要轮廓尺寸，运动部件的极限位置及行程尺寸，必须完整齐全，至于各部件的详细结构不必画出，留在具体设计部件时完成。c.为便于开展部件设计,联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型号，功率及转速，并注明机床部件的分组情况及总行程。确定机床的装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。考虑刚度，结构要功能和使用要求等因素，新颁国家标准装料高度为1060mm，与国际标准ISO一致。实际设计时常在8501060之间选取。由于铣削工作台高度为700mm，夹具体高度为220mm，支承板高度为47.5mm，则装料高度为H=700mm+220mm+47.5mm=967.5mm。确定侧床身侧床身为XS10B型号，其高度H=950mm，宽度B=470mm，长度L=930mm。图5-3 机床总联系尺寸图5.4 机床生产率计算卡 根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算出机床生产率度编制生产率计算卡。组合机床生产率计算卡是按一定格式要求编制的，反映零件在机床上的加工过程，工作时间,机床生产率，机床负荷率的简明表格。它是用户验收机床生产效率的重要依据。a.理想生产率Q理想生产率Q（单件为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数tk有关，一般情况下，单班制取2350h,两班制取4600h,则 Q= （5-1）有已知条件知，A=65000件，tk=4600h则 由式（5-1）得Q=14.13（件）b.实际生产率Q1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量。则 Q1 = （5-2）式中，T单生产一个零件所需时间（min），可按下式计算：T单=t切+t辅=(+t停)+（+ t移+t装卸） （5-3）式中 L1L2分别为刀具第第工作进给长度，单位为mm；vf1vf2分别为刀具第第工作进给量，单位为mm/min；t停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时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需的时间，单位为min；L快进L快退分别为动力部件快进，快退行程长度，单位为mm；vfk动力部件快行程速度。用机械动力部件时取56m/min；用液压动力部件时取310m/min；t移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装卸工件装卸（包括定位或撤消定位夹紧或松开清理基面或切屑及吊运工件等）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。由已知条件知，L1=320mm+250mm=570mm；vf1=320mm/min；t停=0；L快进=300mm；t移=0.1min；L快退=320mm+822mm=1122mm；vfk=9.2m/min=9200mm/min；t移=0.1min；t装卸=1.5min。所以，由式（5-3）得，T单=+0.1+1.5=3.53（min）则，由式（5-2）得，Q1=17（件/h）由于Q1Q，即机床实际生产率满足理想生产率，则所选择的切削用量符合机床设计。c.机床负荷率负I当Q1Q，机床负荷率为二者之比。即负=0.836 组合机床主轴箱设计6.1主轴箱设计的原始依据主轴箱设计的原始依据图,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 在编辑此图时从三图一卡中一已之1） 主轴箱轮廓尺寸500500mm。2） 工件位置尺寸及连杆大小头中心位置尺寸。3） 工件与主轴箱位置尺寸。根据这些数据可编制出主轴箱设计原始依据图。6.2 运动参数和动力参数的确定6.2.1 传动系统传动比分配 本机床主轴箱采用三级传动： 传动比为3.765 根据所提供数据估算各对齿轮齿轮数及传动比： 第一对：=22 =32 其传动比 ： i=1.45 第二对： =26 =38 其传动比 ：i=1.46第三对： =32 =57 其传动比 ： i=1.78 按任务书的要求，本机床要同时粗铣两端面。因被加工零件两端面所要达到的各级参数都完全相同，故设计成相互对称的传动系统。6.2.2 计算传动装置的运动和设计参数（1） 推算出各轴的转速和转矩1 各轴的转速： 2 各轴输入功率分别为齿轮传动效率 3 各轴输入转矩 6.2.3齿轮模数的估算及其叫校核（1） 估算 齿轮弯曲疲劳的估算 齿面点蚀的估算 其中为大齿轮的计算转速，A为齿轮的中心距，由中心距A 及齿数Z1、Z2求其摸数 根据估算所得和中较大的值选取相近的标准摸数对于第一对齿轮： 第二对齿轮： mm =2.76mm 取摸数m为3 第二对齿轮： =2.4mm mm 取摸数m为3 第三对齿轮： 取摸数m 为3（2） 齿轮模数计算及强度校核1 选定齿轮类型、精度、材料及齿数 1） 按照所示的传动方案选用直齿圆拄齿轮传动 2） 组合机床为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度 3） 材料选择：选用小齿轮材料40，硬度为280HBS，大齿轮材料为45号钢硬度为240HBS，二者材料硬度为40HBS 4） 选小齿轮齿数Z1=22 大齿轮齿数Z2=32 2 按齿面接触强度设计 由设计计算公式机械设计第七版进行试算，所涉及的公式到机械设计的第七版得。 1 确定公式内的各计算数值 1） 试选择载荷系数 2 ） 计算小齿轮传递的转矩 3 ） 由表中可得选取齿宽系数为1 4） 由表中可查材料弹性系数 5） 由图可知 按齿轮面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 6 ）计算应力循环次数 7 ）由图可知 查得接触疲劳寿命系数8） 计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1% 安全系数S=1 则有：（3） 计算（1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值： 由于大于等于58.286毫米，故取为66毫米。（2） 计算摸数 （4） 按齿轮弯曲强度设计由公式得弯曲强度的设计公式为：1 由图则有小齿轮的弯曲强度疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限 2 由表上则有弯曲的疲劳强度寿命系数 3 计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由书中的公式有： 4 计算载荷系数K K=1X1.12X1.2X1.35=1.814 5 查取齿形系数 6 查取应力系数7 计算大，小齿轮的并加以比较： 大齿轮的计算值大。（2） 设计计算 对比计算结果，取，则有： 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 此时关于几何计算 1 计算分度圆的直径： 2 计算中心距： 3 计算齿轮宽度：通过查阅组合机床手册得 （3） 第二对齿轮的计算，经校核有： （4）第三对齿轮的计算，经校核有： 6.2.4 轴各参数估算及强度校核一、传动轴的估算 （1）估算轴的最小直径，按扭转强度条件计算，先按照下列初步估算的最小直径，选取轴的材料45号钢，调质处理。 式中： 扭转切应力，单位兆帕 T 轴所受的扭矩 轴的抗扭截面系数 n 轴的转速 p轴的传递的功率 d 计算截面处轴的直径 许用扭转切应力 由以上公式可得轴的直径； 取 取 .取 取二 主轴的强度校核 对传递动力轴满足强度条件是最基本的要求。通过结构设计初步确定出轴的尺寸后，根据受载情况进行轴的强度校核计算。首先作出轴的计算图。如果轴上零件的位置已知，即已知外载荷及支反力的作用位置。将齿轮带轮等级装配宽度的分布简化为集中力，并视为作用在轮毂宽度的中点上；略去轴和轴上的自重；略去轴上产生的拉压应力；把轴看成铰链支承，支反力作用在轴承上，其作用点的位置可用如下图所示确定。则将双支点轴当作受集中力的简支梁进行计算，然后绘制弯矩图和扭矩图，并进行轴的强度校核。1、 求出输出轴的功率，转速和转矩。设，分别为齿轮传动轴承的传动效率=0.97， =0.98 则=5.5=4.54 KW又 =/=255 r/m于是=9550000=172580 nmm2、 求作用在齿轮上的力因已知低速大齿轮的分度圆直径=357=171mm而：=2018.5 N =2018.5 =734.7 N式中： 主轴上大齿轮传递的转矩，单位为Nmm 主轴上大齿轮的节圆直径，对标准齿轮即为分度圆直径。单位为mm 啮合角。对标准齿轮=3、 求轴上的载荷首先根据轴的结构图（见主轴箱图）作出计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查得a值。对于7216E型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=22。对于7220E型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=29mm。因此，作为简支梁的轴的轴承跨距+=119.5mm+93.45mm=212.94mm。图3-1主轴箱图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算截面C处的、及M的值确定支座处的约束力（水平H）由=0和=0可求得：+= -(+)=0 其中=119.5mm =93.45 mm =2018.5 N因此： =885.8 N =1132.7 N又由=885.8 N，=119.5mm可求得：=885.8119.5=105853.1 Nmm确定支座处垂直约束力由=0和=0可求得 += -(+)=0 其中=119.5mm =93.45mm =734.7 N因此 =322.4 N=412.3 N由上式可求得：=322.4119.5=38526.5 Nmm =172580 Nmm由可求得M=112646.3 Nmm4、 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）强度。由式=式中：轴的计算应力。单位为Mpa M轴所受的弯矩。单位为Nmm T轴所受的扭矩。单位为Nmm W轴的抗弯截面系数。单位为对于圆环形截面，W= 0.1其中 =0.31查表得=0.6 因此：= = Mpa =1.16 Mpa前已选定轴的材料为45号钢，调质处理。由表查得 =60 Mpa因此 ，故安全满足要求。三、轴的强度校核1、 求轴上的功率，转速和转矩设，分别为齿轮传动，轴承传动的效率 =0.97 ，=0.98 =5.39=4.87 kw又 =454 r/min于是：=9550000=101990 Nmm2、 求作用在齿轮上的力因已知低速大齿轮的分度圆直径为 mm而 N =1789.3tan=651.25 N式中：轴上大齿轮传递的转矩，单位为 Nmm 轴上大齿轮的节度圆直径，对标准齿轮即为分度圆直径。单位为mm 为啮合角。对标准齿轮=。对于轴上小齿轮受力 因轴上小齿轮与轴上大齿轮相啮合，由主轴校核已知=2018.5 N，=734.7 N。由牛顿第三定律可知=2018.5 N，=734.7 N3、 求轴的载荷 首先根据轴的结构图（见主轴箱装配图）作出轴的计算简图（如下图所示）。对于1000806、1000807型深沟球轴承，起其作用支点在其轴承中心。因此作为简支梁的轴的支承跨矩， +=85+48.4+111.4=244.8mm3-2轴的结构图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面心是轴的危险截面。现将计算截面C处,及M的值。 确定支座处水平的约束力由=0和=0可求得： +=- （）=+（） 从而推得： =292.1 N = 521.3 N由，可求得： =-24828.5 Nmm =127262 Nmm =199726.48 Nmm =-69541.42 Nmm M=127614.24 Nmm由上可推出：=199726.48 确定支座处垂直方向约束力由=0，=0可求得+=- （）=+（） 将公式=734.7 N，=651.25 N 代入 因此，=90.8 N =174.2 N由，已知可求得：=-771.8 Nmm =47638.25Nmm=7476 Nmm =-23244.96 Nmm M=42656.4 Nmm由上可推出：=74764 Nmm 由 可求得 =213261 Nmm两齿轮之间=101990 Nmm4、 按弯扭和成应力校核轴的强度进行校核时通常只校核轴上承受最大的弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度由式=对于圆柱形截面 W=0.1查手册得=0.6=34.7mps前已选定轴的材料为45号钢，经过调质量处理。查手册得=6