减速器箱盖多孔钻专机总体及主轴箱设计╲t说明书.doc

盐城工学院毕业设计说明书 2006 毕 业 设 计 说 明 书减速器箱盖多孔钻专机总体及主轴箱设计专 业 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 专 业 系 主 任 发 放 日 期 目 录0 前言10.1 课题含义10.2 本课题设计的总体思路21 组合机床的总体设计 41.1 工艺方案的拟订41.2 影响机床工艺方案制定的主要因素41.3 定位基准及夹压点的选择41.4 被加工零件工序图51.5 加工示意图51.6 机床尺寸联系总图81.7 机床生产率计算卡102 组合机床主轴箱设计132.1 主轴箱设计原始依据图132.2 主轴结构型式的选择及动力计算142.3 主轴箱传动系统的设计与计算142.4 主轴箱中传动轴坐标的计算及坐标检查图的绘制192.5 主轴箱中变位齿轮的计算222.6 传动轴直径的确定和轴强度的校核232.7 齿轮校核计算253 结论28参考文献29致谢30附录310 前言0.1 课题含义0.1.1 课题概况 本组合机床是一台加工减速器箱盖上口面孔系的钻削组合机床，他是用来加工减速器箱盖上的14个孔。通过夹具的转位与定位，继而可以对此14个孔同时加工的高效率专用机床，该机床可适用于一定批量的生产。本课题来源于盐城市矿务局，为了保证零件的加工精度，在整个设计过程中应满足机床要求运转平稳，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；多轴箱能满足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求）。如像过去用普通机床来进行加工工件，那样所用的时间、工序、精力就比较多，同时不能够保证零件的加工精度和生产率。而现在要设计的组合机床，决大部分是由通用零、部件组合而成，大大缩短了设计制造周期，也简化了机床的维护和修理。同时它能够采用多刀、多面对工件进行加工，实现了工序集中。为了保证加工零件的质量、产量和降低成本。我们首先制定了合理的工艺方案，然后按工艺方案的需求确定机床的配置型式，选择通用部件，设计专用部件和工作循环的控制系统。为了表达该组合机床设计的总体方案，在设计时要绘制“三图一卡”，即加工工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。然后将根据“三图一卡”进行组合机床的设计、调整和验收。0.1.2 国内外组合机床发展趋势现代组合机床的的特征是高效、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。我国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,以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等;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到人们的青睐,它应用多位多轴箱、可换多轴箱、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()等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。组合机床有下列三种发展趋势。第一种趋势，主要公司根据用户需求，继续在扩大组合机床、专用机床和自动线的传统通用配套部件的比例。例如，Somex Mu1house公司以实样和广告样本形式展出了61种独特的通用部件，其中包括顶尖套筒动力头、带固定壳体的动力头、六角刀架的套筒、动力工作台和辅助部件(床身、底座、攻丝装置、多轴头、检测切削刀具完整性用的装置等)。第二种趋势，当产品在稳定的生产条件下，要求提高大量生产用悖统组台机床、专用机床和自动线的生产率。这可通过下列方法完成 不仅减少单个工位上的工作循环时间。而且还要减少联入自动线内的单位设备数量由于工序集中)；以及用步量机床替换平行工作的机床。例如，对大批量生产，MikFonAgno公司推出了Multistar型组合机床，它被认为是所有熟知的手调设备中生产率最高的(达250件mln)。组合机床的所有传动装置是电子机械的，加工时不用润滑冷却液。被加工零件的尺寸为 535mm。第三种趋势，为提高组合机床、专用机床和自动线内的工序集中，引入了六角刀架型(还可带数控)动力部件(全部或单独)。这就可在设备占地面积实际相同下减少单件时间，提高加工精度。例如，Unior公司的带数控、回转工作台和动力六角刀架的组合机床其生产率可与专用机床媲美(因在专用机床上可同时加工若干面)，且比加工中心有效。国外组合机床技术的发展趋势是：(1).广泛运用数控技术 国外在组合机床上不仅一般动力部件运用数控技术，而且夹具的转向或转角、换箱位置的自动分度与定位也都运用数控技术，从而进一步提高组合机床的工作可靠性和加工精度。(2).发展柔性技术 80年代以来，国外对中、大批量生产，多品种加工装备采用了一系列可调措施，使加工装备具有一定的柔性；这种结构的变化，既实现了品种加工要求的调整变化快速灵敏，又可以使机床配置更加灵活多样。(3).发展综合自动化技术 随着工业的发展，对自动化的要求提出了许多新的要求，大批量生产的高效率，要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序，而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序。(4).进一步提高工序集中程度 国外为了减少机床数量，节省占地面积，对组合机床继续采用各种措施，进一步提高工序集中程度，从而最大限度的发挥设备的效能，获取更好的经济效益。0.2 本课题设计的总体思路0.2.1 课题设计依据课题来源：盐城市矿务局；产品名称：减速器；被加工零件：箱盖；工件材料：HT200；加工内容：钻上口面2个18孔，深25mm； 4个18孔，深50mm；8个18；深110mm 生产纲领：大批大量；批量：本机床设计、制造一台。0.2.2 设计要求A.总体设计：制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案； 三图一卡设计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.B.部件设计：主轴箱设计a）主轴箱装配图 b)箱体补充加工图 c）其他零件图、d）有关计算校核.C.撰写毕业设计说明书。0.2.3 设计思路a）工艺方案的拟订 因为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，在确定工艺方案制定合理之前，通过毕业设计实习深入现场了解了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，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用的工艺方法、充分考虑各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。b）确定机床配置型式及结构方案 根据工件的结构特点、工艺要求、生产率要求、工艺方案等，确定本课题的配置型式：单工位、立式单面组合机床，并采用工序集中进行加工。定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构型式。c）总体设计 在选定了工艺方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。一般，在总体设计的过程中，需要对机床夹具方案进行考虑，画出夹具方案草图，并要初定出主轴箱轮廓尺寸，这样才能够确定出机床各部件间的相互关系。d）部件设计 主轴箱是组合机床的重要专用部件。根据确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和机床联系尺寸图等开始设计，绘制主轴箱装配图，在绘制好的主轴箱装配图的基础上，绘制所有的非标准零件图。e）任务分工 本课题分总体设计和部件设计，这两部门都由我来完成。1 组合机床的总体设计组合机床的总体设计，就是根据具体的被加工零件，在制定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸的总体设计。这些图纸包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床尺寸联系图和生产率计算卡等，下面进行这些图纸的设计。1.1 工艺方案的拟订本设计是为保证减速器箱盖上口面孔的加工及保证孔的位置精度，需设计一台多孔钻专机。为了能达到质量好、效率高。我们采用了工序集中的原则进行设计。由于被加工的零件为减速器箱盖上口面孔，根据零件的特点及生产纲领，应选用立式床身，通过一个动力头驱动一个主轴箱，同时对零件上口面的14个孔进行加工较为妥当。通过以上的分析，初定本次设计方案为立式组合钻床，动力头布置在上端。1.2 影响机床工艺方案制定的主要因素a）被加工零件的加工精度和加工工序虽然本道工序加工粗糙度要求不怎么高，但有一定的形状精度与位置精度的要求，安排工艺应在一个工位上对14个孔同时进行加工，因孔的间距较大，应用立式加工时，有利于保证加工精度，所以应选用立式床身。为了保证机床在加工过程中的稳定性，钻头滑台应选用液压矩形导轨型式。b）被加工零件的特点被加工的减速器箱盖本身为铸铁，且孔分布在相同的端面上，考虑到重心、振动、壳体的形状及重量与安装方便等原因，宜用单工位、立式机床加工较合适。c）零件的生产批量本组合机床是为了适应减速器箱盖的大批量生产，且多为连续生产机床，此时应尽量将工序集中到一台或少数几台机床进行加工，以提高机床的利用率。d）机床的使用条件本机床要求使用场地条件较好，气候适宜，车间温度在三十度之内，使用液压传动能较好的发挥机床的工作性能，其它机床结构亦能很好的适应使用条件。从上述因素分析，本方案是最佳、可行的。1.3 定位基准及夹压点的选择组合机床是针对某个零件或零件的某道工序而设计的，正确选择加工用的定位基准是确保加工精度的重要条件，同时也有利于最大限度的集中工序，从而收到减少机床台数的效果。A.定位基准的选择本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行14个孔的加工，其定位基准是以“两销一面”进行定位。这种定位的特点是：a）可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位；b）能高度集中工序，又有利于提高孔的位置精度；c）本定位基准有利于保证减速器箱盖上口面孔的加工精度，使机床的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期、降低成本；B.确定夹紧位置应注意的问题在选择定位基准的同时，要相应决定夹压位置，此时应注意的问题是：a）保证零件夹压后稳定；b）尽量减少和避免零件夹压后的变形；本机床中确定的“两销一面”定位能基本上满足以上两条件，因此本方案可行。另在选“两销一面”定位后，可选随行夹具，这样可减少装夹时间、提高生产率，对随行夹具可采用液压自动夹紧。1.4 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、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。本工序的加工内容是钻上口面14个孔。要求在立式钻床上加工，以底面和两销孔（上箱体为顶面）为定位基准。该加工孔的直径为18mm，表面粗糙度Ra12.5，孔深分别为110mm,50mm,25mm。定位时以地面和两销孔为定位基准是合理的。这样定位精度高，易于保证各轴孔间的位置精度。故这种在立式组合钻床采用“一面两销”的定位方法，加工精度是较高的。1.5 加工示意图加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位，它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。其反映了机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头和接杆的尺寸、刀具的种类和数量、刀具的长度及加工尺寸、主轴、刀具、导向与工件间关系尺寸等。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，以此决定动力头的工作循环。1.5.1 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。孔加工刀具（钻、扩、铰等）的直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套外端面30-50mm，以利排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。本设计应选用麻花钻。1.5.2 导向结构的选择在组合机床加工孔，除用刚性主轴的方案外，其余尺寸和位置精度主要决定于夹具的导向。因此，正确地选择导向机构；确定导向的类型、参数和精度是设计组合机床的重要内容，也是加工示意图需要解决的问题。导向机构的结构形式有两种：固定导向、滚动式导向，根据导向的线速度（小于20m/min）、加工精度及刀具的具体工作条件，本机床采用固定式导向（钻套导向）导向参数包括导套直径、导套长度及导向套到工件端面距离等。导向套端面至工件端面距离是为了排屑方便，一般取11.5d。查表8-4“通用导套的尺寸规格”：对于加工18孔，选择的导套尺寸为：D=26mm，L=45mm，=10mm，e=26.5mm，。1.5.3 切削用量的确定对于14个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从表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，使刀具寿命有所降低。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比较接近。a） 钻25mm深的孔参考表6-11，6-12：可选取=0.2mm/r，=16.3m/min 根据=57.6mm/minb） 钻50mm深的孔=0.2mm/r，= =16.3m/min= =288r/min，= =57.6mm/minc） 钻110mm深的孔= 0.8=0.250.8=0.2 mm/r，=57.6 m/min,= /=57.6/0.2=288r/min由 可得： =16.3m/min1.5.4 计算切削力、切削扭矩及切削功率根据已选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f），确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴）的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选用或刀具是否合理。为了求得切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度，计算公式如下： F=26D （1-1） T=10 （1-2） P= （1-3）式中：F切削力（N）；T切削转矩（Nmm）；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。 HB= （1-4）已知，得HB=203。由以上公式可得：114轴 F=26D=2618=3131N T=10=10=16237NmmP=0.48Kw 总的切削功率：即求所有轴的切削功率之和 Kw1.5.5 确定主轴尺寸及外伸尺寸 d= （1-5）式中：d轴的直径；T轴所传递的转矩（NM）；B系数。（本课题中主轴为刚性主轴，取B=7.3）轴114 d=7.3=26.05mm考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，则主轴中：114主轴直径都取30。根据主轴类型及初定的主轴轴径，查表3-6可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径d=30mm时，主轴外伸尺寸为：D/=50/36,L=100mm,接杆莫氏圆锥号为2。 1.5.6 动力部件工作循环及行程的确定a)工作进给长度确定工作进给长度，应等于加工部位长度L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度和切出长度之和。切入长度一般为510mm，根据工件端面的误差情况确定，钻孔时切入长度按表1-1：+（38） （注：d为钻头直径）表1-1 工作进给长度Ld主轴箱11081812130b）快速进给长度的确定快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定，在动力头工作循环中，快速进给行程为150。c）快速退回长度的确定快速退回长度一般等于快速引进和工作进给长度之和，对于本机床快速退回行程长度，能使刀具退回导向套内，不影响工件的装卸即可。d）动力部件总行程的确定动力部件的总行程，除能保证实现上述工作循环外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性，即要考虑前、后备量。前备量是由于刀具的磨损或为了补偿安装制造的误差，动力部件要向前调节的距离，此距离不小于1520mm，后备量是考虑刀具从主轴孔和夹具导套孔取出所要的距离，保证刀具退离导套外端面的距离要大于刀杆插入主轴孔内的长度。对于本机床的动力部件循环中：前备量选30，后备量选100。1.6 机床尺寸联系总图尺寸联系图是用来表示机床各组成部件的相对位置关系和运动关系，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。1.6.1 动力滑台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，按公式： （1-6）式中各主轴所需的轴向切削力，单位为N。F=313114=43834N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。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，由表5-2，液压滑台均选用1HY63IB型，由表5-3知：台面宽B=630mm，台面长,行程长630mm，滑台及滑座总高为400mm，滑座长1920mm，允许最大进给力为50000N。1.6.2 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，根据公式： （1-7）式中：消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为KW； 多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.80.9；加工有色金属取0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本加工零件的材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多，传动复杂，故取。由主轴箱=6.472KW，则。查表5-39得出动力箱及电动机型如下表1-2所示：表1-2 动力箱及电动机型号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）主轴箱1TD63IVY132L-6119704851.6.3 配套通用部件的选择查表5-3，根据液压滑台的型号：1HY63IB，选侧底座：1CD63,其高度为560mm,长度为1250mm,宽度为1250mm。1.6.4 机床装料高度的确定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，最低孔位置，主轴箱最低主轴高度，所选滑台和滑座总高，侧底座高度，夹具底座高度，中间底座高度，综合以上因素，该组合机床装料高度取H=850mm。1.6.5 主轴箱轮廓尺寸的确定标准通用钻、镗类多轴箱的厚度是一定的，卧式为325mm，立式为340mm。主要需确定的尺寸是主轴的宽度B和高度H及最底主轴高度,主轴箱宽度B和高度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： B=b+2 （1-8） H=h+ （1-9）式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（mm）； 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（mm）； h工件在高度方向相距最远的两孔距离（mm）； 最低主轴高度（mm）；其中，还与工件最低孔位置（）、机床装料高度（H=1000mm）、滑台滑座总高（）、侧底座高度（）、滑座与侧底座之间的调整垫片高度（）等尺寸有关。对于卧式组合机床，要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐140mm，本组合机床按式则求出主轴箱轮廓尺寸为：B、H。所以BH=1000630。由表7-2可知：前盖70mm，后盖90mm，中间箱体宽180mm。1.6.6 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。从机床尺寸联系总图中查得夹具总长1217 mm。夹具高度尺寸由前面装料高度尺寸定为850mm，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：1250mm。1.7 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，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产率的重要依据。a）理想生产率Q理想生产率Q（单位为件/小时）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。 （1-10）当两班生产时，全年生产时间t为4600，A为50000，则Q=（件/小时）。b）实际生产率实际生产率（单位为件/小时）指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。 （1-11）式中：生产一个零件所需时间（min），可按下式计算： （1-12）式中：分别为刀具第I、第II工作进给长度，单位为mm；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；分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为mm；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；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。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，则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。根据本组合机床的年产量5万件，可选用下列数据进行计算，取=8m/min，=0.1min，=1.5min。则计算如下：图3-1 动力头循环 则=3.91min（件/小时）c）机械负荷率当时，机床负荷率为二者之比。则 （1-13）表1-3 生产率计算卡被加工的零件图号150.21.201毛坯种类铸件名称减速器箱盖毛坯重量材料HT200硬度HB170-220工序名称上口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)每转进给量(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1.51.52定位夹紧0.10.13快进0.0150.0154工进11811013016.32880.257.62.262.265死挡铁停6快退0.0350.035备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取1.5min总计3.91min单件工时3.91min机床生产率15.35件/时机床负荷率71%2 组合机床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。2.1 绘制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1000*630；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如下表：图2-1 主轴箱设计原始依据图附表：a）被加工零件名称：减速器箱盖多孔钻专机材料：HT200硬度：170220HBb）主轴外伸长度及切削用量表2-1 主轴外伸长度及切削用量轴号加工直径（mm）主轴直径（mm）主轴外伸尺寸（mm）切削速度v（m/min）转速n（r/min）每转进给量f（mm/r）D/dL114183050/3610016.32880.2c）动力部件的选择1TD63IV型动力箱电动机功率11kw，转速970rpm,驱动轴转速485rpm，其他尺寸可查动力箱装配图。2.2 主轴结构型式的选择及动力计算2.2.1 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。因本工序是对减速器箱盖上口面进行钻孔，轴向切削力较大，因此选用前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴结构，这种结构简单，轴承个数少，装配调整方便，且能承受较大的径向力和轴向力，其缺点是结构径向尺寸较大。本主轴是属外伸长度为100mm的长主轴与刀具刚性连接，配置的单导向用于钻孔。2.2.2 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=30mm。b）齿轮的模数多轴箱中的齿轮常有的模数有1.5、2、2.5、3、3.5等几种。根据经验采用类比法从通用系列中选取各齿轮模数，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。2.2.3 主轴箱动力计算主轴箱所需动力见机床的总体设计，此处不在赘述。2.3 主轴箱传动系统的设计与计算2.3.1 根据原始依据图2-1，计算驱动轴、主轴的坐标尺寸，如表2-2所示：表2-2 驱动轴、主轴坐标值坐标销驱动轴O主轴1主轴2X0.000450.000360.000124.000Y0.000220.000127.500127.500坐标主轴3主轴4主轴5主轴6X31.00031.000124.000360.000Y210.000360.000442.500442.500坐标主轴7主轴8主轴9主轴10X548.000714.000869.000869.000Y442.500442.500442.500336.000坐标主轴11主轴12主轴13主轴14X869.000794.000714.000548.000Y127.500127.500127.500127.5002.3.2 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得预定的转速和转向，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）分析主轴的位置该主轴箱中1、6轴可看成直线分布，用一根中间轴19来带动；2轴、3轴可看成直线分布，用一根中间轴22来带动； 4轴、5轴可看成直线分布，用一根中间轴21来带动；7轴、14轴可看成直线分布，用一根中间轴19来带动；8轴、9轴、10轴可看成直线分布，用一根中间轴16来带动；11轴、12轴、13轴可看成直线分布，用一根中间轴15来带动，其传动路线如下：驱动轴O轴19轴20轴21轴4、5 轴22轴2、3 轴23 轴1、6 轴18轴17轴16轴8、9、10 轴15轴11、12、13 轴7、14b）传动比的选择为了使结构紧凑，多轴箱内齿轮传动比一般选在11.5，但在多轴箱后盖内第IV排齿轮，由于允许的结构空间大些，所以根据需要其传动比也可取大些，但不宜超过。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，获得所需的主轴转速，这样结构较为合理紧凑。2.3.3 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及画图，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。2.3.3.1 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 驱动轴 各主轴总传动 2.3.3.2 各轴传动比分配2、3、4、5轴1、6、7、14轴8、9、10、11、12、13轴 2.3.3.3 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如下： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4） （2-5） （2-6）式中，u啮合齿轮副传动比 ；分别为主动和从动齿轮齿数；分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/mm；A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22的位置及与主轴2、3间的齿轮副齿数，传动轴22中心取在主轴2和3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=3，则A=，由A=，则。（设在第I排）b）确定手柄轴21的位置及与主轴4、5间的齿轮副齿数，传动轴21中心取在主轴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=3，则A=，由A=，则。（设在第I排）c）确定传动轴18、19的位置及与驱动轴0间的齿轮副齿数，传动轴18、19中心取在主轴箱中心线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。由，取，则，取m=4，则A=，由A=，则。（设在第IV排）d）量的轴19和主轴1、6的中心距A=158mm，取m=4，再由，可求得：。（设在第IV排）。e）量的轴18和主轴7、14的中心距A=158mm，取m=4，再由，可求得：。（设在第IV排）。f）确定传动轴20的位置，由，取m=3，则。（设在第I排）g）确定传动轴17的位置，由，取m=3，则。 （设在第I排）h）确定传动轴16的位置及与主轴8、9间的齿轮副齿数，传动轴16中心取在主轴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=3，则A=，由A=，则。（设在第IV排）i）确定传动轴的齿数，配轴与轴10、17连接的两对齿轮。用上述同样的方法，求得与传动轴配对的轴 10、17 上两对齿轮的齿数为，模数m=3。（设在第I排）j）确定传动轴15的位置及与主轴11、13间的齿轮副齿数，传动轴15中心取在主轴11和13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=3，则A=，由A=，则。（设在第IV排）k）确定传动轴的齿数，配轴与轴12、17连接的两对齿轮。用上述同样的方法，求得与传动轴配对的轴 12、17 上两对齿轮的齿数为，模数m=3。（设在第I排）2.3.3.4 验算各主轴转速 转速相对损失在5%以内，符合设计要求。2.3.3.5 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传动轴21的位置上。2.3.3.6 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400800r/min范围内，满足要求。2.4 主轴箱中传动轴坐标的计算及坐标检查图的绘制2.4.1 传动轴坐标的计算轴（22）：=124.319 轴2、3、22上的齿轮不采用变位齿轮，全部采用标准齿轮。BC=AC= 由于，所以=41.58 图2-2 坐标计算图=，故=39.88 4所以轴22的坐标：X=111.964，Y=207.601轴（21）：=124.319 轴4、5、21上的齿轮采用标准齿轮AB=BC= 由于，所以=41.58 =，故=39.88 图2-3 坐标计算图4所以轴21的坐标：X=111.964，Y=362.399轴（15）：AB=838-683=155轴11、13、15上的齿轮采用标准齿轮AB=BC=x=AB=77.5 图2-4 坐标计算图y=81.548 所以轴15的坐标：X=791.500，Y=209.048轴（16）：AC=838-683=155 轴8、9、16上的齿轮采用标准齿轮AB=BC=x=AC=77.5 y=81.548 图2-5 坐标计算图所以轴16的坐标：X=791.500，Y=360.952轴（18）： BC-AC= 图2-6 坐标计算图所以 =+30求得x=529.239,y=157.500所以轴16的坐标：X=560.239，Y=285.000轴（17）： BC-AB= 图2-7 坐标计算图所以 =+10.5求得x=651.550,y=157.500所以轴16的坐标：X=682.550，Y=285.000轴（19）：AC-BC= 图2-8 坐标计算图=+30求得x=307.640,y=157.500所以轴19的坐标：X=338.640，Y=285.000轴（20）：AB-BC= 图2-9 坐标计算图=+10.5求得x=186.923,y=157.500所以轴20的坐标：X=217.923，Y=285.000综上所求，则得到中间传动轴与油泵轴的坐标如下表：表2-3 中间传动轴与油泵轴的坐标坐标驱动轴0传动轴15传动轴16传动轴17传动轴18X450.000791.500791.500682.550560.239Y220.000209.048360.952285.000285.000坐标传动轴19传动轴20手柄轴21传动轴22油泵23X338.640217.923111.964145.930217.923Y285.000285.000362.399207.601392.2172.4.2 坐标检查图的绘制坐标设计完毕后，绘制坐标检查图，以便于检查坐标计算的正确性。图2-10 坐标检查图2.5 主轴箱中变位齿轮的计算a）主轴12上的齿轮为变位齿轮z=22，m=3，理论中心距，实际中心距，根据公式： （2-7）， （2-8）其中。则可求得变位后压力角，变位系数。b）主轴10上的齿轮为变位齿轮z=22，m=3，理论中心距，实际中心距，根据公式（2-7）和（2-8），可求得变位后压力角，变位系数。c）中间传动轴17上的齿轮为变位齿轮z=56，m=3，理论中心距，实际中心距，根据公式（2-7）和（2-8），可求得变位后压力角，变位系数。d）中间传动轴18上的齿轮为变位齿轮z=42，m=4，理论中心距，实际中心距，根据公式（2-7）和（2-8），可求得变位后压力角，变位系数。e）中间传动轴19上的齿轮为变位齿轮z=42，m=4，理论中心距，实际中心距，根据公式（2-7）和（2-8），可求得变位后压力角，变位系数。f）中间传动轴20上的齿轮为变位齿轮z=56，m=3，理论中心距，实际中心距，根据公式（2-7）和（2-8），可求得变位后压力角，变位系数。2.6 传动轴直径的确定和轴强度的校核2.6.1 轴径的确定按下式计算传动轴所承受的总转矩： （2-9）轴（15）：kgmm查表3-4，得。轴（16）：kgmm查表3-4，得。轴（17）：=22505 kgmm，查表3-4，得。轴（18）： kgmm， 查表3-4，得。轴（21）： kgmm，查表3-4，得。轴（22）： kgmm，查表3-4，得。轴（20）： kgmm，查表3-4，得。轴（19）： kgmm， 查表3-4，得。再由表4-4，取