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柴油机气缸体钻孔组合机床总体及后主轴箱设计

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关键词：: 柴油机气缸体钻孔组合机床总体整体后主轴箱设计

资源描述：

柴油机气缸体钻孔组合机床总体及后主轴箱设计5.png

柴油机气缸体钻孔组合机床总体及后主轴箱设计4.png

柴油机气缸体钻孔组合机床总体及后主轴箱设计3.png

柴油机气缸体钻孔组合机床总体及后主轴箱设计2.png

柴油机气缸体钻孔组合机床总体及后主轴箱设计1.png

1 前言

1.1 课题内容

本组课题是为保证S195柴油机气缸体三面孔加工及保证相应的位置精度，需设计一台三面精镗卧式组合机床。在完成“三图一卡”的基础上，主要完成机床总体和后主轴箱设计。

1.2 课题来由

1.2.1 课题背景

课题来源于盐城市江动集团。为保证S195柴油机气缸体三面各主要孔的加工精度及保证相应的位置精度，需要设计一台三面精镗的组合机床。

1.2.2 课题要求

本加工工序的内容是：左端：钻螺纹底孔14×Φ6.7，Φ12.4,表面粗糙度均为 Ra12.5。右端：钻螺纹底孔9×Φ6.7，Φ8.5, 表面粗糙度均为Ra12.5。后端：钻螺纹底孔6-Φ12.4，表面粗糙度均为Ra12.5。

为了保证零件的加工精度，在整个设计过程中应满足以下几点要求：

a.加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。

b.机床应运转平稳，工作可靠，结构简单。

c.装卸方便，便于维修，调整。

d.当本工序有特殊要求时必须标明。

1.3 组合机床国内外发展概述

组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基准，配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。

随着科学技术的进步和市场需求的变化，现代机械制造业得到了较快的发展。多品种、小批量生产方式将成为今后的主要生产形式，制造系统正向着柔性化、集成化、智能化的方法发展，机床越来越多地采用先进的技术，加工效率不断地提高。机械产品的加工精度日益提高，高精度的机床大量出现。为了适应生产发展的需要，机床夹具正在向柔性化、高效化、自动化、精度化、标准化方向发展。

1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路

1.4.1 主要解决的问题

A 组合机床工艺方案的拟定。

B 组合机床总体设计，主要完成“三图一卡”的设计。

a)工序图；

b)加工示意图；

c)机床联系尺寸总图；

d)生产率计算卡。

C 后主轴箱设计

a)左主轴箱装配图；

b)箱子补充加工图；

c)零件图；

d)有关计算、校核。

1.4.2 总体设计思路

后主轴箱的设计，首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制后主轴箱设计的装配图；主轴箱设计是组合机床设计中的重要部分，主轴箱设计的合理与否，直接影响到被加工精度等参数。首先确定工件的定位与夹紧方式，然后进行误差分析，对主轴箱的主要零件进行结构设计和验算。

2组合机床总体设计

2.1工艺方案的拟定

2.1.1被加工零件的特点

本设计是为钻削ZH1105W柴油机气缸体的三面31个轴孔的工序而专门设计的，为了能到达质量好、效率高，我们采用了工序集中的原则进行设计。

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。

由于被加工的零件为ZH1105W柴油机气缸体的三面31个孔，该柴油机的体积小、重量较重，且为三面加工。根据零件的特点及生产纲领，应选用卧式床身，通过左右后三个动力头驱动三个主轴箱对零件三端面的31个孔进行加工较为妥当。

通过以上分析，初定本次设计方案为卧式三面组合钻床，三个动力头左右后布置。

2.1.2工艺路线的确定

工艺路线如下：

工序1 铸造

工序2 时效

工序3 粗铣底面、顶面

工序4 粗铣左面、右面

工序5 粗铣前面、后面

工序6 精铣底面、顶面

工序7 精铣左面、右面

工序8 精铣前面、后面

工序9 三面粗镗孔

工序10 三面半精镗孔

工序11 三面精镗孔

工序12 钻左面、右面、后面孔

工序13 钻顶面、底面、前面孔

工序14 攻丝

工序15 钻、扩、铰顶杆孔

工序16 最终检验

工序12的加工内容为：

a) 左端，钻螺纹底孔14×φ6.7、φ12.4，表面粗糙度均为Ra12.5；

b) 右端，钻螺纹底孔9×φ6.7、φ8.5，表面粗糙度均为Ra12.5；

c) 后端，钻螺纹底孔6×φ12.4，表面粗糙度均为Ra12.5。

各孔的位置精度及具体要求详见ZH1105W气缸体的工序图。

内容简介：: 目目录录1 前言 .11.1 课题内容 .11.2 课题由来 .11.2.1 课题背景 .11.2.2 课题要求 .11.3 组合机床国内外发展概述 .11.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路 .11.4.1 主要解决的问题 .11.4.2 总体设计思路 .22 组合机床总体设计 .32.1 工艺方案的拟定 .32.1.1 被加工零件的特点 .32.1.2 工艺路线的确立 .32.1.3 定位基准和夹压部位的选择 .42.1.4 影响机床工艺方案制定的主要因素 .42.2 三图一卡设计 .52.2.1 被加工零件工序图 .52.2.2 加工示意图 .52.2.3 机床尺寸联系总图 .92.2.4 机床生产率计算卡 .123 组合机床后主轴箱设计 .163.1 绘制后主轴箱设计原始依据图 .163.2 主轴结构形式的选择及动力计算 .163.2.1 主轴结构型式的选择 .163.2.2 主轴直径、齿轮模数的确定 .173.2.3 主轴箱动力计算 .173.3 主轴箱传动系统的设计与计算 .173.4 主轴箱中传动轴的坐标、轴径计算及坐标检查图的绘制 .203.4.1 传动轴坐标的计算 .203.4.2 传动轴轴径计算 .223.4.3 坐标检查图的绘制 .233.5 后主轴箱中变位齿轮的计算 .243.6 主轴校核 .243.7 齿轮校核计算 .263.8 轴承寿命校核 .274 结论 .29参考文献 .30致谢 .31附录 .32 11 前言1.1 课题内容本组课题是为保证 S195 柴油机气缸体三面孔加工及保证相应的位置精度，需设计一台三面精镗卧式组合机床。在完成“三图一卡”的基础上，主要完成机床总体和后主轴箱设计。1.2 课题来由1.2.11.2.1 课题背景课题背景课题来源于盐城市江动集团。为保证 S195 柴油机气缸体三面各主要孔的加工精度及保证相应的位置精度，需要设计一台三面精镗的组合机床。1.2.21.2.2 课题要求课题要求本加工工序的内容是：左端：钻螺纹底孔 146.7，12.4,表面粗糙度均为 Ra12.5。右端：钻螺纹底孔 96.7，8.5, 表面粗糙度均为 Ra12.5。后端：钻螺纹底孔 6-12.4，表面粗糙度均为 Ra12.5。为了保证零件的加工精度，在整个设计过程中应满足以下几点要求：a.加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。b.机床应运转平稳，工作可靠，结构简单。c.装卸方便，便于维修，调整。d.当本工序有特殊要求时必须标明。1.3 组合机床国内外发展概述组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基准，配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。随着科学技术的进步和市场需求的变化，现代机械制造业得到了较快的发展。多品种、小批量生产方式将成为今后的主要生产形式，制造系统正向着柔性化、集成化、智能化的方法发展，机床越来越多地采用先进的技术，加工效率不断地提高。机械产品的加工精度日益提高，高精度的机床大量出现。为了适应生产发展的需要，机床夹具正在向柔性化、高效化、自动化、精度化、标准化方向发展。1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路1.4.11.4.1 主要解决的问题主要解决的问题 2A 组合机床工艺方案的拟定。B 组合机床总体设计，主要完成“三图一卡”的设计。a)工序图；b)加工示意图；c)机床联系尺寸总图；d)生产率计算卡。C 后主轴箱设计a)左主轴箱装配图；b)箱子补充加工图；c)零件图；d)有关计算、校核。1.4.21.4.2 总体设计思路总体设计思路后主轴箱的设计，首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制后主轴箱设计的装配图；主轴箱设计是组合机床设计中的重要部分，主轴箱设计的合理与否，直接影响到被加工精度等参数。首先确定工件的定位与夹紧方式，然后进行误差分析，对主轴箱的主要零件进行结构设计和验算。 32 组合机床总体设计2.1 工艺方案的拟定2.1.12.1.1 被加工零件的特点被加工零件的特点本设计是为钻削 ZH1105W 柴油机气缸体的三面 31 个轴孔的工序而专门设计的，为了能到达质量好、效率高，我们采用了工序集中的原则进行设计。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。由于被加工的零件为 ZH1105W 柴油机气缸体的三面 31 个孔，该柴油机的体积小、重量较重，且为三面加工。根据零件的特点及生产纲领，应选用卧式床身，通过左右后三个动力头驱动三个主轴箱对零件三端面的 31 个孔进行加工较为妥当。通过以上分析，初定本次设计方案为卧式三面组合钻床，三个动力头左右后布置。2.1.22.1.2 工艺路线的确定工艺路线的确定工艺路线如下：工序 1 铸造工序 2 时效工序 3 粗铣底面、顶面工序 4 粗铣左面、右面工序 5 粗铣前面、后面工序 6 精铣底面、顶面工序 7 精铣左面、右面工序 8 精铣前面、后面工序 9 三面粗镗孔工序 10 三面半精镗孔工序 11 三面精镗孔工序 12 钻左面、右面、后面孔工序 13 钻顶面、底面、前面孔工序 14 攻丝工序 15 钻、扩、铰顶杆孔工序 16 最终检验工序 12 的加工内容为：a) 左端，钻螺纹底孔 146.7、12.4，表面粗糙度均为 Ra12.5； 4b) 右端，钻螺纹底孔 96.7、8.5，表面粗糙度均为 Ra12.5；c) 后端，钻螺纹底孔 612.4，表面粗糙度均为 Ra12.5。各孔的位置精度及具体要求详见 ZH1105W 气缸体的工序图。2.1.32.1.3 定位基准和夹紧部位的选择定位基准和夹紧部位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，从而获得减少机床台数的效果。A定位基准的选择实际生产中经常遇到的不是单一表面定位，而是几个表面的组合定位。这时，按限制自由度的多少来区分每一定位面的性能，限制自由度最多的定位面成为第一定位基准面或主要基准，次之的为第二定位基准面或导向基准，限制一个自由度的称为第三定位基准面或定程基准。常见的定位表面组合有平面与平面的组合，平面与孔的组合，平面与外圆表面的组合等。本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行 31 个孔的加工，箱体零件时机械制造业中工序多、劳动量大、精度要求高的关键零件。采用三面定位即底面、侧面、端面这三面定位，底面为第一基准，侧面为第二基准，而端面为第三基准，同时限制了六个自由度（x 方向，y 方向，z 方向，x 的旋转方向，y 的旋转方向，z 的旋转方向这六个自由度）。B确定夹紧位置应注意的问题在选择定位基准的同时，要相应地决定夹紧位置，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；c) 尽量靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性；d) 应尽量使各支承处的接触变形均匀，以减小加工误差。本机床中确定的三面定位能基本上满足以上两条件，因此本方案可行。另在选三面定位后，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加紧。2.1.42.1.4 影响机床工艺方案制定的主要因素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气缸体的本道工序加工粗糙度要求不怎么高，但有一定的形状精度和位置精度的要求，安排工艺应在一个工位上对 31 个孔同时进行加工，因为气缸体有些孔的间距很小，采用立式加工时，不利于切屑落下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度，所以应选用卧式床身。为了保证机床在加工过程中的稳定性，钻床滑台应选用液压矩型导轨型式。b) 被加工零件的特点被加工的气缸体本身为 HT250，且孔分布在不同的端面上，孔的直径又不是很大，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、卧式 5机床加工较为合适。c) 零件的生产批量本组合机床是为了适应 ZH1105W 柴油机气缸体的大批量生产，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使用场地条件较好，气候适用，车间温度在三十度之内，使用液压传动能较好地发挥机床的工作性能，其他机床结构亦能很好的适应使用条件。2.2 三图一卡设计组合机床的总体设计，就是根据具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床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率计算卡等，下面进行这些图样的设计。2.2.12.2.1 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。其主要内容包括：a) 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及本工序机床设计有关部位的结构形状和尺寸；b) 本工序所选用的定为基准、夹紧部位及夹紧方向；c) 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求；d) 注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。2.2.22.2.2 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。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸（直径和长度）；接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。 62.2.2.1 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 3050mm，以利于排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。再加上加工的大小端面的孔直径都小于40，所以应选择麻花钻。2.2.2.2 选择接杆、弹簧卡头在钻、扩、铰孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（也称刚性接杆）。因为多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度均为定值，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔的要求。接杆已标准化，通用标准接杆号可根据刀具尾部结构（莫氏号）和主轴头部内孔直径 d1按1表 8-1、8-2 选取。2.2.2.3 导向结构的选择在组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证的。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，也是绘制加工示意图时需要解决的问题。组合机床上刀具导向装置通常分为：固定式导向和旋转式导向两大类，根据导向的线速度（v20m/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1表 8-4“通用导套的尺寸规格”：对加工 6.7 孔，选择的导套尺寸为：D=12mm，L=25mm， =8mm，D1=18mm，D2=22mm， =3mm，e=16.5mm，配用l1l螺钉 M6。对加工 8.5 孔，选择的导套尺寸为：D=15mm，L=28mm， =8mm，D1=22mm，D2=26mm， =3mm，e=18.5mm，配用l1l螺钉 M6。对加工 12.4 孔，选择的导套尺寸为：D=22mm，L=36mm， =10mm，D1=30mm，D2=34mm， =4mm，e=24mm，配用l1l螺钉 M8。2.2.2.4 切削用量的确定对于 31 个被加工孔，采用查表法选择切削用量，见1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表 6-12 选取，降低进给量的目的是为了减少轴向切削力，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对左侧面上的 15 个孔的切削用量的选择 7a) 钻孔 114：6.7 深度 L=19mm由于 d612mm，硬度大于 200240HBS，查1表 6-11 选择切削速度v=1018m/min，进给量 f0.10.18mm/r，又由 d1=6.7mm，取定=10m/min，=0.1mm/r1v1f= 475r/min = 47.5mm/min1111000dvnMf由（为工进速度），用试凑法依次计算Mnnffnfnfn2211fvb) 钻孔 15：12.4 深度 L=19mm由于 d=1222mm，硬度大于 200240HBS，查1表 6-11 选择切削速度v=1018m/min，进给量 f0.180.25mm/r，又由 d2=12.4mm，取定=10.3m/min，=0.18mm/r2v2f= 264r/min = 47.5mm/min2221000dvnMfB对右侧面上的 10 个孔的切削用量的选择a) 钻孔 19：6.7 深度 L=19mm由于 d612mm，硬度大于 200240HBS，查1表 6-11 选择切削速度v=1018m/min，进给量 f0.10.18mm/r，又由 d1=6.7mm，取定=10m/min，=0.1mm/r1v1f= 475r/min = 47.5mm/min1111000dvnMfb) 钻孔 10：8.5 深度 L=19mm由于 d1222mm，硬度大于 200240HBS，查1表 6-11 选择切削速度v=1018m/min，进给量 f0.10.18mm/r，又由 d2=8.5mm，取定=12.6m/min，2v=0.1mm/r2f= 475r/min = 47.5mm/min2221000dvnMfC对后侧面上的 6 个孔的切削用量的选择钻孔 19：12.4 深度 L=20mm由于 d1222mm，硬度大于 200240HBS，查1表 6-11 选择切削速度v=1018m/min，进给量 f0.180.25mm/r，又由 d1=12.4mm，取定=10.3m/min，=0.18mm/r1v1f= 264r/min = 47.5mm/min1111000dvnMf孔的编号见被加工零件工序图。2.2.2.5 计算切削力、切削扭矩及切削功率 8 （2-1）6 . 08 . 026HBDfF （2-2）6 . 08 . 09 . 110HBfDT （2-3）DTvP9740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，（2-)(31minmaxmaxHBHBHBHB4）本设计中，HBmax=240，HBmin=200，得 HB=227。由以上公式可得：左面单根 114 轴 F=715.6N T=1524.6N/mm P=0.0744kW 15 轴 F=2119.5N T=7858.4N/mm P=0.2134kW右面单根 19 轴 F=715.6N T=1524.6N/mm P=0.0744kW 10 轴 F=907.8N T=2396.1N/mm P=0.1161kW后面单根 16 轴 F=715.6N T=1524.6N/mm P=0.0744kW总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和左面 PW=140.0744+0.2134=1.255（kW）右面 PW=90.0744+0.1161=0.7857（kW）后面 PW=60.2134=1.280（kW）实际切削功率：根据手册，P=（1.52.5）PW，因为是多轴加工，故取定 P=1.5 PW则左主轴箱 P=1.51.255=1.9（kW）右主轴箱 P=1.50.7857=1.2（kW）后主轴箱 P=1.51.2804=1.9（kW）2.2.2.6 确定主轴尺寸及外伸尺寸（2-5）410TBd 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）a) 左主轴箱：轴 114 d=6.2=12.3（mm）43106 .152410轴 15 d=6.2=18.5mm43104 .785810 9b) 右主轴箱：轴 19 d=6.2=12.3（mm）43106 .152410轴 10 d=6.2=13.7mm43101 .239610c) 后主轴箱：轴 16 d=6.2=18.5（mm）43104 .785810考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，则左主轴中：114 主轴直径都取 15，15 主轴的直径取 20；右主轴中：19 主轴直径都取 15，10 主轴的直径取 15；后主轴中：16 主轴直径都取 20。根据主轴类型及初定的主轴轴径，查1表 3-6 可得主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴直径 d=20mm 时，主轴外伸尺寸为 D/d1=32/20，L=115mm，接杆莫氏圆锥号为 1；主轴直径 d=15mm 时，主轴外伸尺寸为 D/d1=25/16，L=85mm，接杆莫氏圆锥号为 1。2.2.2.7 动力部件工作循环及行程的确定a) 工作进给长度 L1确定工作进给长度 L1，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 L1和切处长度 L2之和。切入长度一般为 510mm，根据端面的误差情况确定，钻孔时切入长度按式 1-6 计算，计算结果见表 2-1：+（38）（注：d 为钻头直径）（2-6）32dL 表 2-1 工作进给长度LL1dL2L左主轴箱191006.710129右主轴箱191008.510129后主轴箱205012.41282b) 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，在左右动力头工作循环中，快速进给行程为 211，在后动力头工作循环中，快速进给行程为 238。c) 快速退回长度的确定快速退回长度一般等于快速进给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需的距离，保证刀具退离导套外端的距离大于刀杆插入主轴孔内的长度。对于本机床的左动力部件循环中：前备量选 25，后备量选 35；对于本机床的右动力部件循环中：前备量选 25，后备量选 35； 10对于本机床的后动力部件循环中：前备量选 25，后备量选 55。2.2.32.2.3 机床尺寸联系总图机床尺寸联系总图2.2.3.1 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，根据查得的公式：切削P （2-7）切削多轴箱PP式中，消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为 kW；切削P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。由左主轴箱=1.9kW，则=2.4（kW）；切削P8 . 09 . 1多轴箱P由右主轴箱=1.2kW，则=1.5（kW）；切削P8 . 02 . 1多轴箱P由后主轴箱=1.9kW，则=2.4（kW）；切削P8 . 09 . 1多轴箱P查1表 5-38 得出动力箱及电动机型见表 2-2 所示：表 2-2 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）左主轴箱1TD40IY132S-45.51440720右主轴箱1TD40IY132S-45.51440720后主轴箱1TD40IY132S-45.514407202.2.3.2 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，由查得的公式：（2-8）niiFF1多轴箱式中，各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。iF则左主轴箱：F=715.614+2119.5=12137.9（N）则右主轴箱：F=715.69+907.8=7348.2（N）则后主轴箱：F=2119.56=12717（N）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。又考虑到多轴箱F 11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，再由参考文献1表 5-2，左右后三面的液压滑台均选用 1HY40IA 型，再由1表 5-1、5-3 知：台面宽 B=400mm，台面长 L2=800mm，行程长 400mm，滑台及滑座总高为 320mm，滑座长 1350mm，允许最大进给力为 20000N，快速移动速度是 8m/min，工进速度为 12.5500mm/min。2.2.3.3 配套通用部件的选择查1表 5-2、5-3，根据液压滑台的型号：1HY40IA，选侧底座：1CC40I，其高度为 560mm，长度为 1350mm，宽度为 600mm。2.2.3.4 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至地面的垂直距离。本课题中，最低孔位置 h2 =11mm，主轴箱最低主轴高度 h1=155.5mm，所选滑台和滑座总高h3=320mm，侧底座高度 h4=560mm，夹具底座高度 h5=380mm，中间底座高度h6=560mm，综合以上因素，该组合机床装料高度取 H=1000mm。2.2.3.5 主轴箱轮廓尺寸的确定主要需确定的尺寸是主轴箱宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h1，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，可按查得的公式计算：B=b+2b1 （2-9）H=h+h1+b1 （2-10）式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（mm）； b1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）； h1最低主轴高度（mm）。其中，h1还与工件最底孔位置（h2=11mm），机床装料高度（H=1000mm）、滑台滑座总高（h3=320mm）、侧底座高度（h4=560mm）、滑座与侧底座之间的调整垫片高度（h7=5mm）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露到箱外，通常推荐 h185140mm，本组合机床按式：h1= h2+H-（0.5+ h3+ h4）=11+1000-（0.5+320+560）=130.5（mm）则求出左主轴箱轮廓尺寸为：推荐 b170100mm，取 b1=100mm，B= b+2b1=400+2100=600（mm），H= h+h1+b1=275+130.5+100=505.5（mm）所以 BH=630630。右主轴箱轮廓尺寸为：推荐 b170100mm，取 b1=100mm，B= b+2b1=400+2100=600（mm），H= h+h1+b1=275+130.5+100=505.5（mm）所以 BH=630630。后主轴箱轮廓尺寸为：推荐 b170100mm，取 b1=150mm，B= b+2b1=195+2150=495（mm）， 12H= h+h1+b1=188+130.5+150=468.5（mm）所以 BH = 500500。由1表 7-2 可知：前盖 55mm，后盖 90mm，中间箱体宽 180mm。2.2.3.6 夹具轮廓尺寸的确定夹具轮廓尺寸的确定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 254+18+105+18+105=500（mm）。夹具高度尺寸由前面装料高度定为 1000mm，宽度尺寸除考虑工件本身宽度外，再加上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 835mm。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的距离，根据选定的动力部件及配套部件的位置关系，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。（2-11）)(2)2(2321321lllLLLL式中：工件端面到主轴箱在加工终了时端面的距离：左边为 493mm、右边为1L556mm、中间为 493mm；主轴箱厚度：325mm；2L工件的总长度：254mm；3L动力头支承凸台尺寸：250mm 左右：1l动力头支承凸台端面到滑座端面在加工终了时的距离，它由动力头支承凸2l台端面到滑座底面的最小尺寸（3 号动力头或滑台为 35mm、4 和 5 号动力头或滑台为 50mm）和动力头的前备量组成，并具有一定的调节范围（在 7080mm）：70mm；滑台前端面到床身前端面的距离：100mm。3l结合左右两侧计算得 L=854mm，考虑到左右对称及中间底座的设计制作的方便性取 L=900mm。确定中间底高度尺寸时，应考虑铁屑的储存及排除电气接线安排，中间底座高度一般不小于 540mm。本机床确定中间底座高度为 560mm。2.2.42.2.4 机床生产率计算卡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。 13a) 理想生产率 Q理想生产率 Q（单位：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。（2-12）tAQ 当两班生产时，全年生产时间 t 为 4600，A 为 50000，则 Q=10.87（件/小时）460050000。b) 实际生产率 Q1实际生产率 Q1（单位：件/h）是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。（2-13）单TQ601式中，生产一个零件所需时间（min）。可按下式计算单T （2-14）)()(2211装移快退快进停辅切单ttvLLtvLvLttTfkff式中：、分别为刀具第、第工作进给长度，单位为 mm；1L2L、停留时间，通常为刀具在终了时无进给状态下旋转 510 转所需的1fv2fv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；快进L快退L动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56min；用液压动力部件fkv时取 310m/min；直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般为 0.1min；移t工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊装卸t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；如果计算出机床实际生产率不能满足理想生产率的要求，即 Q1Q，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生产率 5 万件，可选用下列数据进行计算，取=5m/min，=0.1min；=1.5min。fkv移t装卸t则三面 Q1计算如下：左面见图 2-1： 14图 2-1 左动力头循环2.749（min） 1447515 .47129机t1.7102（min）5 . 11 . 0534. 0211. 0辅t则=2.749+1.7102=4.4592（min）单T右面见图 2-2：图 2-2 右动力头循环2.737（min） 847515 .47129机t1.7102（min）5 . 11 . 0534. 0211. 0辅t则=2.737+1.7102=4.4427（min）单T后面见图 2-3：图 2-3 后动力循环1.749（min） 626415 .4782机t1.7116（min）5 . 11 . 0532. 0238. 0辅t则=1.749+1.71162=3.4606（min）单T 15c) 机床负荷率当 Q1Q 时，机床负荷率为二者之比。则=0.81 （2-15）455.1387.101QQ负组合机床负荷率一般为 0.750.90，但对于精密较高、自动化程度高或加工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。d) 生产率计算卡见表 2-3：表 2-3 生产率计算卡 163 组合机床后主轴箱设计图号ZH1105W-Z-03-04毛坯种类铸件名称钻 ZH1105W 型柴油机气缸体孔专用机床毛坯重量被加工零件材料HT250硬度HB200240工序名称钻孔工序号进刀量工时（min）序号工步名称加工直径mm加工长度工作行程mm切削速度mm/min每分钟转速每转进给量进给速度mm/min机动时间辅助时间共计1左滑台快进27150.0540.054右滑台快进27150.0540.054后滑台快进26850.0530.0532左滑台工进12947.52.1762.176右滑台工进12947.52.1762.176后滑台工进13247.52.7782.7783左滑台快退40050.0670.067右滑台快退40050.0670.067后滑台快退40050.0670.0674装卸料1.51.55左死挡块停留0.0290.029右死挡块停留0.0170.017后死挡块停留0.0230.023单件总工时2.7841.7344.518机床实际生产率13.28 件/小时机床理想生产率10.87 件/小时备注1）装卸工件的时间取决于工人的熟练程度2）机床的单件工时为 10.87 件/小时机床负荷率81.8% 17主轴箱是组合机床的重要组成部件,它关系到整台组合机床质量的好坏,它是选用通用零件,按专用要求进行设计的,是用于按所要求的位置坐标进行布置工作主轴及传动件和相应附加机构的机床，它的功用是根据被加工零件的加工要求,将电机和动力箱等动力部件的功率和运动通用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。本组合机床由机床联系尺寸图上可知，主轴箱安装在动力箱上，且属于大型标准主轴箱，其主轴刚性不是很高的，因为主轴前后支承不是很大，而刀具悬伸长度往往是主轴支承的好几倍，在这种悬伸比之下，单靠主轴本身是不能保证加工孔的位置精度的，而主要由夹具的导向装置来保证。3.1 绘制后主轴箱设计原始依据图主轴箱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：500500325；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。d) 被加工零件名称：ZH1105W 柴油机机体材料：HT250硬度：190240HBe) 主轴外伸长度及切削用量，见下表 3-1。表 3-1 主轴外伸尺寸及切削用量表主轴外伸尺寸(mm)切削用量备注轴号D/d1L工序nvf1640/281152526710.50.2f ) 动力部件的选择1TD40I 型动力箱电动机功率 5.5kW，转速 1440r/min,驱动轴转速 720r/min，驱动轴到滑台表面距离为 159.5mm,其他尺寸可查动力箱装配图。3.2 主轴结构形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 ZH1105W 柴油机机体进行钻孔，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 115mm 的长主轴与刀具刚性连接，配置的单导向用于钻孔。 183.2.23.2.2 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=25mm，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，也可按公式估算，即：（3032） (3-1)m3znP式中 P齿轮所传递的功率，单位为 KW； z一一对啮合齿轮中的小齿轮齿数； n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 2、3 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=2，m=3，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，所以均选用有止退轴承的主轴，主轴箱所需动力见机床的总体设计，此处不在叙述。3.3 主轴箱传动系统的设计与计算主轴箱的传动系统设计就是通过一定的传动链把动力箱输出轴承传进来的动力和转速按要求分配到各子轴。传动系统的好坏将直接影响主轴箱的质量，通用化程度，设计和制造工作量的大小及成本的高低。对传动系统的一般要求：A 尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，当齿轮啮合中心距不符合标准时，可用变位齿轮凑中心距。B 尽量不采用主轴带动主轴。C 驱动轴转速较高时可采用逐步降速，必要时升速放在最后一级。D 最佳传动比 1，1.5。第四排齿轮可大些，但不要超过 3.5。E 不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上，不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上，齿轮与轴相碰可放在后盖内。F 驱动轴直接带动的传动轴数不要超过两根。G 主轴分布类型本周主轴箱内六根主轴为任意分布。H 传动系统设计方法 19a. 将主轴划分为各种分布类型，尽可能使之形成同心圆分布。本例中将3，4，5 三根轴组成一同心圆，将 1，6 组成另一同心圆，将 2 单独处理，在各同心圆圆心上放置一根传动轴，分别为 11，13，9。带动各一组主轴，再用传动轴10，13，12，17 传动，用齿轮与驱动轴联结。b. 确定驱动轴的转速，转向及其在主轴箱上的位置。驱动轴旋转方向，选定为顺时针方向转，驱动轴的转速由动力箱型号 TD32A可确定为 n=715rpm，其水平方向位置一般在主轴箱中心，即在本主轴箱中距箱外壁 250mm 处，垂直方向由动力箱定。c. 用最少数量的齿轮和中间传动轴把驱动轴和各主轴连接起来，从驱动轴开始，分几路单独和各主轴联系。在本主轴箱中有六根主轴，0 为驱动轴。计算驱动轴、主轴的坐标尺寸，见下表 3-2 所示：表 32 驱动轴、主轴坐标值坐标销 O1驱动轴 0主轴 1主轴 2主轴 3X0.000225.000224.000291.000289.000Y0.00095.000181.000218.500301.500坐标主轴 4主轴 5主轴 6X225.000161.000159.000Y351.000305.000222.000主轴 n 主=100r/min，驱动轴 n 驱=715r/min i01 总=n 主/n 驱=100/715A 动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比i01-7=1/2.33 i01-12=1/2.33 i12-13=1/1.76 i7-9=1/1.76 i9-10=1 i10-11=1/1.39各轴传动比分配，因要求主轴上齿轮不过大，所以最后一对齿轮取升速。 i11-3.4.5=0.8 同理 i13-6.1=0.58 i9-2=0.575驱动轴 01-11，9，13 轴均用降速，i01-11=0.17 i7-9=1/1.76 i9-10=1 i10-11=1/1.39各轴传动比分配，因要求主轴上齿轮不过大，所以最后一对齿轮取升速。 i11-3.4.5=0.8 同理 i13-6.1=0.58 i9-2=0575驱动轴 01-11，9，13 轴均用降速，i01-11=0.17 i01-13=0.24 i01-9=0.24a) 确定中间传动轴 11 的位置，并配对齿轮配 11 轴与 3，4，5 连接的 Z1/Z1 Z2/Z2 Z3/Z3 三对齿轮，在 3，4，5轴中作几何法初定圆心，即 11 轴的位置，量出 R1=67mm，取 m=2。由啮合中心距公式 A=R1=67=m(Z1+Z1)/2=Z1+Z1 (3-2) I11-3.4.5=0.8 Z1/Z1=Z2/Z2=Z3/Z3=0.8解之得 Z1=Z2=Z3=30 Z1=Z2=Z3=37b) 确定传动轴 12 位置，并配 12 与 13 轴连接的 Z6/Z6，12 与 01 轴连接的Z7/Z7，两对齿轮。c) 确定传动轴 12 位置，并配 12 与 13 轴连接的 Z6/Z6，12 与 01 轴连接的 20Z7/Z7，两对齿轮。驱动轴 01 取 Z01=Z7=21 m=3 i01-12=1/2.33=Z7/Z7，Z7=49 m=3。轴 12与 01 中心距 A12-01=，确定 12 轴位置，取 m=2（Z6），10521234923量出 R=A12-13=69=，所以 Z6=25，=44。)66(221ZZ6Zd) 确定传动轴 7 位置，配齿轮/ i01-7= =49 m=38Z8Z33. 2188ZZ821Z8Z定下 7 位置，中心距 A01-7=105mme) 确定传动轴 9 位置，并配 7 轴与 9 轴连接的齿轮99ZZ取 Z9=25 m=2.5，则 i7-9= =44，定下 9 轴位置，量出中心距 A9-76. 1199ZZ9Z2=63mm,取 m=2.5。配 9 轴与 2 轴连接的齿轮，63=，i9-0110ZZ)0110(25 . 2 ZZ2=0.575=，解得 Z10=23，=400110ZZ01 Zf) 确定传动轴 10 位置，并配 10 轴与 11 轴连接的齿轮1111ZZ取 Z11=42，m=2，i9-10=1=，=42，配 10 轴与 11 轴连接的齿轮，1111ZZ11 Z2112ZZ取 Z13=36，m=3,i10-11=,所以=50，可确定 10 轴位置。39. 112112ZZ2136Z21 ZB 验算各主轴转速 n 1=n6=715=101r/min492144254325n3=n4=n5=715=102r/min49214425424250363730 n2=715=100r/min492144254023转速相对损失在 5%以内，符合设计要求。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。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。试中，u-啮合齿轮副传动比；、-分别为主动和从动齿轮齿数；主Z从Z、-分别为主动和从动齿轮转速，单位为 r/mm；主n从nA-齿轮啮合中心距，单位为 mm； 21m-齿轮模数，单位 mm；C 润滑油泵的安装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，油泵轴的位置尽可能靠近油池，离油面高度不大于400500mm,油泵轴的转速须根工作条件而定，为便于维修，油泵齿轮最好布置在第一排，油泵的安置要使其回转方向保证进油口到排油口转过 270 度，本主轴箱中油泵采用 R12-2 型叶片泵，由中间传动轴 7 经一对齿轮传动，=，计3113ZZ3113ZZ1623算得在 400800r/min 范围内，满足要求。泵nD 确定蜗杆轴 15 和 14，取 m=214 轴与 15 轴连接的齿轮，取 i5-14=1,5 轴与 14 轴啮合齿轮连接。取5115ZZ4114ZZZ14=28，则=28，取 i14-15=，所以=39。41 Z4 . 115115ZZ5128Z51 Z3.4 主轴箱中传动轴坐标、轴径计算及坐标检查图的绘制5115ZZ3.4.13.4.1 传动轴坐标的计算传动轴坐标的计算a) 求传动轴 9 坐标，与 2 轴一轴定距，令2222)6325 . 2(OAyxx=273.526 则 y=28.204 =364.526 ，见图 3-1；9X296.1909Y图 3-1 与一轴定距图 b) 求传动轴 13 坐标，与 6，1 轴二轴定距，OB=AB BCOA d= L21L=OA=76.851 OCDOAE ，22ba 224165 21LddUbV ，见图408. 2xUx575.67yVy408.16113X425.15413Y 223-2；图 3-2 与一轴定距图 c) 求传动轴 11 坐标，与 3，4，5 轴三轴等距，由图中可知：2222)(Rbyx 2221)(Ryax222)()(Rbyxa22222)(Lbba21221)(Lbaax=64.540 y=77.489 460.22411XxXX311yYY411，见图 3-3；511.28311Y图 3-3 与一轴定距图d) 求传动轴 12 坐标，12 轴与 13 轴，轴二轴定距，传动轴 7 与轴，1O1O轴 9 二轴定距，传动轴 10 与轴 11，轴 9 二轴定距，油泵轴 8 与轴 7 一轴定距，轴14 与轴 5，轴 15 与轴 4 均是一轴定距。计算坐标方法与上类推，过程略。结果如下：，， 083.12012X169.9912Y631.3287X511.2737Y072.35310X ，，，511.27310Y526.2708X130.1058Y391.11814X339.34114Y 000.7015X000.29515Y 两定位销孔坐标为，0： 000. 00X000. 00Y 16： 000.45016X000. 016Y具体结果见下表 3-3 23e）验算：主轴箱箱体零件上的孔是按计算的坐标加工的，装配时要求两轴上的齿轮正常啮合，因此必须验算实际中心距是否符合标准中心距 R。标准 mmAR001. 0001. 000038. 0489.21460.636722221111yxRAR 222222)()(byaxRAR49. 0)000.46489.21()000.64460.63(6722实际中心距比标准中心距大 0.44 轴上的齿轮需采用变位齿轮，49. 0验算 2 轴：一轴定距001. 000015. 0204.28526.732635 . 26325 . 22222yxAR实际中心距符合标准中心距。其余轴的验算方法同上，经验算都符合。表 3-3 中间传动轴与油泵轴的坐标坐标孔号 7孔号 8孔号 9孔号 10孔号 11X328.631387.860364.526353.072224.460Y111.868105.130190.296273.511283.511坐标孔号 12孔号 13孔号 14孔号 15孔号 0X120.083161.408118.39170.0000.000Y99.196154.425341.339295.0000.000坐标孔号 16X450.000Y0.0003.4.23.4.2 传动轴轴径计算传动轴轴径计算传动轴轴径的计算方法与上文总体设计时主轴轴径的计算方法基本相同，由材料力学可知，轴的扭转条件为：（3- TTTdnPWT362 . 01055. 92）式中-轴的扭转切应力，单位为 MPa；TT-轴传递的转矩，单位为;mmN 24 P-轴传递的功率，单位为 KW；n-轴的转速，单位为 r/min； -轴的抗扭截面系数，单位为;TW3mm -许用扭转切应力，单位为 MPa，由此可推得实心圆轴的最小直径为 Tmin0d （3- 336min02 . 01055. 9nPCnPdT3）式中 C-计算常数，根据轴的材料经过计算可取轴 36)2 . 0(1055. 9TC7，轴 9，轴 10，轴 11 的轴径为 25mm，轴 12，轴 13，轴 14，轴 15 的轴径为30mm。3.4.33.4.3 坐标检查图的绘制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。内容包括：通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确，检查各零件有无碰撞现象，检查附加位置是否合适，可视具体情况选用 1：1 或 1：2 绘制，绘制顺序是：a) 将选定的箱体的外廓尺寸画上，并根据坐标计算基准坐标架，画出 X，Y。b) 按已知及计算出的坐标值在图上表出各主轴，驱动轴及传动轴位置，注明轴号、转速、动力箱驱动轴和油泵转速、转向。c) 画出各轴齿轮分度圆，注明齿轮排数、齿轮模数及变位齿轮的变位量。d) 用细线条画出各轴、轴套外径、轴承外径、主轴防油套外径，附加机构的外廓及其相邻个别轴的螺母外径。 25图 3-4 坐标检查图3.5 后主轴箱中变位齿轮的计算由上验算轴 4 的实际中心距和标准中心距不相符合，所以在轴上装配变位量的变位齿轮，根据公式几何参数的计算：49. 0AAA实，98.7849. 02)237(22)2(AZmD顶公法线长度比标准公法线长度 L 增大。变L （3-4）sin22mLabLL变276.283351. 020LLLL变时，3.6 主轴校核以下进行按许用弯曲应力校核轴的强度： mmd25mmNmmkgT9 .1141229.11415 . 14 . 15 .195 . 14 . 1 mmMd48.21102 . 64MPaWPM61. 4 T校核弯曲应力： NdTFt032.11532NFFtr67.41920tanNFFt03.122720cos（1）作出水平面受力图及弯矩图，见图 3-5a； 26 NBDCDBDCDFRtHB3 .786032.1153NBDBCFRtHB7 .366mmNRMHDHC8 .38136104（2）作出垂直面受力图及弯矩图，见图 3-5b；mmmzd54 5 .15210427VDrRFFNRVD70 5 .1525 .4827VBrRFFNRVB7 .350mmNRMVVBC9 .170085 .481mmNRMVVDC72801041（3）求出合成弯矩，并画出弯矩图，见图 3-5c；mmNMVMHMcc85.41757)(212121mmNMVMHMcc43.38825)(212222（4）作图：转矩图，见图 3-5d；轴材料 45 钢， MPaB600 MPaC95MPa551 （修正系数） 58. 01emmNT7 .83649 .1442158. 0（5）求出当量弯矩，见图 3-5e；ceMmmNTMMce4 .42587)2(21221（6）MPaMcece23.53201 . 03 主轴合适。MPab551ce ce以下为轴的受力简图、受力弯矩图及扭转图； 27图 3-5 轴的受力3.7 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 14 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，表面粗糙度及，对于需要校核2 . 3aR的齿轮，齿数 28，模数为 2。a)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- 31112HHEdtZZZuuKTd5）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，其值查文HZ献1中图 7-15，取；5 . 2HZ材料系数，单位为，查表 7-5，取；EZMPaMPa8 .189重合度系数，取；Z90. 0Z齿宽系数，其值可查表 7-7，取=0.9；dd 28齿轮比，其值为大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，。u5 . 11iu确定计算参数：29.1441T 72. 01a804. 0a524. 1a因为是直齿， 0p524. 1r18. 1aK0 . 1AK由文献1中表 7-6 知：由表 7-12 知： 128. 1K1 . 11VK5 . 2HZ由文献1中表 7-7 知：8 .189EZ由文献1中表 7-6 选择材料的接触疲劳强度极限应力为： MPaH570lim1MPaH460lim2由文献1中表 7-7 选择材料的接触疲劳强度极限应力为： MPaF230lim1MPaF210lim1由文献1中表 7-8，查得接触疲劳寿命系数

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