机械机床毕业设计54减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计.doc
机械机床毕业设计54减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计
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机械机床毕业设计54减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计,机械毕业设计论文
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1 0 引言 本人这次毕业设计所设计的 16 轴立式组合钻床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。为用来钻削 80T可弯曲刮板运输机中减速器箱体的口面孔而设计的专用机床。该机床可适用于年产量为 1万台的批量生产，为了保证加工零件的质量 、 产量和降低生产成本，在设计该立式组合钻床时，首先应该制定合理的工艺方案，然后按照工艺方案的要求，确定机床的配置形式，选择合理的通用部件，设计专用部件和工作循环控制系统。为表达该组合机床的总体方案，在设计时要绘制“三图一卡”即 80T可弯曲刮板运输机减速器箱体 的加工工序图 、 加工示意图 、 机床联系尺寸图 、 生产率计算卡。然后根据“三图一卡”进行组合机床的设计 、调整和验收。 制造业作为我国的支柱产业，在整个国民经济中占有举足轻重的地位，它是我国比较优势产业，是劳动密集及智力密集型产业。而制造业的主体和基础是机床行业；2002年中国机床一跃成为世界最大的消费国和全球最大的机床进口国。同时加入 WTO以后，全球经济贸易的一体化，这对我国制造业的要求不断提高，各种技术壁垒已经阻碍了我国机床行业走向国际化。如何刷新今天的被动局面，积极的应对挑战、抓住机遇、赢得发展的契机，成为 机床行业普遍面临的问题。在国外，机床改造已有较长的历史，在美国已有 50多年的历史。由于各国的政治、经济、科学技术的差异，机床的种类、性能、结构的繁杂多样，使机床的改造内涵更加丰富多彩，出现了机床的翻修、改进、改装、改造、再生、再造。机床改造在汽车、机床、内燃机、航空等行业广泛应用，并批量投入生产。 一般认为：机床改造就是：利用最新的控制装置和进给系统使旧机床获得新生再造是一种较高的设备改造形式，国外称这种工程技术是把老设备“重新回到图板，以进行再设计，再制造，再鉴定的工作过程。通过全面改造设备主体结 构和控制系统，引入最新技术，使机床达到现代化设计的新机床的水平，以满足现代生产率、精度、环静和技术标准。鉴于机床改造工艺技术水平要求较高。一般工厂用户自行改造。往往难于达到技术性能和经济效益。 现代制造业的优化，除了信息化以外，还包括加工顺序的工艺优化、加工参数、切削刀具、热处理金属成型的优化设计制造，从而实现降低成本、高效益的运作，达到高标准、高规范的要求。 设计课题涉及到课题的分析、资料的查询、资料摘录，整理收集的资料。然后深入盐城市机床厂生产一线向使用者、设计者学习，从而了解所设计的产品的成本、生nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 2 产效 率、特殊用途、设计理念、以及产品的市场竞争力。具体的了解机床的外形、主轴箱的大致结构，并记录了如何有所改进，最后确定设计的方案。以及箱体的结构图，并进行相关零件的选型计算。此种机床的构造设计要求我们具备相当强的实践知识和经济意识因此考虑到：动力装置、电机的选用，优化的配置企业内部现有各种资源，真正做到资源最小化，提高产品精度，实现了经济效益最大化的要求，更好的服务于生产和经济建设。 本课题就是从培养我们的工程实践意识、经济意识，树立正确的生产观出发，并结合机床厂的多年实践总结，该课题的设计由本本人单独完成 ，设计任务由指导老师作了明确指配：由于我负责该立式组合机床的总体设计和组合钻床主轴箱设计，故本人的设计说明书包括立式组合机床的总体设计和组合钻床主轴箱设计，附件有生产率计算卡、图的详细说明。 nts 3 1 立式组合钻床总体设计概述 1.1零件加工工序图 加工工序图是根据选定的工艺方案，表示一台机床上或一条自动生产线上完成的工艺内容。包括加工部件的尺寸精度 、 技术要求 、 加工时的定位基准 、 夹紧部位以及被加工零件的材料 、 硬度和在机床上加工前毛坯的情况。 本工序的加工内容是钻口面 14孔，要求在立式钻床上加工，以底面两销孔（上箱体为顶面）为定位基准，夹紧点位于第三轴孔和对侧的第二 、 四轴孔上。 在一个箱体上 ,因为有两个孔是不对称的 ,为了提高生产效率 ,缩短辅助时间 ,减少设备 ,用一台组合机床来加工上 、 下箱体 。 在主轴箱上把所有轴孔都排成对称的 ,在加工时 ,把不应有的钻头取下就可以加工上下箱体 ,则该立式组合机床有 16根主轴 。 该加工孔的直径为 18mm,表面粗糙度 ,孔深分别为 110mm、 50mm、 25mm。 定位时以底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 式组合钻床上采用 “ 一面两销 ” 的定位方法加工精度是较高的 。 1.2零件加工示意图 加工示意图反映了机床的加工过程和加工方法 ,并决定了浮动夹头或接杆的尺寸 、 刀具的种类和数量 ,刀具的长度和加工尺寸 、 主轴 、 刀具与工件间的关系尺寸等 。合理的选择切削用量 、 并决定动力头的工作循环时间也是调整机床和刀具的依据 。 1.2.1 钻头的选择 加工时选用麻花钻由 量具 、 刀具标准 P290-JB781-65查得 : 钻 110mm深的孔 ,用锥柄长麻花钻 d=18mm,柄部形式 :B L=320mm L0=215mm 锥柄尺寸莫氏圆 锥 2号 ,L2=90.5mm d1=17.2mm 由 P282-JB780-65查得 钻 50mm深的孔和 25深的孔 ,用锥柄麻花钻 d=18mm 柄部形式 B L=320mm L0=215mm 锥柄尺寸莫氏圆锥 2号 ,L2=90.5mm d1=17.2mm nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 4 1.2.2 导向选择 : 由 I P223 表 3-4和 3-3及 P63选择选择导向长度 L1=45mm的固定式导套 。 导套配合的选择查 I 表 3-5可知 : d用 Db新标准为 G7 D用 D/db,新标准为 H7/g6 D1用 D/ga,新标准为 H7/n6 （导套） 1.2.3 主轴的选择 切削扭矩为 1424.86Kg.mm 由 I 表 5-10查得 d=B 410m=7.5 41086.1424=25.22mm 按标准系列取主轴轴径为 30mm 由 I 表 可查得 主轴外伸长度 L=115-15=100mm D/d1=50/36 按杆莫氏圆锥号 2号 nts 5 （主轴） 1.2.4 接杆的选择 选用 B型 (A型为加强型接杆 )11号接杆 （连接杆） 1.3动力部件的选择 1.3.1 动力部件的功率选择 动力部件的功率选择是根据所选的切削用量计算出切削功率及进给功率之需要 ,并考虑提高切削用量的可能性 (一般提高 20 )选择相应的动力部件。 切削用量为 V=13米 /分 n=230 转 /分 f=0.16毫米 /转 刀具耐用度验算 nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 6 T=( 83.155.025.089 6 0 0 )19016.013 189600()( 2.155.0 25.0 BHSV D=181971.027 分 =3032.85小时 一天按工作 15 小时计算 ,刀具耐用度为 202.19天 ,则切削用量选择合理。 切削功率由计算得 :N=14 0.3733=5.227(KW) 取 =0.8则 N动 8.0227.5切N=6.53(KW) 6.53+(6.53 30%)=8.49(KW) 故选用 10KW的电动机。 1.3.2 主轴箱最大轮廓尺寸的选择 根据工件外轮廓尺寸和结构需要 ,选用 1000 630 340mm 的标准主轴箱 ,由于结构的需要在 1000 方向上再加四个导杆座 ,导杆座内径为 100mm,这样用来支承导杆的外形尺寸成为 1200mm,外廓尺寸就成为 1200 630 340mm。 D=36mm D1=30mm B 型 D2=50mm L1=110mm L2=30mm 莫氏锥度号为 2号 , L1选择由具体情况而定 1.3.3 主轴箱钻模板工件等相互之间位置及尺寸 导向长为 45 mm,钻模板厚为 35 mm,加工终了位置时钻模板与工件相距 10 mm,切出长度为 12 mm,导向套与主轴箱间间距为 30 mm,采用活动方式钻模板。（如下图） nts 7 1.3.4 动力循环的选择 动力头的工作循环包括 :快进、行进、工作进给和快退等动作。 本机床采用 “ 工进 快退 ” 的循环 ,这是由机床总联系尺寸图确定后又重 新修改的结果。 1.4 机床联系尺寸图 1.4.1 机床装料高度的确定 考虑到通用部件尺寸的限制和操作方便 ,装料高度可在 850 1060mm 之间选取 ,具体到本设计中取装料高度 1000mm。 1.4.2 夹具轮廓尺寸的确定 装卸工件是在机床外面完成的 ,夹具在装卸工件时可拉进拉出。由于结构限制 ,夹具与滑台做成一个整体是特制滑台。参考 63滑台制造而成 ,导轨部分局部尺寸不变 ,最大外轮廓尺寸为 1200 950 500mm。 1.4.3 中间底座尺寸的确定 中间底座支撑着夹具体 ,按需要取长 为 1700mm.宽和高取坐标准值分别为1000mm和 560mm。 1.4.4 主轴箱各尺寸的确定 前面已经确定了其外形轮廓尺寸 ,根据 I 确定后盖为 90mm,前盖为 70mm(考虑作油池用 )主轴箱体为 180mm。 1.4.5 滑台的选择 滑台的选用应根据工件的外轮廓尺寸和进给抗力 ,工作循环来确定。 进给抗力 : P=300.5 14=4207( g) nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 8 由一部组合机床通用机床部件设计组所编写的指导教材直接查得用 HY63B 型滑台。行程为 630mm,最大进给 抗力为 6300Kg,快进行程速度为 4.2米 /分。 1.4.6 动力箱的选择 由 可查得 ,选用 TD63A型动力箱 ,电机型号为 JO2-61-6。功率为 10KW,驱动轴转速为 48.5rpm。 1.4.7 其它配套部件的选择 由一部组合机床设计小组所编指导资料查得与 HY63B型滑台配套的其它部件为 : 立柱 :型号 CL63A 立柱底座 :型号 CD63 由以上资料即可作出机床总体设计的 “ 三图一卡 ” 具体见图纸和该说明书的附录部分。 下面进行 立式组合钻床主轴箱的设计 2 组合钻床主轴箱的设计 2.1绘制主轴箱设计原始依据图 主轴箱是组合机床的重要组成部件 ,它是选用通用零件 ,按专用要求进行设计的 ,其主要功用是根据被加工零件的加工要求 ,安排各主轴位置将电机和动力箱部件的功率和运动通过一定速比排布的传动齿轮传递给各主轴 ,使其获得所要求的转速和转向 ,并带动刀具进行切削。 由于本次毕业设计要求本人设计的立式组合钻床的主轴箱 ,故本说明书中只对主轴箱的设计、计算作详细的论述 ,而对其总体设计部分只做一般性的概述。 主轴箱设计原始依据图 ,是根据组合机床总体设计中 的 “ 三图一卡 ” 整理编绘出来的 ,其主要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 : (1)主轴箱轮廓尺寸 :1000 630 340mm。 (2)工件轮廓尺寸 921 360mm及各孔位置尺寸。 (3)工件和主轴箱的相对位置。 nts 9 根据以上数据可编制出该立式组合钻床主轴箱设计的原始依据图见图 1 附表 : (a)被加工零件 名称 :80T 可弯曲刮板运输机减速器箱体 材料 :HT200 铸铁 硬度 :HB190 机 床 生 产 率 计 算 卡 被加工的零 件 图号 材料种类 HT200 名称 减速器上 (下 )箱体 毛坯重量 材料 灰口铸铁 硬度 HB190 工序名称 钻口面螺栓孔 工序号 序 号 工步名称 被加工零件数 加工直径 加工长度 工作行程 切削速度 m/min 每分转速 rpm 进刀量 工时 (min) 每转 mm/r 每分 mm/min 机动工时 辅助时间 共计 1 装入工件 1 2 定位夹紧 0.2 3 动力部件工进 18 111 155 13 230 0.16 36.8 4.2 4 工件拔销放松 0.1 5 动力部件快退 155 4200 0.031 6 卸工件 1.5 备注 1.本计算卡是加工箱体时的一些数据 ,下箱体完全相同。 2.装卸工件时是由工人的熟练程度及机床发复杂性决定的 ,本机取 1.5分 ,工作地服务时间和休息时间取 0.3分 (在总时间内 )。 单件工时 4.2 1.831 6.031 机床生产率 Q实 9.9486 要求生产率 Q 5.3478 负荷率 53.76 nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 10 (b)主轴外伸尺寸及切削用量 7.89.1011.123.45.613.1415.161.2轴号181818加工直径(mm)303030主轴直径(mm)50/36 50/36 50/36 D/d1(mm)主轴外伸尺寸100 100 100 L (mm) 131313V (m/min) 230230230n (rpm)0.160.160.16(mm/r) 36.836.836.8Vf(mm/min) nts 11 图 1原始依据图 (c)动力部件 TD63A 型齿轮传动动力箱功率 10KW,电动机转速 970rpm,驱动轴转速 485rpm,驱动轴到动力滑台表面距离为 249.5mm,其它尺寸可查动力箱装配图。 2.2主轴结构形式的选择及动力计算 2.2.1 主轴结构形式的选择 主轴结构形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。 因为本工序是对减速箱箱体口面孔进行钻孔 ,且采用立式组合钻床 ,根据结构的需nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 12 要 ,选用前支承为推力球轴承来承受轴向力 ,用向心球轴承来承受径向力 ,后支承为径向止 推滚子轴承的主轴结构。这种结构能承受较大的轴向力 ,其缺点是轴承较多 ,密封麻烦且拆装不便。 本主轴属于外伸长度为 100mm的长主轴 ,它与刀具钢性连接 ,配以单向导轨用于钻孔。 2.2.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定 初定主轴直径已在编制 “ 三图一卡 ” 时完成 ,由此可在 “ 三图一卡 ” 中得知主轴直径初定为 d=30mm。 主轴箱中齿轮的模数通常有 2、 2.5、 3、 3.5、 4 等几种 ,根据经验 ,初选模数可由公式 : mmNZNm 33230估算 ,再 通过类比法 ,从通用系列中选用各齿轮的模数 ,对于本次设计的主轴箱 ,由于主要传动键中的齿轮往往和多个齿轮啮合 ,受力交复杂 ,往往速度较低 ,受力较大。故选用模数较大的齿轮 ,同时为了便于组织生产 ,在同一主轴箱中齿轮模数最好不多于两种。综合考虑 ,本设计中取传动齿轮模数 m=3。 2.2.3 主轴箱动力计算 因所有主轴都用于钻孔 ,故均选用有止推轴承的主轴 ,各主轴直径和主轴所需动力如下 : (1)钻 18mm孔 ,钻头直径 D= 18mm,转速 n=230rpm 切削速度 V=13m/min,每转进给量 f=0.16mm/r 相应的轴号为 1、 2 由 M= 得6.08.09.1 HBfD M= )84.142422016.018 6.08.09.1 mmkg （ 按 I 表 5-10,可取 主轴直径 d=30mm 即 d1=d2=30mm 由 N= 得：DMV3060nts 13 N1=N2= ）（ KW3 3 62.0183 0 60 1384.1 4 24 由 P=2.6D 得：6.08.0 HBf P1=P2= kg75.27422016.0186.2 6.0 (2) 钻 18mm孔 ,钻头直径 D= 18mm,转速 n=230rpm 切削速度 V=13m/min,每转进给量 f=0.16mm/r 相应的轴号为 3、 4、 5、 6、 13、 14、 15、 16 由 M= 得6.08.09.1 HBfD M= )84.142422016.018 6.08.09.1 mmkg （ 按 I 表 5-10,可 取 主轴直径 d=30mm 即 d3=d4=d5=d6=d13=d14=d15=d16=30mm 切削功率由 N= 得：DMV3060N = ）（ KW3 3 62.0183 0 60 1384.1 4 24 即 N3=N4=N5=N6=N13=N14=N15=N16=0.3362(KW) 切削力由 P=2.6D 得：6.08.0 HBf P= kg75.27422016.0186.2 6.0 即 P3=P4=P5=P6=P13=P14=P15=P16=274.75(kg) (3) 钻 18mm 孔 ,钻头直径 D= 18mm,转速 n=230rpm 切削速度 V=13m/min,每转进给量 f=0.16mm/r 相应的轴号为 7、 8、 9、 10、 11、 12 由 M= 得6.08.09.1 HBfD M= )84.142422016.018 6.08.09.1 mmkg （ 即 M7=M8=M9=M10=M11=M12=1424.84(kg mm) 由 N= 得：DMV3060切削功率 N= ）（ KW3 3 62.0183 0 60 1384.1 4 24 N7=N8=N9=N10=N11=N12=0.3362(KW) 切削力由 P=2.6D 得：6.08.0 HBf nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 14 P= kg75.27422016.0186.2 6.0 即 P7=P8=P9=P10=P11=P12=274.75(kg) (4) 主轴所需功率 4321 NNNNN ）（ KWN 3792.516336.016 根据 N主 =切N式中 为组合机床主轴箱传动效率 ,在加工黑色金属时取 =0.8 9.0 ,本设计中由于主轴较多 ,且传动较复杂 ,为 了保险起见取 =0.8。 则 N主 =切N= ）（ KW724.68.03792.5 根据上述计算 ,选取电机功率为 10KW 主轴所需总切削力为 : 4321 PPPPN ）（ KgP 4 3 9 61675.2 7 46 2.3传动系统的设计与计算 主轴箱的传动系统设计 ,就是 通过一系特定的传动链把动力箱输出轴 (亦称主轴箱驱动轴 )传进来的动力和转速按要求分配到各主轴 ,传动系统设计的好坏 ,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和成本。 2.3.1 主轴位置的分析及传动比的分配 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 ,在没有计算时 ,单一应用计算式、作图的方法就难以达到要求。在设计中 ,采用 “ 计算 、作图和试凑 ” 相结合的方法来设计计算 ,其具体设计步骤如下 : (1) 主轴的位置分析 组合机床所加工的零件 是多种多样的 ,结构也各不相同 ,但零件上孔的分布大体可归纳为以下几种类型 :同心圆分布、直线分布、任意分布。 该主轴箱中 ,轴 1 和 16 由传动轴 O5带动 ,属直线分布 , 轴 2、 3 由传动轴 O4 带动属直线分布 , 轴 4 和 15 由传动轴 O2 带动 ,亦属直线分布。轴 5、 6nts 15 和 13、 14分别由 O8和 O7带动 ,同样属直线分布 ,而轴 7、 8、 9由 O11带动 ,则属于同心圆分布 ,同样轴 10、 11、 12 由传动轴 O10 带动 , 属于同心圆分布 ,从上看出 ,该主轴箱中主轴分布属任意分布。 (2) 传动比的选择 为使结构紧凑 , 主轴箱内齿轮的最 佳传动比一般为 1 1.5,但在立式主轴箱后盖内第四排齿轮 ,根据需要 ,其传动比可取大一些 ,但一般不超过 33.5,据此 ,在本设计中为了使主轴上齿轮直径小些，所以先由第排齿轮减速 ,然后再由箱体内最后一级齿轮升速 ,获得所需的主轴转速 ,这样使结构较为合理紧凑。 (3)传动轴的位置和转速、齿轮齿数 本主轴箱内传动系统的设计是按照计算、作图和试凑的一般方法来确定齿轮齿数。中间传动轴位置和转速 ,设计过程中本着以下原则 : 在保证主轴强度、刚度、转速、转向的前提下 ,应使传动轴和齿轮数量少 ,规格小 ,体积 小 ,尽量用一根中间轴带动多根主轴 ,当啮合中心距不符合标准时 ,可采用变位齿轮或略改变传动比的方法来解决。 尽量避免主轴带动主轴的方案 ,只要满足要求就尽量减少传动轴 ,主轴的规格 ,减少零件品种。 钻孔负载大 ,在结构上尽量使主轴上齿轮靠近前支承 ,减少主轴的扭转变形。 主轴齿轮尺寸受结构限制 (如 :孔与孔中心距小 ,不允许齿轮尺寸过大 ,否则齿轮与齿轮 ,齿轮与轴套就会发生干涉 )不能太大 , 传动系统开始采用较大的降速传动比 ,到主轴后 ,又采用了升速传动 ,这样就会使齿轮尺寸减小。 a.已知各主轴转速及驱动轴到主轴 之间的传动比 主轴 : 21 nn = rpmn 23016 驱动轴 : rpmn 48501 各主轴传动比 :108.2 148523016,.2,01 ib.各传动比分配 : 因为要求主轴上齿轮不过大 ,故最后一对齿轮取升速 108.2i 其余主轴取 108.2 1i驱动轴 O1-O3.O6.O9均用降速 nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 16 108.2 19.6.31 ooooic.确定传动轴位置并配对各齿轮 根据试算、作图和试凑法 ,计算出各传动轴齿轮齿数、模数为 : 驱动轴 1O :Z=25 m=3 O2 轴 :I排 Z=47 m=3 排 Z=43 m=3 O3轴 :排 Z=33 m=3 排 Z=50 m=3 轴：45OOI排 Z=33 m=3 轴：6O排 Z=46 m=3 轴：87OOI排 Z=26 m=3 排 Z=43 m=3 轴：9OI排 Z=41 m=3 排 Z=58 m=3 轴：1110OOI排 Z=38 m=3 排 Z=27 m=3 d.验算各主轴转速 r p mnnnn 6.2281 2 1 2.2 148516321 r p mnn 498.22812255.2 1485154 r p mnnnn 09.229117.2 1485141365 r p mnnnn 23.2340706.2 1485121097 rp mnn 84.243989.1 1485118 转速相对损失在 5%以内 ,符合设计要求。 e.用中间传动轴 O2作调整手柄轴 ,其转速如下 : rp mno 97.28143254852 nts 17 轴 O2的转速较高 ,操作省时省力 ,位置适当 ,可满足要求。 f.采用 B-ZIR12-2型叶片泵 ,经中间传动轴 O6经一对齿轮 传动1636。 rp mn 6 00163645254 85 泵满足要求范围之内在泵 ,800400 rp mn2.3.2 主轴箱的润滑和手柄设置 a.由于叶片泵使用可靠 ,性能良好 ,故该主轴箱中采用 B-ZIR12-2 型叶片泵进行润滑。把油从前盖油池打到顶部由 4R-31-1型分油器把油分成两路通到齿轮集中的 I排 ,两路通到排齿轮进行直接润滑和滴漏润滑 (由于上箱体上有许多孔 ,油是可以从轴承间隙中滴漏下来的 )。 该叶片泵装在主轴前壁上 ,采用油泵传动轴带动叶片转动的传动方式 ,工作时转速为 600rpm。 b.手柄的位置 由于主轴箱上有很多刀具 ,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 ,故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 ,手柄轴的转速应尽可能高一些 ,且所处位置靠近操作者一侧。并留有扳手作用位置的活动空间 ,该主轴箱中安排在 O2轴上是比较合理的。 2.3.3 传动轴直径的确定 : 轴 O2: MO2=2M 主 ).(397.2112584384.14242 mmkgi 查 I 表 5-10,取 d=25由于 O2为手柄轴 ,故去取 do2=30mm 轴 O3: MO2=4M 主 ).(68.5373353384.14244 mmkgi 查 I 表 5-10, 取 do3=30mm 轴 O4: MO4=2M 主 ).(84.2 6 8 6353384.1 4 2 42 mmkgi 查 I 表 5-10, 取 do4=25mm nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 18 轴 O5: MO5=2M 主 ).(84.2 6 8 6353384.1 4 2 42 mmkgi 查 I 表 5-10, 取 do5=25mm 轴 O6: ).(44.10549262786.14244522684.142444226mmkgiMiMM O 主主 查 I 表 5-10, 取 do6=35mm 轴 O7.O8: ).(39.2315322684.14242287 mmkgiMMM OO 主查 I 表 5-10, 取 do7=do8=25mm 轴 O9: ).(8.1 2 7 7 12627384184.1 4 2 4889 mmkgiMM O 主查 I 表 5-10, 取 do9=35mm 轴 O10: ).(32.2 9 5 9262784.1 4 2 42210 mmkgiMM O 主查 I 表 5-10, 取 do10=25mm 轴 O11: ).(32.2959262784.14242211 mmkgiMM O 主查 I 表 5-10, 取 do11=25mm 2.4主轴 箱坐标系计算 坐标系计算就是根据以知的驱动轴的位置及传动关系 ,计算出中间传动轴的坐标 ,以便在绘制箱体零件加工图时 ,将各孔的坐标尺寸完整的标注出来 ,并用以绘制坐标检查图 ,作为对传动系统设计的全面检查。 1.这个主轴箱是安装在动力头上的 ,坐标原点选择在主轴箱左侧的定位销上 ,其尺寸距主轴箱侧边 E=50mm,底边 H=30mm,基准坐标架 XOY。 2.坐标原点确定后 ,可根据原始依据图在基准坐标架上注出各个主轴的坐标 : 主轴 1:x1=768+70+31=869.000 y1=120+82.5-30=172.500 nts 19 主轴 2:x2=768+70+31=869.000 y2=172.5+(232-82.5)=322.500 主轴 3:x3=675+70+31=776.000 y3=315+120-30=405.500 主轴 4:x4=439+70+31=540.000 y4=315+120-30=405.500 主轴 5:x5=251+70+31=352.000 y5=315+120-30=405.500 主轴 6:x6=85+70+31=186.000 y6=315+120-30=405.500 主轴 7:x7=70+31+5=106.000 y7=315+120-30=405.500 主轴 8:x8=31.000 y8=315+120-30=405.500 主轴 9:x9=31.000 y9=106.44+120-30+102.685=299.125 主轴 10:x10=31.000 y10=106.44+120-30=196.440 主轴 11:x11=31.000 y11=120-30=90.000 主轴 12:x12=70+31+5=106.000 y12=120-30=90.000 主轴 13:x13=85+70+31=186.000 y13=120-30=90.000 主轴 14:x14=251+70+31=352.000 y14=120-30=90.000 主轴 15:x15=439+70+31=540.000 y15=120-30=90.000 主轴 16:x16=675+70+31=776.000 y1=120-30=90.000 3.计算中间传动轴的坐标 传动轴 O1: xO1=450.000 YO1=249.5-30=219.500 nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 20 传动轴 O2: 5.1573)5847(32)( 215 OZZmR 取 x=B 则 y= 29 7.15 785.15 7 2222 XR xO2=X15+X=540+8=548 YO2=Y15+Y=90+157.297=247.297 验算 : 2072.022 YXRAR 传动轴 O3: RO2-O3= 5 00.1 392 50433 ）（XO3= XO2+ RO2-O3=548+139.5=687.500 Yo3=YO2=247.279 传动轴 O5:L= 319.124)776869()905.172( 22 60.19369.99102369.99319.124871.80)5.17290(16.62)869776()(871.8016.6210216.62)(211022)3533(31022)3533(32222122221222121XRYLbhadXdRhLLRRdRR则 : 6 3 1.7 6 93 6 9.998 6 915 XXX OYo3=Y1+Y=172.5+79.6=192.100 验算 :1轴和 O5轴 R1=102 137.0)5.826.19()93369.99(102)()(221022516636.06.19369.99102122222220520521byaXRROYXR轴：轴和轴 O4: 631.769054 XX Onts 21 则 : 500.325375.26125.299000.1067531375.26755.797575.12995.45875.105875.647595.45875.645.79875.64)(2175.129)125.299405()31106(5.792)2627(35.792)2627(3802.302351.5521.1922351.55081.8299081.8255.687631.769992333330 1 10 1 1222212222222221050422220305YYaYXXaXXRYLbhadXdRhLLRRdLRRYYYXRYXXXR）（检验 :7 轴与 O11轴 R2=79.5 55.00110722 ）（ YYR9 轴与 O11轴 R2=79.5 0024.022212 ）（ YXR 传动轴 O10:XO10=X12=106 RO10-12= 5.792 26273 ）（Yo10=Y12+ RO10-12=90+79.6=169.500 检验 :O10 轴与 10轴 : R=79.5 006.0494.795.7922 YXR O10 轴与 12轴 : R=79.5 55.095.785.79120 1 0 ）（ YYR传动轴 O9: R1= 5 0 0.1 1 82 41383 ）（R2= 5 0 0.1 1 82 41383 ）（nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 22 L= 45.155)5.32505.170()106106( 22 72 5.7744 8.895.11 844 8.89)(44 8.8972 5.775.11 872 5.77)(2122221222212221XRYLbhadXdRhLLRRdXo9=X010+X=106+89.448=195.448 Y09=Y010+Y=169.5+77.725=247.225 传动轴 O8: R1= 0 0 0.872 26323 ）（R2= 0 0 0.872 26323 ）（L= 1 6 60)1 8 63 5 2( 22 则 :X3=83 Xo8=X6+X=186+83=269.000 Y09=Y6+Y=405-26.077=378.923 检验 :6轴与 O8轴 : R1=87 0 0 0 0 5 7.0077.268387 222211 YXR 5 轴与 O8轴 : R2=87 0 0 0 0 5 7.0077.268387 222222 YXR 传动轴 O7: R1= 0 0 0.872 26323 ）（R2= 0 0 0.872 26323 ）（L= 1 6 6)1 8 63 5 2(0 22 0 7 7.2683878322221 XRYX Xo7=X13+X=186+83=269.000 Y07=Y13+Y=90+26.077=116.077 检验 : 000057.0077.268387 2222 YXR nts 23 传动轴 O6: R1= 0 00.1 562 46583 ）（R2= 5 00.1 062 25463 ）（a=X09-X01,b=Y09-Y01 L= 7 3 7.2 5 5)5.2 4 75.2 1 9()4 5 08.1 9 5( 2222 ba 088.12531.155156531.155)(041.29273.153156273.153)(2122221222212221XRYLbhadXdRhLLRRdX06=X09+X=195.8+155.531=351.331 Y06=Y09+Y=247.5+12.088=259.588 检验 :轴 01与 06 R2=106.5 0 0 0 0 5.04 9 9 9 5.1065.106)()( 2222 bYaXR 轴 06与 07 R1=156 00004.0088.12531.155156 222211 YXR O轴 :X=0 Y=0 17轴 :X=900 Y=0 nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 24 坐标验算表 N-N X Y A实 A A O1-O2 -O6 8 409.731 157.297 15.912 102 106.5 102 106.5 0 0 O2-4 -O3 -15 8.082 189.500 8 157.5 0 157.279 157.707 139.500 157.7072 157.5 139.500 157.5 0.2070 0 0.2070 O3-O4 -O5 82.081 82.081 55.351 55.351 99 99 99 99 0 0 O5-1 -16 99.369 192.369 19.6 104.8 101.364 103.317 102 102 -0.636 0.317 O6-O9 155.531 12.088 156 156 0 O7-13 -14 83 83 26.077 26.077 87 87 87 87 0 0 O8-O5 -O6 83 83 26.077 26.077 87 87 87 87 0 0 O9-O10 -O11 -O8 89.448 89.448 73.2 77.725 77.725 131.423 118.5 118.5 150.434 118.5 118.5 151.5 0 0 -1.066 -O7 73.2 131.423 150.434 151.5 -1.066 O4-3 -2 6.368 99.368 102.114 19.614 102.317 101.364 102 102 0.317 -0.636 O10-10 75 26.35 79.5 79.5 0 O10-11 -12 75 0 79.5 79.5 109.5 80.05 109.5 79.5 0 0.55 O11-7 -8 -9 0 75 75 79.6 79.5 26.395 80.05 109.5 118.5 79.5 109.5 118.5 0.55 0 0 2.5 主轴箱上变位齿轮系数的计算 根据主轴箱的坐标计算和坐标验算表中发现有几个齿轮的中心距超出允许差范围 ( 0.001 0.009mm)故需要对齿轮变位来满足中心距的要求 ,保证齿轮传动准确nts 25 可靠 ,有关齿轮变位量计算如下 : 轴 O2上齿轮 :Z=47 m=的修正 理论中心距 :157.5 实际中心距 :157.707 207.0202 20206.20)5847(2)(c o s 21 tg imimtg imim vZZ w 则变位量为 X=0.21 轴 O4 O5上齿轮 :Z=33 m=3的修正 理论中心距 :101.364 实际中心距 :102 96.2020c o s102 364.101c o s 317.0202 2096.20)3533(2)( 21 tg imimtg imim vZZ w 则变位量为 32.0 轴 1轴 2上的齿轮 Z=35 m=3的修正 理论中心距 :102 实际中心距 :102.3173 5.1920c o s1023173.102c o s 95.0202 205.19)3533(2)( 21 tg imimtg imim vZZ w 则变位量为 95.0 轴 7轴 12上的齿轮 Z=26 m=3的修正 理论中心距 :79.5 实际中心距 :80.05 05.2120c o s05.80 5.79c o s nts减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计 26 53.0202 2005.21)2726(2)( 21 tg imimtg imim vZZ w 则变位量为 55.0 轴 O9上的齿轮 Z=58 m=3的修正 理论中心距 :150.43369 实际中心距 :151.5 85.1820c o s4 3 36 9.150 5.151c o s 066.1202 2085.18)4358(2)( 21 tg imimtg imim vZZ w 则变位量为 066.1 可取变位量 1.1 2.6 绘制坐标检查图 在坐标设计完毕后 ,还需绘制坐标及传动关系检查图 ,以便用来检查坐标计算的正确性 ,齿轮与齿轮箱体 ,轴承与轴承零件之间有无干涉 ,以及附加结构位置是否合适等等。 该立式组合钻床主轴箱的坐标检查图如图 (2)所示 ,图中齿轮分度圆用点划线表示 ,粗实线代表轴 ,细实线表示轴承。 从该检查图上可以看出 , 主轴箱的坐标设计是正确的合理的 ,齿轮与齿轮、轴、箱体 ,轴承与轴承等零件之间都无干涉 现象 ,其它附件的位置安排也是合理的。 2.7 主轴箱中轴的校核计算 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 ,根据其所受的扭矩 ,由 I 表 5-10 选取的 ,故它们的刚度是完全满足使用要求的 ,这里只对那些相对强度较弱的轴进行强度 校核。 在本主轴箱中 ,由于轴 1 16 都是钻孔 ,且钻孔直径都是 18,所受的切削力相当 ,只是在钻孔深度上有所不同 ,故在 校核计算中可任选其一进行校核。若能满足强度要求 ,则其它各轴也能满足强度要求。 nts 27 我选择轴 13进行强度校核计算 13轴受力情况如图 (3)所示 (a) 切削 扭矩 mmNmmkgT .6.14248.86.1424 轴上齿轮齿数 Z=32,m=3 则 d=Mz=32 963 NtgFtFrNdTFt02.1083639.084.2962084.29696 6.1424822轴的材料为 Cr,热处理 C42 1.作出水平受力图 ,弯矩图 图 (b)(c) mmNBCRMNFRRHBHCtHDHB.76.115767842.14842.14821 2.作出垂直受力图 ,弯矩图 图 (d)(e) NFrRR VDNB 01.5402.1082121 mmNBCRMVBVC .78.42127801.54 3.求合成弯矩 ,并作出合成弯矩图 图 (f) mmNMMMVCHCC .45.123 1978.421 276.115 76 2222 4.作出扭矩图 ,考虑到开始切削和终了切削
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