图纸共12张，如下所示
A0-ZS175柴油机机体钻孔工序图.dwg
A0-加工示意图.dwg
A0-机床联系尺寸总图.dwg
A1-前盖补充加工图.dwg
A1-右主轴箱装配图.dwg
A1-后盖补充加工图.dwg
A1-箱体补充图.dwg
A2-传动轴.dwg
A3-上盖.dwg
A3-齿轮.dwg
A4-套 .dwg
A4-防油套.dwg

目录
1 前言 1
2 组合机床总体设计 3
2.1 总体方案论证 3
2.1.1 加工对象工艺性的分析 3
2.1.2 机床配置型式的选择 3
2.1.3 定位基准的选择 3
2.1.4 滑台型式的选择 3
2.2 切削用量的确定及刀具选择 4
2.2.1 切削用量选择 4
2.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的计算 4
2.3 组合机床总体设计—三图一卡 5
2.3.1 被加工零件工序图 5
2.3.2 加工示意图 6
2.3.3 机床尺寸联系总图 8
2.3.4 机床生产率计算卡 10
理想生产率 10
实际生产率 11
机床负荷率 12
3 组合机床主轴箱设计 13
3.1 主轴箱原始依据图的绘制 13
3.2 主轴结构型式的选择和动力计算 14
3.3 主轴箱传动设计 14
3.3.1 主轴箱传动路线的拟订 15
3.3.2 根据原始依据图对坐标尺寸的计算 15
3.3.3 传动轴位置及齿轮齿数的确定 15
3.3.4 传动轴直径的确定 17
3.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制 17
3.5 轴、齿轮、轴承、键的校核 19
3.5.1 轴的校核 20
3.5.2 齿轮的校核 20
3.5.3 轴承的寿命校核 22
3.5.4 键的强度计算 23
3.6 主轴箱前、后盖及箱体设计 23
3.7 附件的选择 23
4 结论 25
参考文献 26
致谢 27
附录 28

ZS175柴油机机体三面钻削组合机床
总体及右主轴箱设计
摘要：组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。本课题设计了一台用于ZS175柴油机机体三面钻孔的组合机床。机床采用卧式三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便。设计内容主要分为总体设计和右主轴箱设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。主轴箱是组合机床的重要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成，靠夹具的导向装置来保证孔的加工位置精度。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱设计包括主轴箱原始依据图的绘制，主轴结构型式的选择和动力计算，主轴箱传动系统的设计与计算，主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制，轴、齿轮、轴承、键的校核，主轴箱前、后盖及箱体设计。本组合机床运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，提高了工作效率，达到了设计要求。

关键词：组合机床；钻削；主轴

Design of the General and Right Headstock of Modular Machine Tool for drilling Holes on Three-Side of the body of ZS175 Diesel Engine
Abstract: Machine is designed according to the standardization and serialization of generic components and parts are processed according to the shape and design of process-specific components of a dedicated machine. A Modular machine tool was designed for the ZS175 diesel engine with three-side drilling holes. Three horizontal machine used for processing program, processing and assembly process is good, spare parts to facilitate clamping. The focal point of this topic could be divided into two parts: the general design and the right headstock design. The general design includes the confirmation of the modular machine tool, the selecting of the structure type and the completing of the technological drawing of the parts to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutter display and the efficiency card of manufacturing. Combination of machine tool spindle box is one of the important parts, according to special requirements of design, from the common parts of the fixture on the guiding device to ensure the accuracy of hole location processing. Its main role is to be processed in accordance with the processing requirements of parts, arrangement of the spindle position, and power and movement by electrical or power components to the spindle, so that it can be the requirements of speed and steering. Spindle box spindle box design includes mapping the original basis, the choice of spindle structure and dynamics, the spindle box drive system design and calculation, spindle box coordinates, the mapping coordinates inspections, shafts, gears, bearings, the school bond nuclear, spindle box before the design of the rear cover and cabinet. Combination of the smooth functioning of the machine, simple structure, reliable work, loading and unloading convenience, increased efficiency, to achieve the design requirements.
Key words: Modular Machine Tool; Drilling; Head stock

一、设计内容
设计一台钻削单缸柴油机气缸体左面、右面、后面孔系的组合机床，具体进行
总体设计和右主轴箱设计。主要内容有：
1．总体设计
1)制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。
2)三图一卡设计，包括：
(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
2．右主轴箱设计
(a) 右主轴箱总装图 (b)零件图 (c) 有关计算、校核等。

二、设计依据
1．课题来源：盐城市江动集团；
2．产品名称：ZS175型柴油机；
3．被加工零件：气缸体（附零件图）；
4．工件材料：HT250；
5．加工内容：钻削气缸体左面上3×φ6、φ8、φ4孔；
钻削气缸体右面上4×φ4、φ3孔；
钻削气缸体后面上2×φ10、3×φ4孔。
6. 生产纲领：大批大量；
7．批量：本机床设计、制造一台。

三、设计要求
1．机床应能满足加工要求，保证加工精度；
2．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；
3．机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；
4．机床各动力部件用电气控制；
5．设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图；过
程要求：装配图需提供手工草图；
6．毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字；
7．查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
8．到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
9．撰写开题报告。

四、毕业设计物化成果的具体内容及要求

1、设计成果要求：
1）毕业设计说明书 1 份
2）被加工零件工序图 1 张
3）加工示意图 1 张
4）机床联系尺寸图 1 张
5）生产率计算卡 1 张
6）右主轴箱总装配图 1 张
7）右主轴箱体零件补充加工图 1 张
8）其它零件图不少于7张
2、外文资料翻译（英译中）要求：
1）外文翻译材料中文字不少于3000字；
2）内容必须与毕业设计课题相关；
3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。

ZS175柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计

内容简介：: in of . 7185237 2611, 7185in a in to a of 000 ( in of a 000 as to KM is of In in of to in a to a so is so a of of A KM is ). a to a by or of in KM of on a of of on of of to in of on on to in of to by as in In to be to A of 1,2, 3,4,5, 6 In 7, on by a of an or of by of is to an As is a a of 2001) 4855a ,000 is in in in in in is of is to of of in We a in in We we in is in KM a of in , is of to on is a of an in is a of of as as in be by on KM of in of at is to be in of be or to a in an is by s to of in in to in by to of s is in be in as do of of to of be to in of is an be to is by is is KM . an to an of to of to of to in by 1. A 12et (2001) 48554. a “no in or a of by a by of in a - , to in of is to on a is in It is to to of to of is to in to of of as or of to to in KM of by 10. As a to a or a is in . of a R) M)of of of of of of be to of a 2. 3. of . et (2001) 4855R, is to of in be of to of to s s is TM s M) be at of of of of TM of to ( is is of to to to to on as If a at a of of on a of to of s to of in to a is to an to in at an As a in ). of is be or to on of a is of of of to on of a is of of of be by to of a of of is of of in of to of )T 5 1# 1 )51B. et (2001) 48to be to of it is to of to is A a is to a is by is of R on a is to a to a in of is of to R of of of by of of ). to R of be to of of be is to R of to is is to be of of of of of of If be in to In is of in to in of to an be 4. of of 5. of of . et (2001) 48to 00 mm of 1 2 3 to 4 5 )on a to is to spheri 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名葛卫军班级 B 机制 052 学号 0410110314 指导教师陈西府 1 外文资料名称： in of 文资料出处： of 5 (2001) 附件：指导教师评语：签名：年月日 (用外文写 ) 2 校准并联机床的不确定参数伯恩哈约翰洛塔尔葛卫军译摘要：本文概述了校正并联装置的详细方法，以确定目前运动学的不确定性参数（联合位置，初步支撑长度，主轴位置和方向）。这种不确定性的估算方法是利用拟应用于连续测定方法的运动学参数完全组装旋风铣床。结果不确定性存在于 2000 年运动学参数的旋风铣中。关键词：台；标定；运动学参数；不确定性在过去十年中，在多轴机床的基础上并联机制（已开发并行销世界各地作为替代传统串行堆叠滑动正交机器架构。其一般区别于交串行机制，个别驱动器负责个别笛卡儿的自由度（自由度）是加入端对端的串行连接链固定地面的移动帧帧。在并联机床架构，个别驱动器通常不会安排独立控制一个单一的笛卡儿自由度。相反，驱动器的安排，使每一个驱动器之间的连接固定和移动帧画面。这种在笛卡尔空间的组合驱动器控制的移动帧是一种常见的对并联机床台（图 1 ）的台连接流动的平台，固定地面框架由六个扩展链接或支柱有 6 个自由度。图一一般并联机床的机器，从一家运动学模型的特殊机器对笛卡尔的进行了不同立场和方向工具这些机器依靠点检测精确定位的参数检测运动学模型独特的特殊机器中的参数运动学模型包括空间位置的联合中心在机器上 3 的基地和移动平台，初步支柱长度和支柱流离失所。流离失所的支柱很容易从传感器获得的机器上。然而，剩下的运动学参数（联合中心地点，并初步支撑长度）是难以确定当这些机器在其完全组装状态。这些机器的规模和复杂性通常使有些不良的困难和确定剩余运动学参数的直接检查，如在三坐标测量机。为了有用的精密定位应用技术必须发展迅速校正机确定运动学参数。本文是组织以下列方式的叙述方法对评估的不确定性传播的并联机床校准。第 3 节包含一个简短的故事大纲，标定方法这方面的工作。第 4 节中错误预算校准测量精确。第 5 节给出了结果的不确定性传播模拟。第 6节比较模拟结果与实验结果进行的检测。 2 评估不确定性传播的方法目前的不确定性的外部测量文书相结合的不确定性在机器动议创建中的错误数据所使用的校准算法来计算的参数，机器的运动模型。因为错误是在对收集到的数据，将有错误存在于计算机模型参数以及。由于这些计算机模型的参数不相同的符合实际的物理参数的实时机，定位误差将导致恢复时参数中使用位置控制的机器。这些定位误差，由于不正确的参数该模型将复杂的不确定性固有的机器本身，因此在最后计算机器的精度。这一点很重要不容忽视。其不确定性所引起的机器本身（即，可重复性，传感器决议，未热和几何影响）影响整体性能的定位机器的两倍。首先，他们购买的基本的不确定性测量数据所使用的校正算法。其次，在校准完成后，和新参数化运动学模型用于机械控制，这些同一台机器上的不确定性仍然存在，并有助于以定位误差。我们建议通过以下方法来实现对并联机床校准并评价其不确定性传播的过程： 1在校准测量预测其不确定性，构建一个错误预算。 4 2构建一个错误预算机器本身的规模长度误差以及热效应，传感器决议，非球形联合动议，以及其他影响固有的特殊机器的非重复性的定位。 3结合这两个不确定性来源估计整体的不确定性存在于收集数据使用的校正算法模型参数。 4建设一个“完美”的机器数据模式，不承担任何不确定因素存在测量仪器或机器。 5执行拟校准进程运行多个校正算法次，每次腐蚀的“完美”的数据与随机产生的错误假定均匀分布在不确定性预测的范围加上错误的预算分析。 6分析了分配中的错误模型参数从蒙特卡洛模拟。 7使用电脑的运动学模型与每套模型参数得到校准模拟，模拟运动在某个特定机器精度性能测试（即光干涉位移测量等），包括不确定性与机器本身的仿真。 8分析了模拟的性能数据。这显示了仿真的一系列成果之一是可能从特定的校准实现最后机定位性能测试，还可以修改这些模拟研究不同贡献者的整体定位性能的机器。例如，人们可能认为，机器本身是完美的，以确定如何在不确定性的外部校准测量仪器有助于机器定位误差。相反，人们可以认为外部测量是完善和审查繁殖各种来源的机器的错误，如热效应和非球形的最后定位精度性能的联合运动。 3连续测定技术的标定方法其中概述的第 2 种办法是用来评价不确定性传播的校准装置和并联机床新方法的顺序运动学参数的测定在发的作者的报告以及其他。为图二 5 了方便读者，这种方法简要介绍了使用的空间坐标测量装置的参数辨识方法，例如激光跟踪仪或激光球吧。校准完成四个步骤： 1地点中央参照系（ R ）和机框（男） 2识别中心旋转的空间位置的接头 3测定主轴方向和轴向位置 4测定的初步支撑长度为了使机器控制器能够控制的路径工具点，有必要表达地点平台关节相对主轴鼻子主轴中心线方向。这是通过下面的测量程把固定持有衡量点附加到刀柄安装在主轴。刀柄的手慢慢旋转。，在几个不同的地点停止运动，对坐标测量点进行测量。把这些坐标然后转化为相关系统。这些点都最理想的应该是一个完美的圆形路径。数据收集完整，测合适的坐标，然后在合适的一个圆圈中最适合。该单位的正常载体最适合方向是方向向量主轴相对的系统。坐标中心的圆圈预计沿在积极的方向发展正常载体的抵消距离夹具和刀柄的坐标中心的主轴轴向上（图 3 ）。图三 4 误差估算取得成功的程度校准方法的顺序是严格依赖机器运动的稳定的长度支撑和测量坐标的质量测量点。如果机展示完美的重复性和测量了完美的外部测量装置。那么，恢复模型参数将是准确的。但是，有几何和控制器的影响，这可能导致在测量周期实际支柱长度的不同。此外，外部测量仪器是不能产生完美测量。因此，为了估计数额不确定性存在于收回运动学参数和繁殖的运动学参数不确定性在工具提示，必须建造不断支持长度和测 6 量装置的误差估算。四个不同的情况进行了审议（表 1 ）。情景 1 的最佳估计数的不确定性目前在实际系统。案例 2 假定现实机器中的不确定性与完善的测量。情景 3 假定现实中的测量不确定度以一个完美的机器。案例 4 是一个更加乐观版 1 假设，这两个机器和工具的不确定性减少了 50 。表一 5模拟导致不确定性的结果用蒙特卡罗方法概述图 2 误差范围为 4 个不确定性的情况，并六个独特的 20 分的运动路（每个支柱）的不确定性传播到回收联合参数计算和列载于表 2 ，第 3 和第 4 。报告中的不确定因素共同立场代表了球的半径等于不确定性（ 1 秒）为中心的在相应的工程联合中心。表二表三 7 表四 6机械运动的不确定性对于每个情况下，一个子从 1000 到 10000 模拟参数设置种选择。每个参数设置选择是用来模拟运动机床了理想的刀具轨迹（图 4 ）。其中的差异模拟路径和所期望的路径，然后进行分析，以决定有效的运动学参数。图四虽然任何路径或路径的一种可用于一系列圆形的轨迹。选择（表 4 ）对于每一个圆形追踪其坐标最适合圆心，最适合的半径以及最大和最小半径计算。对于每一个圆心的追踪，质量指数（齐）计算（表 5 ），它结合了非圆测量（和圆心位置错误（。规模较小的齐意味着更多的议案贴近理想的运动。微量的齐 5 0 表明完美的圆周运动。 8 表四表五 7实验结果实验将三个独立的顺序测定方法进行了三个新的数据库控制器建造。虽然将是取的是比较确定的实验运动学参数，但真正的价值是未知的。因此，刀尖运动测量，并用来评价的有效性，仿真预测不确定性的传播通过校准过程。这三个新套运动学参数和原始设置验证一系列六个圆形痕迹（表4 ），共 24 个记录的轨迹。对于每一个圆心方程计算平均和范围（最高，最低）计算（表 6 ）。图表 1 展示意味着最低范围的四个数据库。这表明，四个数据库在最好的整体性能的基础上验证测试。此外，价值从实验测量在预测范证实的有效性仿真作为一种手段，评价一个特定的校准程序。 9 表 6 8. 结论本文的目的是介绍一个用系统方法验证在并联机床运动学的参数的不确定性和在刀尖的轨迹运动的不确定性。这种不确定性在刀尖轨迹有着广泛的应用，实现对某一特定机器精确性性能的测试，和对某一特定测量仪器的一系列校准。该方法也可用于评估的相对重要性各种不确定性的来源，并在机器测量系统中的最终校准结果。 2008年 2月第 36卷第 2期机床与液压日期 : 2007 - 03 - 13基金项目 : 重庆市重大科技攻关项目 (2006; 重庆市科技攻关项目 (2005 者简介 : 张良 ( 1980 ) , 重庆大学机械传动国家重点实验室在读硕士研究生 , 主要从事机械动力学研究。电话 :13527452093, E - 631 控机床主轴箱动态特性研究张良 1 , 杨为 1 , 陈小安 1 , 刘德永 2(11重庆大学机械传动国家重点实验室 , 重庆 400044; 21重庆第二机床厂 , 重庆 401336)摘要 : 为了全面分析主轴箱的动态特性 , 掌握准确的动态参数 , 以控车床主轴箱为研究对象 , 采用限元模态分析对其进行动态特性研究 , 并用模态实验验证了有限元模态分析的正确性 , 证明得到主轴箱的动态参数是可信的 , 为主轴箱结构改进提供了理论依据。关键词 : 主轴箱 ; 动态特性 ; 有限元法 ; 模态分析中图分类号 : 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3881 (2008) 2 - 022 - 3C L 100044, 101336, ic of C EM ic of by It p of ic 机床向高速化、高精度发展 , 人们对主轴箱提出了越来越高的要求 , 通过对主轴箱动态特性进行分析研究 , 准确得到其动态参数 , 是满足机床现代发展需求的有效途径。对于主轴箱的固有动态特性 , 已有学者做过分析研究 , 但这些分析都存在不全面的问题。如文献 1 只对主轴箱进行了振动测试分析 ,缺少理论分析结果 ; 文献 2 是对整机进行了动态分析 , 从整机角度去分析主轴箱的动态特性 , 没针对性的对主轴箱本身固有动态特性进行分析研究。因此 , 为了全面分析主轴箱动态特性 , 掌握准确的动态参数 , 本文建立主轴箱有限元模型 , 采用元模态分析对控车床主轴箱进行动态特性研究 , 并用模态实验验证了有限元模态分析的正确性 , 说明有限元模态分析得到的动态参数是准确的 , 为进一步结构改进提供了理论依据。1 有限元模态分析111 一种矢量正交化方法 3 , 其基本特点是利用一个递推公式产生一个正交矢量矩阵。通过它可把原来的对称矩阵的特征值问题转变为一个三对角矩阵的问题 , 在保证效率的同时也不会丢根。其原理如下 : 对于特征值问题( K ) = 0 (1) = I (2)式中 : K、 M 为称正定矩阵 , 为系统孤立特征值 , 为对应的特征向量。 K、 M、和都是设计参数数 , 将式 ( 1)、 ( 2) 分别对数 ,可得( K ) 99p = b (3)29p + T 9 = 0 (4)其中 :b = 99 9 9 (5)式 (3) 是秩为 n - 1的奇异方程组 , 有无数个解 , 在式 ( 4) 的约束下 , 可得唯一解。将式 ( 3) 化成等价方程组 , 并令 9 / 9p = x, 则(M - 1 K ) x =M - 1 b (6)采用截断任取初始向量计算 :M - 1 b - (M - 1 K ) 7)为了将方程组的阶数降低 , 应使尽量少的特征向量 1 , 2 , , m 生成的子空间 , 为此采用迭代法选取初始向量式 (6) 改写为 : iM x + b (8)构造迭代算法 : 1994 + 0 (9)选择初始向量 : K - 1 1( - 1 ) k - 1 b (10)由式 (7) 可得M - 1 ( iM k - 1 ) s b (11)这里代次数 , 特征向量生成的子空间中的一个向量 , 故 1k (12)由式 (11)、 (12) 得 : 1k =M - 1 ( iM k - 1 ) s b (13)方程两边前乘可求出待定系数此 , 1 i k + 1s( Tk b) k (14)对于固定的整数 r( i r n) , 如取 i i + 1s (15) 为控制精度的小数 , 于是 1 i Tk b) k (16)这时方程的阶数 m r。112 有限元模态分析控车床主轴箱是铸造的基础上进行粗加工而得到的 , 箱体外部存在倒圆角的加强筋 , 以及主轴箱各个边都进行了倒角处理。在建立主轴箱有限元模型中 , 这些倒 (圆 ) 角会产生畸形网格 , 影响计算精度 , 取消这些倒角并不会对结果产生很大影响。因此 , 在建立主轴箱几何模型时 , 简化其几何模型 , 取消所有的倒 (圆 ) 角。图 1 主轴箱有限元模型将主轴箱几何模型导入有限元软件 ,采用实体六面体进行网格划分 , 共有 35 017个单元 , 44 722个节点。主轴箱有限元模型如图 1所示。主轴箱密度为 7185 103kg/ 泊松比为 0127, 弹性模量为 156在模型进行材料属性定义 , 边界条件为无约束 , 选用提取实特征值 , 提交自由模态分析计算 , 得到主轴箱的固有频率和振型 4 。2 模态实验图 2 主轴线框图模态实验的基础是通过布置测量点和激振点建立测试对象的线框图。测量点和激振点布局一定要合理 , 否则将导致部分重频模态不可控、不可观或弱可控、弱可观 , 出现遗漏现象 5 。控车床主轴箱有加强筋和凸台 , 形状比较复杂 , 对其进行合理布点是实验成功的基础。为了勾勒出箱体结构特点 , 本实验共布置 74个测点 , 建立线框模型 , 如图 2所示。由于主轴箱是铸造而成的箱体结构 , 质量近100但其无量纲阻尼系数 (阻尼比 ) 仅为 10 - 2量级 , 并且考虑实验的可操作性 , 实验采用单点激励多点拾振法。其实验的测试系统框图 , 如图 3所示。图 3 测试系统框图为了得到准确的固有动态特性 , 采用橡皮绳将主轴箱处于自由状态 , 与有限元模态分析边界条件一致。在做实验时 , 先开启数据采集系统 , 再打开信号发生器 , 数据采集完后 , 先关闭信号发生器 , 再停止采样。这样尽量减少能量泄漏以达到减小实验误差。同时 , 由于铸造而成的主轴箱具有较强的吸振能力 ,一定要采用平稳、较大能量的激振力对主轴箱进行激振。实验时 , 在 46号点施加激振力 , 在其余各点依次拾振 , 得到各点的加速度响应函数 , 对采集的信号进行双通道 , 得到各测点的传递函数。以 46号点为原点导纳 , 应用实模态导纳圆拟合法进行拟合 , 得到主轴箱动态参数 , 即固有频率、阻尼和振型。3 结果比较和分析有限元模态分析与模态实验得到的结果进行对比 , 如表 1所示。32第 2期张良等 : 控机床主轴箱动态特性研究 1994 有限元模态分析与模态实验结果对比阶数阻尼比 /% 频率 / 论值 / 差 /%1 11557 141359 131658 511322 41499 2119083 11178 271969 261155 619354 01742 371191 331589 1017325 01375 421299 391499 710886 01001 511425 471145 31631由于模态实验采用单点输入多点拾振法 , 可能丢失某些阶次的固有频率 6 , 但从前六阶来看 , 实验得到结果跟有限元分析的结果非常接近 (大部分误差 10%以内 ) , 充分验证了采用进行有限元模态分析的正确性 , 得到的动态参数是可信的 , 建立的有限元模型是合理的 , 可用于进一步理论分析。在有限元模态分析得到的模态振型图中 , 前四阶振型图 , 如图 4所示。从振型图可以看出 , 主轴箱在第一阶主要变形是扭转 , 后面几阶是以前后壁弯曲变形为主。这主要是由于主轴箱是铸件空腔结构 , 箱体内部没有加强筋。要提高主轴箱固有频率 , 可以从增加内腔加强筋着手 , 以提高前后壁刚度。图 4 主轴箱模态振型图4 结束语(1) 本文建立了主轴箱有限元模型 , 对主轴箱动态特性进行了有限元模态分析 , 并对主轴箱进行了模态实验 , 说明有限元模态分析得到动态参数是可信 , 也表明本文所建的有限元模型是正确的。(2) 通过振型图显示 , 可以直观的看出主轴箱的振型和薄弱环节 , 主要是箱体前后壁处 , 为进一步结构改进提供了理论依据。参考文献【 1】邵汝椿 , 林颖 , 刘新建 1 主轴箱振源分析和自动识别 J 1华南理工大学学报 : 自然科学版 ,1994, 22 (4) : 121 - 1241【 2】李玉盛 , 严学书 1 主轴箱振动统计分析 J 1机械设计与制造 , 1996 (2) : 39 - 401【 3】杨为 , 邱清盈 , 胡建军 1机械结构的理论模态分析方法 J 1 重庆大学学报 : 自然科学版 , 2004, 27(6) : 1 - 41【 4】 5】廖庆斌 , 李舜酩 , 朱丽娟 1基于随机激励的某机匣模态实验与分析 J 1航空动力学报 , 2005, 20 ( 6) :932 - 9361【 6】李兆文 , 王继先 , 夏锡全 , 等 1发动机油底壳的动态特性分析 J 1安徽农业大学学报 , 2006, 33 ( 3) :423 - 427142 机床与液压第 36卷 1994 文章编号 100426410 (2005) 40 大型摇臂钻床的设计主轴箱主传动部分的设计与计算机械工程及自动化 011 班 2001011118 韦宗源指导教师 : 李宝灵徐武彬肖学勤等摘要 : 本设计 40 型摇臂钻床是在原系列摇臂钻床的基础上 , 参照国际标准设计制造成功的多功能新系列产品 , 结合现代企业实际需要而开发的新产品。在设计过程中 , 运用了先进的设计理念和大的安全系数 , 并在符合国家标准的前提下 , 兼顾使用高效、美观大方、安全、操作性能高等特点。在设计过程中 , 主轴箱部分是整台机床的核心部分 , 它由主轴变速部分、主轴进给部分、主轴及操作部分、主轴夹紧部分、主轴平衡部分等组成 , 其中主轴变速部分是设计的核心部分。在设计主传动时 , 采用了 22 级主轴变速 , 参照原来的摇臂钻床的主传动系统 , 在原来的基础上采用了九轴传动方案。设计过程中在基础上有所创新 , 就是在主传动变速机构中增加了过载保护 , 以及正反转、停车 (制动 ) 的设计 , 主传动部分采用液压预选调速。本机床的主要用途 : 大中型零件上钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、璁平面等工作 , 在具有工艺装备的条件下可以进行镗孔 , 完成管板、大法兰等加工和非标准的钻孔作业。 40 型摇臂钻床 , 最大的钻孔直径 125 毫米。关键词 : 摇臂钻床 ; 主轴箱 ; 主轴 ; 主轴平衡 ; 钻孔T h is of 30125 40 is a of m u w h by to n . In p w e u se p le w b ig t p bo th u s, h T he is co re of w h is of p ax o of p ax is p is p ax is s t of p ax is mo st t co re of Sp tu rn 2 A to of o 30100 to n in th ax is p ro is in o In p 30100 is to p ro in lo rd o p m In m it is u bo t bo w h 25 m a ho sp 绪论课题背景 : 金属切削机床是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机器 , 在制造业中 , 尤其是机械行业机床有着非常广泛的应用。然而钻削加工仍然在零件加工中占有相当的比例 , 据统计在零件加工中钻孔加工占 25% 以上。摇臂钻床仍然是钻削加工的主要设备之一。作为传统的老产品摇臂钻床 , 有数百年的发展历史 , 其产品都在不断地更新 , 功能也越来越齐全、性能也不断地完善。在经济全球化的今天 , 机械行业国际竞争日趋激烈 , 给企业带来了严峻的挑战。企业对加工中占有相当地位的钻床也提出了更高的要求。为了适应竞争环境 , 钻孔效率提高自然成了节省生产时间、降低第 16 卷增刊 3 广西工学院学报 V o 2005 年 10 月 F X V O F T Y O 成本的途径之一。目前国内外制造企业 , 趋向中、大孔钻孔加工 , 而我们开发的 40 型摇臂钻床 , 就是高效率的钻孔工艺设备。它主要用于中大型零件上钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、璁平面用等工作 , 在具有工艺装备的条件下可以进行镗孔 , 完成管板、大法兰等加工和非标准的钻孔作业。 40 型摇臂钻床 , 最大的钻孔直径 125 在机加工孔直径小于 125 可以直接一次钻出 , 大大地缩短加工时间 , 孔尺寸精度由钻头保证。40 型摇臂钻床出现 , 避免了小型钻床加工中、大孔的烦琐工序 , 毫无疑问减少了成本。现代企业要求快速生产 , 而大型摇臂钻床 40 型摇臂钻床就是针对孔加工的高效率设备 , 所以发展 40型摇臂钻床是现在之所需 , 将来也有广阔前景。本设计是为桂林正菱第二机床有限责任公司研制开发的新产品号的摇臂钻床。二、方案设计(一 )摇臂钻床的机床原理及其基本要求40 型摇臂钻床由主轴箱、摇臂、立柱、工作台等组成。主轴箱是摇臂钻床的核心部分 , 由主轴变速机构、主轴进给机构、主轴及操作机构、主轴夹紧机构、主轴平衡机构等组成 ; 本设计的主轴变速部分 , 变速时用液压控制调速 , 液压油进入油缸通过拉杆拨动滑移齿轮改变啮合状态实现主轴变速 , 而通过一个操作手柄可以实现主轴正、反转及刹车。本机床是在原系列机床的基础之上 , 在设计过程中运用先进的设计理念和大的安全系数 , 增加外柱自动润滑装置 , 更改电器箱翻盖方式、电器布线和电器操作按钮等 , 并在符合国家标准的前提下 , 以准为目标 , 兼顾实用、高效、美观、易操作、易维修和安全性能高等特点。主要技术参数如表 1。表 1 主要技术参数项目数值单位项目数值单位最大钻孔直径 125 轴转速级数 22 级跨距 4 000 轴进给量范围 0106 312 轴线至立柱母线最小距离 600 进给量级数 16 级主轴行程 560 箱水平移动距离 3 400 允许最大扭矩 312 端面至底座工作距离最大 2 500 700 轴最大进给抗力 50 升降距离 1 250 电机功率 1815 升降速度 01017 m s 主轴行程米制 80摇臂回转角度 360 主轴转速范围 613 800 n m )主轴变速机构的主要结构型式主轴的变速机构厂家要求 22 级主轴的变速 , 采用 32 级主轴变速 , 通过重复 10 级变速得到 22 级主轴变速。其中重复的 10 级转速中 , 通过液压控制轴及轴 (或轴 )上的滑移齿轮实现锁住传动扭矩较大的级速。在设计时考虑了两种设计方案 : 方案一通过 8 根轴实现 22 级主轴变速 ; 方案二通过 9 轴实现轴实现 22 级主轴变速。方案一主轴变速部分轴向尺寸比方案二稍小 , 可以减小主轴箱的高度但传动比较大 , 齿轮大小悬殊很大 , 特别是主轴上的齿轮显得很大 , 这样在采购齿轮材料时就很繁琐 , 而且主轴上有两个主轴变速齿轮与之相对应的啮合齿轮为滑移齿轮 , 这样影响运动传递的平稳性 ; 方案二增加了主轴过载保护装置 , 当主轴过载时通过主轴过载保护装置起到过载保护作用。 9 根轴传动减小了传动比 , 有利于传递运动的平稳性 , 使得大小齿轮悬殊不至于过大 , 其主轴上传动齿轮只有一对固定齿轮 , 且采用斜齿轮 , 其好处是斜齿轮传递运动比直齿轮平稳且承受力比直齿轮大 , 能减小齿轮的部分径向力和主轴承受的径向力 , 有利于主轴的旋转精度。其不足之处是该结构增加了主轴箱的高度和轴的长度 , 使得整个箱体尺寸要比 8 根轴传动要稍大些。011 广西工学院 2005 届优秀毕业设计 (论文 )摘要选编 2005 年 10 月图 1 主轴转速图鉴于提高机床的安全系数及采集齿轮材料的便利 , 最后采用了 9 根轴传动的方案。三、主轴转速计算主轴转速图如图 1。四、主传动构件及零件计算(一 )主电机功率的计算根据 40 摇臂钻床技术要求的规定 , 初步选取电机的型号为功率1815通过计算效核结果可知 , 机能满足工作要求。(二 )各轴扭矩及主轴功率转矩图的确定根据资料 3 得知 , 大型机床如果已先确定了主轴最大扭矩和主电机的功率 , 则主轴计算转速 n j 由下式子求得 :T n= 974 T n 主轴传递的最大扭矩 (m ) ; n 主轴转速 (r m ; N 主轴传递的功率 ( ,N =N 电 G。因此n j =974 1815 018320 = 45105 r m 1 转速图可确定主轴的计算转速为 n j = 50 r m 计算转速 n j 是主轴能传递全功率的最低转速 )根据主轴的计算转速为 n j = 50 r m 通过以下式子确定各轴的扭矩 :T = T 主轴 g n g 1 , G 各轴到主轴间的传动效率 ; n 各轴相应转速 (r m ; 各轴的转动效率为 :G= 料 3 第 2 册表 5 125 可查出齿轮副传动效率 01985 0199, 滚珠轴承的传动效率 019901995; a 啮合齿轮副数 ; b 滚珠轴承数。图 2 主轴变速简图111 增刊 3 韦宗源 : 40 大型摇臂钻床的设计主轴箱主传动部分的设计与计算(三 )估算各轴轴径的大小(四 )齿轮校核计算在两根轴间取传动扭矩最大且齿数较少的一对齿轮中的小齿轮进行弯曲和接触强度的校核。(五 )轴的校核计算选择受扭矩较大几根轴进行校核。(六 )绘制主轴箱装配图根据主轴变速简图 (传动系统图 )和必要的设计计算五、创新(一 )主轴箱平衡机构中凸轮的快速、精确设计方法主轴箱平衡机构设计的关键是凸轮的设计。在此次设计中推理得出主轴箱平衡机构中凸轮轮廓曲线是一条 : y= K V 的幂曲线。 Y 是所求的曲率半径 ; x 平衡弹簧的压缩量 ; K 常数 , 与主轴重力 G、弹簧刚度以及相对应的齿轮半径有关 ,可以很容易的求出 K。得出的凸轮曲线方程 : y= K V, 可以计算机上轻松作出主轴平衡

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。