柴油机曲轴铣开档机床总体及和铣削头设计

11前言组合机床是根据加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件1组成的一种高效专用机床。组合机床主要用于平面加工和孔加工。平面加工包括铣平面、车端面、刮平面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如气缸体、气缸盖、变速箱体等零件。目前，组合机床在汽车、拖拉机、仪器仪表、军工及缝纫机、柴油机、纺织、航空等部门，应用越来越普遍。组合机床主要适用于棱体类2零件和杂体的孔面加工，生产效率高，研制周期短，便于设计、制造和使用维修，配置灵活，且自动化程度高，劳动强度低。在将来，组合机床将向五个方面发展：高速化、高精度化、复合化、高科技含量化以及环保化。同时，在自动化方面，将会进一步提高。通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头、传动装置、动力箱、进给滑台等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。组合机床的特点：3a组合机床由70%90%的通用部件组成，可以缩短设计和制造周期。而且在需要的时候，还可以部分或全部进行改装，以组成适应新加工要求的新设备。这就是说组合机床有重新改造的优越性，其通用部件可以多次重复利用。b组合机床是按具体加工对象专门设计的，可以按最佳工艺方案进行加工。c在组合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工，是实现工序集中，提高生产效率的最好途径。d.组合机床是在工件一次装夹下用多轴实现多孔同时加工，有利于保证各孔相互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬运，改善了劳动条件；减少了占地面积。e由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，简化了机床的维护和修理。f组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产，有利于提高产品质量和技术水平，降低制造成本。组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。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，而且一些行业在完成一定工艺范围内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2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。本次设计的课题是柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和铣削头设计。该课题来源于江苏恒力机床有限公司,是该公司根据客户需要为客户定制的组合机床产品之一。公司拥有各种金切设备、检测设备300多台，其中DIX750精密坐标镗床、精密导轨磨床，瑞士精密小孔磨床，高速磨齿机，加工中心，三座标测量仪，超音频淬火机等精大稀设备30余台。具有较强的加工、装配、检测和机床安装调试能力。现在该公司迫切需要改善现有的生产条件，进行提高生产率、改善产品质量方面的技术改造，使产品的合格率上升，增加产量，适应市场竞争的需要，提高经济效益。本设计主要是设计一台组合机床，对专门的曲轴连杆轴颈进行加工。本人的设计分工是总体设计和滚削头部分的设计，夹具部分的设计由同组其他同学担任。在设计组合机床过程中，组合机床刀具的设计是整个组合机床设计工作的重要部分之一。虽然刀具零件的标准化程度高，使设计工作量减少，设计周期缩短，但在夹具设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有一定的难度。本说明书以设计卧式双刀铣床为主线，阐述了总体设计和滚削头设计的过程。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式双刀铣床的配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡”被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。滚削头设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。滚削头设计时,首先确定主轴,再设计传动系统和主轴箱,最后根据计算结果绘制夹具装配图和主要的零件图。32组合机床总体设计2.1总体方案论证本设计的加工对象为恒立机床厂的柴油机曲轴，材料是QT800-2,硬度HB240300。根据被加工零件工序图，分析其精度、表面粗糙度、技术要求、加工部位尺寸、形状结构。并根据工件刚性及生产纲领，确定设计组合机床为柴油机曲轴铣开档机床。2.1.1加工对象工艺性的分析A.被加工零件特点被加工零件为QT800-2，按照标准公差等级IT9加工。本道工序是铣削曲轴连杆颈部的加工。B.本机床的加工内容滚切两连杆轴颈62，两端圆角4-R3.5，保证轴向尺寸25.75、59.25、361.75和395.25。C.本次设计技术要求：a）机床应能满足加工要求，保证加工精度；b)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；c)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;d)机床各动力部件用电气控制。2.1.2机床总体布局的确定机床总体布局主要有如下配置型式：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。机床的配置型式还可分为卧式和立式两种。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41060.17.8/min5vnrd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。基于以上分析,柴油机曲轴结构是比较规则的长方体，从加工的角度来看，卧立式竖放比较方便，采用卧式组合机床铣削，有利于排屑，也减轻了工人的劳动强度。因此为了保证铣削的加工精度和结合被加工零件加工特点，组合机床是较好的选择。2.1.3滑台型式的选择本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点：在相当大的范围内进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。但采用液压滑台也有其弊端，如：进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本设计加工对象为柴油机曲轴，为了提高加工效率，故采用液压滑台。2.2切削用量及刀具的选择2.2.1切削用量的选择a)因为是铣削，所以切削用量计算如下：a.确定铣削深度ap由于铣削加工余量小于4mm。故粗铣可以在一次走刀内完成，所以取ap=3.5mmb.确定进给量fb)考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，所以f=0.1mm/r.c)c.确定切削速度Vcd)取Vc=63mm/min2.2.2切削功率的计算根据文献资料9P134表6-20得计算公式如下：功率（2-6120ApvPf1）31.0afx5wpaAnffZv式中两个方向平均切削厚度（）m平均切削厚度圆周方向系数；x单位面积切削力（）；p2N切削面积（）A2mHB布氏硬度：；)(31minaxaxHBHB在本设计中，HBmax=300，HBmin=240，代入公式得HB=220HBSkwP3.2.2.3刀具的选择根据加工精度、工件材料、工件条件、技术要求等，按照满足加工要求的原则，合理地选择刀具。刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。我们所加工的曲轴是滚切两连杆轴颈62，两端圆角4-R3.5，故选择400的刀刃交错排列的两刃铣刀。2.3组合机床总体设计三图一卡2.3.1被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床(或自动线）上完成的工艺内容、加工部位的尺寸精度、表面粗糙度及技术要求、加工用的定位基准、夹压部件，被加工零件的材料、硬度；本机床的前加工余量、毛坯或半成品情况的图样等。被加工零件工序图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，是在被加工零件图基础上，突出本机床的加工内容，并作必要的说明而绘制的。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与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。b.本工序所选用的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。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。为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面；本工序加工部位用粗实线表示，保6证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方用“_”标明，其余部位用细实线表示。具体内容详见柴油机曲轴铣开档机床加工工序图。2.3.2加工示意图零件加工的工艺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，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。A.导向结构的选择组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。B确定主轴、尺寸、外伸尺寸在该课题中，主轴与两铣刀联接选用滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该轴属于长轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩T，由组合机床设计简明手册P43公式(2-2)410dBT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。考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，1主轴轴径取为25mm,2、3、4、5、6主轴轴径取35mm。根据主轴类型及初定的主轴轴径，查组合机床设计简明手册P44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=25时，主轴外伸尺寸为：1/38/26Dd，L=115mm，其他轴为1/0/Dd，L=115mm，接杆莫氏圆锥号为2。C动力部件工作循环及行程的确定a工作进给长度Lx的确定工作进给长度Lx，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和切出长度L2之和。切入长度一般为13，根据工件端面的误差情况确定。b进给长度的确定快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定主轴箱上刀具的快速进给长度为380。c快速退回长度的确定快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作进给长度可知，快速退回长度为611mm。d动力部件总行程的确定动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。前备量取20mm，后备量取7130，则总行程为761。2.3.3机床尺寸联系总图机床了联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并初步选定主要通用部件以及确定的专用的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式，主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合机床了联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并初步选适，它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据。A.机床联系尺寸总图的内容a)表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图，用同一比例画出各主要部件的外轮廓形状和相关位置，表明机床基本型式及操作者位置等。b)完整齐全地反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。c)标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件包括机床全部通用及专用零件。d)标明机床验收标准及安装规程。A)选择滑台由于采用了工进电动机和快进电动机，所以本机床选择机械滑台。根据工进电动机和快进电动机型号、工作进给速度，再根据组合机床设计简明手册表5-5选择机械滑台IHJ63型。B)工作台由于要求使用到液压系统，所以在这里选择液压工作台。与机械工作台相比，液压工作台有如下优点：在相当大的范围内进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长。选择使用液压工作台,根据进给力、转速在下表选择工作台型号表2.1多工位移动工作台的主要技术性能140AYU150AY163AYU189AYU型号性能规格台面宽（）m400500630800台面长（）400500630500630800630800100080010001350行程（）400800700570500100087070063012501080880800160014001150移动速度范围8（1min.）800080800080600080600080反靠定位速度（1in.）30080300803008030080最大进给力（）N750075001200012000液压马达型号性能251zm251z401zm401zm扭矩（）N.压力（2.50cm）15.615.62525转速（）1in.r202000202000201500201500功率（）kW（量大扭矩时）3.263.263.93.9选择IAYU80型号工作台.C)确定机床装料高度H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，工件高度，所选滑台与滑座总高，底座高度mh3502mh320，综合以上因素，该组合机床装料高度取H=1130。49B.绘制机床联系尺寸总图之前的准备根据切削用量部分计算所得，最大的切削功率为3.3kw所以电动机的选择为Y160M-6电动机功率为7.5kw转速为960r/min具体内容详见柴油机曲轴铣加工示意图2.3.4机床生产率计算卡a)理想生产率(件/h)是指完成年生产纲领(包括备品及废品率)所要求的Q机床生产率。它与全年工时总数tk有关,一般情况下,单班制tk取2350h,两班制tk取4600h,即参考文献5P51公式：9（2-ktAQ3）式中：A年生产纲领（件），本设计中取A=45000件；全年工时总数，本设计假设为单班工作，则=3500h。ktkt则根据公式（2-15）得：=45000/3500=14件/hkAQtb)实际生产率(件/h)是指所设计机床每小时实际可生产的零件数，1Q即参考文献5P51公式：（2-单T6014）式中：生产一个零件所需时间(min)，可按下式计算：单T（2-装移快退快进停辅切单tVLtVLtkfff215）式中：、分别为刀具第，第工作进给长度，单位为mm；1L2分别为刀具第，第工作进给速度，单位为mm/min；ffV、当加工沉孔、止口、锪窝、光整表面时，滑台在死挡铁上的停t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；快退快进、L动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56m/min；fkV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，一般取移t0.1min；工件装、卸时间，它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装、卸t装卸是否方便及工人的熟练程度等。通常取0.51.5min。通过计算，取最大值，即4.102min。单T根据公式（2-4）得:Q=60/4=14件/h单TQ601机床负荷率为理想生产率与实际生产率之比。根据参考文献5P52公式：101Q负(2-6)则：=12/14=0.8571负组合机床负荷率一般为0.750.90，而对于精密度较高、自动化程度高的组合机床，宜适当降低负荷率，所以本机床满足要求。详细的机床生产率计算卡如表2-2所示。表2.2生产率计算卡图号ZL毛坯种类铸件名称曲轴毛坯重量被加工零件材料QT800-2硬度HB240-300工序名称铣削工序号工时(min)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)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件10.50.52快进100000.0240.020.0443工进627.563500.2412334滑台快退380100000.0380.020.058单件总工时4.102min机床实际生产率14件/h机床理想生产率12件/h备注1、装卸工件的时间取决于工人的熟练程度，取0.5min；机床负荷率85.7%113铣削头设计3.1概述滚削头的设计包括主轴箱的设计以及滚削头的选择。由于滚削头可以选择,主要需要设计的是主轴箱。主轴箱使用的是大型主轴箱,设计方法有一般设计方法和电子计算机设计方法两种。我们这里使用的是一般设计法,就是根据主轴的分布,转速、转向以及尺寸要求等,由设计这进行全部设计工作.这是当前比较常用的方法。主轴箱设计根据原始依据进行设计。开展主轴箱设计工作的依据是三图一卡，即机床总图、被加工零件工序图、加工示意图和生产率计算卡。主轴箱设计的原始依据图,要包括下面的全部或部分内容:a)所有主轴的位置关系尺寸；b)要求的主轴转速和方向；c)主轴的工序内容和主轴外伸部分尺寸；d)主轴箱的外型尺寸以及其他相关不见的联系尺寸；e)动力不见的型号；f)托架或钻模板的支杆在主轴箱上的安装位置及有关要求；g)工艺上的要求。A)保证工件的加工精度保证工件的正确加工精度是主轴箱设计的最基本要求。其关键在于，正确地确定定位方案、传动方案和刀具导向方式，合理地设计箱体的尺寸、公差和技术要求，必要时应进行误差的分析和计算。B)提高生产效率、减低制造成本12主轴箱设计的总体方案应与生产纲领相适应。在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效的结构、自动装置和先进的控制方法，以缩短辅助时间，提高生产率；在中心生产中，则要求在满足功能的前提下，尽量使结构简单，容易加工，以降低箱体的制造成本。C)操作方便、省力和安全箱体的操作要尽量做到简单方便，设置手柄轴、润滑系统，尽可能使要求的转速和切削型式加工以完善被加工品的精度和质量。并可较好地设计轴径。齿轮传动的相关数据，严格的校核验证，以确保使用安全。D)有良好的结构工艺性主轴箱的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修，应尽可能选用标准元件和标准结构。主轴箱设计是一种相互关联的工作，通常是在参阅有关资料的情况下，按加工要求构思出设计方案，绘制出图样，经修改后确定主轴箱的结构。3.2主轴结构型式的选择及动力计算3.2.1主轴结构型式的选择轴结构型式由零件加工工艺决定，并应考虑主轴的条件和受力情况，轴承型式是主轴结构的主要特征。进行铣削加工的主轴，有轴向切削力较大，用深沟球轴承承受轴向力，用双列圆柱滚子轴承承载能力强。又因加工时轴向力是单向的，因此圆柱滚子轴承轴承在主轴前端即可。主轴结构型式的选择，除了轴承之外应考虑轴头结构。根据轴头外伸长度，分为短主轴和长主轴两种。虽然，一般铣削均推荐用长主轴，长主轴优点是轴头内的轴孔长，可增大刀具尾部连接的接触面，因而可增强刀具与主轴的连接刚度，减少刀具前端下垂。因此在本次设计中用主轴，轴头用圆柱孔和刀具连接，用单键传递扭矩。固定螺钉做轴向定位。为了主轴的结构便于加工、装配、拆卸、测量和维修等，使其生产率高、成本低，所以应尽量使主轴的结构简单，工艺性好，只得直径变化应尽量少，应尽量限制轴的最大直径及各轴段间的直径差。这样既能简化轴的结构、节省材料，又可减少切削量。3.2.2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=45mm。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，也可由查得的公式估算，即13(3-1)3)20(znpm式中，P齿轮所传递的功率，单位为KW；z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3、4两种。在本设计中，结合切削力及切削功率等，选择m=33.3主轴箱传动系统的设计与计算3.3.1计算驱动轴、主轴的坐标尺寸根据原始依据图3-1，计算驱动轴、各传动轴、主轴的坐标尺寸，如下表所示表3.1驱动轴、主轴坐标值坐标主轴1轴2轴3轴4X40404040Y675.3642.3522.8400.3坐标轴5轴6轴7X4000Y275.3157.503.3.2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。14图3-1a)分析主轴的位置如图所示，该主轴箱中的主轴1轴、2轴、3轴、4轴、5轴、6轴、7轴可看成直线分布，其传动路线如下：驱动轴7轴6轴5轴4轴3轴2轴1b)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，但在多轴箱后盖内齿轮传动比允许取至，尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，5.31允许先升速后在降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第排，以减少主轴端的弯曲变形。多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以免影响加工精度。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，获的所需的主轴转速，这样结构较为合理紧凑。153.3.3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。A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的转速为167.8r/min，电动机驱动轴的转速为970r/min各轴总传动=175.0968B各轴传动比分配0.60.760.560.560.60.61n23n46n7C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查得如下：（3-主从从主nzu2）（3-）（从主mA23）（3-主从从从主znu4）（3-从主主主从zn5）（3-）（）（从主从主umAnzmAz12126）（3-）（）（主从主从uAnzAz1227）式中，u啮合齿轮副传动比；分别为主动和从动齿轮齿数；从主、z分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/mim；从主、n16A齿轮啮合中心距，单位为mm；m齿轮模数，单位mm；结合主轴箱尺寸，估算各轴中心距，确定：a1轴28Zb2轴283712c3轴5028d4轴30501Z2e5轴5030f6轴50g7轴50Z其中，取m=3D验算各轴转速582r/mim4n6039440.4r/mim37285246.6r/mim2.138.1r/mim1n5064r/mim68.23.8r/mim7转速相对损失在5%以内，符合设计要求。3.4传动轴直径的确定及轴的强度校核根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩T，由参考文献1P43公式410TBd式中：d轴的直径（）；T轴所传递的转矩（Nm）；B系数，本课题中主轴为刚性主轴，取B=7.3。所以计算结果主轴的直径为45mm,2轴3轴的直径取45mm，4轴5轴6轴的直径取50mm。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，根据其所受扭矩，由计算后选取的，所以它们的刚度都满足要求。这里只对相17对较为危险的轴进行强度的校核计算。由于1轴上安装刀具进行铣削。故任选1轴进行校核。轴（1）：T=630.3Nmm，轴上齿轮z=28，模数m=3，则d=mz=328=155mm，N，N。13.28045.62dTFt06.75tanrF轴的支点位置：由32208圆锥滚子轴承查手册，得19m齿宽中心距左支点距离：L.13245齿宽中点距右支点距离：.3左支点水平面的支反力：NLFMtNHD846.5.3.1204,0321右支点水平面的支反力：1.27.,32tB左支点垂直面的支反力支点垂直面的支反力：5.48N.435.17680.43231LFarNV0.3.2.32MarV截面C处水平面弯距：mNLFNH941.5.184621截面C处垂直面弯距：V7.308.07.632截面C处合成弯距：mNMVH21.9683175.30489.1422221截面C处计算弯距：考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，a=0.6，aT76.034.).0(.)(22221ca截面C处计算应力：MPaWMmNdtzbcac7.29.436109.452)8(13)(,23其中18强度校核：45钢调质处理，由机械设计表11.2查得，160MPa1c弯扭合成强度满足要求。图3-2为轴的受力简图、受力弯矩图及扭矩图：图3-2图3-33.5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1轴上的齿轮较危险，故对其进行校核。19已选定齿轮采用45钢，齿轮精度用8级，表面粗糙度为，对于需校2.3aR核的一对1、2轴上的齿轮，齿数分别为，模数为3，传动比21Z7，扭矩T=25956.17Nmm。76.038ia)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（3-2131()HEtdZKTud9）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H图7-15，取=2.5；HZ材料系数，单位为，查表7-5，取189.8；EMPaMPa重合度系数，取=0.90；齿宽系数，其值可查表7-7，取=0.9；ddu齿数比，其值为大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，u=1.32。i1由图7-6选择材料的接触疲劳极限应力为：1lim60HPaPaH560lim2由图7-7选择齿根弯曲疲劳极限应力为：MF23liMF1li应力循环次数N由公式（3-10）和（3-11）计算可得2204600=4.63（3-601atn787010）则：3.5（3-1.3242u71011）由图7-8，查得接触疲劳寿命系数为12.08,1.NNZ由图7-9，查得弯曲疲劳寿命系数为Y由表7-2查得接触疲劳安全系数，弯曲疲劳安全系数，minHS5.1minFS又为试验齿轮的应力修正系数，按国家标准取2.0，试选1.5。STYtK由下列公式求许用接触应力和许用弯曲应力：（3-1limn601.84HNZMPa12）20（3-2limn5601.HNZMPaS13）（3-aYSNFT67.3015.21minl1!14）（3-MPaSNFT28015.2minl215）将有关值带入公式（2-19）得：3121uTKZddtHEt=23.589.0.56031.695=96.15mm则，查图7-11.17./00tdnvms2146.7082/0zvms10得；由表7-3查得，由表7-4查得，取，.7vKAK1.5K1a则1.23051.7.51HAVa修正，mm3312096.9.Httdm12903dz由表7-6取标准模数m=3mm，与前面选定的模数相同，所以m=3mm符合要求。c)计算几何尺寸，1371mzd84232zd，mA5.97)8(2)(mdb5.409.1取。bb5.40,5.401d)校核齿根弯曲疲劳强度由图7-18查得，取08.4,.21FSFSY7.Y由公式（2-20）和（2-21）校核两齿轮的弯曲强度（3-112323.56.19.0409FFsFdKTYMPazm2116）（3-22124.09.718.7FSFFYMPa17）所以齿轮完全达到要求。3.6主轴箱的润滑和手柄轴的设置a.润滑。大型标准主轴箱采用叶片润滑油泵。打出的油进过分油器分向个润滑部分。对于卧式标准主轴箱，主轴箱体前后壁的齿轮和壁上的轴承用油盘润滑，箱体和后盖以及和前盖间的齿轮用油管润滑。此外，当动力导轨自动润滑时，尚需分油器的径向分油口向导轨润滑装置引润滑管。在我们这种情况下我们用一个叶片就可以了。使用其转速为400-800n/min。安装在靠近油池的地方。方便打油。对于我们前盖易于打开的主轴箱我们就不设置专供拆修油泵用的油泵盖。b手柄轴的设置组合机床上一般都有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具。或者是装配和维修时检查主轴精度，一般每个主轴箱都要设置一个手柄轴。c传动轴直径的确定和齿轮强度的验算在设计主轴箱传动系统时。往往会凑齿轮的啮合中心距，或由于受空间限制，根据可能，初步的选定轴经和齿轮的模数和齿数。然后我们还要做一定的计算验证。对传动轴来说就是把轴看成受纯扭矩作用，不考虑弯矩影响，而采用较低的材料许用应力的一种强度计算；对齿轮来说，就是把若干因素忽略不计，仅按齿轮及其传动的的几个主要参数，借助油管表格进行较验。传动轴的扭矩按下试计算：M=+（3-18）MiMiMi式中M作用在轴上的总扭矩（公斤x毫米）Mn第n个轴上的扭矩In第n对轴上齿轮的传动比。M=974N/n式中M扭矩N功率n转速3.7主轴箱的坐标计算22坐标计算是主轴箱设计的重要环节之一.它包括计算主轴和传动轴的坐标位置.为了保证组合机床的加工精度,和确保齿轮的正确啮合关系.主轴箱坐标设计必须保证正确,否则,将给生产造成损失,轻则返工,重则使主轴箱报废.a)确定主轴箱坐标原点主轴箱的坐标原点选取主轴箱体底平面与通过其定位销孔的垂直线交点.如下图图3-4b)坐标计算的顺序主轴箱坐标的计算顺序是:首先计算主轴的坐标,然后计算与这些主轴有直接啮合关系的传动轴坐标,再按顺序计算区域轴的坐标。在计算过程中,把计算出来的各轴坐标数据填入专门格式的坐标表中。以供计算其他轴和将来画检查图与箱体图时使用。c)主轴坐标的计算主轴坐标的计算按主轴箱设计的原始依据或被加工零件工序图进行的。为了确保坐标的正确性,一般应再按被加工零件图进行一次验算.主轴坐标的计算精度,要求精确到小数点后第三位数字。为了减少计算误差,对于角度关系的主轴坐标.采用七位或七位以上的三角函数进行计算。但被加工零件的孔距尺寸带有公差时,在计算坐标时应考虑公差的影响.主要是那些带有公差或双向不等公差的尺寸,应当把公差计算进去,使主轴的名义坐标尺寸位于公差带的中央。d)传动轴坐标的计算我们采用二轴定距的传动轴坐标计算23计算时根据两根轴的坐标和给定的两个齿轮啮合中心距,来算出传动轴的坐标，即已知齿轮捏合三角形的两个顶点的坐标和三条边,求另一个顶点的坐标。3.8主轴箱各零件的确定在以上的计算和验证后我们要确定主轴箱内部各零件的选取。由于我做的是有标准原型的主轴箱。其内部零件大多数都是可以查得的标准件，或者是可以查得尺寸及要求的零件。所以根据右主轴箱装配图以后我们可以查组合机床参考图册中的各个有关的图形。例如：主轴箱箱体图和箱体补充加工图、主轴箱前盖和前盖补充加工图、主轴箱后盖和后盖补充加工图、主轴、传动轴、齿轮等等。都是可以确定下来的。所以在我的7个零件图中可以具体体现各零件结构和尺寸及其各方面要求。4.结论本设计为柴油机曲轴铣开档机床总体及铣削头设计，该组合机床采用液压夹紧，提高了加工精度及保证了相应的位置精度，同时大大提高了生产效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的生产成本。在设计过程中，通过对被加工零件的工艺分析，来绘制“三图一卡”，确定总体布局，通过切削用量的选择来选刀具，通过切削力、切削扭矩和切削公里处的计算，确定动力箱及电动机的型号，最后编制生产率计算卡，其机床负荷率满足要求。在铣削头设计中：主要是对转动轴和齿轮的设计和校核。在设计24