设计说明书-MZ机制101-郜涛-1061401117_机械仪表_工程

1、1前言组合机床是有大部分的通用部件配合着少部分的专用零件以一定的组合方式组 成的，使得加工工艺的工序比较集中、生产加工的效率高。组合机床可以同时由多 而、多工位、多轴对一定数量的工件进行切屑、锂孔等加工方式。与万能机床相比, 有着设计制造周期短、机床生产的花费少、机床自身具备的自动化水平高、生产工 件的速度快、工件被加工过程机床工作稳定、可以有效地减少工厂员工的劳动强度 等一系列优势。很多年来机械产品加工广泛的选用万能机床。随着产业的发展，许 多企业的产品的生产量不断增多，产品精度要求得到了买家的重视，继续使用万能 机床加工就无法满足产品各方而的需求。组合机床的出现则满足了这些要求，被大 规模

2、的运用到生产小。就当前而言，小国的制造企业发展速度较快，产业扩展的范围在增大，整体的 科技技术水平偏低，生产配置、组合机床的加工工艺、加工技术任然无法和外国相 比。不得不承认稍微落后于他们。组合机床在我国有着很好的发展，并且得到了一致的认可。从最初组合机床的 出现，对组合机床有一定的开发和研究，结合实际情况研究出各种各样的组合机床, 同时还引进了其他技术，如数控技术，利用数控技术开发出多坐标加工数控组合机 床，这是对组合机床的一次重要的改革，使原本在结构要求很严格的组合机床有了 一定的可变性，这一发展为汽车类产业的发展提供了很大的技术条件。组合机床和汽车产业有着密切的关系，随着汽车产业的发展，

3、人们对产品的耍 求在不断地提高，这也让组合机床的发展而对了一个新的问题，提高组合机床的加 工精度成为了一件刻不容缓的事情，岀现了精密铳削组合机床、多轴孔精锂组合机 床、箱体类零件定位销孔加工组合机床等一类的组合机床。精加工组合机床的出现 使得机床的加工范围得到了扩展，同时也为以后的成套加工打下了先决条件。组合机床的迅速发展使得组合机床对自身的技术要求有了相应的提高，组合机 床技术的成套促成了装备成套，装备条件和水平有了很大的提升，相对应成套技术 和产品有了更好的发展。研发出自动排屑技术、冷却液过滤技术、洗涤液循环技术。 这些相应技术的出现和发展大大减少了我国和国外机床技术的差距。本次设计的课题

4、是s195柴油机机体三面攻螺纹组合机床总体及后主轴箱设 计，在设计过程屮，组合机床的总体设计是我和我的合作同学李振威在袁健老师的 悉心指导下完成的，我耍感谢我的指导老师袁健，述有我的合作同学李振威，在总 体设计中，我只耍负责数据的处理以及一些材料的选择，剩余的很多工作是由李振 威同学完成的，后主轴箱的设计是我自己单独完成的。下面将是这次设计的主要要 求：攻右侧而上的7个m8-7h深8螺纹孔和3个m10-7h深22螺纹孔和5个 m8-7h深22螺纹孔和3个m8-7h深15螺纹孔；攻左侧而上的2个m10-7h深 14螺纹孔,3个m10-7h深24螺纹孔,6个m12-7hm深20螺纹孔和1个m6-1

5、h 深24螺纹孔;攻后侧面上的3个zl/4'z和1个g3/8"深度20螺纹孔。2组合机床的总体设计组合机床的总体设计重点在于对工件及其加工工艺的分析，通过分析拟定合理 的工艺方案，设计出满足工艺要求、有很强的实用性的机床是最终的目的。首先要 根据工件的加工要求，制定出很多个工艺方案，对方案进行比较，选择最符合的一 种。工艺方案的确定可以解决组合机床的性能、传动、布局等相应的问题，是机床 设计的主要部分。组合机床的设计结构可分为立式和卧式两种2.1总体方案的论证2.1.1被加工零件的特征如图2-1：此次组合机床的加工工件是s195柴油机气缸体，是箱体类零件，原料是ht250,硬

6、度为hb190250。r n、oaooj图2-1柴油机气缸体加工内容：攻右侧面上的7个m8-7h深8螺纹孔和3个m10 -7h深22螺纹 孔和5个m8-7h深22螺纹孔和3个m8-7h深15螺纹孔；攻左侧面上的2个 m10-7h深14螺纹孔，3个m10-7w深24螺纹孔，6个m12-7hm深20螺纹孔 和1个m6-7h深24螺纹孔；攻后侧面上的3个zl/4'z和1个g3/8"深度20螺纹 孔。2.1.2工艺路线的确定零件在机床上所需完成的加工工序是设计组合机床的重要参数，是使工件的精 度得到相应的保障的前提。木次加工的零件是柴油机机体，加工工序主要如下：工序1：粗铳底面；工序

7、2：粗铳左、右端面；工序3：粗铳前、后端面；工序4：半精铳底面；工序5：半精铳左、右端面；工序6：半精铳前、后端面；工序7：粗镇孔;工序8：精镣孔；工序9：钻左、右、后面的孔；工序10：攻丝。2.1.3机床配置形式的选择机床的配置型式可分为立式和卧式两种。图2-3立式组合机床结构卧式机床（图2-2）的加工和装配工艺性好，振动轻微，加工过程平稳，自身 的重心偏下，加工精度好，安装简便，但同吋床身的刚性被削弱，体积大。立式机 床（图2-3）有着体积小，自由度高，操作方便等优势，但是机床重心偏上，工作吋 振动明显。卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，加工定位基面是水平 时一般选用立式机

8、床，这吋要加工的孔与基面的位置夹角为90度。木次加工的s195 柴油机汽缸体其结构是卧式长方体。通过比较，从装夹角度来讲，卧式可以让工件 平方，装夹吋较方便，同吋还降低了操作员工的劳动强度，加工吋机床的震动较小, 加工过程平稳等，综上原因我们选择卧式组合机床为加工机床。2.1.4定位基准的选择组合机床是专门为被加工零件或被加工零件的某道工序设计的。只有精确的 选定定位基准，才可以使工件的加工精度得到保障，同时还可以将工序有效的聚集 起来。本机床定位是两根定位条安装在t件的下表面配合安装在左侧的定位条以及 工件背后一根定位销对工件的6个自由度进行约束。夹紧方式采用上面用气缸夹紧 在从右面用气缸进

9、行辅助夹紧。2.1.5滑台形式的选择机械滑台进给时波动小，速度慢时无爬行，高速时无抖动现象，可以有效的控 制被加工工件的表面粗糙度，有较强的抗冲击能力，断续铳削、钻头钻通孔快要完 成加工收尾时，不会因冲击对刀具造成损坏，运行安全可靠，故障易被发现，调整 及维修方便简单。因而最终选定机械滑台。2. 2设计计算2.2.1扭矩的计算根据文献6第一百四十三页表6-20t = 95diapj5式屮：d为加工螺纹大径。化为工件的螺距。左侧面的计算：攻2xa/10xl.5-7h深14的螺纹孔:t = 195xd14x.15 =195x1014x1.515 -8.997/v-m攻3xa/10xl.5-7h深2

10、4的螺纹孔：t = 195xd14x.15 =195x1014x1.515 -8.997/v-m攻6xm12x1. 75-7h深20的螺纹孔:t = 195xd14x.15 = 195x1214 x1.75*5 - 14.635-m攻1xm6x1-7h深20的螺纹孔:t = 195xd,4x15 =195x6,4x115 - 2.3957v-m右侧面的计算:攻7xa/8xl.25-7h深8的螺纹孔:t = 195xd14x.15 = 195x8,4 x1.25l5 - 5.00627v-m攻3xm10x1. 5-7h深22的螺纹孔：t = 195xd14x.15 =195x1014x1.515

11、 -8.997/v-m攻5xm8x1. 25-7h深22的螺纹孔：t = 195xd14x.15 = 195x8,4 x1.25l5 - 5.00627v-m攻3xm8x1.25-7h深15的螺纹孔t = 195xd14x.15 = 195x8,4 x1.25l5 - 5.00627v-m后端面的计算:攻3xm1/4収1.337-5h深20的螺纹孔：t = 195xd14xv.15 =195x13.1572x1.337“ =11.118/v-m攻1xm3/8収1.337-5h深20的螺纹孔：r = 195xd14x.15195x16.66214 x 1.337卩=15.476® m2

12、.2.2确定主轴的直径的参数根据参考文献6第44页公式:(2-2)d = 6.2如帀式中：为主轴直径 单位mm ； t为转矩 单位n m。左侧面的计算:攻2xm10xl.5-7h深14的螺纹孔：d = 6.2vtof = 6.210x8.997 « 19.09mm 攻3xa/10xl.5-7h深24的螺纹孔：d = 6.2vwt = 6.210x8.997 = 19.09mm 攻6xm12x1. 75-7ii深20的螺纹孔：d = 6.2vwt = 6.210x14.635 = 21.56mm 攻1xm6x 1-711深20的螺纹孔：d = 6.2vwt = 6.210x2.395

13、= 3.1mmd 取 20 mmd 取 20 mmd 取 25 mmd 取 15 mm故d取20 mm故d取20 mm故d取20 mm故d取20 mm故d取20 mm故d取20 mm右侧面的计算:攻7xm8x1.25-7h深8的螺纹孔：d = 6.2vwt = 6.210x5.0062 « 16.487加加攻3xm10x1. 5-7h深22的螺纹孔：d = 6.2vwt = 6.210x8.997 = 19.09mm 攻5xm8x1. 25-7ii深22的螺纹孔：d = 6.2vwt = 6.210x5.0062 « 16.487加加 攻3xm8x 1.25-711深15的

14、螺纹孔d = 6.2vwt = 6.210x5.0062 « 16.487加加后端面的计算:攻3xm1/4収1.337-5h深20的螺纹孔：d = 6.2vwt = 6.2v1oxh.h8 - 20a3mm攻lxm3/8,(xl.337-5/ 深 20 的螺纹孔:d = 6.2vwt = 6.210x15.476 = 21.87mm2.2.3切削速度的确定根据文献1第的一百三十三页表6-19：对左侧而：攻2xm10x1.5-7h深14的螺纹孔：取v = 7.04m/min攻3xm10xl.5-7h 深 24 的螺纹孔：取 v = 7.04m/min攻 6xm12x1. 75-7h 深

15、 20 的螺纹孔：取 v = 6.33m/min攻 1xm6x1-7h 深 20 的螺纹孔：取 v = 7.24m/min对右侧而：攻7xm8xl.25-7h深8的螺纹孔：取v = 6.03m/min攻3xm10x1. 5-7h深22的螺纹孔:取八6.2跖/min攻 5xm8x 1. 25-7h 深 22 的螺纹孔：取 v = 6.03m/min攻 3xm8x1.25-7h 深 15 的螺纹孔取 v = 6.03m/min对后端面:攻3x1/41.337-5/深20的螺纹孔:取v = 5.34m/min攻 1 xm3/8吹 1.337 -5h 深 20 的螺纹孔：取 u = 6.386m/ m

16、in2.2.4切削功率的确定根据参照文献6第一百三十四贝表6-20公式:p = -9740 兀 d式中：t为切削转矩，单位是n加;u为切削速度,单位是m/min ；d为被加工螺纹直径，单位为加加。对左侧面计算：攻2xa/10xl.5-7h深4的螺纹孔：tv 8997x7.04 门“p = 0.20/kw9749加）9740x10 攻3xm10xl.5-7h深24的螺纹孔： tv 8997x7.04 门“ p = 0.207kvv9749加）9740x10攻6xm12x1. 75-7h深20的螺纹孔：tv 1463.5x7.24p = 0.2886kvv9749m）9740龙x 12攻1xm6x

17、1-7h深20的螺纹孔：tv 2395x6.33 门心“p = 0.0826 w9749加）9740x6左侧面总功率：2 x0.207 + 3x 0.207 + 6x 0.2886 +1 x0.0826 = 2.85s 对右侧面计算：攻7xm8xl.25-7h深8的螺纹孔:tv 5006.2x6.03_9749n）97wx8攻3xm10x1. 5-7h深22的螺纹孔：tv 8997x6.28 n ior/p = 0.1 85kvv9749加） 9740x8 攻5xm8x 1. 25-7h深22的螺纹孔:tv 5006.2x6.03p = 0.123kw9749加9740x8攻3xm8x1.25

18、-7h深15的螺纹孔： p = tv = 5006.2x6.03 = o23m9749097wx87x023 + 3x085 +5x0.123+ 3x0.123 = 2.402加攻3xml/4収1.337-5h深20的螺纹孔:tv 11118x5.34右侧而总功率： 对后端而计算:后端面总功率:p = 0.147 kw9749加9740x13.157攻1必3/8収1337-5/深20的螺纹孔：tv 15476x6.386p = 0.194 加9749©9740x16.6623 3x0.147 + 1x094 二 0.635加实际切削功率,根据公式：p = （1.52.5） p（p为各

19、侧面的总功率）1.5x2.85 = 4.2755，1.5x2.402 = 3.603曲1.5x0.635 = 0.9525加2.2.5动力箱型号参数的选择(2-5)根据文献1屮第47页公式:传轴箱式中：?7=0.8o左主轴箱：p切'二 4.275m役轴箱= 4.275 4-0.8 = 5.34右主轴箱：切=3.603曲笃轴箱:二 3.603 子 0.8 = 4.504也，后主轴箱：p切=0.9525bv役轴箱= 0.9525-0.8 = 1.1906bv根据组合机床设计手册表5-39,电动机功率大于役轴箱，选择动力箱型号，见表2-1:表2-1动力箱及电动机参数动力箱型号电动机型号功率（

20、kw）转速输岀轴转速左主轴箱1td40vh32m2-65.5960480右主轴箱1td40vk132m2 -65.5960480后主轴箱1td321vy100厶一 61.59404702.2.6攻螺纹主轴转速的计算根据文献6中第198页的公式looov n =7rd对左侧面计算:攻2xm10xl.5-7h深4的螺纹孔：1000x7.04.n = 224厂 / min10龙攻3xm10xl.5-7h深24的螺纹孔:1000x7.0410兀=224厂/min攻6xm12x1. 75-7h深20的螺纹孔:1000x6.33=192 厂 / min12龙攻1xm6x1-7h深20的螺纹孔： 1000x

21、7.24_.n = 336/7 mm6龙对右侧面计算：攻7xm8xl.25-7h深8的螺纹孔: 1000x6.03 “八,.8龙攻3xm10x1. 5-7h深22的螺纹孔:1000x6.28“ / .n = 200 r/ min10/r攻5xm8x1. 25-7h深22的螺纹孔: 1000x6.03_/ .n = 240厂 / min8龙攻3xm8x1.25-7h深15的螺纹孔1000x6.03“.n = 240/7 minn = 240/7 min8兀对后端面计算:攻3xm1/4収1.337-5h深20的螺纹孔: 1000x5.34/ .n = 122r/min13.157 龙 攻1xm3/

22、8収1.337-5h深20的螺纹孔:1000x6.386.n = 122r/min16.662兀2.2.7主轴箱型号的选择主轴箱在组合机床中的有着十分重要的作用，大多数选用通用型主轴箱，有着 经典的工艺结构，设计过程小应尽可能的使用通用的箱体以及传动件。主轴箱的标准厚度为180枷刃，用丁卧式主轴箱的前盖厚度为55個,变形后 盖的厚度有3种他们分别为50mm、100mm和25mm ,考虑到箱体后壁与后盖之间 耍安装两排齿轮，经过研究后决定后盖的厚度为90加加。也就是说，主轴箱的尺寸 的取值，从另外一个角度来讲就是主轴箱的宽度和高度的取值。由公式:b = b + 2bh = h + 片 + b其中

23、，b表示的是工件上孔横坐标并值的最大值，单位mm : 勺表示的是最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位mm ； 力表示的是工件上孔纵坐标并值的最大值，单位mm ； 力表不的是最低主轴高度，单位mm o根据组合机床设计简明手册取=250mm , b=100mm , h =93mm , h =138mm 根据上述公式以及查得的数据可以得知：二方 + 2b二450 mmh =斤 + 代 + 肉二331 mm根据文献1中第一万三十六页表7-2,确定多轴箱规格：bxh = 500mmx500mm。2. 3绘制被加工零件工序图1. 工序图包含的内容：a. 零件的形状和轮廓尺寸，和工序相关的结构形状及尺寸。b所

24、选用的定位方式、被夹压的工件部位及夹紧方式。c工件的尺寸、精度、表面粗糙度和位置公差等。d明确表示出零件的名称、零件编号、选用的材料、材料的皱度以及加工余量。2. 绘制被加工零件工序图的原则和注意事项：原则：必须按一定比例画出零件图，包含足够数量的视图和局部的剖视图。粗 实线表示代加工部位，图中还应该有一些特殊意义的符号，比如定位夹紧符号、支 撑符号等。注意事项：小定位基准应该和代加工部位的位置尺寸有着直接关联。b）对毛坯的参数有具体的约束条件，应认真分析计算加工余量。c）必须注明加工工序中的特殊要求。2.4绘制加工示意图加工示意图内容包含了刀具的尺寸，加工是刀具的进给量。有其是对刀具这一 部

25、分有了很详细的表示，包括刀具的选用，选用刀具后根据刀具已经主轴的直径来 进行选择二者z间的连接部分，以及和箱体相连接的套筒，主轴到刀具的半径不断 减小，必须使用过度原件来进行过度。加工示意图很好的将一些表示出来。同时图 小必须要标注出轴的转速、进给量等一些相关的参数。2. 5绘制机床联系尺寸图绘制的机床的内容：可以表明机床的结构形式和不急，详细的表现了部件间的 位置关系和连接关系，同时也很清楚的体现出所选用部件的类型。我们根据设计的 需求大部分选用通用件陪和着一些专业件组成一个完整的机床，因此我们必须尽可 能全面的标注岀机床上的每一个部件，帮助看图人理解机床。这样的选择可以有效 的减少机床设计

26、的开支，同时让机床的维修、保养的难道降低了很多。2. 6生产率计算卡2.6.1理想生产率理想生产率0 （单位为件/h）是指完成年生产量（其111包括废品和备品）机床在 每小时内必须完成的产品数量。和机床整年的工作时间-有关，通常情况下，一班 制“ =2300a,双班制 tk = 4600/1, a = 120000件。贝9 根据文献1 51页的公式：q=1200004600=26件/力2.6.2实际生产率实际生产率q （件/h）指所设计的机床在一小时内实际生产出的产品数量。根据文献1第51页的公式：式中：比表示单个零件生产所花费的时间（min）,有公式可得：t単=4,+ 4 =（旦 + 电 +

27、 /停）+ （ +（移 +/装）v/i vf2vjk式屮： 厶、厶2分别为刀具攻进、攻退使的位移量，单位为mm;v/p vf2分别为力具攻进、攻退时水平进给速度，单位mm/mint指刀具在加工结束时无进给状态下旋转510转所用的吋间，单位为 min;厶快进、厶快退分别为加工前力具快进、快退的水平位移，单位为mm ；%快进、快退时的水平移动速度。f移工作台转换工位所用吋间，一般可取30$；如工件装、卸时所用吋间，通常取30s到90s。（1）机加工吋间几377n = x2 = 0.49 min 机150（2）辅助时间心：珀j = 1.5 min（3）单件时间坊=7jil + 7| =1.5 + 0

28、.5 = 2 min（4）实际生产率q：q二护二¥ = 30（件佝2.6.3负荷率计算根据文献1第52页的公式:负q_q"厂計牛张66%3主轴箱的设计3. 1主轴箱的传动设计主轴箱在组合机床中有着十分重要的作用，要根据机床总体设计來确定主轴箱, 工件上孔的多少、孔的位置以及切削用量等参数是设计主轴箱的主要依据，安排各 主轴的位置，将动力和运动方式传给各主轴，使主轴得到所预期的fi的，满足主轴 在速度和方向上的转动要求。动力箱提供了主轴箱的动力，把动力箱和主轴箱同时 安装在进给滑台上，來完成钻、扩、锂、攻丝等相应的加工工序。特征是要按特定 的使用要求來设计，通用部件被很频繁的

29、使用在设计过程中，夹具的导向装置可以 很好的保证孔的位置精度。主轴箱的设计步骤如下：1. 绘制出主轴箱设计原始依据图；2. 确立主轴布局、轴径大小及齿轮的模数；3. 拟订传动系统；4. 确定出主轴和传动轴的位置，绘制出坐标检查图；5. 绘制主轴箱总图，零件图和编制组件明细表。具体设计内容见下文：绘制主轴箱原始依据图：图3-1组合机床设计原始依据图多轴箱传动设计过程中动力箱驳动轴的位置、转速、各主轴的位置以及主轴 的转速是设计要重点参考的数据，设计传动链，是把驱动轴与各主轴可以进行传动, 并可以满足各主轴所要求转速和转向。3.2多轴箱传动系统的一般要求如下1. 在满足要求的情况下的，尽可能的使用

30、较小尺寸、较少的传动轴和齿轮。來确 保主轴强度，刚度，旋转速度2. 主轴直接带动主轴会使主轴口身的负荷变大，降低了工件的质量，是不合理 的，应避免使用。3. 尽量使各部分集中在一起，箱体内齿轮副的传动比z c(l,1/1.5), 一般情况下 取/ > 0.5 ,后盖内齿轮的传动比1/3</<1/3.5, 一般要求使用降速传动。4安置在主轴上第1排的齿轮一般用于粗加工，可以减轻扭转应力对主轴产生 的变形效果；安置在主轴上第iii排的齿轮一般用于精加工，可以减轻弯曲应力对主 轴轴端产生的弯曲效果。5. 在同时有粗、精加工的主轴的多轴箱，一般传动设计从动力箱里駆动轴上齿 轮开始，这

31、样可以分出两条传动途径，对加工的精度没有很大的影响。6. 驱动轴可直接带动的转动轴最多两根，不然会给装配带来困难。3.3拟定多轴箱传动系统的基本方法拟定多轴箱传动系统的基木方法是：同心圆的方法是尽可能的让全部主轴屮心 分布在上鬪面，然后在各个同心圆的圆心上安置传动轴；当主轴的分布没有规律可 循的吋候，无法使用同心圆的方法，可以添加传动轴作为屮间的过度，尽可能让添 加的传动轴可以使用同心鬪的方法在进行设计传动系统，最后将一些零散的轴通过 其他轴带动形成-个统一的总体链接在一起。a图示屮我们可以清楚的看到轴1、轴2、轴3这3个主轴成一直线分布。根据 这一现象我们拟定初步方案，选定在两和邻主轴的对称

32、线上安装传动轴，通过轴的 过度让主轴转动，此次选用的传动方式是齿轮传动。b. 驱动轴的转速是由选定的动力箱型号决定，这里我们已经选定我们所需要的。 为了使驱动旋转的方向不收到约朿，我们可以选用动力滑台；通常情况下动力箱和 多轴箱连接吋，驱动轴的屮心一般落在多轴箱宽度方向的屮心线上，此次设计过程 中为了方便，驱动轴的位置偏右。c. 使用“计算、作图和多次试凑”的方法进行计算，木次根据3轴同一直线在, 初步拟定出齿轮的大小，从而进一步确定齿轮的模数，要使用最少的传动轴和齿轮 完成整个传动要求，根据这一要求我们进一步拟定便逐步确定的轴的数量、位置以 及轴上所用齿轮的参数。d. 对齿轮润滑时，因为多轴

33、箱是一个封闭的结构，所以我们必须通过油泵供油便 将润滑油送到指定的位置，在多轴箱里增加润滑泵轴为齿轮的润滑提供了传递媒介。耍求选用低速齿轮进行传动带动润滑液润滑所以齿轮。3.4绘制传动路线图根据拟定传动路线，使用c4d绘制出传动路线图，通过传动树形图可以清楚的 拟定多轴箱传动设计的思路。图3 2传动路线图3. 5齿轮模数的选择齿轮模数加（单位为加血）确定方法一般使用类比方法，同吋也能通过按公式来 佔算，可以参考根据文献1第62页的公式：式屮：p为齿轮传递的功率，z为小齿轮的齿数；斤为小齿轮的转速。多轴箱中的齿轮模数的取值一般为2、2.5、3、3.5、4这几种。为了使生产方便，多 轴箱小的齿轮模

34、数应尽可能相同，2种以上的模数是不被认可的。这次主轴箱为攻丝 主轴箱，因为被加工孔的数量少，先选用模数3和4两种。3. 6主轴箱坐标计算选择加工基准处标系xoyo为了更方便的加工主轴箱的箱体，设计时必须首先选择一个基准坐标系，通常 使用直角坐标系x0y,箱体的安置位置及加工条件是坐标系建立的基本依拯，坐标系 的横轴即x轴选择箱体底面，纵轴即y轴通过定位销孔，这种方法适用于我们这次 要设计的主轴箱，主轴箱以底面为基准安装在滑台上。如图3-3,轴箱侧边e二50mm, 到箱休下底面的距离为30mm oii 图3-3孔系处标图根据上诉主轴箱孔系坐标图，按选定的基准直角处标系xoy,根据上图计算岀各 主

35、轴以及驱动轴的坐标，如果零件上孔两孔之间的距离的尺寸带有公差，则在标出 相应的坐标时，要求把公差也考虑进去，应使孔距的坐标尺寸落在公差带的中间位 置。主轴箱各主轴及驱动轴的坐标见表3-1。表3-1驱动轴及各主轴坐标表驱动轴0主轴1主轴2主轴3主轴4x0. 000100. 499225. 221349. 535118.585y0. 000365. 100365. 100365. 100272. 1123.6.1精确计算出传动轴和过渡轴的坐标数字以及拟定齿轮齿数己知各主轴转速及驱动轴转速，求出驱动轴到各主轴之间的传动比：主轴的转速：= n2 = = n4 = 122r/min驱动轴转速：/?0 =

36、 470r/min总的传动比（所有的轴转速相同）：=470/122 = 3.852首先根据最上而一排，传动比；=1,添加的传动轴为奇数，传动轴数为1、3、5,取3时,直线传动,z=18,太小,所有选择增加1根传动轴。模数m=2时,z二31, 会使得后而选择出的齿轮过大，所有选择模数m=3, z=21o假定传动比：已知/cl =3.852 , 进行 拼凑 =3.852 1.33x1.68x1.68x1, z7 =21x1 = 21 ,z8 =21x133 = 28, z9 =21x1.68 = 35.28取 z二35。212121212121验算各主轴的所得转速：z?1 =470x x x x

37、x x= 126.9r/min28353521212121 21 21 21 ( 弘=470x x x x = 126.9r/min-28 35 35 2128 35 35 21 21 21h4 = 470 x x x x = 126.9r/min428 35 35 21卷戶仙 = 4.02%,相对转速损失5%,没有超出谋差设计范围，设计可肽3.6.2计算传动轴的坐标计算传动轴坐标，第一步耍算出和主轴相连接的传动轴的坐标，然后再依次算 出其它传动轴的坐标。我们可以根据传动轴的不同传动形式，计算传动轴的坐标的 类型可分为以下三种：1. 与单轴定距的坐标计算；2. 同时与两个轴定距的坐标计算；3.

38、 与三轴等距的坐标计算。木次计算主要结合图进行相应的计算，可以快速的得出各轴的坐标。经过计算 得出各轴的坐标值（见表3-2 ）o表3-2传动轴坐标表坐标轴5轴6轴7轴8轴9轴10x162.919287. 250239. 774225. 427143. 371308. 568y364. 822364. 822289. 109208.179213. 956210. 7833. 7齿轮的校核在具体工作环情况下对齿轮进行相应的设计，要满足一定的条件，保证拥有相 应的工作能力，可以使齿轮在整个寿命期间不失效。齿轮的校核是必耍的步骤。齿轮的原料，精度和齿数确定（以1号轴齿轮为例）已知1号轴上的齿轮的原料为

39、45钢，锻造毛坯，两齿轮经过淬火工艺处理后hrc56 62,齿轮精度是7级，轮齿表面粗糙度ra =3.2, z = 21 ,加=3 , i = 1。 经过初步确定主轴传动系统后，要对具有危险性齿轮进行强度校核，低速级齿 轮以及齿根到键槽距离偏小的齿轮和具有较人转矩的齿轮都有危险性，要求校核， 得到平稳准确的传动系统，使使用寿命满足给定的要求。通过比较，我们可以确定主轴箱中最薄弱的齿轮为驱动齿轮，驱动齿轮的传动 的功率最人，如果可以确定它满足强度耍求，那么其他的齿轮也可以满足强度要求。驱动轴上的齿轮的齿数为21,模数为3,与它啮合的大齿轮的齿数为2&模数为3, 驱动轴的传递的功率p=.5

40、kw，齿数比为a1.33,驱动轴转速«0 =470r/min,齿轮 原料选用45钢，大、小齿轮的硬度取值为220hbs , 260hbs。根据参考文献8第一百一十六页可知：齿根的弯曲疲劳强度的校核公式:2kt、齿轮的转速不快，传动过程平稳，可以初步选择齿轮的精度为7级精度，根据上述选定的齿轮可知小齿轮的齿数z°=21,大齿轮的齿数z10 =28,为非对称安装,根据机械设计教科书表&5,查得齿宽系数0 = 1.0。3.7.1确定公式中各参数值1. 大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限6呗、6怙2,根据机械设计教科书屮表 8.7 取 afiiml = 220mpa , crfl

41、im2 = 240mpa2. 大、小齿轮的弯曲疲劳寿命系数kfn、kfn2,根据参考文献屮图6.7取 kfnl = 0.8 , kfn2 = 0.903. 大、小齿轮的许用弯曲应力、【62】，查得弯曲疲劳系数s”=1.4,确定 应力修正系数yst = 2.0,通过计算确定大、小齿轮的弯曲应力：对大齿轮：阳=迸£叫竺評=25皿咖对小齿轮：巧和二仏如£沁0.9x2x240l4=432mpa4. 大、小齿轮的齿形系数丫、丫切及应力修止系数丫如、根据参考文献8中表 6.4 得 yfa = 2.69 , yfa2 = 2.42 , 焉 二 1.575 ,=1.674 05. 计算大、

42、小齿轮的2坤与21异，并加以比较，使用较大值带入公式：传t备鬥"，涪-容皿显然大齿轮的数值大于小齿轮，应选择人齿轮來进行校核齿根弯曲疲劳强度。6. 大齿轮传递的转矩:t2 = 9.55 x1o6x = 9.55 xlo6x= 30278.72n - mm7. 根据机械设计教科书表8.2得到使用系数 心=1,查图8.10确定动载系数 kv=a,选用的齿轮为直齿轮，故取齿间载荷分配系数ka=,根据齿轮在俩轴承 上为不对称分布，轴的刚度比较大，查机械设计书表&13取勺=1.15。计算出载荷 系数：k = kakvkak/j =1x1.lxlxl5 = 1.265。校核计算：弯曲疲劳

43、强度满足要求。3.7.2接触疲劳强度校核接触疲劳强度由使用公式：7h=2.5z.来进行校核 bd u1. 确定公式中的参数数值：小齿轮传递的转矩7；：t, =9.55xl06x=3047&72 n 加加4702. 大、小齿轮的接触疲劳强度极限%向、rwiim2：根据机械设计书图&6安齿面 硕度查得大、小齿轮的接触疲劳强度极限：（7him=600mpa , 72=560mpa3接触疲劳寿命系数kg khn2:根据机械设计书图&8可以查得khnx = 0.9 , 心毗-°95 o4. 计算许用接触应力：取安全系数sr=1,贝ij(yh = khnse】=0.9 x

44、 600 = 540mpa(yff2 = khn2°h 叶2 = 095 x 560 = 532mpa6.计算圆周速度i60x100063x470龙60x10007. 确定载荷系数根据机械设计教科书表8.2得到使用系数ka=.查图&10 确定动载系数=1.1,选用的齿轮为直齿轮，故取齿间载荷分配系数kq,根据 齿轮在俩轴承上为不对称分布，轴的刚度比较大，查机械设计书表8.13取心=1.15。 计算出载荷系数： =心心心心=1x1.1x1x1.15 = 1.265。3.7.3进行校核计算2仏捣号心2叫警"阮接触疲劳强，满足耍求，所以本次选用的所有齿轮合理可用。3.8轴

45、的强度校核完成初步的结构设计后，对设计结果进行校对，在这里主要对轴的强度和刚度 进行校核，只有保证了轴的强度和刚度才可以确保设计出來的机床可以安全稳定的 工作，单不是要对所以的轴进行校核，根据轴不同的受载和应力情况，采取不同的 校核的方法，对主要用于传动递转矩的传动轴，要进行扭转强度的校核，对于只受 弯距的轴要进行弯曲强度的校核，两者都具备的按疲劳强度条件进行精确校核。经 过观察比较我们选择轴1进行校核。对轴1进行校核：(1) 首先求出主轴上的功率p,转速n和转矩tp = 0.405 avv n = 112r/mmt = 955000- = 3453.3n mmn(2) 求作用在齿轮上的力d

46、- mz = 3x35 = 1厂 2t 2x3453.3“ “小f,=65.8(n)z d 105fy=ft- tga = 65.8 $20。= 24.0(n)(3) 轴的最小直径根据初步的确定，取 =25加血。(4) 轴的结构设计a.由于主轴零件较少，仅有一齿轮，两轴承，故在两头攻螺纹，装轴承后用圆螺母固定，齿轮用键传递动力，用套固定齿轮轴承位置。b.初步选择滚针轴承，和止推轴承。(5) 选定轴的原料轴承没有附加耍求，因而选定使用45号钢，轴的尺寸偏大，性能尺寸按 毛坯直径w200的选用，根据表15-1确定巧=650mpa ,(7_, = 300mpa, j = 55mpa。(6) 受力分析

47、：1111852.5= 211.77nt 11117.9=352.9 n| f=ss.dtu f=25.2mfv = fttga = 211.77x0.36 = 77.27vfr = ft- tan 20 =352.9x0.36 = 128.4n因为齿轮排布在第一排，所以齿轮与轴承的距离：d = 101mm d2 = 49 nun尸由 士 j厂77.2x 101 _ 厂 77.2x49 o.轴 承的支 反力： f. = 52.0n e = 25.2n150-150m =25.2x101 = 2547an-mmm =41.9x101 = 4231.9"呦 受力分析：i f-7?ih受力

48、图弯矩图扭矩图图3-5受力分析图° =叽=“ w式中：°ca轴的弯扭合成应力，单位为mpa ；w截面抗弯截面系数，单位为min3 ；6】弯曲正应力b是对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。 由公式：= 0.82s6i = 70m“z_ jm，+（刃）？ _ j2547.12 +0.62 莎_ w _0.2x25,所以可以选用此轴。3.9轴承的校核设计参数：径向力 ff =500 ( n )轴向力巧=1000 ( n )轴向力巧=1000 (n)转速n = 112(/7 mm)要求寿命£=4500(力) 温度系数z =1 润滑方式：汕润滑被选轴承信息：轴承类型：圆锥滚了

49、轴承轴承型号：30205b（厂）=16轴承内径d =25 (mm)轴承外径 d=52(mm)基本额定动载荷c=32200(n)基木额定静载荷co=37ooo(/v)极限转速(汕)=9000 (r/min)由公式：p = fp(xfryfa)厶仔lh =厶加=厶0p = fp(xfr-yfa)当量动载荷接触角q =10 (度) 负荷系数fp =1.2 判断系数e =0.973 径向载荷系数x =0.4 轴向载荷系数r =0.617 当量动载荷p =980.4 (n)额定动载荷计算值c *=2697.016 (7v)校核轴承寿命轴承寿命 =17488856(/?) 验算结果：满足使用要求。4结论本次毕业设计内容包括s195柴油机汽缸体三面攻丝螺纹的组合机床总体和后主 轴箱的设计。这次设计过程中经过分析最后选定使用机械滑台，在ty295柴油汽缸 体侧面、下面、后面三面进行定位夹紧，攻右侧面上的7个m8-7w深8螺纹孔和3 个m10-7h深22螺纹孔和5个ms-7h深22螺纹孔和3个m8-1h深15螺纹孔; 攻左侧面上的2个m10-7h深14螺纹孔，3个mw 7h深24螺纹孔，6个 m12-7hm深20螺纹孔和1个m6-1h深24螺纹孔；攻后侧面上的3个zl/4'z 和1个g3/8