ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计毕业设计

1、1前言本课题是设计zii1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床，课题来源于盐城市江动 集团，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. 机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利；b. 加工精度应符合零件图要求；c. 主轴箱能满足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求）。本课题将有4人來进行设计，本人将主要进行后主轴箱设计。为了保证加工零 件的质量、产量和降低成本。首先制定了合理的工艺方案，然后按工艺方案的需求 确定机床的配置型式，选择通用部件，设计专用部件和工作循环的控制系统。为了 表达该组合机床设计的总体方案，在设计时要绘制“三图一卡”，即z

2、i11100柴油机 齿轮室盖多孔钻组合机床的加工工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计 算卡。然后将根据“三图一卡”进行组合机床的设计、调整和验收。组合机床的设计，h前基本上冇两种情况：其一，是根裾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，广大工人和工程技术人员总结自己设计、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冇共性，可设计成通用部件，而11 一些行业在 完成一定工艺范围|aj组合机床是极其相似的，冇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

3、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。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结 构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。组合机床未來的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、 缩短生产节拍；采用数字控制系统和多轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调 性；以及纳入柔性制造系统等。现代组合机床的主要通用部件制造厂相继发展了直流伺服驱动和交流伺服驱动 滑台、数控滑台、数控三坐标加工模块、多轴箱储存和多轴箱更换装置等新一代通 用部件。德国

4、许勒惠勒公司的机械进给部件采用谐波减速器，与常用的圆柱齿轮 减速器或行星减速器相比，具冇降速比大、体积小、结构简单、承载能力大、传动 效率高、噪音低、传动平稳等优点。现代组合机床也已逐渐打破了通常认为只适应 于箱体类零件加工的模式，其功能和应用范围正在不断延仲和扩展。其自动线主要 用于大批量生产，狃然技术已很成熟，但一般利用率低、缺乏柔性，难以适应现代 中批量轮番生产的需要。14j现代机械制造工、ik发展的特征是：产品更新换代的周期缩短，多品种、中小批量轮番生产已成为普遍的生产方式。因此，具有一定柔性，能对多品种、小批量生 产方式作出快速响应，是现代组合机床及加工系统发展的必然趋势。国外已推出

5、转 塔与换箱结合，换箱和换刀结合的自动换箱机床，它们各自结合两者优点，使组合 机床进一步柔性化。设计出来的组合机床总体达到：机床应能满足加工要求，保证加工精度；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；机床尽量能用通 用件以便降低制造成木；机床各动力部件用电气控制。2组合机床总体设计组合机床是按高度集中工序原则，针对被加工零件的特点及工艺要求设计的一 种高效率专用机床。2.1总体方案论证2.1.1被加工零件的特点本设计的组合机床加工对象为zh1100柴油机齿轮室盖，材料是ht200,硬度 hb190-240,为了能达到质量好，效益高，我们采用了工序集屮的原则进行设计。2.

6、1.2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甩然说轮室盖的木道工序加工粗糙度要求不怎么高，但有一定的形状精度与位 置精度的要求，安排工艺应在一个工位上对26个孔同时进行加工，因齿轮室盖上孔 的间距很小，应用立式加工时，有利于切削落下导向，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，钻头滑台应选用液压矩形导轨型式。b. 被加工零件的特点被加工的齿轮室盖体木身为铸铁，且孔分布在不m的端面上，孔的直径又是不 怎么大，考虑到重心、振动、w轮室盖的形状及重量与安装方便等原因，宜用单工 位、卧式机床加工较合适。c. 零件的生

7、产批量木组合机床是为了适应zh1100型柴汕机齿轮室盖的大批量生产，且多为连续生 产机床，此吋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. 机床的使用条件木机床使用场地条件较好，车间温度在三十度之里，使用液压传动能较好的发 挥机床的工作性能，其它机床结构亦能很好的适应使用条件。从上述因素分析，木方案是最佳、可行的。2.1.3工艺路线的确立被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序，以及应保证的加工精度是制定 机床方案的主要依据。本设计是为钻削zh1100型柴油机齿轮室盖上的26个孔的工序而专门设计的， 为了能达到质量好、效率高。我们采用了工序集中的原则进行没计。拟订步

8、骤：a. 分析研究加工要求和现场工艺；b. 定位基准和夹压部件的选择；c. 影响工艺方案的主要因素；d. 工序间余量的确定。木次设计的组合机床是用于加工柴汕机齿轮室盖的钻孔专用组合机床，其工艺 方案为钻孔，其具体的加工工艺如下：zh1100型柴汕机机体的加工工艺：a. 粗锐上农面；b. 粗铣下表面；c. 粗锭左、4农面；d. 粗铣前、后表面；e. 精铣上表面；f. 精铣下表面；g. 精洗左、农面；h. 精铣前、后表面；i. 粗镗孔；j. 精键孔；k. 钻左、右、后孔；l. 锪孔；m. 攻丝。左侧面:a.钻6m67h孔至5 （深15）;b. 钻620孔（深10）；右侧面:a.钻6 -10孔至69

9、. 6 （深38）;b. 钻 m14x1.56h 孔至 12. 5 （深 20）;c. 钻 m8 6h 孔至06. 7;d. 钻 3010 孔至 39. 6（深 78）;后侧面：a.钻3 09孔至3 08. 7;b钻 m12x1. 25-6h 孔至 10. 75 深（12）。2.1.4机床配置型式的选择机床的配置型式有立式和卧式两种。立式机床的优点是占地面积小，&由度大，操作方便，其缺点是机床重心高， 振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较 低，精度高，安装方便，艽缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型 式在很大程度上取决于被加工零件的大小、

10、形状及加工部位等因素。卧式机床多用于加工孔屮心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于 加工定位基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件。考虑到汽车变速箱箱体 的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳 动强度。通过以上的比较，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机 床。2.1.5定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保 加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序，从而收到减少机床 台数的效果。本设计的柴油机齿轮室盖是箱体类零件，箱体类零件一般都有较高精度的孔和 面需要加工，乂常常要在儿次安

11、装下进行。因此，定位基准选择“一面双孔”是最 常用的方法，因此该被加工零件采用“一面两销”的定位方案，定位基准和夹压 点见零件的工序图。该定位方案限制的自由度叙述如下：以工件的心侧面为定位基 准面，约束了 y、z向的转动和x向的移动3个&由度。圆柱销约束了 y、z向的移 动2个自由度。削边销约束了x向的转动1个自由度。这样工件的6个自由度被完 全约束了也就得到了完全的定位。2.1.6滑台传动型式选用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a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

12、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。本课题的加工 对象是zh1100柴油机齿轮室盖左、右、后三个血上的26个孔，位置精度和尺寸精 度要求较高，因此采用液压滑台。由此，根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等w素，确定机 床为卧式双面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的 动力箱驱动多轴箱钻孔主轴。2.2切削用量及选择刀具确定2.2.1切削用量选择切削用量选择是否合理

13、，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床 的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所以的刀具共用一个进给 系统，通常为标准动力滑台。由查文献1得硬度hb190-240吋，高速钢钻头的切削 用量如下表：在选择切削速度吋，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑 台的工进速度（屯位为mm/min），因此，一般先按各刀具选择较合理的转速 （甲. 位为r/min）和每转进给量（单位为mm/r）,再根据其工作吋间最长、负荷最重、 刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通过“试凑法” 来满足每分钟进给量相同的要求，根据文献1屮表（6-11）和表（6-12）

14、选定加工各孔的 切削用量如下：即加工材料加工直径4 (mm)切削速度v (m/min)进给量/ gmn/r)铸铁190240hbs6 1210 18>0. 1 0. 18>6-12>0. 10. 18表2-1高速钢钻头切削用量="2/2 = = %在选择了转速后就可以根据公式式中：v d1000-切削速度，单位m/min;-加工(钻头)直社，单位mm; -进给量，单位rrnn/r;-每分钟转数，单位/7min;(2-1)(2-2)选择合理的切削速度。a.左侧曲钻孔：a)加工6-m6-7螺纹底孔，钻孔至尺寸6-小5, ral2.5；资表 2-1 得：v=12.8112

15、m/min ； f =0.05smm/ r1000v./?, = 816r/min3.14t/b)镜 6-4> 20 平面,rai2.5；查表 2-1 得：v=13. 6904m/min； f 2=q22mm!r looov'3.14j=218r/minb.右侧面钻孔:a)加工6-4> 10,钻孔至尺寸6-巾9.6,深38 (通),ral2.5查表 2-1 得：v = 15.9m/min； f 尸0.16mm/r 1000v3.146/529.4/7 minb)加工 m14x1.5-6h,钻孔至尺寸 *12.5, rai2.5；查表 2-1 得：v=14.8m/min； f

16、1000v"4 =43.14j0.224/7?m/= 378.9r/minc)加工3-4uo,钻孔至尺寸3-4)9.6,深78 (通),rai2.5； 查表 2-1 得：v=15.9m/min； f 6= 0.16mm/r"61000v3.14j= 529.4/7 minc.后侧而钻孔：a)加工 3-(1)9,钻孔至尺寸 3-(i) 8.7, ral2.5；查表 2-1 得：v = 11.474m/min； f 7=0.121mm/rn7looov3.143=420/7 minb）加工m12x1.25-6h螺纹底孔，钻孔至尺寸4）10.75, ral2.5；杳表2-1得:v

17、=10.09m/min； f &=q.vlmm/ r_looov "3.146/=299/7 min2.2.2切削力、切削扭矩及切削功率计算 根据文献1 表（6-20）中公式f = 26/y 08"b06 7 = 10dl9/08hb°69740 - d式中：f轴向切削力，单位n;d 加工（钻头）直径，单位mm;f 进给量，单位mm/r;布氏硬度；t 切削转矩，单位n.mm;p切削功率，单位kw。a.左侧面钻孔a）加工6-m6-7螺纹底孔，钻孔至尺寸6-巾5，ral2. 5；(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)f = 0.058mm/r n = 816

18、r/ min v = 11.8112m/min hb = 190-240f = 26d/08- hb06 = 335.5o57vr = 10 dh9 /().8 hb06 = 705.933/vmm tvp = 0.046尺 iv9740-jt-z)b)锪 6-巾 20 平面，ral2. 5；f = 0.22mm/r n = 218厂/minv = 13.6904m/min hb = 190-240f = 26d/08- hb06 = 3876.757vtvp = 0.49467 尺 w9740-ji-pz/5, = 6x0.046 + 6x0.49467 = 3.32274a3vb. 右侧而

19、钻孔a) 加工 6-4)10，钻孔至尺寸 6-4)9. 6，深 38 (通)，ral2. 5; f = 0.16mm/r n = 529.4/7 min v = 15.9m/ min hb = 190-240f = 26.d广.hb06 = 1477.497vt = 10-d,9 - hb06 = 4351.05mmtvp = 0.23kw9740-jtdb) 加工 m14*1.5-6h,钻孔至尺寸 <1)12. 5, ral2. 5；f = 0.224mm/r n = 378.9r/min v = 14.8m/min hb = 190-240f = 26. df0、hb06 =251

20、s.05nt 二 10 d19 /()8 hb06 = 9403.95/vmmtvp = 0.36kw9740-jt-z)c) 加工 3-4> 10,钻孔至尺寸 3-4>9.6,深 78 (通),ral2. 5;。 f - qa6mm/r n- 529.4/7min v = 15.9/77/min hb 190-240f = 26 d-.广8 hb06 = 1477.497vr = 10-£>l9-/(，'8-6 = 4351.05ammtvp = q.23kw9740jt*£>xpi = 6x0.23 + 0.36 + 3x0.23 = 2

21、a3kwc. 后侧面钻孔a) 加工 3-(1)9，钻孔至尺寸 3-(1)8. 7, ral2. 5；/ = 0.13mm / r n - 449z7 min v = 12.2m/ min hb = 190- 240f = 26 d f .hb06 =1073.124nr = 10d19-/08 - hb06 = 2892.3w mm tvp = 0.125w9740-jt-z)b) 加工m12m.25-6h螺纹底孔,钻孔至尺寸4> 10. 75, rai2. 5； f = 0.15mm/r n = 387r/min v = 13.1/72/min hb = 190-240f = 26d/

22、08- hb06 = 1734.535/vr = 10-dl9-/°-8- hb(、6 = 5655.581w mm tvp = 0a14kw9740* ji-z)=3x0.125 + 0.174 = 0.549a：w2.3组合机床总体设计一 “三图一卡”组合机床“三图一卡”，就是针对具体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，其内容包拈：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。2. 3.1被加工零件工序图被加工零件工序图是根裾选择的工艺方案，表示在机床上完成工序a容加工部 位的尺寸及精度、技术要求、加工定位基准、夹压部

23、位以及被加工零件的材料、硬 度和机床加工前毛坯情况的图纸。它是设计及验收机床的重要数据，也是制造使用 时调节机床的重要技术文件。a. 被加工零件名称及编号：齿轮室盖zh1100材料及硬度：ht200hb190240b. 图中符号i夹紧点-v-定位基面见附图 bdjz031-012.3.2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. 刀具的选择在编制加工示意图的过程中，首先遇到刀具的选择。而一台机床刀具的选择是 否合理，直接影响到机床的加

24、工精度，生产率，工作情况。因而止确选择刀具是一 个相当重要的工作。刀具的选择要考虑到工件加工尺、r精度，表面粗糙度，切屑的 排除及生产率要求等因素。钻孔刀其其直径应与加工终了时刀其螺纹螺旋槽后端和导向套外端有一定的距离。木工序加工3 x 4> 8.7mm,可选用4）8.7mm的高速钢麻花钻头；加工小10.75mm， 可选用巾10.75mm高速麻花站头；加工6x 4）5mm,可选用4）5mm的高述钢麻花钻 头；加工6 x巾20mm,可选用* 20mm的高逨钢麻花钻头；力口工9 x 4）9.6mm,可选 用4）9.6mm的高速钢麻花钻头;加工小12.5mm,可选用* 12.5mm的高速钢麻花

25、钻 头。b. 导向结构的选择组合机床钻孔吋，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。木课题中加工26孔吋，导向表面定转线速度小于20m/min 所以导向装置选择用定导套。由参考文献111表8-4查得导套的具体数值如下：左面加工05 的孔 d=10mm，di=15mm, d2=18mm, d3=m6，l=12 mm,（短型 导套）l=8mm，li=3mm, 13= 12mm, e= 14.5mm；加工020 的卞面 d=30mm, di=40mm， d2=44mm, d3=m8，l=25

26、 mm,（短型导套）l=10mm，li=4mm, b=16mm，e=29mm。右面加工 9.6 的孔 d=15mm，di=22mm, d2=26mm, d3=m6, l=16mm,（短 型导套）l=8mm，li=3mm, 13= 12mm, e=l8.5mm；加工 12.5 d=22mm，di=30mm, d2=34mm，d3=m8, l=20 mm,（短型导套）1=1 omm, 11 =4mm, b=16mm, e=24mmo后面加工 8.7 的孔 d=10mm，di=22mm, d2=26mm, d3=m6, l=16mm,（短 型导套）l=8mm, li=3mm, b=12mm, e=l

27、8.5mm；加工 10.75 的孔 d=18mm， di=26mm，d2=30mm，d；j=m8, l=16mm,（短型导套）l=10mm, l|=4mm，l3=12mm， e=22mmoc. 确定主轴尺寸，外尺寸主轴用t钻孔，选用滚珠轴承主轴，又因为自动卡头与刀具刚性连接，所以该 主轴为长主轴，故木机床中的主轴场为滚珠轴承长主轴，根据巾选定的切削用量计 算得到切削转矩t由文献i11p43得d>bi/iot（2-7）式中:d轴直径t-轴所传递的转矩b系数木课题中主轴为刚性主轴，故取b=7.3木设计是三面加工，釆用锥柄钻扩复合刀具加工，考虑到安装过程中轴的互换 性，安装方便等因素，其中左面

28、加工为12个孔，根据前面计算所得的切削扭矩，及 公式,查|11表3-4得轴径都可以选20mm,再根据d/山为32/20,主轴外 伸尺寸为115mm。主轴箱端面到零件加工表面的距离为330mm或325mm,选用 2-215t0635-01系列接杆，莫氏圆锥度为；右面加工10个孔，根据前面计算所得的 切削扭矩，得轴径都可以选20mm，得d/cu 32/20,主轴外伸尺寸为115mm,采用 2-245t0635-01系列接杆，莫氏锥度为1;后面加工4个孔，1-3孔根据前面计算所得 的切削扭矩，得轴径都可以选20mm，fy d/d, 32/20, 4孔根据前面计算所得的切 削扭矩，得轴径都可以选25m

29、m, d/d, 40/28,主轴外伸尺寸都为115mm,都釆用2-245t0635-01系列接杆，莫氏锥度为1。d. 动力部件工作循环及行程的确定a)工作进给长度l的确定u应等于应加工部位长度(多轴加工接最长孔计)与刀具切入长度u和切出长 度12和切入长度一般为5-10,根据工件段面的误差情况确定，钻孔时切出长度按£2 = | + (3-8)(2-8)l' = a + l2 + l(2-9)三个面上钻孔吋的工作进给长度见下表表2-2工作进给参数主轴箱ll1dl2li左主轴筘1555828右主轴箱7879.61095后主轴箱1358. 7927b)进给长度的确定快速进给是指动力

30、部件把刀具送到工作进给位置。左动力头工作循环中，快进的长度为252mm。a动力头工作循环屮，快进的长度为185mm，后动力头工作循 环中，快进的长度为143mm。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，一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上动力头快速退回的行程只要 把所有的刀具都退回至导套内，不影响工件装卸即可。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成为了补偿安装制造的 误差，动力部件要向前调整的跑离，此跑离不小于15-2

31、0mm，后备量考虑刀具从主 轴孔和夹具导套孔取出所要的距离，保证刀具退离导套外端面的距离要大于刀杆插 入主轴孔内的长度。动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。机床左动力部件在工作循环中，前备量55mm,后备量80mm。机床心动力部件在工作循环中，前备量30mm,后备量100mm。机床后动力部件在丁作循环屮，前备量36mm,后备量34mm。加工示意图如附图bdjz031-02所示。2.3.3机床联系尺寸图机床联系尺寸图是用來表示机床的配备型式和布局，各部件的轮廓尺寸和相互 关系的图纸。联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配备型式和布 局。通用部件的选择是否合适为进一步发展通用多轴

32、箱夹具等专用部件、零件的设 计提供依据。a.选择动力部件组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。包括用以实现刀具主轴旋转主运 动的动力箱、切削用头及动力滑台、各主要性能参数及配套关系。pi 柚左332274 =4.153425(2-10)1 扑1 r/0.8rj 0.83.375w= 1.373aw因电机输出经动力箱吋还有功率损耗，所以巾参考文献表5-39左面和右面选 择功率为5.5kw的电机，其型号为：ys_4 ,选取1td40型动力箱，l3=395mm,电 机转速1440 r/min，动力箱的主轴转逨720r/min，后面选择功率为3kw的电机，其 型号为&2s_6,选取1td40

33、型动力箱，l3=395mm,电机转速960r/min，动力箱主轴 转速 480r/min。b. 滑台及底座的选择由于液压驱动，零件损失小，使用寿命长，所以选择液压滑台。由于y1td40 型动力箱滑鞍长度l=800mm,由参考文献1表5-1左面和右面、后面都选择1hy40i 型滑台及配套的侧底座选择icc401lc. 多轴箱轮廓尺寸的设计确定机床的装料高度，新颁国家标准装料高度为1060m m，及:际设计时常在850 1060mm之间选取，选取装料高度为1000mm。多轴箱的宽度与高度的大小与被加工零件的加工部位有关，可按下列关系式确 定：b=b+2bt(2-11)h+h.+b,(2-12)式中

34、：b-工件在觉度方向相距最远两孔距离，b=340mm。bi-最边缘主轴中心距箱体外壁的距离，推荐bi彡70100mm，取1=100。 h-工件在商度方向相距最远的两孔距离，h=238mm。hr最低主轴高度。w为滑台与底座的型号都己经选择，所以侧底座的高度为己知值560mm, 滑台滑座总高320mm;滑座与侧底座的调憋垫厚度一般取5mm,多轴箱底与滑台猾座台面间的间隙取0.5mm。故 hl=ll+1000-(0.5+5+320+560)=125.5mm,通常推荐 hl85140mm，所以 hl = 125.5mm符合通常推荐值。同理对于后主轴箱 h 1 =41+1000-(0.5+5+320+5

35、60)= 155.5mm,故右主轴箱的轮廓尺寸为b=b+2bl =340+2 x 100=540mm,h=h+h 1 +b 1 =238+11 +1000-(0.5+5+320+560)+100=460.5mm。 按照取 fix/= 630x500由左面和右面尺寸相近，所以取fixh=630x500 后主轴箱轮廓尺寸为fix h =500x500根据以上计算得出动力箱的参数如表2-3表2-3动力箱参数表主轴箱动力箱型号电动机型号电动机功率电动机转速输出轴转速左主轴箱1td40iy132s-45. 51440720右主轴筘1td40iy132s-45.51440720后主轴箱1td40iiiy1

36、32s-63.0960480组合机床联系尺寸图如附图bdjz031-03所示。2.3.4机床生产率计算卡此毕业设计已通过答辩，详细计芫整说明书和全g设计图纸谪联系扣扣：0x2)®®零；®(5)®(2)®<i)(5)®寸联系图01a0 加丁丁 序圍02毕业isi做 明书封面 070601陈兴富实陈兴富文 习报舌 献资料陈兴富毕业陈兴富说明 设计(论文)书开题报告陈兴畐惨陈兴富摘要齿轮a3改清单传动轴a2后盖补枷 工图a1后主轴葙任力di示意图 03顆由报表前盖补枷±a3工图a1逐计算卡外文翻译 陈兴富 2007箱体补充加

37、 工图a1轴套a4主轴a2总装图a0图3-3与二轴定距传动轴坐标计算图.bsin cq = sin a()=(3-10)lacoscq = cos 6t()=则:a3 - a2 = i cos c0 j sin c0 =ai-bj _l-b = b3+ b2= 1 sin a() + j cos c0 = 还原到xoy坐标系巾去，则6点坐标：bi aj _l-(311)a1-bj(3-12)lya-b,=yabi+ aj_l-计算轴5的坐标:主轴3、驱动轴坐标分别为（222.000,3轴齿轮齿数：z3 = 24 ；模数m = 20轴齿轮齿数：z（）=21;模数m = 35轴齿轮齿数：z5=24

38、；模数m = 2,3 z. + z可求得108.124), (222.000，134.000)5-067.55-3= 48将坐标值代入公式(3-7)得：a = x-xa = 222.000 - 222.000 = 0 b = yb-ya=1 08.124-134.000 = -25.876则由公式(3-8)得：l = va2+b2 二加2 +(-25.876)2 = 25.875由公式（3-9）得:/?,2 + £2-/?22)2x25.875(67.52 + 25.s752-482) = 56.46j =扣'2-12 = v67.52-56.462 =37 由公式(3-10

39、)得：b -25.875,sin cn = sin a(= = -1°° l 25.875cos c0 = cos aql 25.875 所以由公式（3-11）得：= a3- i cos c0 - j sin c() = = 37.000 l= b3 + =/sin c0 + j cosc0 = 56.46还原到xoy坐标系中去，由公式（3-12）,则5轴坐标：+= 222.000 37.000 = 185.000y = ya-b=ya + bi + aj =134.000- 56.46 = 77.545 l其它传动轴的华标的计算和中心距误差验算可以此类推。各传动轴坐标见表

40、3-3表3-3传动轴坐标坐标传动轴5传动轴6传动轴7传动轴8传动轴9x185. 000277. 017277. 017222. 000307. 712y77. 545173. 124245. 126214. 411308. 5813.4.2绘制坐标检查图在完成坐标计算工作之后，要绘制坐标及传动关系检查图，用以检查传动系统 设计的正确性。其内容包括：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；检查附加机构的位置是否合适等。见图3-43.5轴、齿轮的校核可设计的齿轮传动在具体工作环境情况下，必须有足够的，相应的工作能力， 以保证在整个寿命期间不致失效。所以在齿轮过程中要进行校核。

41、以传动轴8, 5及其上面的齿轮为例，根据文献17公式分别进行轴与齿轮的校 核。3.5.1齿轮强度的校核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5轴上的 齿轮较危险，故对其进行校核。已选定齿轮采用45钢，锻造毛坯，软齿面，大齿轮正火处理，小齿轮调质， 齿轮精度用8级，软齿表而粗糙度为尺3.2,对于需校核的一对0、5轴上的齿轮，齿数分别为zo=21，z5=24,模数为3,传动比屬，扭矩丁=5胃.m。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(fz 乂 z?

42、9 2 尺7；(“ + 1)中w(3-13)式屮：z7/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17 图 7-15,取z"=1.8;材料系数，单位为7,查17表7-5,取189. 87;2； 重合度系数，取；=0.90;丸一齿宽系数，其值可查17表7-7,取么=0.3; u齿数比，其值为大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，u=- = l. i43o參由文献17图7-6选择材料的接触疲劳极限应力为：o謂m = 5sqmpa(rh2hm = 560嫩z由文献17图7-7选择齿根弯曲疲劳极限应力为：fuhn = 230mpciaf2hm =20mpa应力循环次数n由公式(3-13

43、)和(3-14)计算可得: n = 60/7,6/z = 60 x 480 x 16x300x8=1. 11x 109l.llxlo91.143= lxl09巾文献17图7-8，查得接触疲劳寿命系数为znl=a,zn2=.q2 由文献17图7-9，查得弯而疲劳寿命系数为=1 巾文献17表7-2查得接触疲劳安全系数人 =1，弯曲疲劳安全系数s 又为试验齿轮的应力修正系数，按国家标准取2.0,试选久=1.3。 由下列公式求许用接触应力和许用弯而应力：580xl.l = 638m/vz3 a/ min(yh2 = nlzn2 = x.02 = 59 .6m pa11 minml(3-14)(3-15

44、)= 1.5,(3-16)(3-17)图3-4坐标检查图=xl = 306.67嫩z1.5(3-18)1.8x189.8x0.9、591.62x1.3x596871,14310.31.143af2=2丁 yn2 = 210x2xl = 2sqmpa(3-19)fmin1.5将有关值带入公式(3-13)得：?2-2kft' “ + 1(3-20)中du=66. 26mm则 = i 664,7山，m= 0.35m，查文献160x100060x1000100100图 7-10 得/cp= 1.05;由17表 7-3 鶴 k1.5,由文献17表7-4查得1.05,取么=1,则= kakvkka

45、 =1.5x1.05x1.05x1 = 1. 653修正彳=dj = 66.26xr- =6l.3lmm , m =_ 2.92mmy kv 1.3z0 21由文献17表7-6取标准模数m=3mm，与前面选定的模数相同，所以ni=3mni符合 要求。c. 计算儿何尺寸d0 = m'zq =3x21 = 63mm , d5 = mz5 =3x24 = 72mm a = w(zo + z5) = 3x(2;+24) = 67.5mm，b =(/>dd0= 0.3x67.5 = 2q.25mm取 4 = 24mm，b2 = 24mm od. 校核w根涔rtti疲劳强度由图 7-18 查

46、得yfs1=4.1，l2=3.8，取 yf=0.7巾文献17公式(4-20)和(4-21)校核两齿轮的弯曲强度2kt么 z02m32x1.03x59687.50.3x212x33x4.1x0.7 = 98.79m/(3-21)= 9i.56mpa<af2(3-22)所以齿轮完全达到要求。传动轴5与其余齿轮均用此方法进行校核，其结果均 符合要求。3.5.2轴的刚度、强度校核轴在初步完成结构设计后，进行校核计算。计算准则是满足轴的强度或刚度要 求。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的其体受载及应力情况，采取相应的方法，并恰当地选取其许用应力，对于用于传递转矩的轴应按扭转强度条件计算，对于只 受

47、弯矩的轴（心轴）应按弯强度条件计算，两者都具备的按疲劳强度条件进行精 确校核等。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，由文献17表3-4选取的，所以它们的刚度都满足要求。这里只对相 对较为危险的轴进行强度的校核计算。已选定后主轴箱主轴4,主轴4的转矩t4=5. 6556n m、轴上齿轮z=25,模数 m=3,则 d=mz=3x25=75mm,2t 2x5.6556xlo3 d75= 150.816n(3-23)fr = ftvdn 20° =150.816x tan 20° =54.89n(3-24)a. 计算支承反力 轴承的支点

48、位置齿宽中点距左支点距离：li = 24/2 + 26 + 26 + 12 + 29.5 = 101mm齿宽中点距右支点距离：乙2 = 24 / 2 + 20.5 + 7.5 = 40mm左支点水平面的支反力：mc = 0, fnh = l2ft/(li + l2)(3-25)fnh' = (40xl 50.816)/(101 + 40) n = 42.7852v 心支点水平面的支反力：ma = 0, fnh2 = lft/(li + li)(3-26)f/v/2 = (101x150.816)/(101 + 40)/7 = 108.031n 左支点垂直面的支反力：fnv = lif,

49、i(l + li)(3-27)=40x54.89 /(101 +40) = 15.577v右支点垂直而的支反力：fnv2 = lfr/(l + li)(3-28)= 101x54.89/(101 + 40) = 39.3227b. ffli弯矩图见图3-5a) 截面b处水平面弯矩：mh = f顯 l' = 108.031x40 = 4321.242v mm(3-29)b) 截面b处垂直面弯矩：mvi = fnvil = 15.57x101 = 1572.572v mm(3-30)mv2 = fnvili = 39.32x40 = 1572.8w mm(3-31)c)截u/b处合成弯矩:

50、(3-32)m = vmh2 + mvi2 = v4321.242 + 1572.572 =4598.497v* mmmi =相 h2+mv22 = a/4321.242+1572.82(3-33)= 4598.567；v.mmc. 弯扭合成强度校核通常以校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度，危险截面ba) 截面b处计算弯矩：(3-34)考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，6 = 0.6 则=扣 22+(汉7)2= v4598.5672+(0.6x5.6556x103)2= 5715.042jvmmb) 截面b处计算应力：冈齿轮和轴用平键进行周向固定，故：(3-35)liz 7rd3 b

51、t(d-t)2 x2538x4x(25 4)232 2d 322x25=1250.963mm3(3-36)w危险截面的抗弯截面系数，单位为mm3 (tea = mea/w= 5715.042 /1250.963mftz = 4.57 mpac) 强度校核45钢调质处理，杳文献资料17表11-2得ct.i = 60mpa9 c7ea<c7-i 故弯扭合成强度满足要求。d) 画转矩图:图3-5轴的受力分析及弯扭矩图3.6轴承的校核主轴4轴：杳文献17深沟球轴承6205,所受径向负荷 = 54.897v,轴向负荷凡=0,轴 承转速n = 298.5/7 min，中等冲击，常温下工作。查文献17

52、深沟球轴承6205的轴承的基木额定动负荷g = 14/:/v,基木额定静负 荷7.8隱。计算凡/cw并确定e值：fa/cor = 0f查文献资料17表8-10,得e = 0 计算当量动负荷p:fa/fr = 0<e9 查文献资料17表 8-10，得 x=l, y = 0,故尸=xfr + yfa = 54.897v(3-37)计算轴承奇命查文献资料17表8-7、8-8,得方= 1.5, fi = l，荞命指数£ = 10/3:= 1080035131/?(3-38)r 1666716667 z lxl4000、岑lh =(-)3 =x()3n fpp 4201.5x54.89验

53、算轴承是否合适l/, = 108003513 l/z> 20000/7轴承合适。3.7主轴箱体及其附件选择 3. 7.1主轴箱的选择设计该柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床主轴筘选用500x500的通用主轴箱体，主轴 箱体、前后盖材料都为ht200,虽然主轴箱是通用的，但为了满足具体的使用要求， 故在此基础上进行了一系列的补充加工，其补充加工的情况可参见补充加工图。3.7.2主轴箱上的附件材料的设计a. 泵的选择根据油泵的驱动功率和转速的要求，选择zir12-2型变量叶片泵，其技术性能 如下：转速n=480转/分，流量0-16升/分，压力35-63公斤力/厘米2,偏心距0-2. 5 毫米，驱动功率0.8-1. 5千瓦，容积效率85%。b. 分油器本主轴箱中分油器选用b-zir31-2-36型分油器，其作用是把油分成几路，分别 润滑不同排数的齿轮及轴承，以便于保证轴承，齿轮有一定的使用寿命，减少摩擦 和磨损，降低振动，消耗发热。c. 油杯油杯是用来给箱体注油用的，以保证箱体内油量满足使用要求。d. 油塞油塞是用来放油用的，应该置在箱体的底部，由于该主轴箱是卧式组合机床， 故活塞放置在箱体上，放油孔螺母与門台之间应加封油圈密封。e. 汕标油标是用来指示油的高度的，应该放