箱体双面粗镗床总体设计及右主轴箱设计

1、 箱体双面粗镗床总体设计及右主轴箱设计 1 前言机床设计和制造的发展速度是很快的。 由原先的只为满足加工成形而要求刀 具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度， 发展至今日的高度科 学技术成果综合应用的现代机床的设计， 也包括计算机辅助设计 （CAD ）的应用。 但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统 （经验）设计方法。 因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机 床设计和制造水平，也将促进设计方法的改进。车床的分类：万能型车床、普通 型车床、轻型车床三个品种。车床主要用于加工常用公制、英制模数螺纹、端面 等。在现代大中型机械制造业大批或成

2、批生产车间、一般机械制造业、科研所的 工具车间、机修车间和单件、成批机加工车间、轻、纺、仪表、农机维修、教学 实习等都有使用。本课题来源XX市宝利来精密机械制造有限公司。课题研究的主要内容此次课题， 有关变速箱体的加工，需设计一个专用机床，目的就是通过设计 有关机械设计， 机械加工的相关知识进行全面的复习和掌握， 学习并掌握有关机 械相关软件，能够自己独立设计，此次课题的重要性不言而喻。1产品名称：变速箱体双面粗镗床。2被加工零件：变速箱箱体。3工件材料： HT200。4加工内容：按图要求钻 11.65,14.7,18孑L,粗镗71,77、79、81、87、89孔。5机床设计为双面卧式结构,夹

3、具装在中心底座上,两侧为钢性镗头装在HY40B液压滑台上，此滑台装在CC40侧底座上。6生产纲领：大批大量。7批量：本机床设计、制造一台。国内外现状综述近年来， 随着我国的机床工业的迅速发展， 人们开始越来越广泛地重视机床 的工作效率， 加工精度， 并要求机床设计合理、 结构简单、 性能可靠、 操作简单， 调整维修方便。 新型的试样加工设备对传统的试样加工方式提出了挑战。 试样加 工面临着多种选择。认识专用设备， 研制专用设备， 开发专用设备尤其对批量 试样加工是今后重要的发展方向。加工工艺落后、机床设备老化、 加工速度缓慢 是当前我国试样加工行业的现状。 存在这种状况， 是因为有很多的先进技

4、术没有 引进到试样加工行业中。 通过与使用两种专用设备对比可以看出新旧加工方式的 差别。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动， 简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、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。2 组合机床总体设计组合机床的通用部件分大型和小型两大类。 用大型通用部件组成的机床称为 大型组合机床，用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。机床带有一套固定的夹具， 根据所需加工面数布置动力部件。 动力部件可以 是立式，卧式或斜式安装。 工件安装在机床的固定夹具里， 夹具和工件固定不动。 动力滑台上的动力箱连同多轴箱或单轴切削头实现

5、切削运动。根据加工零件的要求， 本机床采用单工位组合机床。 刀具对零件的加工为平 行加工，动力部件采用卧式安装，品字型结构。工艺方案的设计组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析， 只有制定出先进合理 的工艺方案 ,才能设计出先进合理的组合机床。 根据指定的加工要求 , 提出若干个 工艺方案 , 择其佳者。工艺方案确定了 , 组合机床的结构、性能、运动、传动、布 局等一系列问题也就解决了。所以，工艺方案设计是组合机床设计的重要环节。工艺路线的确立加工孔为14.7、18、11.65、78、70H960H960H960H9, 71H9 77H9 79H9 81H9 87H9 89mm被加工零

6、件需要在组合机 床上完成的加工工序及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据。 确定主要 的加工工序如下：工序：钻14.7，左侧面钻18,右侧面钻11.5，右侧面镗78、70H960H9,左侧面镗60H9,左侧面镗71H9 77H9 79HQ右侧面 镗81H9 87H9 89,右侧面被加工材料为HT200,为了保证孔在同一中心轴上，提高零件的加工效率， 所以采用卧式双面组合机床， 两侧孔同时进行加工。 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工序集中。本机床加工时采用一面两销的定位基准方式， 这样总共限制工件六个

7、自由度，其中基准面限制了y、z向的转动和x向的移动3个自由度，菱形销限制了 y、 z 向的移动 2个自由度，圆柱销限制了 x 向的转 动 1 个自由度，达到定位效果，而且比较好的保证了加工精度。技术要求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。保证各动力头分别由电机拖动，并且可单独控制。机床尽量能用通用件，以便降低制造成本。夹具要求定位可靠，装夹方便，保证零件加工精度。确定机床的配置模式机床的配置型式主要有卧式和立式两种。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

8、都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削 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。此 外，ZH1105柴油机气缸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，考虑到卧式床身振动小，装夹方便等优点，选用卧式组 合机床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

9、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，女口：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 课题的加工对象是变速箱壳体左、右两个面上的14个孔，位置精度和尺寸精度要求较高，因此采用液压滑台。组合机床总体设计一一三图一卡2.2.1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、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余 量、

10、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是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。箱体的被加工零件工序图如图2-1所示：图2-1被加工零件工序图2.2.2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刀具的选择选择刀具应考虑工件材料、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求， 只要条件允许应尽量选用标准刀具。由于钻孔、镗孔的切削用量还与孔深度有关， 随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按9P131表6-12

11、选取。降低进给量的目 的是为了减小轴向切削力，以避免钻头、镗头折断。孔深度较大时，由于冷却排 屑条件都较差，是刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命， 并使加工较深孔时钻头、镗头的寿命与加工其他浅孔时钻头、 镗头的寿命比较接 近。本次设计中需要加工 14.7、18、11.65、78、70H9 60H9 60H9 60H9, 71H9 77H9 79H9 81H9 87H9 89mm的孔，具 体视图可参照加工示意图。采用的是复合镗刀及加长麻花钻。B计算切削力、切削扭矩及切削功率考虑到工件尺寸，加工精度，表面粗糙度，切削的排除及生产率要求等因素， 所以加工孔的刀具采用加长麻花钻和复合

12、粗镗刀。钻孔：根据P1349表6-20中公式(2-1)F =26Df 0.8HB0.61 9T =10D f0.8hb0.6(2-2)Tv(2-3)9740二D式中，F 切削力（N）;T切削转矩（N?mm）;P切削功率（kW；v切削速度（m/min）； f 进给量（mm/r）；D-加工（或钻头）直径（mr）1HB 布氏硬度,HB 二 HBmax -（HBmax -HBmin）,在本设计中，3HBm a241, HBmin -170,得 HB=217.3o由以上公式得右侧钻削 18 （深22）实际切削速度Vc=19.3m/min，工进速 度 Vf=50mm/min 工进时间 tf=2.27min

13、。计算出切削力F=2123.2N,切削转矩T=11009.4Nmm切削功率P=0.386kw, 刀具耐用度Tn=1270.032min。确定主轴类型、尺寸、外伸长度根据主轴转矩T=11.0094N - m 由公式d = B 4 10 T（2-4）式中B-材料系数，由参考文献1表3-4查得B=7.3。求出满足条件的最小直径d=7.3 4 10 11.0094 = 23.641mm由参考文献9表3-6查得主轴直径=25mm D/d1=40/28mm主轴外伸尺寸 L=115mm接杆莫氏圆锥号1。左侧面钻14.7孑L转速 n 二一19411.6 r/min，将其圆整为 410r/min 。3.14 勺

14、4.7、3 14 江 14 7 汇 410实际切削速度Vc二.=18.924 m/min。1000工进速度vf =0.15 410 = 61.5 mm/mir。54工进时间tf二旦 =0.878min其中h为14.7的深度。61.5切削力 F = 26 14.7 0.150.8 15606 =1734 No切削转矩T = 10 14.71.9 0.150.8 1560.6 = 7492.913N- mm切削功率P=7492.913 19驰刖丘帐9740 3.14 14.7刀具耐用度T=(9600 14.7025 /18.92 0.15055 1563)0 3.894 1022 m i n根据主

15、轴转矩T=7.4929 N m,由公式(2-9)求出满足条件的最小直径d -7.3 4 10 7.4929 = 21.477mm( B= 7.3)选取d=25mm 由参考文献9表3-6查得主轴直径=25mm D/di=40/28mm, 主轴外伸尺寸L=115mm接杆莫氏圆锥号1。左侧面镗孔78,70,60刀具材料采用硬质合金，加工材料为HT200选切削速度为7090m/min,进给量0.141.5m/r ,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取v=85.7m/min主轴转速n =1000v(2-5)计算出n = 1000 85.7 = 349.68r/min，将主轴转速圆整为350r/min。

16、n x 78由参考文献1表6-20计算公式 TOC o 1-5 h z 切削力Fz =51.4ap f 0.75HB0.55(2-6)切削力Fx =0.51ap.2f 0.65HB1.1(2-7)切削转矩T = 25.7Dap f 0.75HB0.55(2-8)切削功率P二-(2-9)61200刀具耐用度Tn = (9600D0.25/vf 0.55HB0.3)0.8(2-10)计算出切削力 Fz=669.9N ,Fx=138.5N;切削转矩 T=26128.6N.mm切削功率 P=0.938KW滚针轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。这种轴承可承受较大的径向和 轴向力，且结构简单、装配调整方

17、便，广泛用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工。 因此选用滚针轴承主轴。由公式(2-9)求出满足条件的最小直径 d=7.3 410 26.1286 = 29.3 mm, 再由参考文献9表3-6查取d=30mm,D/d=50/36mm 主轴的外伸尺寸为115mm由镗孔直径为78mm参考参考文献 表2.5-4选取镗杆的直径为 50mm, 镗刀方截面直径为10X 10。C导向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、接杆的导向装置来 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。D动力部件工作行程部件的工作循环是加工时，动力部件从原始

18、位置开始运动到加工终了的位 置，又返回到原始位置的动作过程。本机床的工作循环包括快进-攻进-快退等动 作。工作进给长度L工的确定工作进给长度L工，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L!和切出长度L2之和。切入长度一般为510伽，根据工件端面 的误差情况确定。1切出长度 L-d (3 8)式中，d为钻头直径。3快速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，初步选定左右两个主轴 箱上刀具的快速进给分别为100mn和230mm快速退回长度的确定快速退回的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得出，两面快速退回长度为 300

19、mn和560mm动力部件总行程的确定动力部件的总行程在满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因 刀具磨损、安装误差，动力部件能够向前调节的距离(即前备量)和刀具装卸或 者刀杆连同刀具一起从主轴孔中取出来时， 动力部件需后退的距离(即后备量)。 所以，动力部件的总行程为快退行程与前后备量的之和。其中，前备量取L前=50mm后备量取L后=50mmL 总=L 攻进 +L 前 +L 后=200+50+50=300mm综合以上内容可得加工示意图如下： 2-2岂H引郦 箱体双面粗镗床总体设计及右主轴箱设计 223机床尺寸联系总图A选择动力部件动力滑台型号的选择动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率的选择

20、主要是确定动力箱 (或各种工 艺切削头)和动力滑台，由前面计算知工进Vf=60mm/min进给力Fz=669.9N,又因 左侧刚性镗头箱体的滑鞍长 L=1240mm,由参考文献9表5-1选择1HY40B型滑 台及配套后底座1CC40动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和P切削，根据公式P47(2-11)式中,P切削一消耗于各主轴的切削功率的总和(kW；多轴箱的传动效率, 加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8 ;主轴数多、传动复 杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属， 又主轴数量较多、传动复杂，故取 =0.8。由参考文献1

21、表5-3取Pc左=6kW， Pc 右=6kW所以P左 唏5kW0.8= 7.5kW根据所算出的功率，查文献1表5-20我们可选用1TA40型号的动力头，根 据动力头尺寸选定滑台与其配合，由于是采用的专用刚性镗头，查P114 115表5-38得宽B=500mm选用滑台型号为 HY40B滑台宽400mm长1240 mm最大行 程 400mm表2-1 动力电动机型号电动机型号电动机功率(Kw)电动机转速(r/mi n)输出轴转速(r/mi n)左主轴箱Y160L-8B57.5720350,450,400280,305,410右主轴相Y160L-8B57.5720500,500,340根据动力头尺寸选

22、定滑台与其配合，由于是采用的专用刚性镗头，根据文献5-21 得宽B=500mm选用滑台型号为 HY40B滑台宽400mm长1240 mm最大 行程400mmB确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度 时，首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度； 对于自动线要考虑中间底座的足够高度， 以便允许内腔通过随行夹具返回系统或 冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。如工件最低孔位置、 多轴箱的最低主轴高度和通用部件、中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等。工 件最低孔径h2=16mm滑台高度为320mm底座高度为560mm镗

23、削头高为480mm 综合以上因素，该组合机床装料高度为 1376mmC确定夹具轮廓主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底 座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导 向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的装 料高度、中间底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。D确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。 它在加工方向的 尺寸，实际已由加工示意图所确定，图中已规定了机床在加工终了时工件端面至 主轴箱前端面的距离。由此，根据选定的

24、主轴箱、滑台、侧底座等标准的位置关 系，并考虑前备量，通过尺寸链就可以计算确定中间底座加工方向的尺寸，在本次设计中取前备量50mm计算长度为1340mm确定中间底座的高度方向时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求以 及侧底座连接尺寸要求。装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度就已确 定，选取650mmE主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B和高度H及最低主轴高度0。主轴箱 宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式计算：B = b 2b,（2-9）(2-10)H =h h, b式中，b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（mm）;b 最边缘主轴中心距箱外壁的距

25、离（mm）; h工件在高度方向相距最远的两孔距离（mm）;h1 最低主轴高度（m）。主轴箱轮廓尺寸由改进的1TA40镗削头而来，中心高 H取260 mm左边传 动箱H2=480mm右传动箱H2=480m。由此得出机床联系尺寸总图：图2-3机床联系尺寸总图tk得出:Q=80000/4600=17.39 件/ 时224生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并 编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用 量、动作时间、生产纲领及负荷等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率 的重要依据。理想生产率Q（单位为件/h）是指完成年生产纲领 A

26、（包括备品及废品率） 所要求的机床生产率。它与全年工时总数 tk有关,这里两班制A取8000件，tk 取4600h,由文献1的51页公式(2-11)实际生产率QN单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件Q160T单(2-12)式中：T单生产一个零件所需时间（min），可按下式计算：!单=t切+t辅 J+t停L L快进;L快退+t移+1装（2-13）旳 Vf2 丿 I Vfk,式中：Ln L2分别为刀具第、工作进给长度,单位为mmVm Vf2分别为刀具第、工作进给量，单位为mm/mint停当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状

27、态下旋转510转所需的时间，单位为min；L快进、L快退一一分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mmVfk 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56m/min;用液压动 力部件时取310m/min；t移一一直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min ；工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊 运工件）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人 的熟练程度。通常取0.51.5min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想 生产率要求，即Q Q时候，机床负荷率为二者之比。组合机床负荷率一般为0.750.90,自动线负荷率为0.

28、60.7。典型的钻、 镗、攻螺纹类组合机床，按其复杂程度确定；对于精度较高、自动化程度高或加 工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。(2-15)Q121.98具体请见生产率计算卡:表2-2 生产率计算卡生产率计算卡图号YGZJ003毛坯种类铸件名称减速箱体毛坏重量材料HT200硬度HBS180-220工序名称变速箱体双面卧式钻镗组合机床工序号序号工步名称被加工 零件数量加工直径一mm工作行 程一mm切削 速度m/min转速r/min进刀量工时(mi n)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)机加 工时 间辅助时间共计1 1安装工件及夹紧工件11.51.52 1左滑台快进10010060000

29、.0160.0163左多轴箱工进(镗孔1)601565.93500.15600.250.25镗孔27013.576.93500.15600.2250.225镗孔3P 7811.585.73500.15600.1920.192钻孔14.75818.64100.15600.970.974左滑台快退30030060000.050.05备注左右同时加工总计3.203单件工时3.203分/件机床生产率18.73件/时机床负荷率85.2%2.3机床分组为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组 组号划分如下：a.第1019组一支承部件。b.第2029组一夹具及输送设备。c.第3039

30、组一电气设备。d.第4049组一传动装置。e.第5059组一液压和气动装置。f.第6069组一刀具、工具、量具和辅助工具等。g.第7079组一主轴箱及其附属部件。h.第8099组一冷却、排屑及润滑装置。i .第9099组一电气、液压、气动等各种控制挡铁。3右主轴箱设计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。绘制主轴箱设计原始依据图主轴箱原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的，其内容包括主轴 箱设计

31、的原始要求和已知条件。在编制此图时从“三图一卡”中已知：主轴箱轮廓尺寸525X 480mm；工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸；工件与主轴箱相对位置尺寸。根据这些数据可编制出主轴箱设计原始依据图（图4-1）。加工零件名称：减速器箱体；材料：HT200;硬度：HB170 241。主轴结构型式的选择及动力计算主轴型式的选择主轴结构型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。轴承型式是主轴部件结构的主要特征， 在加工减速器箱体端面孔时，主轴大都采 用的是滚珠主轴，前支承为推力球轴承和向心球轴承，后支承为向心球轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受单方面的轴向力。主轴直径和齿轮模数的初步确定初定主

32、轴直径一般在编制“三图一卡”时进行。初选模数可由下式估算，再通过类比确定，参照文献1.:/ Pm 一（3032冲（3-1 ） Z n式中：P齿轮可传递的功率，单位为 kw;Z 对啮合齿轮中小齿轮齿数；n小齿轮的转速，单位为 r/min。主轴箱中齿轮模数常用 2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm几种。由于主 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密集，可以根据实际需要选取齿轮模数为2mm和3mm3.3 主轴箱的传动设计和计算主轴箱的传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速 要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转 向。拟定

33、传动系统的基本方法如下主轴分布类型：a）同心圆分布；b）直线分布；c）任意分布。传动系统的设计方法：a）将主轴划分为各种分布类型，尽可能使之形成同心圆分布，用一根中间传 动轴带动多根主轴；b）确定驱动轴的转速，转向及主轴箱体上的位置；用最少数量的齿轮和中间传动轴把驱动轴和各主轴连接起来。其方法如 下：a）当主轴数量不多，分布又比较分散时，可以从驱动轴开始，分几路单独和 各主轴联系。b）当主轴数量较多且分散时，可先将比较接近的主轴分成几组，然后从主轴 布置起，最后连到驱动轴上。排列齿轮时，要注意先满足转速最低及主轴间距最 小的那些主轴的要求；手柄轴和润滑油泵的安排：a）大型主轴箱一般都有一个调整

34、手柄轴，用于对刀、调整或装配维修时检修 主轴精度等。为了扳动省力轻便，手柄轴转速尽量高些，手柄轴位置应靠近工人 操作位置，其周围应有较大空间，保证回转时手柄不碰主轴。b）主轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵轴的位置要尽可能靠近油池，离油面高 度不大于400500mm；为了便于维修，油泵齿轮最好布置在第I排，如受结构 限制，也可放在第W排。3.3.1主轴箱所需动力的计算(3-2)主轴箱的动力计算包括主轴箱所需要的功率和进给力两项。P主轴箱=P切削F空转P损失式中，P切削一一切削功率，单位为kw；P空转空转功率，单位为kw；P员失一一与负荷成正比的功率损失，单位为kw.根据文献 表4-6得空转=0.01

35、16kw切削=759wP损失=759 1% = 7.59 w所以可得到 F主轴箱=0.0116 +0.759+0.00759=0.778kw主轴箱所需进给力F主轴箱(单位N可按下式计算(3-3)确定齿nF主轴箱 Fi式中，F 各主轴所需的轴向切削力，单位为 N;F主轴箱=4768.8N (由前面2.2.3的计算出)。3.3.2确定传动轴的位置及齿轮齿数传动方案拟订之后，通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法, 轮齿数和中间传动轴的位置及转速。A由各主轴几驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比主轴m = 280(r / min)n2 二 305(r / min)n3 = n4 = 410(r

36、/ mi n)n5 =500(r/mi n)n6 = 500(r / min)n 7 =340(r/mi n)驱动轴n0 = 720(r/mi n)各主轴总传动比i1型=2.571280i2丿20-2.361305i3斗.756410i5卫44500i7720340= 2.118为使结构紧凑，主轴箱体内的齿轮传动副的最佳传动比为 1 主轴与驱动轴转向相同时，经过偶数个传动副。1.5;另外,B各轴传动比分配1轴：i0_8 = 1.84* = 0.870i9 J0 = 1 282轴：i0_8 = 1.84i 8 卫=0.870i9 j0 = 1.283轴：i。=1.84i 8J4 - 1i145

37、= 0.9524轴：i _8 =1.84i 8J4 - 1i145 = 0.9525轴：io=1.84i8_9 = 0.870i9_10 二 1.286轴：i o 1 - 1.44i11 _6- 17轴：io 41 = 1.44in _12 0.556i123 1.8iioj = 1 25i10_2 = 1.156i15 J3 - 1i15 _4 - 1ho _5 = .7 6=1458C确定中间传动轴的位置并配各对齿轮根据文献6第65页传动轴转速的计算公式:(3-4)z主 n从 u =zA 门主(3-5)(3-6)Am /丄、mA(z主z从 H-SzZ主n从二n主u二n主z从(3-7)2A2

38、A2Auz主 二_ z从=(3-8)mn主m(1 主)m(1 u)n从2A2A2Auz从 -_z主(3-9)n从z从n主n从 一uz主m(1 匕)1 Un主式中，u 啮合齿轮副传动比;Sz 啮合齿轮副齿数和；Z主、z从分别为主动和从动齿轮齿数；n主、n从分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/min ；A齿轮啮合中心距，单位为 mmm齿轮模数，单位为mmA.各轴上齿轮齿数的确定：a）驱动轴齿轮参数：规定为Z驱=1926 , m = 3或4。取Z驱=25 , m = 3。b）主轴1、2、5及中间传动轴上齿轮齿数的确定：中间轴8直接由驱动轴0带动，且i。=1.84，则Z81 =46, m = 3。同

39、样，i8= 0.870 , i90 =1.28，贝U Z91 =40 , Zg2=25, Z101 = 32 , m=3。已知=1.25, 仁=1.156, ig = 0.706，则取乙034 ,乙=40 , Z2 = 37 , Z5 = 24, m = 3。c）主轴3、4和中间传动轴齿轮齿数的确定：轴3、4由同一个传动轴15带动，根据转速比，取Z3二Z4 =20 , m=2。可 得 Z15 =20, m=2。同时计算得 乙41 =26,=21 , m=2。d）主轴6、7及中间传动轴齿轮齿数的确定：中间轴8直接由驱动轴0带动，i1 =1.44 , “上=1 ,0.556 ：1213 =1.8

40、, i13 n =1.458 ,计算得 Z111 = 24 ,乙伐=36 ,= 24 , m=2 , Z12 = 20 ,m=3 ,Z131 = 24 , Z132 = 35 , Z7 =35 , m=2。B.验算各主轴转速720n2281.1(r/mi n)1.84 0.870 1.28 1.25720n3304.0(r / min)1.84 0.870 1.28 1.156720ns=n4411.0(r/ mi n)1.84 1 0.952 1720n6n7497.7(r / min)1.84 0.870 1.28 0.706720 500(r/mi n)1.44 1720 342.3(r

41、/mi n) 1.44 0.556 1.8 1.458转速相对损失在5%以内，符合设计要求。各传动轴直径的确定在设计主轴箱传动系统是，往往为了凑合齿轮的中心或由于受空间的限制， 根据可能，初步地选定了轴径。确定某一传动轴轴径时，首先要算出它所传递的扭矩，再根据此扭矩查“轴 能承受的扭矩”表，确定轴的直径。传动轴的扭矩计算:(3-10)M = M丄亠M 2i2亠M 3i3亠 亠Mnin式中M作用在轴上的总扭矩（N mm）Mn第n个轴上的扭矩（N mm）in 第n对轴上齿轮的传动比3.4各零件的设计选用与校核主轴箱零件校核：（1）轴承校核：设计中所用的所有重要轴承都要经过寿命校核。在满足尺 寸和强

42、度要求的情况下，尽可能地选用国产轴承。（2）轴的校核：设计中所用的所有较重要的轴都要经过强度校核和刚度校 核。（3）齿轮校核：设计中所用的所有齿轮都要经过强度校核。（4）键及花键：设计中所用的所有较重要的键及花键都要经过强度校核。（5）销与螺钉：设计中所用的所有较重要的销与螺钉都要经过强度校核。3.4.1主轴箱中轴的强度校核轴系零件的轴向固定为使轴和轴上零件在机器中有正确的位置，防止轴系轴向窜动和正确传递轴 向力，轴系零件应予轴向固定。常见的轴向固定方式有三种：（1）两端单向固定的支承结构；（2）端双向固定，一端游动的支承结构；（3）两端游动的支承结构。轴系零件不论采取哪种固定方式，都是根据具

43、体情况通过选择轴承的内圈与 轴，外圈与轴承座孔的固定方式来实现的。 轴承内外圈的周向固定主要由配合来 保证，轴承内圈和轴的轴向固定，其原则及方法与一般轴系的轴向固定方式基本 相同，外圈与轴承座孔的轴向固定形式主要是利用轴承盖、孔用弹性垫圈、套孔的凸肩以及轴承座孔的凸肩。具体选择时要考虑轴向载荷的大小，方向，转速高低，轴承的类型，支承的固定型式等情况。根据上面的要求，结合本设计情况， 主轴箱内的轴系零件的轴向固定方式采用两端单向固定的支承结构。轴的结构轴的结构主要取决于：轴在机器中的安装位置及形式；轴上零件的类型，尺 寸及配置，定位和固定方式；载荷的性质，大小，方向及分布情况；轴的加工和 装配工

44、艺性等。由于影响轴结构的因素较多，其结构随具体条件不同而灵活变化， 所以轴一般并无标准的结构形式。但不论何种具体条件，轴的结构均须满足：足够的强度和刚度；轴和装在轴上的零件应有准确的工作位置；轴上的零件应便于 装拆和调整；轴应该具有良好的制作工艺性。轴的校核根据装配图上各轴的受载情况知，轴 在所有轴种受到的载荷最大，所以校核轴3由于承受主轴1和2所传递的转矩,3。作出轴的弯扭矩如图3-1所示：I;、Rh, 80 一一 60 一F+，TpttyFrrrmTnTnTrrrnrnTTTutiytrrrrrrTTTnTnT图3-1轴的弯扭矩图Rh.MhMi根据文献8公式7-6轮齿的受力大小可算得:07

45、RunFt二 总二 2 20377.8 二 708.8N d357.5Fr=Fttg : =708.8 X tg20 =257.98NFn二 Ft/cos ： =708.8/cos20 =754.29NFtD708.8 汉 57.5M h20378 N mm2 2- FnD754.257.5OK1M v n21685.8 N mm1 2 2Mv2FrD2257.98 57.52二 7416.9NmmMv二 14268.9NmmM 二，M 厂M；二.203782 14268.9二 24876.99NmmCJcaca-t j MPa根据文献8表10-5抗弯截面系数3(3-11)W 0.1d根据文献

46、8表10-1轴的许用弯曲应力表可得45号正火钢的；= 55MPa o该轴的强度满足设计要求3.4.2主轴箱中齿轮的校核计算已选定齿轮采用45钢，锻造毛坯，硬齿面，齿轮渗碳淬火HRC5&62,齿轮精度用8级，轮齿表面粗糙度为R3.2以传动轴8及驱动轴O上的一对啮合为例进行齿轮的强度校核，大、小齿轮z 25齿数分别为“46, 25，传动比-=-=0-54设计准则按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核按齿面接触疲劳强度设计由y-2(3-12)ZhZeZ j 2KT1 u1严H丿*d u其中,z 46d3，u 才 2T1.84，Z ；=0.90, ZE =189.8 MPa , ZH =1.

47、84,6 P6 7 5T, =9.55 106=9.55 10699479.17N.mmn720选择材料的接触疲劳极根应力为：-H1iim =580MPa- H2iim =560MPa选择材料的接触疲劳极根应力为：；F1lim = 230MPac F2lim = 210MPa应力循环次数N由公式N =60njLh(3-13)计算可得N60n1at =60 720 1 10 300 16 =2.07 109N2N192.07 1046= 1.15 10925查参考文献12表6.3得接触疲劳寿命系数Zn1 =1.1, Zn2 =1.02查参考文献12图6.7得弯曲疲劳寿命系数丫阳二胡查参考文献12

48、图6.6得接触疲劳安全系数SHmin =1，弯曲疲劳安全系数Sf min =1.5,又 Yst =2.0，试选 Kt =1.3。求许用接触应力和许用弯曲应力：-H1 H1limZN1= 580 1.1 =638MPa TOC o 1-5 h z SH min1tH2皿 Zn?580 1.02 =591.6MPaSh min1I；F1 J” F1|imYsTYN1 =230 2 1MPa =306.67MPaSF min5I* L F2|imYsT Yn2 =210 2 1MPa =280MPaSF min1.5将有关值代入公式（3-2）得:d it =3ZhZeZ；1牡189竺.9 1竺空94

49、1叱込mm1.8591.60.3=69.34m m则V1二 d1tm60 1000二 69.34 7202.61m/s60 1000Z0V110022 2.61100m/ s = 0.57m/ sK1.02 ； 取 Ka = 1，贝U查参考文献12图6.7得Kv =1.0，Ka =1，Kh -KaKvK -Ka -1.01 1.0 1.02 1.0=1.03修正 dZ3；： =69-34 3 11：3=64.16mmd164.16mmm 二 2.6mmZo 25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。计算几何尺寸d1 = mzo = 3 25 二 75m m

50、d2 =mz4 =3 46 = 138mm（Z0+Z4） 75+138 ca = m106.5mm2 2b 二 dd1 =0.3 10 31.95mm取b = 32mmb2 = 32mm校核齿根弯曲疲劳强度查参考文献12图 6.7 得Yfs1 =4.1 , Yfs2 =3.8取 Y-0.7由参考文献12P110式（7-12 ）校核两齿轮的弯曲强度F12KT1dZo2m3YFS12 1.8 99479.170.3 252 334.1 0.7MPa= 110.02MPa bF1 IY3 8fi 若=110.02 4!Mpa=101.97Mpa，J所以齿轮完全达到要求。传动轴4上其余齿轮均用此方法进

51、行校核， 其结果 均符合要求。其他轴及轴上的齿轮均按以上方法校核，结果均符合强度要求 3.5多轴箱坐标计算坐标计算就是根据以知的驱动轴和主轴的位置及传动关系， 精确计算各中间 传动轴的坐标。其目的是为多轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸， 并用 于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否正确合理。6104-46/3(1) 选择加工基准坐标系X0Y-1 础 _ X图3-2加工基准坐标系X0Y图(2)计算每根轴的坐标由图的各伸出轴及驱动轴的坐标，如表3-1表3-1各伸出轴及驱动轴的坐标坐标X( mmY(mm)轴100轴20-92轴3-22-162轴4-86-162轴534-81轴681-11

52、6轴759.511-61.7627轴00-152计算传动轴坐标时，先算出与主轴有直接传动关系的传动轴坐标，然后计算其它传动轴坐标。根据文献第71页图4-25，其计算方法如下，结合图3-3:j IAl BJA3 - A2 = 1 cosq - J sin c0Bl + AJBi = B3 B2 = I sin ao J cosco 口 L还原到XOY坐标系中去，则c点坐标:x 二xA a二 XAAl -BJLY =YaBi=YaBl AJL传动轴10位于轴1和2的中心连线的垂直平分线上，已知轴1和2的坐标, 计算出 10（ 95.11, -51）传动轴8位于轴3和4的中心连线的垂直平分线上，已知

53、轴 3和4的坐标, 计算出 8（ 44，-249.13）传动轴9的位置在传动轴8和10之间，考虑各方面的情况，依据多轴箱传 动系统的基本方法，初定其坐标为（52,125）。下面依据坐标计算公式算出传动轴 9的坐标：将坐标值代入公式得：A = X b - X A=104mmB =yb -丫A=49.499mm则 L =A2 B2 = 104.52 49.4992 = 115.630mmAAI R12 L2 - R22-91.52 115.63 2 - 87 2 = 61.28mm2L2 115.63J = .R12 - |2 = . 91.52 -61.282 = 67.95mm因 sin C0

54、B二si naL49.499115.63= 0.428cosc0 =cosa0A = 104.5L 115.63-0.903所以Al BJ 104.5疋 61.28 49.499 汉 67.95片=A3 -A2 = I cos -J sin c026.294mmL115.63B1 二 B3 B2 = I sin a。J cose。BI AJ 49.499 61.28 104.5 67.95=87.642 mm L115.63还原到XOY坐标系中去，贝U 4轴坐标:Al -BJX4 =XA Ai = X a67.5 26.294 = 106.56mmLY4 二YaB1 二Ya BlaJ =50.

55、684 87.642 = 135.73mmL其余轴的计算过程类似，经计算得各轴坐标列于表3-3表3-2各传动轴的坐标坐标X( mmY(mm)轴844-249.13轴9106.56-135.73轴1095.11-51轴11-90.84-162.98轴12-126.49-86.92轴13-90.01-11.26轴147.75-211.85轴1545-194.733.6绘制轴坐标检查图3.6.1坐标检查图的主要内容通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确，检查主轴转速及转向；进一步检查各零件间有无干涉现象；查润滑油泵、分油器等附加机构的位置是否合适。3.6.2坐标检查图绘制的顺序及要求绘出多轴箱轮廓尺寸和坐标系XOY按计算出的坐标值绘制各主轴、传动轴轴心位置及及主轴外伸部分直径，并注明轴号及主轴、驱动轴、液压泵轴的转速和转向等。用点划线绘制各齿轮的分度圆、 注明各齿轮齿数、模数、所处排数及变位齿 轮的变位量。3.7 主轴箱上附件的设计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 ,