汽车后桥半轴淬火机升降部分及尾座设计终极不改说明书

1、装订线长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共52页 第52页第一章 绪论1.1研究究意义 表面淬淬火是热热处理的的一种工工艺，仅仅对零件件的表面面进行处处理，以以达到零零件表面面的性能能，而保保持心部部的性能能不变。正正确选择择表面淬淬火工艺艺必须了了解工件件的工作作情况和和服役条条件，零零件的结结构、形形状以及及使用的的材料等等各个方方面，从从生产和和实用角角度去考考虑解决决方案。原原则是从从实际出出发且经经济有效效。 在许多多情况下下，采用用表面淬淬火处理理能够较较理想地地解决表表面和心心部性能能要求不不一致的的矛盾，即即既能改改善表面面强度、硬硬度和耐耐磨性，又又能保持持心部大大塑性和和韧

2、性，使使材料的的潜力得得到充分分的发挥挥，满足足生产技技术要求求。1.2国内内外研究究现状1.2.11国际先先进的感感应淬火火技术 (1) 电电源国外IGBBT、MOSSFETT和SITT全固态态晶体管管电源技技术逐步步成熟，并并已商品品化、系系列化，目目前有112000kW、50kkHz；501000kHzz、306000kW；1000kW、80kkHz；低频段段有取代代晶闸管管电源趋趋势；MMOSFFET多多采用并并联振荡荡电路，SIT多采用串联谐振电路，功率高达1000 kW、频率200kHz和400kW、400kHz。它们都是电子管式高频电源的理想替代产品。当输出功率与电子管电源相同时

3、，节电35%40%，节省安装面积50%，节约冷却水40%50%。随着科技的进步，在高频感应淬火领域，MOSFET有望取代SIT。 (2) 淬淬火机床床感应淬火机机床更加加趋向自自动化，CNC控制逐渐增多，自动分检零件与自动识别进机零件功能的机床增多。 1）通用淬火机床通用淬火机机床朝柔柔性化方方向发展展，一台台淬火机机床可以以对不同同性能要要求的不不同零件件感应加加热淬火火。德国国研制的的一种曲曲轴淬火火机床，法法兰件感感应淬火火柔性加加工系统统略加调调整能处处理不同同尺寸的的相似工工件；对对于轴类类零件在在一定直直径范围围内（如如30mmm）与与长度33008000 mmm范围内内，对于于相

4、似淬淬火要求求的轴类类零件，淬淬火机能能自动编编制144种程序序，自动动识别进进机零件件；Roobottronn.Eiiothhermm最近推推出了双双主轴立立式淬火火机，在在一个紧紧凑的工工艺单元元内进行行工件的的淬火与与回火，能能处理轮轮轴、三三槽套及及其他万万向节件件，转换换工件只只需25miin，用用计算机机编程，根根据工件件号在22 miin内就就可调出出有关工工艺数据据；一汽汽引进的的GH公司司数控淬淬火设备备通用性性强、自自动化程程度，在在复杂零零件上可可实现多多段变功功变速，编编程容易易、操作作方便。图图1是GH公司司的数控控淬火机机床。图1 GHH公司的的数控淬淬火机床床2）

5、专用淬淬火机床床专用淬火机机床更加加专用化化，采用用机械手手上下零零件，加加热、淬淬火、回回火、校校直、检检查完全全自动进进行。先先进的计计算机控控制技术术可以监监控并屏屏幕显示示淬火过过程和工工艺参数数，跟踪踪全部操操作过程程，如发发现故障障或工艺艺参数偏偏离给定定值，便便自动修修正或自自动列出出不合格格零件，使使控制系系统暂停停工作并并报警，同同时屏幕幕上显示示故障性性质和所所要修正正的动作作。更先先进的控控制系统统还适应应材料化化学成分分的波动动，并自自动调整整比功率率或加热热时间，以以保证感感应淬火火零件的的质量。例例如日本本高周波波热炼株株式会社社川崎工工厂的卧卧式半轴轴淬火机机床，

6、上上尾厂可可同时淬淬三根半半轴，群群马厂可可同时淬淬两根半半轴，机机床实际际上是感感应热处处理生产产线，全全过程除除校直、荧荧光探伤伤检查需需一名工工人外，其其余全部部自动进进行。 3）机器器人的应应用日本高周波波热炼株株式会社社制造的的一台立立式通用用淬火机机床上配配置一台台机器人人，机器器人将一一个二匝匝的感应应器进行行依次平平面扫描描，使一一块塑料料板变色色，虽然然使用电电源功率率只3 kW，但但也可以以看出机机器人在在感应热热处理中中的应用用趋势。 4）机电一体化将电源、淬淬火机床床、冷却却系统组组成成套套装置，具具有占地地面积小小、生产产效率高高、一次次安装调调试容易易等优点点。国外

7、外最近问问世的曲曲轴固定定加热淬淬火装置置占地面面积仅为为组合式式成套装装置的11/4。 (3) 淬火火工艺 1）静止止式曲轴轴感应淬淬火采用静止式式曲轴感感应淬火火新技术术的最初初的两台台装置在在福特公公司V66和V8曲轴轴淬火和和回火工工艺中得得以应用用，表现现出了良良好的市市场前景景。其特特点是：加热时时间短，一一般仅为为1.554s，传传统工艺艺是712ss；电效效率高、成成本低；感应器器与工件件之间允允许有较较大间隙隙，调整整方便；操作简简单、重重复性好好、易于于维护；占地面面积小，仅仅为原来来的200%左右右。 2）低淬淬透性钢钢齿轮淬淬火现在俄罗斯斯许多汽汽车工厂厂广泛采采用低淬

8、淬透性钢钢进行整整体感应应加热表表面淬火火，已大大量应用用于汽车车、拖拉拉机后桥桥齿轮、挖挖掘机齿齿轮、传传动十字字轴、火火车车厢厢用滚动动轴承、汽汽车板簧簧、铁路路螺旋弹弹簧等，取取得了较较大的经经济效益益。 3）双频频感应加加热淬火火国外双频淬淬火主要要用于齿齿轮。220世纪纪90年代代，美国国用100kHzz中频和和1500kHzz高频电电源，先先让齿轮轮在中频频感应器器中加热热，然后后迅速降降到高频频感应器器中加热热，最后后落入油油中淬火火。进入入21世纪纪，此工工艺又有有新进展展，如GGH公司司采用电电力电子子开关转转换频率率，使齿齿轮的齿齿顶和齿齿跟的加加热更加加均匀，更更好地保保

9、证了齿齿轮的淬淬火质量量。 1.2.22我国汽汽车工业业应用感感应热处处理技术术现状1 电源电源是感应应加热的的关键设设备之一一，随着着感应加加热技术术的发展展，经历历了机械械式中频频发电机机组和真真空管式式高频电电源、晶晶闸管中中频电源源及全晶晶体管电电源三个个发展阶阶段。在在20世纪纪80年代代后期，在在工业发发达国家家，晶闸闸管中频频电源已已完全取取代了中中频发电电机组，我我国自990年代代中期也也已逐步步取代。同机械式中中频发电电机组相相比，晶晶闸管（SCR）中频电源具有以下优点：体积小、重量轻、材料消耗少；电效率高，逆变停止时几乎不消耗电能，逆变效率可达90%以上；无机械运动、噪音小

10、、运行可靠、负载匹配容易，可以根据负载情况确定电源的频率；启动停止方便，频率能自动跟踪以保持最佳运行状态；产品设计简单、制造周期短；安装容易，不需要特殊的基础；维修方便等。我国的晶闸闸管中频频电源的的共同特特点是全全集成化化控制线线路数字字化程度度高于990%、启启动成功功率几乎乎达到1100% 、除除具有常常规的水水压不足足、快熔熔熔断、过过流、过过压等保保护功能能外，还还具有限限流、限限压等保保护功能能、功能能较齐全全的晶闸闸管电源源还配置置逆变失失败、水水温监视视等可选选功能，其其频率最最高可以以作到88kHzz，额定定功率可可以作到到10000kWW左右，如如果在装装配工艺艺上再进进一

11、步改改进的话话，可以以接近世世界先进进水平。 随着技术的进步，跟踪80年代国际感应加热技术水平，我国于90年代中期开发出第一台电效率较高的50kW/50kHz IGBT电流型超音频感应加热电源(图2)。目前可做到频率0.450kHz、最大功率可达到800 kW，频率达到100kHz时功率达到100 kW 。图2 IGGBT电电流型超超音频感感应加热热电源IGBT应应用同期期，我国国还成功功研制出出20 kW/3000kHzz MOOSFEET高频频电源，缩缩小了同同国际先先进水平平的差距距，随着着大功率率MOSSFETT器件的的问世，大大功率的的晶体管管高频电电源有望望年内在在感应淬淬火中应应

12、用。 2 淬火工工艺随着汽车工工业的迅迅速发展展，我国国采用感感应淬火火的零件件的种类类和品种种不断增增加。目目前我国国汽车零零件感应应淬火用用材料包包括：445#、40CCr、55MMnVSS、40MMnB、42CCrMoo、35#、ZG445、球球铁、合合金铸铁铁等。感感应加热热淬火介介质包括括：水、聚聚乙烯醇醇、聚迷迷水溶性性淬火介介质、UUCONN、豪富富顿2551等。所所采用的的加热方方式及应应用主要要包括：横向磁磁场静止止一次加加热淬火火（销轴轴类零件件、凸轮轮轴）；横向磁磁场连续续加热淬淬火（减减振器杆杆、变速速叉轴、扭扭杆等）；横向磁磁场多段段连续加加热淬火火（起动动机轴、空空

13、压机轴轴等）；纵向磁磁场整体体一次加加热淬火火（半轴轴等）；仿形感感应器零零件旋转转加热淬淬火（球球头销）；感应接接触加热热淬火（转转向齿条条）；内内孔的一一次及连连续加热热淬火（输输出法兰兰、钟型型壳内腔腔）；阶阶梯轴类类零件的的旋转加加热淬火火（小红红旗后轮轮毂轴、转转向节）；平面类类零件的的一次及及连续加加热淬火火（钢板板弹簧横横向限位位板）；薄壁类类复杂零零件一次次及连续续加热淬淬火（前前轮毂、滑滑动轴叉叉）；复复杂形状状零件的的一次加加热淬火火（钟型型壳变截截面轴）；槽口一一次淬火火（变速速叉）；复杂回回线工件件旋转一一次加热热淬火（曲曲轴）等等。 3 淬火机机床为了适应多多品种的的

14、批量生生产，在在汽车生生产应用用中，我我国引进进的感应应淬火机机床种类类由传统统的专用用设备逐逐步向柔柔性化程程度较高高的通用用设备和和专用淬淬火自动动生产线线发展。通用淬火机机床方面面，一汽汽技术中中心开发发的卧式式数控淬淬火机床床（图33）主驱驱动采用用交流伺伺服电机机拖动，移移动速度度稳定均均匀、定定位准确确、重复复精度高高；零件件旋转采采用变频频调速，能能适应多多方面工工艺要求求；采用用能量和和数控技技术对不不同性能能要求的的不同零零件感应应加热淬淬火，甚甚至在同同一零件件上实现现多段变变功变速速，编程程容易可可操作性性强。图3 通用用数控淬淬火机床床专用淬火机机床方面面，二汽汽和天舒

15、舒机电科科技有限限公司经经过多年年努力，攻攻克一个个个难关关，采用用功率脉脉冲分配配技术、尾尾座自由由顶尖技技术、薄薄型淬火火变压器器技术、独独立悬挂挂技术、悬悬挂平衡衡技术等等分别研研制成功功曲轴全全自动淬淬火机床床（图44），与与电源、水水冷系统统组成成成套淬火火设备可可对车用用内燃机机曲轴进进行各轴轴径的圆圆角+轴径淬淬火、轴轴径淬火火自回火火，采用用计算机机控制，通通过显示示屏对设设备的加加热、淬淬火工艺艺参数诸诸如电压压、电流流、频率率、时间间、压力力、流量量温度等等进行监监控和显显示，目目前国内内多家采采用。 第2章 汽汽车后桥桥半轴淬淬火机机机体结构构确定2.1机床床总体设设计总

16、体设计，是是确定所所设计机机床的工工艺方法法、运动动及其分分配、传传动和控控制、结结构和性性能，最最后画出出机床总总体布局局图等机机床设计计工作。2.2工艺艺分析2.2.11 工艺艺方案的的确定上的工艺方方法多种种多样，其其对机床床的结构构和性能能影响很很大。工工艺方法法的改革革常导致致机床的的运动、传传动、布布局、结结构、性性能以及及经济效效果等方方面的一一系列变变化。本本机床是是用来加加工汽车车后桥半半轴淬火火专用组组合机床床，具体体工艺见见工艺过过程卡片片和工序序卡片，此此机床设设计的是是专用淬淬火的组组合机床床。2.2.22 夹具具方案的的拟定机床，夹具具是针对对某特定定工件而而设计的

17、的，它是是专用机机床的一一个重要要部件，夹夹具方案案的拟定定是专用用机床总总体方案案设计的的组成部部分，本本机床夹夹具用专专用液压压夹具，用用限位装装置，VV 形块块定位，来来夹紧汽汽车后桥桥半轴进进行旋转转，淬火火。2.2.33 机床床运动的的确定运动的确定定 是要要确定机机床运动动的数目目、运动动的类型型以及运运动的执执行件。 来来说，工工艺方法法决定机机床运动动，上述述专用组组合机床床的工艺艺方法是是先将未未淬火的的汽车后后桥半轴轴至于VV形块上上，然后后升降台台升起，将将工件的的中心线线与主传传动的顶顶尖中心心线位置置在同一一水平线线上，然然后尾座座气缸工工作，尾尾座气缸缸驱动顶顶尖，

18、与与主传动动的顶尖尖共同顶顶住汽车车后桥半半轴，然然后底座座气缸工工作，使使得导轮轮在导轨轨上向上上有一个个滑动的的过程，使使工件顺顺利的进进入到感感应线圈圈中。导导轨为有有一定上上升角度度的导轨轨，因为为主传动动的顶尖尖后端有有一法兰兰盘，为为了避免免该法兰兰盘进入入到感应应线圈中中故选用用此导轨轨。2.3机床床总体布布局总体布局是是确定机机床的组组成部件件以及各各个部件件和操纵纵。机床床共包括括，主传传动机构构，工作作台升降降部分，机机床整体体升降部部分，尾尾座气缸缸加紧机机构，VV形块安安装在工工作台上上，工作作台由进进给气缸缸驱动，沿沿床身导导轨作纵纵向进给给运动，行行程开关关等分别别

19、设在机机床中适适当部位位。2.3.11 运动动的分配配上的工艺方方法确定定后，在在加工时时的相对对运动亦亦随着被被规定了了，机床床运动的的合理分分配是由由多方面面因素决决定的，对对于一般般旋转均均由完成成比较方方便，为为了提高高被加工工孔中心心线的直直线度，须须将回转转主运动动分配给给工件，不不过此设设计的组组合机床床即是一一般情况况即可。配置型式及及结构方方案的确确定根据上述工工艺方案案确定机机床的型型式和总总体布局局。在选选择机床床配置型型式时，既既考虑到到实现工工艺方案案，保证证加工精精度、技技术要求求及生产产率;又又考虑到到机床操操作、维维护、修修理、排排屑的方方便性，还还注意到到被加

20、工工零件的的生产批批量。影响组合钻钻床配置置型式和和结构方方案的主主要因素素有: = 1 * GB3 加工精度度 在选择专用用淬火机机床的结结构方案案时，首首先必须须注意到到能否保保证稳定定的加工工精度。通通常根据据经验数数据进行行机床配配置型式式的选择择。固定定式夹具具组合钻钻床能达达到的钻钻孔位置置精度最最高，采采用固定定导套一一般能达达士0.20mmm，当当严格要要求主轴轴与导向向的同轴轴度，减减少钻头头与导套套间的间间隙，导导向装置置靠近工工件时，可可达到士士0.115mmmo根据工件的的生产类类型，完完全可以以采用单单工位固固定夹具具的机床床型式。被被加工件件的尺寸寸、形状状、加工工

21、部位的的特征根根据被加加工零件件的特点点，适于于采用卧卧式机床床，卧式式机床可可使定位位基面与与设计基基面重合合。 = 2 * GB3 操作的方方便性合理确定装装料高度度以使操操作方便便。在现现阶段，设设计组合合机床时时，装料料高度可可视具体体情况在在850011180mmm 之之间选取取，由于于被加工工件较小小，装料料高度可可稍高些些。 = 3 * GB3 夹具形式式对机床床方案的的影响从工件形状状看，似似乎可采采用立式式机床加加工，但但是考虑虑从装配配结合面面钻孔的的必要性性，主定定位基面面又是选选用装配配结合面面，不能能改为相相对面，这这样立式式淬火夹夹具设计计比较难难，因而而采用卧卧式

22、加工工方案。 = 4 * GB3 使用厂厂的技术术能力和和工作环环境为使钻床在在温度过过高时工工作性能能稳定，而而且由于于被加工工件不需需多次进进给，故故选用机机械通用用部件配配置专用用淬火机机床。第3章 汽汽车后桥桥半轴淬淬火机的的参数确确定3.1电动动机的选选择3.1.11选择电电动机的的类型按已知工作作条件和和要求，送送料所用用电动机机选择YY系列一一般用途途的三相相交流异异步电动动机；控控制回转转台所用用的电动动机选择择伺服电电动机，泵泵站所用用电动机机选择YY系列的的三相交交流异步步电动机机。3.1.22选择电电动机的的容量电动机的额额定功率率为Peed,电电动机所所需功率率为Pdd

23、，选择择要求为为PeddPd，而而： 上式中中： Pw工作机机的传动动功率（KKW）; 由电电动机至至工作机机的总效效率； F 工作机机的阻力力（N）； V 工作机机的线速速度（mm/s）； Tw工作机机的阻力力矩（NN/m）； nw工作机机的转速速（r/minn）； w工工作机的的效率；已知,滚动动轴承效效率r=00.977，取77级精度度齿轮传传动（稀稀油润滑滑）效率率g=00.988，联轴轴器效率率为v=00.988，则总总效率为为：故 因为载载荷平稳稳，电动动机的额额定功率率略大于于或者等等于Pdd即可，查查机械械设计中中表100-2中中Y系列列电动机机技术数数据，选选交流电电动机的的

24、额定功功率Peed为11.5kkw。3.1.33 确定定电动机机的转速速工作机转速速为,按按机械械设计课课程设计计中表表2-44和表22-5推推荐的各各级传动动比范围围：二级级展开式式圆柱减减速器传传动比范范围,，总传传动比,Y系列列异步交交流电动动机符合合这一范范围的同同步转速速有, ,三种种，伺服服电动机机可选MMHM5502,同步转转速,额额定转速速；三相相交流异异步电动动机可选选同步转转速的YY系列异异步电动动机Y990S-2,额额定功率率1.55KW,满载转转速为228400r/mmin。所以电机选选用Y990S-2型电电机3.2联轴轴器的选选择联轴器是机机械传动动中常用用的部件件。

25、它们们主要用用来连接接轴或轴轴与其它它回转部部件，以以传递运运动与转转矩，有有时也可可用作安安全装置置。联轴器所连连接的两两轴，由由于制造造及安装装误差，承承载后的的变形及及温度变变化的影影响等，往往往不能能保证严严格的对对中，而而存在着着某种程程度的相相对位移移，这就就是说在在设计联联轴器时时，要从从结构上上采取不不同的措措施，使使之具有有适应一一定范围围的相对对位移的的功能。根据对各种种相对位位移有无无补偿能能力（即即能否再再发生相相对位移移的情况况下保持持连接的的功能），联联轴器分分为刚性性联轴器器和挠性性联轴器器两大类类。绝大多数联联轴器已已经标准准化或规规格化，所所以我们们一般只只是

26、选用用补用设设计。根根据传递递载荷的的大小，轴轴转速的的高低，被被连接两两部件的的安装精精度等，参参考各类类联轴器器的特性性，选择择一种合合适的联联轴器类类型。具具体选择择时可考考虑一下下几点：（1）所需需传递的的转矩大大小和性性质以及及对缓冲冲减震功功能的要要求。例例如，对对大功率率的重载载转矩传传动。可可选用齿齿式联轴轴器，对对严重冲冲击载荷荷或要求求消除轴轴系扭转转震动的的传动，可可选用轮轮胎式联联轴器等等具有高高弹性的的联轴器器。（2）联轴轴器的工工作转速速高低和和引起的的离心力力大小。对对于高速速传动轴轴，应选选用平衡衡精度高高的联轴轴器，例例如膜片片联轴器器等，而而不宜选选用存在在

27、偏心的的滑块联联轴器等等等。（3） 两两轴相对对位移的的大小和和方向。当当安装调调整后，难难以保持持两轴严严格精确确对中，或或工作过过程中两两轴将产产生较大大的附加加相对位位移时，应应选用挠挠性联轴轴器。例例如当径径向位移移较大时时，可选选滑块联联轴器，角角位移较较大或相相交两轴轴的连接接可选用用万向联联轴器。（4） 联联轴器的的可靠性性和工作作环境。通通常由金金属原件件制成的的不需润润滑的联联轴器比比较可靠靠，需要要润滑的的联轴器器，其性性能易受受到润滑滑完善程程度的影影响，且且可能污污染环境境。含橡橡胶等非非金属元元件的联联轴器对对温度，腐腐蚀性介介质及强强光等比比较敏感感，而且且容易老老

28、化。(5) 联联轴器的的制造，安安装，维维护和成成本。在在满足使使用性能能的前提提下，因因选用拆拆装方便便，维护护简单，成成本低的的联轴器器。例如如刚性联联轴器不不但结构构简单，而而且拆装装方便，可可用于低低速，刚刚性大的的传动轴轴。一般般的非金金属弹性性元件联联轴器，由由于具有有良好的的综合性性能，广广泛用于于中小功功率传动动. 3.2.11 联轴轴器的选选择 根据选择要要求和使使用条件件选用YYL8型型联轴器器，它的的尺寸及及标准如如下图所所示： 表3.1联联轴器参参数型号公称扭矩许用转速周孔直径(H7)轴孔长度LL DGYH263 10000020 38130表3.1续续 联轴轴器的标标

29、准D1螺栓L0重量转动惯量4O数量4直径 M88861.720.001153.3 计计算传动动装置的的运动和和动力参参数3.3.11 各级级传动比比的确定定上式中： nw - 工作机机的转速速；所以采用一级同同步带传传动，二二级齿轮轮传动，三三级齿轮轮传动（带带传动的的传动比比一般为为,推荐荐值为,二级齿齿轮减速速器的传传动比范范围为88400，最大大值不超超过600）。3.3.22 各轴轴转速伺服电动机机轴转速速：；一轴的转速速:；二轴的转速速:；三轴（即输输出轴）转转速：3.3.33 各轴轴功率一轴功率：二轴功率：三轴（即工工作机轴轴）第四章导轨轨的选择择4.1导轨轨的功用用与分类类导轨的

30、功用用是承受受载荷和和导向。它它承受安安装在导导轨上的的运动部部件及工工件的质质量和切切削力，运运动部件件可以沿沿着导轨轨运动。运运动的导导轨称为为动导轨轨，不动动的导轨轨称为静静导轨或或者支承承导轨。动动导轨相相对于静静导轨可可以作直直线运动动或者回回转运动动。有用用于保证证主运动动轨迹的的，也有有用于调调整部件件之间的的相对位位置的，后后者在加加工时没没有相对对运动。动动导轨相相对于支支承导轨轨只有一一个自由由度的运运动，以以保证单单一方向向的导向向性。通通常动导导轨相对对于支承承导轨只只能作直直线运动动或圆周周轨迹运运动。实实现直线线运动的的称为直直线运动动导轨；实现圆圆周运动动的称为为

31、圆周运运动导轨轨。导轨按结构构形式可可以分为为开式导导轨和闭闭式导轨轨。开式式导轨是是指在部部件自重重和载荷荷的作用用下，运运动导轨轨和支承承导轨的的工作面面始终保保持接触触、贴合合，其特特点是结结构简单单，但不不能承受受较大颠颠覆力矩矩的作用用，而闭闭式导轨轨借助于于压板使使导轨能能承受较较大的颠颠覆力矩矩作用。本本设计中中，由于于导轨必必须承受受较大的的颠覆力力矩作用用，经过过综合考考虑选用用闭式导导轨。根据导轨面面的磨擦擦性质，导导轨又可可分为滑滑动导轨轨和滚动动导轨。滑滑动导轨轨的结构构简单，便便于制造造，精度度和刚度度易于保保证，故故在通用用机床上上得到广广泛的应应用；但但其摩擦擦因

32、素较较大，易易磨损，低低速运动动平稳性性较差。而而滚动导导轨的优优点是摩摩擦系数数小，动动静摩擦擦系数很很近，因因此摩擦擦阻力小小，运动动轻便灵灵活，灵灵敏度高高；运动动所需功功率小，摩摩擦生热热少，磨磨损也小小，精度度保持性性高；低低速运动动平稳性性好，不不易产生生爬行，移移动精度度和定位位精度都都较高；滚动导导轨的润润滑简单单，以及及高速运运动时不不会像滑滑动导轨轨那样因因动压效效应而使使导轨浮浮起等优优点。但但由于滚滚动体与与导轨面面之间的的接触面面积较小小，不易易形成油油膜阻尼尼，因而而刚度较较低，抗抗振性也也较差。如如果对它它进行预预紧，可可在原有有刚度的的基础上上提高数数倍。滚滚动

33、导轨轨的结构构比较复复杂，往往往需要要淬火的的镶钢导导轨，再再加上滚滚动导轨轨的平直直度和粗粗糙度比比较敏感感，导轨轨对脏物物也比较较敏感，因因此制造造精度也也要求较较高，而而且需要要有较好好的导轨轨防护装装置，故故其制造造成本较较高。因因此选用用滑动导导轨。又又由于实实现的是是斜向上上线运动动，因此此本设计计中选用用带有一一定弧度度的导轨轨。4.2 导导轨应满满足的要要求机床导轨的的质量，在在很大程程度上决决定了机机床的加加工精度度、工作作能力及及使用寿寿命。导导轨一般般情况下下应满足足精度高高、承载载能力大大、刚度度好、摩摩擦阻力力小、运运动平稳稳、精度度保持性性好、寿寿命长、结结构简单单

34、、工艺艺性好、便便于加工工、装配配、调整整和维修修、成本本低等要要求。下下面3个个要求更更为突出出：导轨在空载载运动和和切削条条件下运运动，都都应具有有足够的的导向精精度。保保证导轨轨运动的的准确度度，这是是保证导导轨工作作质量的的前提。影影响导向向精度的的主要因因素有：导轨的的结构形形式，导导轨的几几何精度度和接触触精度，导导轨和基基础件的的刚度，导导轨的油油膜厚度度和油膜膜刚度，导导轨和基基础件的的热变形形等。考虑到上面面种种因因素选择择如下导导轨导轨图4-1第5章 机机床升降降部分设设计计算算机床的升降降部分主主要由一一个气缸缸（动力力源）、两两根导柱柱（起导导向作用用）、升升降台以以及

35、V形形块来组组成的。其中工件重重量约为为14KKG，工工作台重重量约为为26KKG。工工厂气压压站提供供的气压压为0.600.8MMPa。5.1升降降台气缸缸的选择择升降台气缸缸气缸为非标标准件所所以需要要从新校校核设计计本气缸采用用单作用用气缸，单单活塞杆杆单作用用气缸是是使用最最广泛的的一种普普通气缸缸，见图图因其只在活活塞一侧侧有活塞塞杆，所所以压缩缩空气作作用在活活塞两侧侧的有效效面积不不等，活活塞左行行时活塞塞杆产生生推力FF1，活塞塞右行时时活塞杆杆产生拉拉力为FF2 FF1=4Dpp-Fzz （5- F2=4(D-d)P-Fz （5-式中F1 活塞塞杆推力力（N） F2 活塞塞杆

36、的拉拉力（NN） D 活塞塞直径（m） d 活塞塞杆的直直径（mm） p 气缸缸工作压压力（PPa） Fz 气缸缸工作时时的总阻阻力（NN）气缸工作时时的总阻阻力Fzz与众多多因素有有关，如如运动部部件惯性性力、背背压阻力力、密封封处摩擦擦力等。以以上因素素可以用用载荷率率记入公公式。则则气缸的的静推力力F1和静拉拉力F22为 F1=4Dpp （5-3） F2=4(D-d)p （5-4）计入载荷率率就能保保证气缸缸工作时时的动态态特性。若若气缸动动态参数数要求较较高；且且工作频频率高，其其载荷率率一般取取=00.30.55，速度度高时取取小值，速速度低时时取大值值。若气气缸动态态参数要要求一般

37、般，且工工作频率率低，基基本是匀匀速，其其载荷率率可取=0.700.855。由式（1）（22）可求求得气缸缸直径DD当推力作用用时 D=4F1p D=988 当拉力作功功时 D=4F1p+d D=997 用式（5-6）计计算时，活活塞杆直直径d可可根据气气缸拉力力预先固固定，详详细计算算见活塞塞杆的计计算。估估定活塞塞杆直径径可按dd/D=0.11600.4代代入式（66），则则可得 DD=（11.0111.09）4F2p D=98 式中系数在在缸径较较大时取取小值，缸缸径较小小时取大大值。以上公式计计算出的的气缸内内径D应圆整整为标准准值（11）综合上值对对D取整1100mmm（2）活塞塞杆

38、的计计算1. 按强强度条件件计算。当当活塞杆杆的长度度L较小时时（L10dd），可可以只按按强度条条件计算算活塞杆杆直径dd d4F1p d30 综综合考虑虑d取442式中 F11气缸缸的推力力（N） p活塞塞杆材料料的许用用应力（pa），p= b材料料的抗拉拉强度（pa安全系数数，S1.44。按纵向弯曲曲极限力力计算。气气缸承受受向压力力以后，会会产生轴轴向弯曲曲，当纵纵向力达达到极限限力F11以后，活活塞杆会会产生永永久性弯弯曲变形形，出现现不稳定定现象。该该极限力力与缸的的安装方方式、活活塞杆直直径及行行程有关关。当长细比Li885 Fi=nEIL 当长细比Li885 Fi=fA11+a

39、n（Li） 式中 L活塞塞杆计算算长度（m）见表 i活塞塞杆横截截面惯性性半径 实心杆i=IA1空心杆i=d+d04； I活塞塞杆横截截面惯性性距实心杆I= 空心杆杆I=（d4+d0）64； d0空空心活塞塞杆内孔孔直径（m A1活塞塞杆截面面积实心杆A11=4d 空心杆杆A1=4（d-d0）; (5-1n系数数，见上上表E材料料弹性模模量，对对钢取EE=2.110011Paaf材料料强度实实验值，对对钢取ff=499107Paa系数数，对钢钢取a=1/50000。若纵向推力力载荷（总总载荷）超超过极限限力Fi，就应应采取相相应措施施。在其其他条件件不变的的前提下下，多以以加大活活塞杆直直径d

40、来解决决（3）缸筒筒壁厚的的计算缸筒直接承承受压力力，需有有一定厚厚度。由由于一般般气缸缸缸筒壁厚厚与内径径之比D1110,所所以通常常可按薄薄壁筒公公式计算算 =2Dpt2 =8 (55-14综合考虑壁壁厚取110mmm式中 气缸缸筒的壁壁厚； D气缸缸筒内径径（缸径径）（mm）；通常计算出出的缸筒筒壁厚相相当薄，但但考虑到到机械加加工，缸缸筒两端端要安装装缸盖等等需要，往往往将气气缸气缸缸壁筒作作适当加加厚，且且尽量选选用标准准内径和和壁厚的的钢管和和铝合金金管，详详情见表表所以气缸DD=1000mmm，d=433mm，壁壁厚为110mmm5.2工作作台的选选择 因为工件长长度10070m

41、mm，采采用V形形块支承承，工作作台选用用6000mm长的的，材料料选用铸铸铁。第6章 尾尾座部分分的设计计尾座是卧式式淬火机机床的重重要附件件，其主主要作用用是为轴轴类零件件定心，同同时具有有辅助支支撑和夹夹紧的功功能。汽汽车后桥桥半轴淬淬火机床床的尾座座采用的的是整体体式结构构，整体体式结构构尾座由由尾座体体、芯轴轴结构、套套筒、气气压测力力装置、尾尾座和套套筒移动动机构、尾尾座和气气压装置置等组成成，芯轴轴结构选选用高精精度的进进口轴承承支承，动动、静刚刚度好，精精度高。套套筒和尾尾座的移移动均为为机动，套套筒和尾尾座的夹夹紧。气气压放松松的机动动夹紧、放放松结构构，夹紧紧力足够够大，安

42、安全可靠靠，工人人操作简简单、方方便、效效率高。其其优点在在于：(1)刚刚度高、抗抗震性能能好，精精度高，精精度保持持性好，整整体式尾尾座，将将分体式式尾座上上、下体体合为一一个尾座座整体，采采用整体体式箱形形结构设设计，经经有限元元分析、计计算，通通过对尾尾座内部部筋板的的合理布布置，提提高了尾尾座的刚刚度和固固有频率率，尾座座采用高高强度低低应力铸铸铁铸造造，经良良好的时时效处理理，热变变形小，在在承受最最大工件件重量和和最大额额定切削削力的情情况下。尾尾座整体体变形小小，抗振振性能好好，满足足汽车后后桥半轴轴淬火机机床精度度检验标标准的要要求。(2)结结构更加加简单、优优化、合合理，整整

43、体式尾尾座将分分体式尾尾座上、下下体合为为一个尾尾座整体体，取消消了分体体式尾座座联结的的定位键键和把合合螺钉，总总零件数数和标准准件数更更少，取取消了分分体式尾尾座上、下下体的配配合加工工面，取取消了分分体式尾尾座上、下下体的装装配环节节，加工工、装配配工艺性性更好，节节约了加加工、装装配总费费用，降降低了尾尾座的总总重量和和总成本本。6.1尾座座套筒的的设计汽车后桥半半轴淬火火机的尾尾座套筒筒的主要要尺寸是是根据尾尾座体的的尺寸选选择的。套套筒的作作用就是是安装尾尾座活塞塞轴和顶顶尖，利利用气压压缸提供供的压力力和莫氏氏锥度本本身的结结构特性性顶紧顶顶尖，使使顶尖在在顶着工工件加工工时不会

44、会随工件件一起转转动。为为了使套套筒不随随工件一一起转动动在套筒筒上部设设计了滑滑键槽，在在尾座体体上设计计有滑键键。尾座座工作时时滑键在在滑键槽槽中滑动动，这样样套筒就就不会跟跟着转了了，同时时，顶尖尖在顶着着工件加加工时也也不会随随工件一一起转动动了。从从而提高高了套筒筒的使用用寿命。由由于顶尖尖是利用用氏锥度度本身的的结构特特性卡紧紧的，但但是在工工作中需需要拆卸卸顶尖，因因此需要要在尾座座套筒上上设计顶顶尖退套套孔，用用于拆卸卸顶尖。当当需要拆拆卸顶尖尖时，把把退套楔楔插入顶顶尖退套套孔，用用小锤敲敲击退套套楔使顶顶尖松动动并可以以取出。退退套楔的的规格是是S799-1 4。6.2尾座

45、座体的设设计汽车后桥半半轴淬火火机的尾尾座体是是尾座的的主要的的机械部部分，设设计时主主要参看看其他机机床的尾尾座体和和根据制制造业在在生产中中所积累累的经验验，稍加加改造而而成的。尾尾座体的的壁厚要要尽量均均匀，拐拐角处要要设计成成圆角以以减少集集中应力力。尾座座体的材材料采用用HT2250，铸铸造加工工而成。在在尾座体体的设计计过程中中考虑到到加工工工艺，需需要设计计出工艺艺凸台和和工艺孔孔。6.3尾座座顶尖的的设计机床的位元元件，它它可以帮帮助主轴轴一起限限制的工工件的自自由度，并并起到定定心的作作用，因因此要求求具有较较高的精精度，在在使用中中要使尾尾座的轴轴心线与与机床主主轴的轴轴心

46、线保保证较高高的同轴轴度在进进行工件件的加工工过程中中多采用用前后顶顶尖来支支承工件件，来确确定工件件的旋转转中心并并承受作作用在工工件上的的扭转力力。顶尖尖是机械械加工中中的机床床的重要要部件，它它可对端端面复杂杂的零件件和不允允许打中中心孔的的零件进进行支承承。顶尖尖的一端端可顶中中心孔或或管料的的内孔，另另一端则则放入到到尾座套套筒内。顶顶尖的锁锁紧主要要是靠顶顶紧力和和气压缸缸提供的的压力，加加工时一一般紧缩缩在尾座座套筒内内。顶尖尖一般由由专门的的工厂生生产，我我们只要要根据自自己的需需要买产产品。由由于汽车车后桥半半轴淬火火机是中中小型机机械加工工设备，尾尾座总体体尺寸并并不是很很

47、大所以以选择莫莫氏4号号的顶尖尖。莫氏氏锥度是是一个锥锥度的国国际标准准，用于于静配合合以精确确定位。由由于锥度度很小，可可以传递递一定的的扭距，又又因为有有锥度，又又便于拆拆卸。利利用的就就是摩擦擦力的原原理，在在一定的的锥度范范围内，工工件可以以自由的的拆装，同同时在工工作时又又不会影影响到使使用效果果，比如如钻孔的的锥柄钻钻。在锥锥柄上好好后，钻钻头可以以将工件件钻出需需要的孔孔，而锥锥柄处不不会出现现转动现现象。又又比如钻钻孔的锥锥柄钻，如如果使用用中需要要拆卸钻钻头磨削削，拆卸卸后重新新装上不不会影响响钻头的的中心位位置。6.4尾座座气缸的的设计尾座气缸，气缸为非标准件所以需要从新校

48、核设计6.4.11气缸类类型的选选择因为气缸所所需要提提供的支支撑力不不大所以以本气缸缸采用单单作用气气缸，单单活塞杆杆单作用用气缸是是使用最最广泛的的一种普普通气缸缸，见图图因其只在活活塞一侧侧有活塞塞杆，所所以压缩缩空气作作用在活活塞两侧侧的有效效面积不不等，活活塞左行行时活塞塞杆产生生推力FF1，活塞塞右行时时活塞杆杆产生拉拉力为FF2 FF1=4Dp-FFz （6-1 F2=4(D-d)P-Fz （6-2式中F1 活塞塞杆推力力（N） F2 活塞塞杆的拉拉力（N） D 活塞塞直径（m） d 活塞塞杆的直直径（m） p 气缸缸工作压压力（Pa） Fz 气缸缸工作时时的总阻阻力（NN）气缸

49、工作时时的总阻阻力Fz与众多多因素有有关，如如运动部部件惯性性力、背背压阻力力、密封封处摩擦擦力等。以以上因素素可以用用载荷率率记入公公式。则则气缸的的静推力力F1和静拉拉力F2为 F1=4Dp （6-3） F2=4(D-d)p （6-4）计入载荷率率就能保保证气缸缸工作时时的动态态特性。若若气缸动动态参数数要求较较高；且且工作频频率高，其其载荷率率一般取取=00.30.55，速度度高时取取小值，速速度低时时取大值值。若气气缸动态态参数要要求一般般，且工工作频率率低，基基本是匀匀速，其其载荷率率可取=0.700.855。由式（6-1）（66-2）可可求得气气缸直径径D当推力作用用时 D=4F1

50、p DD=766 (6当拉力作功功时 D=4F1p+d D=777 用式（6-6）计计算时，活活塞杆直直径d可可根据气气缸拉力力预先固固定，详详细计算算见活塞塞杆的计计算。估估定活塞塞杆直径径可按dd/D=0.11600.4代代入式（6-6），则可得 D=（11.0111.09）4F2p D=76 式中系数在在缸径较较大时取取小值，缸缸径较小小时取大大值。以上公式计计算出的的气缸内内径D应圆整整为标准准值（66-1）综合上值对对D取整880mmm（2）活塞塞杆的计计算1. 按强强度条件件计算。当当活塞杆杆的长度度L较小时时（L10dd），可可以只按按强度条条件计算算活塞杆杆直径dd d4F1p

51、 d266 综合考虑dd取344式中 F11气气缸的推推力（NN） p活活塞杆材材料的许许用应力力（pa），p= b材材料的抗抗拉强度度（pa S安安全系数数，S1.44。按纵向弯曲曲极限力力计算。气气缸承受受向压力力以后，会会产生轴轴向弯曲曲，当纵纵向力达达到极限限力F11以后，活活塞杆会会产生永永久性弯弯曲变形形，出现现不稳定定现象。该该极限力力与缸的的安装方方式、活活塞杆直直径及行行程有关关。当长细比Li885 Fi=nEIL 当长细比Li885 Fi=fA11+an（Li） 式中 L活塞塞杆计算算长度（mm）见表表 i活塞杆杆横截面面惯性半半径 实实心杆ii=IA1 空空心杆ii=d+

52、d04 ; I活塞塞杆横截截面惯性性距 实实心杆II= 空空心杆II=（d4+d0）64 ; d0空空心活塞塞杆内孔孔直径（m A1活塞塞杆截面面积 实心心杆A1= 空心心杆A1= 4（d-d0）; (6-13n系数数，见上上表E材料料弹性模模量，对对钢取EE=2.110011Paaf材料料强度实实验值，对对钢取ff=499107Paa系数数，对钢钢取a=1/550000。若纵向推力力载荷（总总载荷）超超过极限限力Fi，就应应采取相相应措施施。在其其他条件件不变的的前提下下，多以以加大活活塞杆直直径d来解决决（3）缸筒筒壁厚的的计算 缸筒直接接承受压压力，需需有一定定厚度。由由于一般般气缸缸缸

53、筒壁厚厚与内径径之比D1110,所所以通常常可按薄薄壁筒公公式计算算=2Dpt2 =6.5 (66-14综合考虑壁壁厚取88mm式中 气缸缸筒的壁壁厚； D气缸缸筒内径径（缸径径）（mm）；通常计算出出的缸筒筒壁厚相相当薄，但但考虑到到机械加加工，缸缸筒两端端要安装装缸盖等等需要，往往往将气气缸气缸缸壁筒作作适当加加厚，且且尽量选选用标准准内径和和壁厚的的钢管和和铝合金金管，详详情见表表所以气缸DD=800mm，d=344mm，壁壁厚为88mm6.5尾座座挠度、转转角、锁锁紧力的的计算及及校核 机床尾尾座的尾尾座受力力简图:图6 尾尾座受力力图根据工件最最大长度度和最大大旋转外外径假设设工件最

54、最大重量量 Q=27760NN 顶尖和三爪爪卡盘支支撑工件件可简化化为简支支梁，因因此尾座座负重 Q/2=113800N 尾座主轴伸伸出尾座座体最大大长度 1300mm尾座套筒直直径 80mmm钢的弹性模模量 E = 22.11066kgff/cmm2断面惯性矩矩 I=22011044mm44顶尖伸出套套筒长 1099mm根据公式 (66-15)查表可知单单位切削削力 = 23305NN/mmm2 = 0.3mmm/r = 3.4mmm故切削力 = 23770N机床加工如如此重的的工件时时，尾座座主轴一一般紧缩缩在尾座座体内，现现在假设设尾座主主轴伸出出为尾座座主轴伸伸出尾座座体最大大长度的的

55、1/22，即伸伸出655mm，悬悬臂655mm+1099mm=1744mm。6.5.11挠度的的计算 (6-16) 许用挠度, 在在范围之之内。6.5.22转角的的计算 (6-17) 许用转角 ，在范范围内。6.5.33压板处处螺栓直直径的校校核在机床尾座座上通过过一组两两个相同同的螺栓栓连接尾尾座和导导轨的，并并用压板板固定。压压板的作作用是连连接尾座座和导轨轨，并通通过连接接螺栓的的紧固或或松开来来确定尾尾座在导导轨上的的位置。下下面我们们来确定定连接螺螺栓的直直径。选用螺栓的的材料为为35号号钢，则则许用抗抗拉强度度=5540MMpa，由由作用力力与反作作用力定定理可知知尾座的的上部和和

56、下部之之间的摩摩擦力等等于通过过顶尖作作用在尾尾座上的的轴向力力，即，旋旋转时产产生的轴轴向分力力。(0.10.66)，。为了了满足加加工后的的工件的的精度要要求，在在工件重重量较大大和扭转转力较大大的情况况下机床床不发生生共振，取取轴向力力。 ,取摩擦擦系数为为由可知作用用在下箱箱体上的的压力 (66-188)从而可得转转动凸轮轮轴端的的方形部部分所需需要的力力至少为为15.7，那那么作用用在每个个螺栓上上的力为为 (6-19)因为压板与与导轨之之间的连连接形式式为松连连接，由由公式 ： (6-20)于是可得：现螺栓直径径为，故故螺栓选选择合理理。其长长度可以以根据尾尾座体和和螺栓所所在尾座

57、座体来确确定，取取。6.5.44尾座锁锁紧力的的验算 由于尾座芯芯轴的顶顶紧力为为20，故故压板和和床身的的摩擦力力F要大大于200，取：由公式 (6-21)得： 摩摩擦系数数，导轨轨材料为为铸铁，活活塞材料料为铜，取取0.115， 尾尾座重量量，取2250,尾座轴向力力主要由由尾座顶顶杆承担担，锁紧紧压板主主要承受受的是倾倾覆力矩矩，故应应完全能能够满足足要求。第七章机床床底座设设计7.1机床床底座材材料设计计机床底座整整体采用用方钢，结构如下图7.2机床床底座升升降部分分气缸选选择因其只在活活塞一侧侧有活塞塞杆，所所以压缩缩空气作作用在活活塞两侧侧的有效效面积不不等，活活塞左行行时活塞塞杆

58、产生生推力FF1，活塞塞右行时时活塞杆杆产生拉拉力为FF2 FF1=4Dpp-Fzz （7 FF2=4(D-d)P-Fz （7-式中F1 活塞塞杆推力力（N） F2 活塞塞杆的拉拉力（N） D 活塞塞直径（m） d 活塞塞杆的直直径（m） p 气缸缸工作压压力（Pa） Fz 气缸缸工作时时的总阻阻力（NN）气缸工作时时的总阻阻力Fzz与众多多因素有有关，如如运动部部件惯性性力、背背压阻力力、密封封处摩擦擦力等。以以上因素素可以用用载荷率率记入公公式。则则气缸的的静推力力F1和静拉拉力F2为 F1=4Dpp （77-3） F2=4(D-d)p （77-4）计入载荷率率就能保保证气缸缸工作时时的动

59、态态特性。若若气缸动动态参数数要求较较高；且且工作频频率高，其其载荷率率一般取取=00.30.55，速度度高时取取小值，速速度低时时取大值值。若气气缸动态态参数要要求一般般，且工工作频率率低，基基本是匀匀速，其其载荷率率可取=0.700.855。由式（1）（22）可求求得气缸缸直径DD当推力作用用时 D=4F1p DD=988 (7当拉力作功功时 D=4F1p+d D=1055 用式（6）计计算时，活活塞杆直直径d可可根据气气缸拉力力预先固固定，详详细计算算见活塞塞杆的计计算。估估定活塞塞杆直径径可按dd/D=0.11600.4代代入式（66），则则可得 D=（11.0111.09）4F2p

60、式中系数在在缸径较较大时取取小值，缸缸径较小小时取大大值。以上公式计计算出的的气缸内内径D应应圆整为为标准值值（1）综合上值对对D取整整1100mm（2）活塞塞杆的计计算1. 按强强度条件件计算。当当活塞杆杆的长度度L较小小时（LL10dd），可可以只按按强度条条件计算算活塞杆杆直径dd d4F1p d30 综合考虑dd取400式中 F11气缸缸的推力力（N） p活塞塞杆材料料的许用用应力（pa），p= b材料料的抗拉拉强度（pa S安全全系数，SS1.44。按纵向弯曲曲极限力力计算。气气缸承受受向压力力以后，会会产生轴轴向弯曲曲，当纵纵向力达达到极限限力F11以后，活活塞杆会会产生永永久性弯