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本科生畢業(yè)設計 加工后輪殼零件 14 M12 底孔專用機床多軸箱設計 Spindle Box of Modular Machine Tool Design for Machining Rear Wheel 14 M12 holes 學生姓名 所在專業(yè) 機械設計制及其自動化 所在班級 2002 級機制 4 班 申請學位 工程學士學位 指導教師 職稱 高級工程師 副 指 導 教 師 職稱 答辯時間 2006 年 6 月 10 日 目 錄 目 錄 設計總說明 I INTRODUCTION II 1 緒論 1 2 組合機床多軸箱概述 2 2 1 組合機床多軸箱的用途及分類 2 2 2 通用多軸箱的組成和通用部件 2 2 2 1 通用多軸箱的組成 3 2 2 2 多軸箱的通用零件 3 2 2 2 1 箱體 3 2 2 2 2 通用主軸和傳動軸 4 2 2 2 3 通用齒輪 4 2 3 多軸箱輪廓尺寸的確定 4 3 多軸箱的設計步驟和方法 5 3 1 多軸箱設計的原始依據(jù) 5 3 2 多軸箱主軸的型式與直徑的確定和多軸箱所需動力的計算 5 3 2 1 主軸結構型式的選擇 5 3 2 2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 5 3 3 多軸箱的動力計算和動力箱的選擇 7 4 傳動系統(tǒng)的設計與計算 9 4 1 傳動系統(tǒng)的一般要求 9 4 2 主軸分布類型及傳動系統(tǒng)設計 9 4 2 1 主軸分布類型 9 4 2 2 傳動系統(tǒng)設計方法 10 4 3 傳動系統(tǒng)的計算 10 4 3 1 傳動齒輪和軸的計算 10 4 3 3 1 第一對齒輪計算 11 4 3 3 2 第二對齒輪計算 12 4 3 3 3 油泵傳動軸的計算 12 4 4 強度校核 12 4 4 1 軸的強度校核 12 4 4 2 齒輪的強度校核 13 4 4 2 1 齒根彎曲疲勞強度的計算 13 4 5 多軸箱坐標計算 15 5 組合機床多軸箱裝配圖設計 16 目 錄 5 1 通用多軸箱總圖設計 16 5 1 1 主視圖和側(cè)視圖 17 5 1 2 展開圖 17 5 1 3 主軸和傳動軸 17 5 1 4 多軸箱的技術條件 17 5 2 多軸箱主要零件圖的設計 17 5 3 三維實體造型設計 17 鳴 謝 19 參考文獻 20 附 錄 21 設計總說明 I 設計總說明 組合機床是一種廣泛用于現(xiàn)代加工工業(yè)的機械設備 主軸箱是其重要組成部件之 一 本文介紹了主軸箱的分類及設計準則 重點部分是按所給的零件進行設計計算 優(yōu)化設計出加工該零件的專用主軸箱 包括主軸箱體的尺寸計算 主軸箱傳動系統(tǒng)的 設計和組成主軸箱通用部件的選擇等方面 本設計由指導老師根據(jù)柳州汽車制造廠在生產(chǎn)后輪殼零件的生產(chǎn)實踐中對提高生 產(chǎn)率的要求而制定出來的 具體要求參照零件圖 本設計是按照大批量生產(chǎn)綱領 設 計一個多刀雙工位加工的加工后輪殼零件 14 M12 底孔專用機床的多軸箱 多軸箱按其結構的大小可分為大型多軸箱和小型多軸箱兩類 大型又分為通用 亦稱標準 多軸箱和專用多軸箱兩種 專用多軸箱根據(jù)加工零件特點和加工工藝要 求進行設計 由大量的專用零件組成 其結構設計方法和通用機床類似 本設計針對后輪殼零件的特點及工藝要求 按高度集中工序原則 對加工后輪殼 零件的專用機床多軸箱進行設計 主要進行傳動系統(tǒng)的設計 通用部件的選用 裝配 體的設計 及強度校核和干涉檢查 擬解決的關鍵問題是干涉問題 本設計主要參照大連組合機床研究所編寫的組合機床設計手冊上的標準 按照標 準化 通用化原則進行設計 關鍵詞 組合機床 多軸箱 標準化 傳動系統(tǒng) INTRODUCTION II INTRODUCTION Modular machine tool is a sort of machine used widely in modern industrial processing The headstock is one of the important parts of it This paper introduces the sorts and designing of the headstock The important part is designing by the accessory was given Optimize designed the appropriative headstock Including the dimension of the headstock the designing of the gearing and selecting currency accessory of the headstock etc The study is recommended by the tutor according to the needs of raising the efficiency of manufacturing the rear wheel in Liuzhou automation manufacturing factory According to the large quantity produce outline the character of the part and the request of the machining process under the principle of process concentration this study is to design a special use multi spindle box for machining the 14 M12 holes on the rear wheel of the automation Multi spindle box can be divided into large ones and small ones According to the structure of the spindle box the large ones is divided into general use spindle box and special use spindle box two kinds Special use spindle box is designed according to character of the part to be machined and the request of the manufacturing process It consists of mass of general use components the design of the structure is similar to the design of the general use spindle box The major job of designing the multi spindle box is designing the power deliver system of the spindle choosing the general use components designing the structure of the attachment checking the strength and interference the most important question is to make sure that there is no interference This design is standardized by the standard of modular machine tool design manual write by the DaLian modular machine tool research academy The design is carried on by standardize and generalize KEYWORDS Modular machine tool multi spindle box standardize gearing 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 1 加工后輪殼零件 14 M12 底孔專用機床多軸箱設計 機械設計制造及其自動化 2002121432 肖秀呂 指導教師 李作全 畢業(yè)設計說明書 1 緒論 組合機床是以通用部件為基礎 配以少量專用部件 對一種或若干種工件按預定 的工序進行加工的機床 它能夠?qū)α慵M行多刀 多軸 多面 多工位同時加工 在 組合機床上可以完成鉆孔 擴孔 鉸孔 鏜孔 攻絲 車削 磨削及滾壓等工序 適 宜于在大批大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似的零件的一道或幾道工序進行加工 具有專 用機床的結構簡單 生產(chǎn)率高和自動化程度較高的特點 又具有一定的重新調(diào)整能力 以適應工件的變化要求 隨著組合機床的技術的發(fā)展 它能完成的工藝范圍日益擴大 在組合機床自動線上可以完成一些非切削工序 例如 打印 清洗 熱處理 簡單的 裝配 試驗和在線自動檢查等工序 組合機床及其自動線所使用的通用部件是具有特定功能 按標準化 系列化 通 用化原則設計 制造的組合機床基礎部件 每種通用部件有合理的規(guī)則尺寸系列 有 適當?shù)募夹g參數(shù)和完善的配套關系 組合機床設計應根據(jù)機床性能要求配套液壓 氣 壓和電控等系統(tǒng)使其適合高效率 高精度 自動化控制的現(xiàn)代生產(chǎn)要求 許多大型 形狀復雜的工件 需要的加工工序很多 不可能在一臺組合機床上全部加 工完成 這就需要用多臺組合機床加工 按工件加工工序依次排列 組成組合機床流 水線 在組合機床流水線的基礎上 發(fā)展成組合機床自動線 組合機床與通用機床 其它專用機床比較 具有以下特點 1 組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零 部件總量的 70 80 因 此設計和制造周期短 經(jīng)濟效益好 2 由于組合機床采用多刀加工 機床自動化程度高 因而比通用機床生產(chǎn)效率高 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 勞動強度低 3 組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設計和長期生產(chǎn)實踐考驗的 又有專門的廠家 成批生產(chǎn) 它與一般專用機床比較 其結構穩(wěn)定 工作可靠 使用和維修方便 4 組合機床加工工件 由于采用專業(yè)夾具 組合刀具和導向裝置等 產(chǎn)品加工質(zhì) 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 2 量靠工藝裝配保證 對操作工人的技術水平要求不高 5 當機床被加工的產(chǎn)品更新時 專用機床的大部分部件要報廢 組合機床的通用 部件根據(jù)國家標準設計的 并等效于國際標準 因此其通用部件可以重復使用不必 另行設計 6 組合機床易于聯(lián)接組成組合機床自動線 以適應大規(guī)模和自動化生產(chǎn)需要 目前 我國組合機床已廣泛應用到大批 大量生產(chǎn)的行業(yè) 例如 汽車 拖拉 機 柴油機 電動機和縫紉機等 2 組合機床多軸箱概述 2 1 組合機床多軸箱的用途及分類 多軸箱是組合機床的主要組成部件之一 按專用要求進行設計 由通用零件組成 其主要作用是根據(jù)被加工零件的加工要求 安排各主軸的位置 并將動力由電機動力 部件傳給各工作主軸 使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 多軸箱按其結構的大小可分為大型多軸箱和小型多軸箱兩類 大型又分為通用 亦稱標準 多軸箱和專用多軸箱兩種 專用多軸箱根據(jù)加工零件特點和加工工藝要 求進行設計 由大量的專用零件組成 其結構設計方法和通用機床類似 2 2 通用多軸箱的組成和通用部件 通用多軸箱的基本結構如下圖所示 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 3 2 2 1 通用多軸箱的組成 主軸箱的通用零件是構成標準主軸箱的基礎 主要由箱體 主軸 傳動軸 齒輪 和軸套構成 2 2 2 多軸箱的通用零件 2 2 2 1 箱體 采用灰鑄鐵材料 箱體材料為 HT200 前后 側(cè)蓋的牌號為 HT150 主軸箱箱體的 形狀和尺寸 應按標準 GB3668 1 83 選擇 通用箱體的系列尺寸由下圖所示 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 4 2 2 2 2 通用主軸和傳動軸 通用主軸按其用途分為鉆削類主軸和攻絲類主軸兩大類 而通用鉆削主軸 其用 途分為三種 A 前后支承均為滾錐軸承的主軸 B 前后支承為止推和滾珠軸承 后支承為滾珠或滾錐軸承的主軸 C 前后支承均為止推軸承和無內(nèi)環(huán)滾針軸承的主軸 軸的材料 除了滾針主軸采用 20Cr 鋼 并進行滲碳淬火外 其余主軸均為 40Cr 鋼 進行淬火 通用傳動軸 按其用途和支承的方式不同 分為 1 滾針傳動軸 2 滾錐傳動軸 3 埋頭傳動軸 4 手柄軸 5 油泵傳動軸 6 攻絲用蝸桿軸 同樣按其用途 軸徑 支承方式和有無懸伸齒輪的不同 通用的傳動軸共有 42 種 其 中 普通傳動軸共有 39 種 油泵傳動軸一種 攻絲用蝸桿軸兩種 通用傳動軸材料一 律為 45 號鋼 進行調(diào)質(zhì)處理 2 2 2 3 通用齒輪 主軸箱用的通用齒輪 有傳動齒輪 動力頭齒輪和電機齒輪三種 三種齒輪的材 料均為 45 號鋼 齒輪進行高周波淬火 2 3 多軸箱輪廓尺寸的確定 標準的通用鉆削類主軸箱厚度有兩種尺寸規(guī)格 臥式為 325 毫米 立式為 340 毫米 著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h1 主軸箱寬度 B 高 度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關 可按下式確定 B b 2b1 H h h1 b1 b 和 h 為已知尺寸 為保證主軸箱有排布齒輪的足夠空間 推薦 b 70 100 毫米 主軸箱最低主軸高度 h1 須考慮到與工件最低孔位置 機床裝料高度 滑臺滑座總高度 側(cè) 底座高度 滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊高度等尺寸之間的關系而確定 對于臥式機床 h 1 要保證潤滑油不至于從主軸襯套處泄漏箱外 通常推薦 h1 85 140 毫米 b 149mm b1 170mm h1 172mm 算得 B 489mm H 491mm 根據(jù)算得的結果 按主軸箱輪廓尺寸系列標準 最后確定主軸箱輪廓尺寸為 B H 500 500mm 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 5 3 多軸箱的設計步驟和方法 主軸箱的設計分為一般的和電子計算機輔助設計兩種方法 用電子計算機設計主軸 箱的特點是快速 質(zhì)量好 電子計算機不但能按事先編制的程序設計最佳的主軸箱傳 動系統(tǒng) 而且還可計算出主軸和傳動軸的坐標以及列出組件的明細表 本次畢業(yè)設計采用的設計方法為一般設計方法 一般設計方法是根據(jù)主軸的分布 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)向以及尺寸要求等 由設計者進行全部設計工作 這是當前主軸箱設計中最 常用的方法 3 1 多軸箱設計的原始依據(jù) 設計者除了要熟悉主軸箱本身的設計規(guī)律外 還需熟悉主軸箱與其它部分和被加 工零件的關系 尤其要了解被加工零件的工藝要求 因此 開展主軸箱的設計工作的 依據(jù)是三圖一卡 即機床總圖和機床聯(lián)系圖 被加工零件圖 加工示意圖和生產(chǎn)率計 算卡 對于主軸箱設計 通常還要根據(jù)三圖一卡再繪制一張主軸箱設計的原始依據(jù)圖 3 2 多軸箱主軸的型式與直徑的確定和多軸箱所需動力的計算 3 2 1 主軸結構型式的選擇 主軸結構型式由零件加工工藝決定 并考慮主軸的工作條件和受力情況 軸承型 式是主軸部件結構的主要特征 如進行鉆削加工的主軸 軸向切削力教大 最好用推 力球軸承承受軸向力 而用向心球軸承承受徑向力 又因鉆削時軸向力是單向的 因 此推力球軸承在主軸前端安裝即可 3 2 2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 初定主軸直徑一般在編制 三圖一卡 時進行 初選模數(shù)可由下式估算 再通過 類比確定 m 30 32 mm 3ZnP 式中 P 齒輪傳遞功率 Z 一對齒輪小齒輪的齒數(shù) N 小齒輪的轉(zhuǎn)速 r min 目前大型組合機床通用多軸箱中常用的齒輪模數(shù)有 2 2 5 3 3 5 4 等幾種 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 6 為了便于組織生產(chǎn) 在同一多軸箱中齒輪模數(shù)最好不多于兩種 切削力 F 切削轉(zhuǎn)矩 M 切削功率 P 刀具耐用度 T 的計算公式 F 26Df HB8 06 M 10D f HB1 9 0 P Mv 9740 D T 83 15 026 HBVf 式中 F 切削軸向力 N D 鉆頭直徑 mm F 每轉(zhuǎn)進給量 mm r M 切削轉(zhuǎn)矩 N mm P 切削功率 KW T 刀具耐用度 min V 切削速度 m min HB 零件的布氏硬度值 通常根據(jù)鉆孔深度 L 考慮修正系數(shù) Kv v v 公稱 Kv 查 組合機床設計 表 3 7 汽車后輪殼材料為 QT400 18 HBS130 180 切削速度和進給量由下表可查 選 V 公稱 20m min f 0 2mm r HB 為 180 本次設計中加工 12 孔和 M12 螺紋底 共用一個主軸箱 M12 的螺紋小徑為 10 106mm 可采用 10 20 的麻花鉆鉆孔 切削力 F 切削轉(zhuǎn)矩 M 切削功率 P 刀具耐用度 T 均依據(jù) 12 進行計算 代進公式得 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 7 切削力 F 26 12 0 2 1808 06 0 1941 5 N 切削轉(zhuǎn)矩 M 10 12 1 9 0 200 8 1801 6 6989 3 N mm 切削功率 P 6987 3 20 9740 12 0 38 KW 刀具耐用度 T 83 15 02 296 1694 min 由以上計算結果并根據(jù)下表選取 B 7 3 初步確定主軸直徑為 d B 21 1mm 取 d 25 mm主 410M主 由 組合機床設計 表 3 22 查得主軸外伸尺寸 D d1 38 26mm L 115mm 刀具直徑 為 10mm 尾部結構莫氏錐度為 1 號 由 組合機床設計 表 3 23 選擇 6 號接桿 3 3 多軸箱的動力計算和動力箱的選擇 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 8 多軸箱的動力計算 應包括計算主軸箱所需功率和進給力兩項 主軸箱所需的功 率 應等于切削功率 空載消耗功率及與負載成正比的附加功率之和 即 P 總 P 切 P 空 P 附 式中 P 總 主軸箱總功率 P 切 各主軸切削功率的總和 P 空 各軸空載消耗功率的總和 P 軸 各軸附加功率的總和 P 切 可根據(jù)各主軸的切削用量查 組合機床切削力及功率計算圖 得到 P 空 可查 組合機床設計 表 4 4 與負載成正比的附加功率 P 附 一般取所傳遞功 率的 1 P 空 和 P 附 的計算都需在傳動結構確定以后才能進行 傳動系統(tǒng)確定前可按下式初步 估算多軸箱所需的功率 P 總 P 總 P 切 式中 P 切 主軸切削功率的總和 組合機床主軸箱傳動效率 本次設計的主軸箱需同時加工汽車后輪殼的七個孔 因此有七根主軸 所以總的切 削功率 P 總 0 38 7 0 9 2 96 KW 71 p 0 8 0 9 主軸數(shù)多 傳動復雜時取小值 由表 3 7 知 當軸為傳動軸時 B 取 5 2 則傳動軸的直徑 d B 24 5 mm 取 d 30 mm傳 10M傳 由于驅(qū)動組合機床主軸箱的動力箱為通用標準件 所以根據(jù)切削總功率 選擇的動 力箱為 ITD40 電動機型號為 Y132M1 6 功率為 4 0KW 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 9 動力箱的尺寸如下圖所示 4 傳動系統(tǒng)的設計與計算 多軸箱的傳動系統(tǒng)設計 就是通過一定的傳動鏈把動力箱輸出軸 亦稱主軸箱驅(qū) 動軸 傳來的動力和轉(zhuǎn)速按要求分配到各主軸 傳動系統(tǒng)設計的好壞 將直接影響主 軸箱的質(zhì)量 通用化程度 設計和制造工作量的大小以及成本的高低 4 1 傳動系統(tǒng)的一般要求 設計傳動系統(tǒng) 應在保證主軸強度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下 力求使主要傳 動件 主軸 傳動軸 齒輪等 的規(guī)格少 數(shù)量少 體積小 因此 在設計傳動系統(tǒng) 時 要注意下面幾點 1 盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸 2 一般情況下 盡量不采用主軸帶動主軸的方案 因為這將增加主動主軸的負擔 3 為使結構緊湊 主軸箱體內(nèi)的齒輪傳動副的最佳傳動比為 1 1 5 在主軸箱 后蓋內(nèi)的第 排齒輪 根據(jù)需要 可將傳動比取大些 一般不超過 3 3 5 4 根據(jù)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩成反比的道理 一般情況下如驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較高時 可采用逐步 降速傳動 如驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時 可先使速度升高一點再降速 合理安排結構 往往成為設計的關鍵 5 粗加工切削力大 主軸上的齒輪應盡量安排靠近前支承 以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變 形 另外 應注意驅(qū)動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不要超過兩根 否則會給裝配帶來困難 如遇粗 精加工合一的多軸箱 其粗精傳動路線最好分開 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 10 4 2 主軸分布類型及傳動系統(tǒng)設計 4 2 1 主軸分布類型 由于被加工的汽車后輪殼內(nèi)圓的 14 個孔在同一個圓上 如果一次加工 14 個孔 由于主軸的分布空間太小 相鄰主軸間距過小 導向裝置以及主軸和傳動軸齒輪之間 都有可能產(chǎn)生干涉 所以本次設計中一次只加工其中呈同心分布的 7 個孔 加工一次 后夾具轉(zhuǎn)位 180 再加工另外 7 個孔 所以本次設計的主軸箱有 7 根同心公布的主軸 4 2 2 傳動系統(tǒng)設計方法 1 軸成同心圓分布 用一根中間傳動軸帶動 7 根主軸 2 定驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)向及其在多軸箱上的位置 驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)向方向可以任意 選擇 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速由動力箱型號定為 480r min 其水平方向位置為距主軸地 面 160 mm 垂直方向在動力箱的中線上 3 用最少數(shù)量的齒輪和中間傳動軸把驅(qū)動軸和各主軸連接起來 4 潤滑油泵的安排 油泵軸的位置要盡可能靠近油池 離油面高度不大于 400 500 mm 油泵為葉片泵 油泵轉(zhuǎn)速在 400 800 r min 4 3 傳動系統(tǒng)的計算 已知驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速及其在主軸箱的空間位置 最后一根傳動軸和 7 根主軸的空 間位置 軸間距也已知 由此即可計算出主軸箱的傳動系統(tǒng) 4 3 1 傳動齒輪和軸的計算 驅(qū)動軸上的齒輪有一定的限制 選篤范圍 21 26 選驅(qū)動軸上的齒輪齒輪為 24 模數(shù) m 3 Z 驅(qū)動軸 24 查 組合機床設計 表 5 5 可知通用主軸箱間距 A 51mm 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 11 主軸箱傳動系統(tǒng)圖 由主軸箱傳動系統(tǒng)圖圖可知傳動軸兩根軸中心距 A 90 mm 兩軸間齒輪嚙合公式 A mm 21zmo 式中 m 齒輪模數(shù) Z 從動輪齒輪數(shù)1 Z 主動輪齒輪數(shù)o 齒數(shù)和 z 4 3 3 1 第一對齒輪計算 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 12 A 90 mm2 4 30Z 其中 m 3 Z 驅(qū)動軸 24 算得 Z 36o i 1 5 傳動軸 I 轉(zhuǎn)速 n1 32012436 5驅(qū) minr 4 3 3 2 第二對齒輪計算 第二對 如圖所示的傳動軸 Z 與 Z 齒輪間的主軸中心矩為 77 5mm 設齒輪的模o8 數(shù)為 2mm 取傳動比為 1 2 兩齒輪嚙合的中心距為 A 2 zm 1zo 可求得 Z 52 Z 主軸 26 傳 動 i n 主 2 320 640r min 主傳 5261 最后求得主軸轉(zhuǎn)速 n 640 r min主 為避免主軸齒輪輪相碰 由傳動圖知兩主軸之間的距離為 59 32mm 主軸齒輪間不 干 涉的條件為 分度圓直徑 d 59 32 2 mh d mz 2 26 52mm 59 32 2 1 2 55 32mm 所以設計的傳動符合設計要求 主軸齒輪之間不會產(chǎn)生干涉 4 3 3 3 油泵傳動軸的計算 主軸箱工作時 一般要求齒輪不得攪起沒池底的沉積物 這樣就要保證齒輪頂圓到 油池底的距離大于 30 50mm 對于圓柱齒輪傳動 圓柱齒輪浸入油中至少應有一個齒 高 且不得小于 10mm 驅(qū)動軸與油泵傳動軸之間傳動比依照中心距 A 78mm m 3mm Z 驅(qū)動軸 24 n 驅(qū) 480 r min A 2 zm 泵zo 得出 Z 28 i n 泵 410 r min泵 z驅(qū)泵 泵驅(qū) 248 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 13 4 4 強度校核 4 4 1 軸的強度校核 因為主軸承受的主要是扭矩 因此只需對軸進行扭轉(zhuǎn)剛度校核即可 軸的扭轉(zhuǎn) 剛度條件為 m o 5 73 10 m4pGITo 式中 T 軸所受的扭距 N m G 軸的材料的剪切彈性模量 對于鋼材 G 8 1 104Mpa Ip 軸截面的極慣性矩 mm4 對于圓軸 Ip d 32 主軸 5 73 104 0 129 m 4251 30 869 o 對于一般軸 取 0 5 1 mo 所以主軸滿足設計要求 傳動軸 5 73 104 0 06 m44301 869 o 所以傳動軸也滿足設計要求 4 4 2 齒輪的強度校核 4 4 2 1 齒根彎曲疲勞強度的計算 齒輪在受載時齒根所受的彎矩最大 因此齒根處的彎曲疲勞強度最弱 由 機械設 計 第十章 齒輪傳動 齒輪危險面的彎曲強度條件式有 F a bmYksaFAt 式中 Y 為載荷作用于齒輪頂時應力校正系數(shù)sa b 為齒輪寬度 m 為齒輪模數(shù) K 為齒輪強度載荷系數(shù) K K K K K 各參數(shù)均可查表獲得 AVa K 為使用系數(shù) 取 KA 1 0A K 為動載系數(shù) 取 KV 1 3V K 為齒間載荷分布系數(shù) 取 K 1 1 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 14 K 為齒輪間載間荷分布系數(shù) 取 K 1 05 算得 K 1 0 1 3 1 1 1 05 1 5 Ft 為齒輪所受的圓周力 Ft 2000T D 2000 9549 DNP 式中 T 為轉(zhuǎn)距 N m N 為小齒輪的轉(zhuǎn)速 r min D 為小齒輪分度圓直徑 mm P 齒輪傳動的功率 kw 1 校核第一對齒輪 由上式計算可得 F t 2000 9549 1470 N243807 因為第一對齒輪小齒輪齒數(shù) 24 查 機械設計 圖 10 15 可得外齒輪齒形系數(shù) Y 2 72 外齒輪修正系數(shù) Y 1 57 Y 1 3 F S 162 43 bmKaSFt 查 機械設計 圖 10 20 可查得 Y 450MP F 所以 F 故齒輪彎曲疲勞強度達到設計要求 2 校核第二對齒輪 第二對齒輪數(shù)為 z 36 查 機械設計 圖 10 15 可得 Y 2 5 Y 1 65 Y 1 3 FS 同理得 YbmKFaSt F 故齒輪彎曲疲勞強度達到設計要求 3 校第三對齒輪 因為第三對齒輪小齒輪齒數(shù) 36 查 機械設計 圖 10 15 可得外齒輪齒形系數(shù) Y 2 5 外齒輪修正系數(shù) Y 1 65 Y 1 3 F S 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 15 F YbmKaSt 查 機械設計 圖 10 20 可查得 Y 450MP F 所以 F 故齒輪彎曲疲勞強度達到設計要求 4 5 多軸箱坐標計算 坐標計算就是根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸的位置及傳動關系 計算出中間傳動軸的坐 標 以便在繪制主軸箱體零件加工圖時 將各孔的坐標尺寸完整地標注出來 并用以繪制 坐標檢查圖 作為對傳動系統(tǒng)設計的全面檢查 由于設計主軸箱的 7 根主軸位于一個同心圓上 因此根據(jù)坐標對稱 算主軸坐標 的時候 可根據(jù)幾何關系算出其中幾根主軸的坐標 其余主軸的坐標可類推 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 16 傳動軸坐標為 X 225 Y 225 油 泵 X 185 5 Y 62 主軸 1 X 225 Y 297 5 主軸 2 X 170 Y 274 8 主軸 3 X 147 5 Y 220 主軸 4 X 170 Y 165 2 主軸 5 X 254 Y 148 主軸 6 X 296 6 Y 190 3 主軸 7 X 296 6 Y 249 7 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 17 5 組合機床多軸箱裝配圖設計 5 1 通用多軸箱總圖設計 通用主軸箱總圖的設計包括繪制主視圖 展開圖 側(cè)視圖和編列裝配表以及制定 技術要求 5 1 1 主視圖和側(cè)視圖 主視圖主要用以表明主軸箱的傳動系統(tǒng) 齒輪排列位置 附加機構及潤滑油泵的 位置 潤滑點的配置 因此 只要在原來設計的傳動系統(tǒng)圖基礎上 加上潤滑系統(tǒng) 軸的編號即可 設計潤滑系統(tǒng)時 臥式多軸箱內(nèi)的齒輪是用引油導管潤滑 此外 還需要引油管 潤滑動力箱齒輪 分油器的位置要選擇在靠近操作者一側(cè) 以便觀察和檢查潤滑油泵 的工作情況 當機床采用活動鉆模板和刀具托架時 主視圖則反映結構的要求 若主視圖不能完 全表達時 則需要畫一個側(cè)視圖作為補充 5 1 2 展開圖 組合機床通用主軸箱與普通機床變速箱相比 一方面主軸多 齒輪嚙合關系比較 復雜 另一方面主軸箱中各主軸和傳動軸及其上的零件大多通用化 且排列是有規(guī)律 的 因此除很簡單的主軸箱外 一般采用簡化的展開圖并配合裝配表來表達主軸箱的 裝配結構 5 1 3 主軸和傳動軸 主軸和傳動軸裝配表 主軸箱內(nèi)的零件數(shù)量很多 規(guī)格不一 把每根主軸上零件的規(guī)格 尺寸和數(shù)量用裝配 來表示 不僅使圖形清楚醒目 節(jié)省設計時間 而且有利于組織生產(chǎn) 裝配方便 5 1 4 多軸箱的技術條件 主軸箱總圖上應注明主軸箱部裝要求 一般有下列幾項 a 主軸箱制造的技術要求 b 主軸精度等級 c 加入主軸箱的潤滑油種類 數(shù)量 此外 要標注必要的設計 裝配 調(diào)整 檢驗 使用說明 5 2 多軸箱主要零件圖的設計 主軸箱中的零件絕大多數(shù)是通用件 標準件和外購件 需要設計的零件圖 包括變 位齒輪 專用套 軸以及箱體補充加工圖 此外還有編制主軸箱零件明細表 廣東海洋大學 2006 屆本科生畢業(yè)設計 18 5 3 三維實體造型設計 在多軸箱裝配圖設計中已經(jīng)完成多軸箱的傳動系統(tǒng) 齒輪排列位置 附加機構 及潤滑油泵和潤滑系統(tǒng)的設計 多軸箱的裝配體已經(jīng)設計完成 為了更形象地表示出 多軸箱的結構 設計一個多軸箱的三維實體來描述多軸箱的組成結構和加工運動過程 附設計的三維實體圖如下 鳴 謝 19 鳴 謝 經(jīng)過十周認真努力的學習 畢業(yè)設計已接近尾聲了 本次設計是一次對自己大學 四年所學知識的檢驗和總結 過這次設計 讓我學到了很多東西 有很大收益 尤其是提高了我獨立分析思考的 能力 為我以后的工作和學習打下了良好的基礎 也讓我認識到自己在專業(yè)知識方面 方面存在的薄弱環(huán)節(jié) 甚至有時會偶爾犯一些不該犯的低級錯誤 幸好有老師和同學 給予及時的提醒才得以更正 經(jīng)過這次畢業(yè)設計 使我認識到認真嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度 細心務實的工作作風對于一個工程技術人員來說 是尤為重要的 在設計過程中 通 過參考大量的設計資料 綜合以前學過的多科知識 使我將課本的知識融合到拉實際 設計中 我深深的認識到本次設計不單是一次對大學四年來自己所學知識的考察 更 是一次絕佳的學習機會 我相信每一位同學通過這次設計都會受益匪淺 在設計過程中 指導老師和同學 給予拉我熱情的幫助 在此 我深表謝意 最后 由于本人知識水平有限 在設計過程中難免存在不合理的地方 希望老師 和其他同學指正 在此表示深深的感謝 參考文獻 20 參考文獻 1 李益明 主編 機械制造工藝學 北京 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1993 2 叢 鳳 延 主 編 組 合 機 床 設 計 上 海 上 海 科 學 技 術 出 版 社 1994 3 東 北 大 學 機 械 零 件 設 計 手 冊 北 京 冶 金 工 業(yè) 出 版 社 1999 4 吳 克 堅 主 編 機 械 設 計 北 京 高 等 教 育 出 版 社 2003 5 徐 灝 主 編 機 械 設 計 手 冊 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1975 6 馮 辛 按 主 編 機 械 制 造 裝 備 設 計 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1999 12 7 左 宗 義 主 編 畫 法 幾 何 與 機 械 制 圖 廣 州 華 南 理 工 出 版 社 2001 9 8 吉 林 工 業(yè) 大 學 吉 林 工 學 院 東 北 工 學 院 主 編 金 屬 切 削 機 床 設 計 下 冊 上 海 上 海 科 學 技 術 出 版 社 1980 9 李啟炎 李光耀 主編 SolidWorks2003 三維設計教程 北京 機械工業(yè)出版社 2003 10 大連組合機床研究所 組合機床設計 北京 機械工業(yè)出版社 1975 11 大連組合機床研究所編 組合機床設計手冊 機械工業(yè)出版社 1991 12 Chemov N Machine Tools Mir Publishers 1984 13 Edwards Jr K S McKee R B Fundamentals of Mechanical Component Design McGrawHill 1991 附 錄 21 附 錄 The appropriation machine bed is a kind of being applicable to the particular spare parts exclusively with the machine bed that particular work preface process and is usually machine to constitute auto production line type produce to make in the system can t lack bed species The combination machine bed is an appropriation machine bed a kind of it regard standardizing the parts as the foundation going together with to constitute with a little amount appropriation parts And a little bit current machine bed factory as to it s the in general use machine bed that produce if make to change to move and also the habit replaces with the appropriation machine bed Count to control the lather for example because the dish changes to design for the appropriation of this set number controls the lather then need not original machine bed model number but adopt the way that weave the appropriation machine bed number Because appropriation machine bed is ideal material that the advantage that a kind of measures form dress product have to automate efficiently is a large quantity to measure production business enterprise Along with the technical advance in manufacturing the number controls the technical universality the number of the appropriation machine bed controls to turn the development too very quick the appropriation machine bed occupies the certain specific weight in produce fulfillment Occupy to close the data introduce Japan 2001 appropriation machine bed production value occupies the ratio of the machine bed production value attains 8 8 Our country Taiwan this arithmetic figure attains 6 9 but the our country is only for 0 67 So in current product construction adjust the development appropriation machine bed is a worthy of remark problem within profession development Appropriation machine bed and its automations produce the linear manufacturing different from mass produce car etc kind and also different from the manufacturing kind of the common machine bed it have two very and fresh and clear characteristics An is to gather sex The customer order appropriation machine bed is all a development design that request hand over the key engineering it gather to process the craft contain craft method and craft parameters machine bed tongs tool include the assistance and choice the examination measures include into the ex semi finished product in bed in machine examination and process the examination between inside and finished product measure the logistics transports slicing the scraps with the protection that cool off the liquid with handle same as integral whole It not only resolves only among them some a problem but resolve to like to involve each a problem that wide technique realm may meet Two is an oneness The appropriation machine bed is a request that single set produce almost wanting to be according to the customer to put forward proceeding a the time develops a the time makes and still guarantee a success According to be engaged in over a long period of time appropriation machine bed and its automatic production line developments make of realize I induce the work of the appropriation machine bed manufacturing industry as below eight characteristics 附 錄 22 While is in a technique difficulty big Because it is to gathers to process the craft machine bed tongs and assist to have the knife has the examination measures logistics same as integral whole realizes to hand over the key engineering from but involve the technique realm breadth and complicacy again is a the time makes to guarantee to succeed once so the technique difficulty is big Two is to operate the risk rate high Appropriation machine bed or automatic line according to customer order measure form dress manufacturing of impossible manufacture the quest process on a trial basis to insure to succeed once have the very big technique risk Because the technique project is not appropriate result in the circumstance that part or the whole discard to see not fresh often Because a the time makes in made adjust try process difficult protect to do not appear the problem resolve these to always need time from and according to the date deliver goods to also have the certain risk Because the material is specialized for some a the customer orders to do of be that customer because of all kinds reasons can t pay according to schedule even have no the dint the payment certainly will result in the loss that make the business enterprise Can t still control the other party in the current finance manufacturing the product can t turn the circumstance that make the others next operating the easy to see Three is to help to make the difficulty big The in view of the fact a makes it unlike the car zero parts mass produces so and also unlike in general use equipments so the batch quantity produces seeking to help to make the factory house very difficult General business enterprise in term can hardly guarantee a the time makes a qualified product Business enterprise of good term do not wish to be the supporting roles again entrust to help to make to see to this kind of not up Four is a technique dependence strong Appropriation machine bed and its automatic lines are from the design craft establishment produce to make the assemble adjust the whole process that try all needing an experienced of technical personnel manage the personnel with the technique worker The business enterprise point the mass production batch quantity produce or single piece small a production of the different production mode abroad the performance discrepancy of its production product is not too big but the business enterprise of domestic this a few productions mode performance differs the If do a comparison can explain the problem very much if a certain price of article of the abroad is 1 opposite and local car price then for 1 15 1 25 to local price in bed in general use machine is 0 7 or so but the price of the local appropriation machine bed is only to 0 3 s 0 4 Because state of the nation or customers are not enough to appropriation machine bed manufacturing industry to comprehend to wait the reason the sale price of the appropriation machine bed is total and low In the last few years the average selling price in single pedestal of the local market appropriation machine bed reports to descend the trend regarding combining the machine bed as 23 of a from 540 000 years to 2000s for average selling price in its single pedestal from the 1996s over ten thousand dollars the reduction amounts to 附 錄 23 25 Purchase abroad a the set processes the central expenses standardly wi