柴油機(jī)氣缸蓋兩端面螺紋底孔加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)(左主軸箱設(shè)計(jì))

1、成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)論文作 者：侯峻源侯峻源 學(xué) 號(hào)：201020301522 學(xué)院系：自動(dòng)化工程系自動(dòng)化工程系 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì) 題 目：柴油機(jī)氣缸柴油機(jī)氣缸蓋兩端面螺紋底孔加工蓋兩端面螺紋底孔加工組合組合機(jī)床機(jī)床設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（左主軸箱設(shè)計(jì)）（左主軸箱設(shè)計(jì)）指導(dǎo)老師：殷俊文殷俊文 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院1摘摘 要要本文主要介紹 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)機(jī)床的設(shè)計(jì)。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和實(shí)用性能。因此應(yīng)根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)，按組合機(jī)床常用的設(shè)計(jì)方法、充分考慮各種影響因素，并

2、分析后擬訂出可靠的工藝方案。在設(shè)計(jì)多軸箱時(shí),根據(jù)加工工序圖確定所需設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、壓緊部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前的加工余量。認(rèn)真分析研究并確定設(shè)計(jì)方案，計(jì)算所需的功率，設(shè)計(jì)出適合加工本工序的組合機(jī)床。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：組合機(jī)床; 加工工序; 多軸箱; 傳動(dòng)系統(tǒng)成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院2AbstractMain introduction in this text ZH1105 diesel engine air cylinder three offend the design of the threa

3、d combination machine machine bed, stud.Because the craft project decides to a large extent the construction that combine the machine bed installs with the practical function.So that should according to the characteristics of the work piece, according to certain principle, knot with combine the in c

4、ommon use design in bed in machine method and consider every kind of influence factor well, combine the economic analysis draw up a dependable craft project behind.Complete in many stalks a combination for, according to processing work preface diagram certain the design needed machine bed that desig

5、n the craft contents, process the rough a fixed position for and technique requesting, processing using basis in size, accuracy, surface of the part and add to press the part and is processed the material, degree of hardness of the spare.Key words: Combination machine bed， Process the work preface，

6、Many stalks box， Spread to move the system 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院3目錄目錄摘 要 .2Abstract.3前 言 .6第一章 總體方案論證.81.1 臥式組合機(jī)床.81.2 立式組合機(jī)床.91.3 方案比較.91.4 總體設(shè)計(jì)的思路.9第二章 計(jì)算部分.92.1 多軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算.92.2 切削轉(zhuǎn)距的計(jì)算：.112.3 主軸直徑的計(jì)算和主軸外伸尺寸的確定.122.3.4 主軸外伸尺寸的確定.122.4 切削速度的確定.122.5 切削功率的計(jì)算.132.6 機(jī)床動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算.132.7 攻螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算.14成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院42.8

7、切削用量的計(jì)算.152.9 生產(chǎn)率計(jì)算.152.10 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).162.12 多軸箱中齒輪模數(shù)、齒數(shù)的計(jì)算.182.13 確定合攏傳動(dòng)軸的位置及齒輪齒數(shù).20214 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo).222.15 驗(yàn)算中心距誤差.242.16 軸的校核.272.17 齒輪的強(qiáng)度校核.302.18 靠模體的設(shè)計(jì).30第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分.323.1 設(shè)計(jì)加工工序圖.323.2 設(shè)計(jì)加工示意圖.323.3 設(shè)計(jì)機(jī)床總圖.323.4 設(shè)計(jì)主軸箱的裝配圖、靠模體及零件圖.323.5 預(yù)期結(jié)果.32第四章 結(jié)論.34致謝 .35參考文獻(xiàn).36成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院5前前 言言組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工

8、。平面加工包括銑平面、車端面、刮平面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋等。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如氣缸體、氣缸蓋、變速箱體等零件。根據(jù)課題要求、ZH1105 柴油機(jī)氣缸體要加工工序的特點(diǎn)和減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本和提高加工效率用組合機(jī)床對(duì) ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面上 31 個(gè)螺紋進(jìn)行加工。設(shè)計(jì)本組合機(jī)床時(shí)盡能的采用通用件，以降低成本。因此本組合機(jī)床應(yīng)用通用多軸箱、通用主軸、傳動(dòng)件、齒輪和附加機(jī)構(gòu)。通用件選用是根據(jù)所需的功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求的。多軸箱尺寸應(yīng)根據(jù)加成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院6工主軸分布位置通過(guò)估算，并圓整后選用相近似尺寸的標(biāo)準(zhǔn)

9、規(guī)格的多軸箱，據(jù)此選擇結(jié)合尺寸的動(dòng)力箱。盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用通用部件。工藝方案的擬定是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和實(shí)用性能。應(yīng)根據(jù)工件的加工特點(diǎn)，充分考慮各種影響因素，經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)擬定出可靠的工藝方案。從而確定組合機(jī)床的配置型式及結(jié)構(gòu)方案應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件的設(shè)計(jì)。粗精加工分開(kāi)原則，粗加工時(shí)的切削負(fù)荷較大，切削產(chǎn)生的熱變形、較大夾壓力引起的工件變形以及切削振等動(dòng)，對(duì)精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度，因此應(yīng)選擇粗精加工工序分開(kāi)的原則。擬定工藝方案時(shí)，在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的前提下，應(yīng)適當(dāng)

10、提高工序集中程度。因此全面分析多方因數(shù)和理決定工序集中程度。被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床完成的工序內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、壓緊部位等，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工內(nèi)容。加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案確定的基礎(chǔ)上繪制的，加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)。加工示意圖上要標(biāo)注聯(lián)系尺寸、切削用

11、量（同一主軸箱上各主軸的每分鐘進(jìn)給量是相等的） 、工作循環(huán)、攻退量、攻進(jìn)量。機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按選定的通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互的聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖。它為主軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率和切削用量、動(dòng)作時(shí)間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率。根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)以及切削用量，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)率的重要依據(jù)。主軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、

12、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。主軸箱的設(shè)計(jì)方法是：繪制主軸箱的設(shè)計(jì)原是依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及齒輪模數(shù)；擬定傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。主軸和被加工零件在機(jī)床上是面對(duì)面安放的，因此，主軸箱主視圖上的水平方向尺寸與零件工序圖上的水平方向尺寸正好相反。成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院7主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的擬定：先把全部主軸中心盡可能分布在一個(gè)或幾個(gè)同心圓上，在同心圓的圓心上分別設(shè)置中間傳動(dòng)軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動(dòng)軸，然后根據(jù)已選定的各中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些中心傳動(dòng)軸；最后通過(guò)合攏傳動(dòng)

13、軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來(lái)。并使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。組合機(jī)床上攻螺紋，根據(jù)工件加工部位分布情況和工藝要求，常用攻螺紋靠模裝置攻螺紋。攻螺紋靠模裝置用于同一方向純攻螺紋工序。由攻螺紋多軸箱和攻螺紋靠摸頭組成。靠模螺母和靠模螺桿是經(jīng)過(guò)磨制并精細(xì)研配的，因而螺孔加工精度高，在潤(rùn)滑良好時(shí)，對(duì)鑄鐵加工精度可達(dá) H6H7 級(jí)精度螺孔，表面粗糙度可達(dá) Ra3.2m。螺孔的位置精度稍低于鉆孔時(shí)的位置精度，因此螺孔的位置精度主要取決于螺紋底孔的位置精度。攻螺紋主軸箱一般都是由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。在確定電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，要考慮絲錐工作時(shí)鈍化的影響，一般取為計(jì)算功率的 1.52.5 倍（軸數(shù)少時(shí)取大值，軸數(shù)多時(shí)取小值

14、） 。絲錐退回原位時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能迅速地停止，以避免攻螺紋靠模系統(tǒng)在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)停止時(shí)慣性的影響，不致造成絲錐超程而破壞攻螺紋機(jī)構(gòu)的原位狀態(tài)。因此，一般攻螺紋主軸都要有制動(dòng)。第一章第一章 總體方案論證總體方案論證根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求：設(shè)計(jì)的組合機(jī)床要滿足加工要求、保證加工精度；盡可能用通用件、以降低成本；各動(dòng)力部件用電氣控制、液壓驅(qū)動(dòng)。因此根據(jù)任務(wù)書(shū)要求和氣缸體的特點(diǎn)初定兩種設(shè)計(jì)方案：1.11.1 臥式組合機(jī)床臥式組合機(jī)床特點(diǎn)：臥式組合機(jī)床重心底、振動(dòng)小運(yùn)作平穩(wěn)、加工精度高、占地面積大。成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院81.21.2 立式組合機(jī)床立式組合機(jī)床特點(diǎn)：立式組合機(jī)床重心高、振動(dòng)大、加工精底、占地面積

15、小。1.31.3 方案比較方案比較 根據(jù)臥式組合機(jī)床和立式組合機(jī)床的特點(diǎn)比較可知：為了保證螺紋孔的加工精度和結(jié)合氣缸體本身的特點(diǎn)(左面攻 14 個(gè)螺紋孔、右面攻 10 個(gè)螺紋孔后面攻 6 個(gè)螺紋孔，見(jiàn)加工工序圖)選擇臥式組合機(jī)床。1.41.4 總體設(shè)計(jì)的思路總體設(shè)計(jì)的思路擬定工藝方案；根據(jù)任務(wù)書(shū)要求繪制加工工序圖；根據(jù)確定的切削用量、工作循環(huán)和工作行程等繪制加工示意圖；根據(jù)加工工序圖、加工示意圖和確定的專用部件及通用部件繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖。根據(jù)“三圖一卡”設(shè)機(jī)組合機(jī)床。第二章第二章 計(jì)算部分計(jì)算部分2.12.1 多軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算多軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算：組合機(jī)床的通用多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為 180mm；

16、用于臥式多軸箱的前蓋厚度為 55mm，基型后蓋的厚度為 90mm，因此確定多軸箱的尺寸，主要是確定多軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h。如下圖所示：被加工氣缸體輪廓用雙點(diǎn)化線表示，多軸箱輪廓用粗實(shí)線表示。多軸箱寬度 B、高度 H 的大小主要與氣缸體需要加工的螺孔的分布有關(guān)。參考 I P49注：b 工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離、單位 mm; b1 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離、單位 mm；成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院9 h 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離、單位 mm;h1 最低主軸高度、單位 mm。公式：B = b + 2b1 1 P49 21公式：H = h + h1 +b1 1

17、 P49 22已知：b = 417.020mm b1=70 100mm 1 P31 h = 275mm h1=112.920mm由公式 21 得：B= b + 2b1 = 417.020 + 2(70100) = 557.020 617.020mm 由公式 22 得：H=h+h1+b1=275+112.920+70100=457.920487.920 46圖2-1多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖箱體中心線 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院10 圖2-2多軸箱輪廓尺寸確定查1 P134 表 71：?。築 H = 630500mm22.22.2 切削轉(zhuǎn)距的計(jì)算：切削轉(zhuǎn)距的計(jì)算：.1 攻攻 9 9 M8

18、1.25M81.25 7H7H 深深 1616 的螺紋所需轉(zhuǎn)據(jù)的計(jì)算的螺紋所需轉(zhuǎn)據(jù)的計(jì)算公式：T = 195 D1.4Pw1.5 1 P44 表 35 23注：D 螺紋大徑、單位 mm； Pw 工件的螺距、單位 mm。由公式 23 得：T = 195D1.4Pw1.5 = 195 5010N.mm 5N.m查 1 P44 表 35?。篢 = 5 N.m.2 攻攻 M101.5M101.5 7H7H 深深 1515 的螺紋所需轉(zhuǎn)據(jù)的計(jì)算的螺紋所需轉(zhuǎn)據(jù)的計(jì)算由公式 23 得：T = 195D1.4Pw1.5 = 195成都理工大學(xué)工程技術(shù)

19、學(xué)院11 8998.003N.mm 8.998N.m查 1 P44 表 3 5?。篢 = 9 N.m2.3 主軸直徑的計(jì)算和主軸外伸尺寸的確定主軸直徑的計(jì)算和主軸外伸尺寸的確定公式：d = 6.2(10T)1/4 1 P44 表 35（加工鑄鐵） 24注：d 主軸直徑、單位 mm;T 轉(zhuǎn)距、單位 mm;D 螺紋大徑、單位 mm; P 螺距、單位 mm。.1 攻攻 9 9 M81.25M81.25 7H7H 深深 1616 的螺紋所需主軸直徑的計(jì)算的螺紋所需主軸直徑的計(jì)算 由公式 24 得：d = 6.2(10T)1/4 1 P44 = 6.2(105) 1/4 = 16.488

20、mm 查 1 P44 表 35 ?。篸 = 17mm.2 攻攻 M101.5M101.5 7H7H 深深 1515 的螺紋所需主軸直徑的計(jì)算的螺紋所需主軸直徑的計(jì)算 由公式 24 得：d = 6.2(10T)1/4 1 P44=6.2(109) = 20mm 為了減少更換攻螺紋接桿的時(shí)間、降低操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率等原因，所以取攻 9 M8 1.25 7H 深 16 螺紋主軸的直徑與攻 M101.5 7H 深 15 螺紋直徑為 20mm（d = 20mm） 。2.3.4 主軸外伸尺寸的確定主軸外伸尺寸的確定 參考1 P44得：L=115 D/d1=32/20 成都理工

21、大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院122.42.4 切削速度的確定切削速度的確定參考1 P123 V=48m/min .1 攻攻 9 9 M81.25M81.25 7H7H 深深 1616 的螺紋切削速度的確定的螺紋切削速度的確定取 V=3.70m/min.2 攻攻 M101.5M101.5 7H7H 深深 1515 的螺紋切削速度的確定的螺紋切削速度的確定 取 V=3.93m/min2.52.5 切削功率的計(jì)算切削功率的計(jì)算 公式：p= (TV) / (9740D) 1 P134 表 620 25 注：T 切削轉(zhuǎn)距、單位 N.m ; V 切削速度、單位 m.min-1; D 被

22、加工螺紋的直徑、單位 mm。.1 攻攻 9 9 M81.25M81.25 7H7H 深深 1616 的螺紋所需切削功率的計(jì)算的螺紋所需切削功率的計(jì)算由公式 25 得：p = (TV) / (9740D) 1 P134 =（51033.7）/(97408)= 7.561102 Kw所以：p9 = 9p = 97.561102 = 0.6805 Kw.2 攻攻 M10M10 1.51.5 7H7H 深深 1515 的螺紋所需切削功率的計(jì)算的螺紋所需切削功率的計(jì)算由公式 25 得：p = (TV) / (9740D) 1 P134 =(91033.93)/ (9740

23、10) = 0.1157 Kw 所以攻 9 M81.25 7H 深 16 的螺紋和攻 M101.5 7H 深 15 的螺紋所需總功率為：p = 0.6805 + 0.1157 = 0.7962 Kw成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院132.62.6 機(jī)床動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算機(jī)床動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算.1 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公式：P = p / 1 P44 （ = 0.70.8） 26 注：P 多軸箱所需功率、單位 Kw； p消耗于各主軸的切削功率總和、單位 Kw； 多軸箱的傳動(dòng)效率。 由公式 26 得：P = p / 1 P44 = 0.7962 /（0.70.8）= 0.9951.13

24、7 Kw參考1P86在確定電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，要考慮絲錐工作時(shí)鈍化的影響，一般取計(jì)算功率的 1.52.5 倍。所以 Pd=P(1.52.5)=1.70552.8425 Kw.2 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇考慮到軸承與軸、齒輪與軸、齒輪與齒輪、軸與箱體、軸與軸套等之間的能量損耗所以選擇功率稍大一些的電動(dòng)機(jī)。參考IP115表 539： ?。弘妱?dòng)機(jī)的型號(hào)：Y132S4 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：nd=1440r/min1 輸出軸轉(zhuǎn)速：n = 720r/min1 2.72.7 攻螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算攻螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 公式：n = (1000v)/(d)1 P195 27 注：v 切削速度、單位 m/min

25、-1;d 主軸直徑、單位 mm.1 攻攻 9 9 M81.25M81.25 7H7H 深深 1616 的螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算的螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 已知：v = 3.70m/min d = 8mm 由公式 27 得：n = (1000v)/(d)1 P195成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院14 = (10003.7)/(3.7) 150r/min.2 攻攻 M101.5M101.5 7H7H 深深 1515 的螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算的螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算已知：v = 3.93m/min d = 10mm由公式 27 得：n = (1000v)/(d)1 P195 = （10003

26、.93）/（10） 125r/min2.82.8 切削用量的計(jì)算切削用量的計(jì)算 公式：fm = fn 2 P246 28注：f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量、單位 mm/r; n 轉(zhuǎn)速、單位 mm/r。.1 攻攻 9 9 M81.25M81.25 7H7H 深深 1616 的螺紋切削用量的計(jì)算的螺紋切削用量的計(jì)算已知：f= 1.25mm/r n = 150r/min由公式 28 得：fm = fn 2 P246 = 1.25150 = 187.5mm/min.2 攻攻 M101.5M101.5 7H7H 深深 1515 的螺紋切削用量的計(jì)算的螺紋切削用量的計(jì)算已知：f = 1.5

27、mm/r n = 125r/min由公式 28 得：fm=s0n 2 P246=1.5125=187.5mm/min2.92.9 生產(chǎn)率計(jì)算生產(chǎn)率計(jì)算已知：工作行程為 37 進(jìn)刀量為 150/min 機(jī)動(dòng)時(shí)間加緊 0.1min 機(jī)動(dòng)時(shí)間攻入攻退 0.4min 機(jī)動(dòng)時(shí)間 1.5min 裝料時(shí)間 1.5min 單件工時(shí) 2min/件成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院.1 理想生產(chǎn)率計(jì)算理想生產(chǎn)率計(jì)算 公式： Q=A/tk 1 P51 29 =41400/4600=92.9.2 實(shí)際生產(chǎn)率計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)率計(jì)算 公式：Q1=60/T單 1 P51 210=60/2=30min/件2.9.3 機(jī)

28、床負(fù)荷率計(jì)算機(jī)床負(fù)荷率計(jì)算公式：負(fù)=Q/Q1 1P51 211 = =9/30=30 2.10 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.10.1 螺孔的分布特點(diǎn)螺孔的分布特點(diǎn)仔細(xì)閱讀被加工零件加工工序圖，觀察在本組合機(jī)床加工的螺孔位置具有以特點(diǎn)：a、螺孔 1、2、3 直線分布；b、螺孔 4、5、6 直線分布；c、螺孔 1、2、3 所在直線垂直螺孔 4、5、6 所在直線成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院162.10.2 用作圖法初定各軸的位置用作圖法初定各軸的位置箱體中心線圖2-3用作圖法確定各軸位置2.10.2 根據(jù)以上特點(diǎn)初步擬訂軸的傳動(dòng)關(guān)系根據(jù)以上特點(diǎn)初步擬訂軸的傳動(dòng)關(guān)系a、設(shè)置中間傳動(dòng)軸 13 帶

29、動(dòng)主軸 1、2 轉(zhuǎn)動(dòng)；b、設(shè)置中間傳動(dòng)軸 15 帶動(dòng)主軸 3、4 轉(zhuǎn)動(dòng)；c、設(shè)置中間傳動(dòng)軸 17 帶動(dòng)主軸 5、6、7 轉(zhuǎn)動(dòng)；d、設(shè)置中間傳動(dòng)軸 18 帶動(dòng)主軸 8、9 轉(zhuǎn)動(dòng)；e、設(shè)置中間傳動(dòng)軸 20 帶動(dòng)主軸 10 轉(zhuǎn)動(dòng)。2.10.3 設(shè)置過(guò)渡軸合攏中間傳動(dòng)軸、設(shè)置油泵軸和驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置過(guò)渡軸合攏中間傳動(dòng)軸、設(shè)置油泵軸和驅(qū)動(dòng)軸a、設(shè)置過(guò)渡軸 11 和過(guò)渡軸 16，過(guò)渡軸 16 帶動(dòng)中間傳動(dòng)軸 11、17 轉(zhuǎn)動(dòng)；b、設(shè)置過(guò)渡軸 19 帶動(dòng)中間傳動(dòng)軸 18、20 轉(zhuǎn)動(dòng)；c、設(shè)置過(guò)渡軸 12 帶動(dòng)過(guò)渡軸 11 和中間傳動(dòng)軸 13 轉(zhuǎn)動(dòng)；d、設(shè)置過(guò)渡軸 14 帶動(dòng)過(guò)渡軸 11 和中間傳動(dòng)軸 15 轉(zhuǎn)動(dòng)；

30、e、過(guò)渡軸 11 帶動(dòng)油泵軸 22 轉(zhuǎn)動(dòng)；f、驅(qū)動(dòng)軸 0 驅(qū)動(dòng)過(guò)渡軸 11 實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳動(dòng)鏈運(yùn)作。2.10.4 繪制多軸箱的傳動(dòng)樹(shù)形圖繪制多軸箱的傳動(dòng)樹(shù)形圖（圖（圖 24）成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院17箱體中心線圖2-4多軸箱傳動(dòng)數(shù)形圖211 根據(jù)原始依據(jù)圖根據(jù)原始依據(jù)圖(21)計(jì)算主軸坐標(biāo)計(jì)算主軸坐標(biāo)表 21 主軸坐標(biāo)表2.12 多軸箱中齒輪模數(shù)、齒數(shù)的計(jì)算多軸箱中齒輪模數(shù)、齒數(shù)的計(jì)算（圖（圖 25）坐標(biāo)銷 01驅(qū)動(dòng)主 1主軸 2主軸 3主軸 4主軸 5X0.000265.000400.280152.28060.28060.280Y0.00095.00082.92082.920125.92021

31、9.920主軸 6主軸 7主軸 8主軸 9主軸 1060.280180.280286.280400.280477.300357.920357.920253.920207.920320.000成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院18圖2-5多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖X2.12.1 多軸箱中齒輪模數(shù)的確定多軸箱中齒輪模數(shù)的確定 因?yàn)槎噍S箱中齒輪模數(shù)常用 2、2.5、3、3.5、4 幾種。為了便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。所以初步確定多軸箱內(nèi)所有齒輪的模數(shù)取 3（m=3） 。2.12.2 確定傳動(dòng)軸確定傳動(dòng)軸 13 的位置及齒輪的齒數(shù)的位置及齒輪的齒數(shù)傳動(dòng)軸 13 的位置通過(guò)作圖(圖 24)初定，若取

32、 m=3 z1=27，則從圖 24 量得中心距 A131=72mm, 公式：Z從=2A/mZ主 1 P65 212 所以： Z1=2A/mZ1=272/32721 II 排 公式：n從n主（Z主/Z從） 1 P64 213成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院19 所以： n13n1（Z1/Z1）150(21/27) 117r/min 由公式 212：Z從=2A/m(1+ n從/ n主) 1 P65 所以： Z13272/3(1+150/117)27 II排2.12.3 確定傳動(dòng)軸確定傳動(dòng)軸 15 的位置及齒輪齒數(shù)的位置及齒輪齒數(shù)傳動(dòng)軸 15 的位置通過(guò)圖 24 初定，若取 m=3 z3=27，則從圖 24

33、 量得中心距 A153=72，由公式 212：Z從=2A/mZ主 1 P65所以： Z3=2A/mZ3=272/32721 II 排由公式 213：n從n主（Z主/Z從） 1 P64 所以： n15n3（Z3/Z3）150(21/27) 117r/min 由公式 212：Z從=2A/m(1+ n從/ n主) 1 P65 所以： Z15272/3(1+150/117)27 II排 2.12.4 確定傳動(dòng)軸確定傳動(dòng)軸 17 的位置及齒輪齒數(shù)的位置及齒輪齒數(shù)傳動(dòng)軸 17 的位置通過(guò)圖 24 初定，若取 m=3 z5=35，則從圖 24 量得中心距 A175=91.378由公式 212：Z從=2A/m

34、Z主 1 P65 所以： Z5=2A/mZ1=272/32726 排 由公式 213 得：n從n主（Z主/Z從） 1 P64 所以： n17n5（Z5/Z17）150(35/26) 202r/min 由公式 212：Z從=2A/m(1+ n從/ n主) 1 P65 所以：Z17291.378/3(1+150/202)35 排 由公式 212 得：Z從=2A/m(1+ n從/ n主) 1 P65 所以： Z17291.378/3(1+150/202)35 排 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院202.12.5 確定傳動(dòng)軸確定傳動(dòng)軸 17 的位置及齒輪齒數(shù)的位置及齒輪齒數(shù)傳動(dòng)軸 18 的位置通過(guò)圖 24 初

35、定，若取 m=3 z8=27，則從圖 24 量得中心距 A188=72由公式 212：Z從=2A/mZ主 1 P65 所以：Z8=2A/mZ8=272/32721 II 排 由公式 213：n從n主（Z主/Z從） 1 P64 所以： n18n8（Z8/Z8）150(27/21) 192.9r/min 由公式 212：Z從=2A/m(1+ n從/ n主) 1 P65 所以：Z18272/3(1+150/117)27 II排 2.12.6 確定傳動(dòng)軸確定傳動(dòng)軸 15 的位置及齒輪齒數(shù)的位置及齒輪齒數(shù)傳動(dòng)軸 20 的位置通過(guò)圖 24 初定，若取 m=3 z10=32，則從圖 24 量得中心距 A20

36、10=79.5，由公式 212：Z從=2A/mZ主 1 P65所以：Z10=2A/mZ3=279.5/33221 排由公式 213：n從n主（Z主/Z從） I P64 所以：n20n10（Z10/Z20）150(32/21) 228.6r/min2.13 確定合攏傳動(dòng)軸的位置及齒輪齒數(shù)確定合攏傳動(dòng)軸的位置及齒輪齒數(shù)2.13.1 總傳動(dòng)比的計(jì)算總傳動(dòng)比的計(jì)算公式：U總=n主/n驅(qū) 1 P65 214所以：U013= n13/n0=117/7151/6.11U015= n15/n0=117/7151/6.11 U017= n17/n0=202/7151/3.54成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院21 U01

37、8= n18/n0=192.9/7151/3.54 U020= n20/n0=228.6/7151/3.13經(jīng)以上計(jì)算根據(jù)軸 13、15、17、18、20 與驅(qū)動(dòng)軸 0 的總傳動(dòng)比，考慮13、15、17、18、20 與驅(qū)動(dòng)軸 0 的距離及排列齒輪等因素，宜設(shè)置合攏軸11、12、14、16、19 把驅(qū)動(dòng)軸與傳動(dòng)軸與中間傳動(dòng)軸聯(lián)接起來(lái)。2.13.2 確定合攏軸確定合攏軸 19 的位置和齒數(shù)的位置和齒數(shù)軸 19 的位置可通過(guò)圖 24 初定，從圖 24 上量得 A1920=73.500，由公式 212：Z從=2A/mZ主 1 P65所以：Z20=2A/mZ20=273.500/321=28 II 排2

38、.13.3 確定合攏軸確定合攏軸 12 的位置和齒數(shù)的位置和齒數(shù)軸 12 的位置可通過(guò)圖 24 初定，從圖 24 上量得 A1920=81.000，如取 m=3 Z13=27 則： 由公式 212：Z從=2A/mZ主 1 P65 所以：Z13=2A/mZ13=281.000/327=27 IV排2.13.4 確定合攏軸確定合攏軸 11 的位置和齒數(shù)的位置和齒數(shù)軸 11 的位置可通過(guò)圖 24 初定，從圖 23 上量得 A1211=87.000，如取 m=3 Z12=36 則： 由公式 212：Z從=2A/mZ主 1 P65 所以：Z12=2A/mZ11=287.000/336=22 排2.13.

39、5 確定合攏軸確定合攏軸 16 的位置和齒數(shù)的位置和齒數(shù)軸 16 的位置可通過(guò)圖 23 初定，從圖 23 上量得 A1611=69.000，如取 m=3 Z11=23 則： 由公式 212：Z從=2A/mZ主 1 P65成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院22 所以：Z11=2A/mZ11=269.000/323=23 II排2.13.6 確定合攏軸確定合攏軸 14 的位置和齒數(shù)的位置和齒數(shù)軸 14 的位置可通過(guò)圖 24 初定，從圖 24 上量得 A1114=69.000 ,如取 m=3 Z11=22 則： 由公式 212：Z從=2A/mZ主 1 P65 所以：Z11=2A/mZ11=281.000/32

40、2=32 排214 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo)計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo)2.14.1 與一軸定距離的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算與一軸定距離的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算軸 20 坐標(biāo)計(jì)算： Y x B20(x,y) R 01 A y 0 X圖 26公式：y=(R2x2)1/2 1 P70 215 注：R 嚙合中心距從傳動(dòng)圖上量得：x=44.296公式：R=（Z0Z0）m/2 1 P68 216 由公式 216 得：R2010=（Z10Z10）m/2 1 =(21+32)3/2=79.500由公式 215 得：y=(R2x2)1/2 =(79.500244.2962)3/2=66.016所以：B20(44.296,66.016)成都理工大學(xué)

41、工程技術(shù)學(xué)院23換算到大坐標(biāo)、軸 20 坐標(biāo)為：(433.004,386.016)同理可求： 軸 13 坐標(biāo)為：（336.280，115.905） 軸 12 坐標(biāo)為：（289.240，181.846） 軸 15 坐標(biāo)為：（84.666，58.175） 軸 14 坐標(biāo)為：（128.003，150.511） 軸 16 坐標(biāo)為：（200.693，251.881） 軸 18 坐標(biāo)為：（357.311，265.693） 軸 19 坐標(biāo)為：（379.311，335.823） 油泵軸 22 坐標(biāo)為（307.311，325.560）2.14.2 與二軸定距離的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算與二軸定距離的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算 傳動(dòng)軸

42、與二軸定距離，即在某一傳動(dòng)軸上用兩對(duì)齒輪分別帶動(dòng)兩根已知軸，軸 17 為二軸定距離的傳動(dòng)軸。 i Y b6 R1 B L I C17(J,I) a5 R2 J 01 j 0 X圖 27 由公式 216 得：R1=(Z6Z6)m/2 1 =(3526)3/2=91.5 由公式 216 得：R2=(Z5Z5)m/2 1 =(3526)3/2=91.5 公式：A=XbXb 1 P70 217 =60.28060.280=0 公式：B=YbYb 1 P70 218 =357.920219.920=138 公式：I=(R12L2R22)/2L 1 P71 219 =(91.52138291.52)/（2

43、138）=69.000成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院24 公式：J= (R12I2)1/2 1 P71 220 =(R12I2)1/2=(91.5269.0002)1/260.000公式：Xc=Xa(BJAI)/L 1 P71 221 =60.280(13860.000069)/138=120.280 公式：Yc=Ya(BIAJ)/L 1 P71 222 =219.920(13869.000060.000)/138=288.839 所以軸 17 的坐標(biāo)為：（120.280，288.839） 同理可求軸 11 的坐標(biāo)為：（202.246，182.898）2.15 驗(yàn)算中心距誤差驗(yàn)算中心距誤差2.15.

44、1 驗(yàn)算軸驗(yàn)算軸 1、2 與軸與軸 13 中心距誤差中心距誤差： R131=(Z13Z13)m/2 1 =(2127)3/2=72.000 X=X1X2=400.280336.280=64.000 Y=Y13Y1=115.90582.920=32.985公式：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 223 =72.000(64.000232.9852)1/2=0.00007101 查3附表 10 P302中心距允差為0.037 所以：0.037,能滿足該齒輪副嚙合要求。2.15.2 驗(yàn)算軸驗(yàn)算軸 3、4 與軸與軸 15 中心距誤差中心距誤差： 已知：R153=(Z15Z15)m/2=(212

45、7)3/2=72.000 X=X3X15=152.28084.666=67.614 Y=Y3Y15=82.92058.175=24.745由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =72.000(67.614224.7452)1/2=0.000222076 查3附表 10 P302 中心距允差為：0.037 所以：0.037,能滿足該齒輪副嚙合要求。成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院252.15.3 驗(yàn)算軸驗(yàn)算軸 5、6、7 與軸與軸 117 中心距誤差中心距誤差： 已知：R177=(Z17Z17)m/2=(2635)3/2=91.500 X=X7X17=180.280120.280

46、=60.000 Y=Y7Y17=357.920288.839=69.081由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =91.500(60.000269.0812)1/2=0.00035759 查3附表 10 P302中心距允差為：0.043 所以：0.043,能滿足該齒輪副嚙合要求。2.15.4 驗(yàn)算軸驗(yàn)算軸 8、9 與軸與軸 18 中心距誤差：中心距誤差： 已知：R189=(Z18Z18)m/2=(2127)3/2=72.000 X=X9X18=400.280357.311=42.969 Y=Y18Y9=265.693207.920=57.773由公式 223 得：=RA

47、=R(X2Y2)1/2 1 P74 =72.000(42.969257.5572)1/2=0.00005678查3附表 10 P302中心距允差為：0.037 所以：0.037,能滿足該齒輪副嚙合要求。2.15.5 驗(yàn)算軸驗(yàn)算軸 10 與軸與軸 20 中心距誤差：中心距誤差： 已知：R2010=(Z20Z20)m/2=(2132)3/2=79.500 X=X10X20=477.300433.004=44.296 Y=Y20Y10=386.016320.000=66.016公式：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =79.500(44.296266.0162)1/2=0.000013383

48、 查3附表 10 P302中心距允差為：0.037 所以：0.037,能滿足該齒輪副嚙合要求。2.15.6 驗(yàn)算軸驗(yàn)算軸 21 與軸與軸 10 中心距誤差：中心距誤差： 已知：R2110=(Z10Z21)m/2=(3236)3/2=102.000 X=X21X10=505.000477.300=27.700成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院26 Y=Y10Y21=320.000221.838=98.162由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =102.000(27.000298.1622)1/2=0.000192444查3附表 10 P302中心距允差為：0.043 所以：0.0

49、43,能滿足該齒輪副嚙合要求。2.15.7 驗(yàn)算軸驗(yàn)算軸 12、14、16 與軸與軸 11 中心距誤差：中心距誤差： 已知：R1114=(Z11Z14)m/2=(2232)3/2=81.000 X=X11X14=202.246128.003=74.243 Y=Y11Y14=182.898150.511=32.387由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =81.000(74.243232.3872)1/2=0.000365321查3附表 10 P302中心距允差為：0.037 所以：0.037,能滿足該齒輪副嚙合要求。2.15.8 驗(yàn)算軸驗(yàn)算軸 18、13 與軸與軸 12

50、 中心距誤差：中心距誤差： 已知：R1218=(Z12Z12)m/2=(3636)3/2=108.000 X=X18X112=357.311289.240=68.071 Y=Y18Y12=265.693181.846=83.847由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =108.000(68.071283.8472)1/2=0.000090509查3附表 10 P302中心距允差為：0.043 所以：0.043,能滿足該齒輪副嚙合要求。 同理可求：軸 14 與軸 15、軸 16 與軸 17、軸 18 與軸 19、軸22 與軸 18 和軸 20 與軸 19 中心距誤差都能滿

51、足齒輪副嚙合要求。成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院272.15.9 繪制坐標(biāo)檢查圖（圖繪制坐標(biāo)檢查圖（圖 28）圖2-8多軸箱坐標(biāo)檢查圖2.16 軸的校核軸的校核 對(duì)軸進(jìn)行分析和比較軸 11 相對(duì)受力較大，所以需對(duì)軸 11 進(jìn)行強(qiáng)度校核。成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院282.16.1 軸的受力簡(jiǎn)圖軸的受力簡(jiǎn)圖圖2-9軸的受力分析及彎矩圖2.16.2 計(jì)算支承反力計(jì)算支承反力公式：Ft=2T/d 4 P106 224=29103/（332）=187.5N公式：Fr= Fttg 4 P106 =187.5tg20=60.90N在水平面上公式：FR1H=(FrL3)/( L2L3) 4 P197 225 =(18

52、7.5110)/ ( 11058)=42.398N 公式：FR2H= FrFR1H 4 P197 226 =60.9042.398=18.502N在垂直面上 公式：FR1V= FR2V= Ft/2 4 P197 227=187.458/2=93.729N成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院292.16.3 畫(huà)彎矩圖（圖畫(huà)彎矩圖（圖 28） 在水平面上，a-a 剖面左側(cè)公式：MaH= FR1HL2 4 P197 228=42.398110=4663.78Nmm a-a 剖面右側(cè)公式：MaH= FR2H L3 4 P197 229=18.50258=1073.116 Nmm在垂直面上公式：MaV= FR1VL

53、24 P197 230 =93.729110=10310.19 Nmm合成彎矩，aa 剖面左側(cè)公式：Ma=( M2aHM2aV)1/2 4 P197 231=(4663.78210310.192) 1/2=4776.42 Nmmaa 剖面右側(cè)公式：Ma=( M2aHM2aV)1/2 4 P197 232=(1073.116210310.192) 1/2 =10365.886 Nmm2.16.4 畫(huà)彎矩圖（圖畫(huà)彎矩圖（圖 28） 轉(zhuǎn)距:公式：T=Ftd/2 4 P197 233 =187.45896/2=8997.986 Nmm2.16.4 判斷危險(xiǎn)剖面判斷危險(xiǎn)剖面 顯然，圖 29 所示 aa

54、截面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為 8997.98 Nmm，該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)剖面；bb 截面處合成彎矩最大，也可能是危險(xiǎn)剖面。成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院302.16.5 軸的彎矩合成強(qiáng)度校核軸的彎矩合成強(qiáng)度校核 查4表 101 得：= 1b=60MPa 0b=100 MPa=1b/0b=60/100=0.6aa 剖面左側(cè) W=0.1d3bL(dt2)/(2d) 4 P197 234 =0.1203166(2062)/(220) =329.63 e=M2(t)21/2/W 4 P197 235 =4776.422(0.68997.98)2 1/2/329.6 =21.87 MPabb 剖面左側(cè) W=

55、0.1d3 4 P197 236 =0.1203=8003bb 截面處合成彎矩 Mb Mb= Ma(L228)/L2 4 P197 237 =4776.42（110-28）110=3560.604 Nmm e=M2(t)21/2/W 4 P197 = 3560.6042(0.68997.98)2 1/2/800 =8.084 MPa經(jīng)以上計(jì)算表明：軸的彎扭合成強(qiáng)度是足夠的，且彎扭合成強(qiáng)度有富余。所以選的軸徑符合要求。2.17 齒輪的強(qiáng)度校核齒輪的強(qiáng)度校核 查4 表 718 查得：成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院31 YFs1=4.2 YFs2=4.0 取 Y=0.7F1=2kT YFs1Y/dZ2m3

56、 4 P110 239=21.438997.9844.20.7/13232=87.5678 MPaF1F2=F1 YFs2/ YFs1 4 P110 240=87.56784.0/4.2=83.397F2經(jīng)以上計(jì)算表明：所選齒輪合適。2.18 靠模體的設(shè)計(jì)靠模體的設(shè)計(jì)2.18.1 攻螺紋靠模機(jī)構(gòu)的選擇攻螺紋靠模機(jī)構(gòu)的選擇攻螺紋多軸箱配合攻螺紋靠模頭能螺孔的加工精度提高，因靠模螺母和靠模桿是經(jīng)過(guò)磨制并精細(xì)研配的。為了提高螺紋的加工精度，選用攻螺紋靠模?？磕ｎ^（其厚 L=300）安裝在多軸箱的前面，定位由兩個(gè)柱銷與銷套保證，用螺釘緊定。各靠模螺紋由多軸箱內(nèi)潤(rùn)滑泵供油。因?yàn)檎麄€(gè)工序內(nèi)容是攻螺紋，所以選擇第一類攻