ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床（左主軸箱）設(shè)計【說明書+CAD】

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Key words: Combination machine bed; Process the work preface; Many stalks box; Spread to move the system 目 錄 0前言·····································································································································1 1、 總體方案論證··················································································································3 2、計算部分···························································································································4 2．1、多軸箱的設(shè)計··············································································································4 2．2、切削轉(zhuǎn)矩的計算·········································································································5 2．3、主軸直徑的計算和主軸外伸尺寸的確定·································································6 2．4、切削速度的確定·········································································································6 2．5、切削功率的計算········································································································6 2．6、機(jī)床動力參數(shù)的計算·································································································7 2．6．1、電動機(jī)功率的確定·······························································································7 2．6．2、電動機(jī)的選擇·······································································································7 2．7、攻螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計算·····························································································8 2．8、切削用量的計算·········································································································8 2．9、生產(chǎn)率計算················································································································8 2．9．1、理想生產(chǎn)率計算···································································································9 2．9．2、實際生產(chǎn)率計算··································································································9 2．9．3、機(jī)床負(fù)荷率計算··································································································9 2．10、多軸箱的傳動系統(tǒng)設(shè)計··························································································9 2．11、根據(jù)原始依據(jù)圖計算主軸坐標(biāo)··············································································11 2．12、多軸箱中齒輪模數(shù)、齒數(shù)的確定··········································································12 2．13、合攏軸的位置及齒輪齒數(shù)的確定··········································································14 2．14、傳動軸坐標(biāo)計算·····································································································15 2．15、驗算中心距誤差·····································································································16 2．16、軸的校核·················································································································20 2．17、齒輪校核·················································································································22 2．18、靠模體的設(shè)計··········································································································22 3、設(shè)計部分························································································································23 4、結(jié)論································································································································24 5、小結(jié)································································································································25 致謝······································································································································25 參考文獻(xiàn)······························································································································26 附件清單······························································································································27 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 0 前 言 組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工。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和減少工人的勞 動強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本和提高加工效率用組合機(jī)床對 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三 面上 31 個螺紋進(jìn)行加工。設(shè)計本組合機(jī)床時盡能的采用通用件，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 工主軸分布位置通過估算，并圓整后選用相近似尺寸的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的多軸箱，據(jù) 此選擇結(jié)合尺寸的動力箱。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)計的關(guān)鍵一步。因為工藝方案在很大程度上 決定組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和實用性能。應(yīng)根據(jù)工件的加工特點，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，并進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件的 設(shè)計。粗精加工分開原則，粗加工時的切削負(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，對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的原則。擬定工藝方案 時，在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的前提下，應(yīng)適當(dāng)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)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢 驗機(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)計刀具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、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、運動關(guān)系和操作方位的總體 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 2 布局圖。它為主軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供重要依據(jù)。 生產(chǎn)率計算卡是反映機(jī)床實際生產(chǎn)率和切削用量、動作時間、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，就可以計算機(jī)床生 產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。它是用戶驗收機(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、切削用量和主軸類型設(shè)計的傳遞各主軸運動的動力部件。 主軸箱的設(shè)計方法是：繪制主軸箱的設(shè)計原是依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及 齒輪模數(shù)；擬定傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標(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。 主軸箱傳動系統(tǒng)的擬定：先把全部主軸中心盡可能分布在一個或幾個同心 圓上，在同心圓的圓心上分別設(shè)置中間傳動軸；非同心圓分布的一些主軸，也 宜設(shè)置中間傳動軸，然后根據(jù)已選定的各中心傳動軸再取同心圓，并用最少的 傳動軸帶動這些中心傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。 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)過磨制并精細(xì)研配的，因而 螺孔加工精度高，在潤滑良好時，對鑄鐵加工精度可達(dá) H6H7 級精度螺孔， 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機(jī)直接驅(qū)動。在確定電動機(jī)功率時，要考慮 絲錐工作時鈍化的影響，一般取為計算功率的 1.52.5 倍（軸數(shù)少時取大值， 軸數(shù)多時取小值） 。絲錐退回原位時，電動機(jī)應(yīng)能迅速地停止，以避免攻螺紋 靠模系統(tǒng)在電動機(jī)反轉(zhuǎn)停止時慣性的影響，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。 本小組設(shè)計成員：謝明、金佩、李琳、施偉。 1 總體方案論證 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 3 根據(jù)任務(wù)書的要求：設(shè)計的組合機(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；各動力部件用電氣控制、液壓驅(qū)動。因此根據(jù) 任務(wù)書要求和氣缸體的特點初定兩種設(shè)計方案： 1.1 臥式組合機(jī)床 特點：臥式組合機(jī)床重心底、振動小運作平穩(wěn)、加工精度高、占地面積大。 1. 2 立式組合機(jī)床 特點：立式組合機(jī)床重心高、振動大、加工精底、占地面積小。 1. 3 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(左面攻 14 個螺紋孔、右面攻 10 個螺紋孔后 面攻 6 個螺紋孔，見加工工序圖)選擇臥式組合機(jī)床。 1.4 總體設(shè)計的思路 擬定工藝方案；根據(jù)任務(wù)書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。 2 計算部分 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 4 2.1 多軸箱的設(shè)計計算： 組合機(jī)床的通用多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為 180mm；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 用雙點化線表示，多軸箱輪廓用粗實線表示。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 P 49 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； 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 + h 1 +b1 1 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+h 1+b1=275+112.920+70100 =457.920487.920 46圖 2-1多 軸 箱 設(shè) 計 原 始 依 據(jù) 圖箱 體 中 心 線 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 5 圖 2-多 軸 箱 輪 廓 尺 寸 確 定 查1 P134 表 71：?。築 H = 630500mm2 2.2 切削轉(zhuǎn)距的計算： 2.2.1 攻 9 M81.25 7H 深 16 的螺紋所需轉(zhuǎn)據(jù)的計算 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 = 195 D1.4Pw1.5 = 19581.41.251.5 5010N .mm 5N .m 查 1 P44 表 35 ?。篢 = 5 N.m 2.2.2 攻 M101.5 7H 深 15 的螺紋所需轉(zhuǎn)據(jù)的計算 由公式 23 得：T = 195 D1.4Pw1.5 = 195101.41.51.5 8998.003N .mm 8.998N .m ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 6 查 1 P44 表 3 5 取：T = 9 N.m 2.3 主軸直徑的計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） 2 4 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。 2.3.1 攻 9 M81.25 7H 深 16 的螺紋所需主軸直徑的計算 由公式 24 得：d = 6.2(10T) 1/4 1 P44 = 6.2(105) 1/4 = 16.488mm 查 1 P44 表 35 ?。篸 = 17mm 2.3.2 攻 M101.5 7H 深 15 的螺紋所需主軸直徑的計算 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間、降低操作工人的勞動強(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 參考1 P 44 得：L=115 D/d1=32/20 2.4 切削速度的確定 參考1 P 123 V=48m/min 2.4.1 攻 9 M81.25 7H 深 16 的螺紋切削速度的確定 取 V=3.70m/min 2.4.2 攻 M101.5 7H 深 15 的螺紋切削速度的確定 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 取 V=3.93m/min 2.5 切削功率的計算 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 被加工螺紋的直徑、單位 mm。 2.5.1 攻 9 M81.25 7H 深 16 的螺紋所需切削功率的計算 由公式 25 得：p = (TV) / (9740D) 1 P134 =（510 33.7）/(97408) = 7.561102 Kw 所以：p 9 = 9p = 97.561102 = 0.6805 Kw 2.5.2 攻 M10 1.5 7H 深 15 的螺紋所需切削功率的計算 由公式 25 得：p = (TV) / (9740D) 1 P134 =(91033.93)/ (974010) = 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 2.6 機(jī)床動力參數(shù)的計算 2.6.1 電動機(jī)功率的計算 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； 多軸箱的傳動效率。 由公式 26 得：P = p / 1 P44 = 0.7962 /（0.70.8） = 0.9951.137 Kw 參考1P 86在確定電動機(jī)功率時，要考慮絲錐工作時鈍化的影響，一般取 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 8 計算功率的 1.52.5 倍。所以 Pd=P(1.52.5)=1.70552.8425 Kw 2.6.2 電動機(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機(jī)。 參考IP 115表 539： 取：電動機(jī)的型號：Y132S4 電動機(jī)轉(zhuǎn)速：n d=1440r/min1 輸出軸轉(zhuǎn)速：n = 720r/min 1 2.7 攻螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計算 公式：n = (1000v)/(d) 1 P195 27 注：v 切削速度、單位 m/min-1; d 主軸直徑、單位 mm 2.7.1 攻 9 M81.25 7H 深 16 的螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計算 已知：v = 3.70m/min d = 8mm 由公式 27 得：n = (1000v)/(d) 1 P195 = (10003.7)/(3.7) 150r/min 2.7.2 攻 M101.5 7H 深 15 的螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計算 已知：v = 3.93m/min d = 10mm 由公式 27 得：n = (1000v)/(d) 1 P195 = （10003.93）/（10） 125r/min 2.8 切削用量的計算 公式：f m = 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。 2.8.1 攻 9 M81.25 7H 深 16 的螺紋切削用量的計算 已知：f= 1.25mm/r n = 150r/min 由公式 28 得：f m = fn 2 P246 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 = 1.25150 = 187.5mm/min 2.8.2 攻 M101.5 7H 深 15 的螺紋切削用量的計算 已知：f = 1.5mm/r n = 125r/min 由公式 28 得：f m=s0n 2 P246 =1.5125=187.5mm/min 2.9 生產(chǎn)率計算 已知：工作行程為 37 進(jìn)刀量為 150/min 機(jī)動時間加緊 0.1min 機(jī)動時間攻入攻退 0.4min 機(jī)動時間 1.5min 裝料時間 1.5min 單件工時 2min/件 2.9.1 理想生產(chǎn)率計算 公式： Q=A/tk 1 P51 29 =41400/4600=9 2.9.2 實際生產(chǎn)率計算 公式：Q 1=60/T 單 1 P51 210 =60/2=30min/件 2.9.3 機(jī)床負(fù)荷率計算 公式： 負(fù) =Q/Q1 1P51 211 =9/30=30 2.10 多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計 2.10.1 螺孔的分布特點 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： 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 2.10.2 用作圖法初定各軸的位置 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 10 箱 體 中 心 線圖 2-3用 作 圖 法 確 定 各 軸 位 置 2.10.2 根據(jù)以上特點初步擬訂軸的傳動關(guān)系 a、設(shè)置中間傳動軸 13 帶動主軸 1、2 轉(zhuǎn)動； b、設(shè)置中間傳動軸 15 帶動主軸 3、4 轉(zhuǎn)動； c、設(shè)置中間傳動軸 17 帶動主軸 5、6、7 轉(zhuǎn)動； d、設(shè)置中間傳動軸 18 帶動主軸 8、9 轉(zhuǎn)動； e、設(shè)置中間傳動軸 20 帶動主軸 10 轉(zhuǎn)動。 2.10.3 設(shè)置過渡軸合攏中間傳動軸、設(shè)置油泵軸和驅(qū)動軸 a、設(shè)置過渡軸 11 和過渡軸 16，過渡軸 16 帶動中間傳動軸 11、17 轉(zhuǎn)動； b、設(shè)置過渡軸 19 帶動中間傳動軸 18、20 轉(zhuǎn)動； c、設(shè)置過渡軸 12 帶動過渡軸 11 和中間傳動軸 13 轉(zhuǎn)動； d、設(shè)置過渡軸 14 帶動過渡軸 11 和中間傳動軸 15 轉(zhuǎn)動； e、過渡軸 11 帶動油泵軸 22 轉(zhuǎn)動； f、驅(qū)動軸 0 驅(qū)動過渡軸 11 實現(xiàn)整個傳動鏈運作。 2.10.4 繪制多軸箱的傳動樹形圖（圖 24） 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 箱 體 中 心 線圖 2-4多 軸 箱 傳 動 數(shù) 形 圖 211 根據(jù)原始依據(jù)圖(21) 計算主軸坐標(biāo) 表 21 主軸坐標(biāo)表 2.12 多軸箱中齒輪模數(shù)、齒數(shù)的計算（圖 25） 坐標(biāo) 銷 01 驅(qū)動主 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5 X 0.000 265.000 400.280 152.280 60.280 60.280 Y 0.000 95.000 82.920 82.920 125.920 219.920 主軸 6 主軸 7 主軸 8 主軸 9 主軸 10 60.280 180.280 286.280 400.280 477.300 357.920 357.920 253.920 207.920 320.000 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 12 圖 2-5多 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 圖 X 2.12.1 多軸箱中齒輪模數(shù)的確定 因為多軸箱中齒輪模數(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 確定傳動軸 13 的位置及齒輪的齒數(shù) 傳動軸 13 的位置通過作圖(圖 24)初定，若取 m=3 z1=27，則從圖 2 4 量得中心距 A131=72mm, 公式：Z 從 =2A/mZ 主 1 P65 2 12 所以： Z1 =2A/mZ 1=272/32721 II 排 公式：n 從 n 主 （Z 主 /Z 從 ） 1 P64 2 13 所以： n13n 1（Z 1 /Z1）150 (21/27) 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 117r/min 由公式 212：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) 1 P65 所以： Z13 272/3(1+150/117)27 II 排 2.12.3 確定傳動軸 15 的位置及齒輪齒數(shù) 傳動軸 15 的位置通過圖 24 初定，若取 m=3 z3=27，則從圖 24 量得 中心距 A153=72， 由公式 212：Z 從 =2A/mZ 主 1 P65 所以： Z3 =2A/mZ 3=272/32721 II 排 由公式 213：n 從 n 主 （Z 主 /Z 從 ） 1 P64 所以： n15n 3（Z 3 /Z3）150 (21/27) 117r/min 由公式 212：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) 1 P65 所以： Z15 272/3(1+150/117) 27 II 排 2.12.4 確定傳動軸 17 的位置及齒輪齒數(shù) 傳動軸 17 的位置通過圖 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/mZ 主 1 P65 所以： Z5 =2A/mZ 1=272/32726 排 由公式 213 得：n 從 n 主 （Z 主 /Z 從 ） 1 P64 所以： n17n 5（Z 5/Z17）150(35/26) 202r/min 由公式 212：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) 1 P65 所以：Z 17 291.378/3(1+150/202)35 排 由公式 212 得：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) 1 P65 所以： Z17 291.378/3(1+150/202)35 排 2.12.5 確定傳動軸 17 的位置及齒輪齒數(shù) 傳動軸 18 的位置通過圖 24 初定，若取 m=3 z8=27，則從圖 24 量 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 14 得中心距 A188=72 由公式 212：Z 從 =2A/mZ 主 1 P65 所以：Z 8 =2A/mZ 8=272/32721 II 排 由公式 213：n 從 n 主 （Z 主 /Z 從 ） 1 P64 所以： n18n 8（Z 8 /Z8）150 (27/21) 192.9r/min 由公式 212：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) 1 P65 所以：Z 18 272/3(1+150/117)27 II 排 2.12.6 確定傳動軸 15 的位置及齒輪齒數(shù) 傳動軸 20 的位置通過圖 24 初定，若取 m=3 z10=32，則從圖 24 量 得中心距 A2010=79.5， 由公式 212：Z 從 =2A/mZ 主 1 P65 所以：Z 10 =2A/mZ 3=279.5/33221 排 由公式 213：n 從 n 主 （Z 主 /Z 從 ） I P64 所以：n 20n 10（Z 10/Z20）150 (32/21) 228.6r/min 2.13 確定合攏傳動軸的位置及齒輪齒數(shù) 2.13.1 總傳動比的計算 公式：U 總 =n 主 /n 驅(qū) 1 P65 2 14 所以：U 013= n13/n0=117/7151/6.11 U015= n15/n0=117/7151/6.11 U017= n17/n0=202/7151/3.54 U018= n18/n0=192.9/7151/3.54 U020= n20/n0=228.6/7151/3.13 經(jīng)以上計算根據(jù)軸 13、15、17、18、20 與驅(qū)動軸 0 的總傳動比，考慮 13、15、17、18、20 與驅(qū)動軸 0 的距離及排列齒輪等因素，宜設(shè)置合攏軸 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 11、12、14、16、19 把驅(qū)動軸與傳動軸與中間傳動軸聯(lián)接起來。 2.13.2 確定合攏軸 19 的位置和齒數(shù) 軸 19 的位置可通過圖 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：Z 20 =2A/mZ 20 =273.500/321=28 II 排 2.13.3 確定合攏軸 12 的位置和齒數(shù) 軸 12 的位置可通過圖 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：Z 13 =2A/mZ 13=281.000/327=27 IV 排 2.13.4 確定合攏軸 11 的位置和齒數(shù) 軸 11 的位置可通過圖 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：Z 12 =2A/mZ 11=287.000/336=22 排 2.13.5 確定合攏軸 16 的位置和齒數(shù) 軸 16 的位置可通過圖 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 所以：Z 11 =2A/mZ 11=269.000/323=23 II 排 2.13.6 確定合攏軸 14 的位置和齒數(shù) 軸 14 的位置可通過圖 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：Z 11 =2A/mZ 11=281.000/322=32 排 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 16 214 計算傳動軸的坐標(biāo) 2.14.1 與一軸定距離的傳動軸坐標(biāo)計算 軸 20 坐標(biāo)計算： Y x B20(x,y) R 01 A y 0 X 圖 26 公式：y=(R 2x 2)1/2 1 P70 215 注：R 嚙 合 中 心 距 從傳動圖上量得：x=44.296 公式：R=（Z 0Z 0 ）m/2 1 P68 2 16 由公式 216 得：R 2010=（Z 10Z 10 ）m/2 1 =(21+32)3/2=79.500 由公式 215 得：y=(R 2x 2)1/2 =(79.500244.296 2)3/2 =66.016 所以：B 20(44.296,66.016) 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軸坐標(biāo)計算 傳動軸與二軸定距離，即在某一傳動軸上用兩對齒輪分別帶動兩根已知軸， 軸 17 為二軸定距離的傳動軸。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 i Y b6 R1 B L I C17(J,I) a5 R2 J 01 j 0 X 圖 27 由公式 216 得：R 1=(Z6Z 6 )m/2 1 =(3526) 3/2=91.5 由公式 216 得：R 2=(Z5Z 5 )m/2 1 =(3526) 3/2=91.5 公式：A=X bX b 1 P70 217 =60.28060.280=0 公式：B=Y bY b 1 P70 218 =357.920219.920=138 公式：I=(R 12L 2R 22)/2L 1 P71 219 =(91.52138 291.5 2)/（2138）=69.000 公式：J= (R 12I 2)1/2 1 P71 220 =(R12I 2)1/2=(91.5269.000 2)1/2 60.000 公式：X c=Xa(BJAI)/L 1 P71 221 =60.280(13860.000069)/138 =120.280 公式：Y c=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 驗算中心距誤差 2.15.1 驗算軸 1、2 與軸 13 中心距誤差： ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 18 R131=(Z13Z 13 )m/2 1 =(2127) 3/2=72.000 X=X1X 2=400.280336.280=64.000 Y=Y13Y 1=115.90582.920=32.985 公式：=RA=R(X 2Y 2)1/2 1 P74 223 =72.000(64.000 232.985 2)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 驗算軸 3、4 與軸 15 中心距誤差： 已知：R 153=(Z15Z 15 )m/2 =(2127) 3/2=72.000 X=X3X 15=152.28084.666=67.614 Y=Y3Y 15=82.92058.175=24.745 由公式 223 得：=RA=R(X 2Y 2)1/2 1 P74 =72.000(67.614 224.745 2)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。 2.15.3 驗算軸 5、6、7 與軸 117 中心距誤差： 已知：R 177=(Z17Z 17 )m/2=(2635)3/2=91.500 X=X7X 17=180.280120.280=60.000 Y=Y7Y 17=357.920288.839=69.081 由公式 223 得：=RA=R(X 2Y 2)1/2 1 P74 =91.500(60.000 269.081 2)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 驗算軸 8、9 與軸 18 中心距誤差： 已知：R 189=(Z18Z 18 )m/2=(2127)3/2=72.000 X=X9X 18=400.280357.311=42.969 Y=Y18Y 9=265.693207.920=57.773 由公式 223 得：=RA=R(X 2Y 2)1/2 1 P74 =72.000(42.969 257.557 2)1/2 =0.00005678 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 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 驗算軸 10 與軸 20 中心距誤差： 已知：R 2010=(Z20Z 20 )m/2 =(2132) 3/2=79.500 X=X10X 20=477.300433.004=44.296 Y=Y20Y 10=386.016320.000=66.016 公式：=RA=R(X 2Y 2)1/2 1 P74 =79.500(44.296 266.016 2)1/2 =0.000013383 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 驗算軸 21 與軸 10 中心距誤差： 已知：R 2110=(Z10Z 21 )m/2 =(3236) 3/2=102.000 X=X21X 10=505.000477.300=27.700 Y=Y10Y 21=320.000221.838=98.162 由公式 223 得：=RA=R(X 2Y 2)1/2 1 P74 =102.000(27.000 298.162 2)1/2 =0.000192444 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。 2.15.7 驗算軸 12、14、16 與軸 11 中心距誤差： 已知：R 1114=(Z11Z 14 )m/2 =(2232) 3/2=81.000 X=X11X 14=202.246128.003=74.243 Y=Y11Y 14=182.898150.511=32.387 由公式 223 得：=RA=R(X 2Y 2)1/2 1 P74 =81.000(74.243 232.387 2)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 驗算軸 18、13 與軸 12 中心距誤差： 已知：R 1218=(Z12Z 12 )m/2 =(3636) 3/2=108.000 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 20 X=X18X 112=357.311289.240=68.071 Y=Y18Y 12=265.693181.846=83.847 由公式 223 得：=RA=R(X 2Y 2)1/2 1 P74 =108.000(68.071 283.847 2)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 中心距誤差都能滿足 齒輪副嚙合要求。 2.15.9 繪制坐標(biāo)檢查圖（圖 28） 圖 2-8多 軸 箱 坐 標(biāo) 檢 查 圖 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 21 2.16 軸的校核 對軸進(jìn)行分析和比較軸 11 相對受力較大，所以需對軸 11 進(jìn)行強(qiáng)度校核。 2.16.1 軸的受力簡圖 圖 2-9軸 的 受 力 分 析 及 彎 矩 圖 2.16.2 計算支承反力 公式：F t=2T/d 4 P106 2 24 =29103/（ 332）=187.5N 公式：F r= Fttg 4 P106 =187.5tg20=60.90N 在水平面上 公式：F R1H=(FrL3)/( L2L 3) 4 P197 2 25 =(187.5110)/ ( 11058) =42.398N ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 22 公式：F R2H= FrF R1H 4 P197 226 =60.9042.398=18.502N 在垂直面上 公式：F R1V= FR2V= Ft/2 4 P197 227 =187.458/2=93.729N 2.16.3 畫彎矩圖（圖 28） 在水平面上，a-a 剖面左側(cè) 公式：M aH= FR1HL2 4 P197 228 =42.398110=4663.78Nmm a-a 剖面右側(cè) 公式：M aH= FR2H L3 4 P197 2 29 =18.50258=1073.116 Nmm 在垂直面上 公式：M aV= FR1VL24 P197 230 =93.729110=10310.19 Nmm 合成彎矩，a a 剖面左側(cè) 公式：M a=( M2aHM 2aV)1/2 4 P197 231 =(4663.78210310.19 2) 1/2 =4776.42 Nmm aa 剖面右側(cè) 公式：M a=( M2aHM 2aV)1/2 4 P197 232 =(1073.116210310.19 2) 1/2 =10365.886 Nmm 2.16.4 畫彎矩圖（圖 28） 轉(zhuǎn)距:公式：T=F td/2 4 P197 233 =187.45896/2=8997.986 Nmm 2.16.4 判斷危險剖面 顯然，圖 29 所示 aa 截面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為 8997.98 Nmm，該截面左側(cè)可能是危險剖面；bb 截面處合成彎矩最大，也可能是 危險剖面。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 23 2.16.5 軸的彎矩合成強(qiáng)度校核 查4表 101 得： = 1 b=60MPa 0b=100 MPa = 1 b/ 0b=60/100=0.6 aa 剖面左側(cè) W=0.1d3bL(dt 2)/(2d) 4 P197 234 =0.1203166(20 6 2)/(220) =329.6 3 e=M2(t) 21/2/W 4 P197 235 =4776.422(0.6 8997.98)2 1/2/329.6 =21.87 MPa bb 剖面左側(cè) W=0.1d3 4 P197 236 =0.1203=800 3 bb 截面處合成彎矩 Mb Mb= Ma(L228)/L 2 4 P197 237 =4776.42（110-28 ）110=3560.604 Nmm e=M2(t) 21/2/W 4 P197 = 3560.6042(0.6 8997.98)2 1/2/800 =8.084 MPa 經(jīng)以上計算表明：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 查4 表 718 查得： YFs1=4.2 YFs2=4.0 取 Y =0.7 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 24 F1=2kT YFs1Y / dZ2m3 4 P110 2 39 =21.438997.9844.20.7/13232 =87.5678 MPa F1 F2= F1 YFs2/ YFs1 4 P110 240 =87.56784.0/4.2=83.397 F2 經(jīng)以上計算表明：所選齒輪合適。 2.18 靠模體的設(shè)計 2.18.1 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。 靠模頭（其厚 L=300）安裝在多軸箱的前面，定位由兩個柱銷與銷套保證， 用螺釘緊定。各靠模螺紋由多軸箱內(nèi)潤滑泵供油。因為整個工序內(nèi)容是攻螺紋， 所以選擇第一類攻螺紋靠模機(jī)構(gòu)。 2.18.2 計算靠模體鏜孔坐標(biāo) 根據(jù)本工序的螺孔分布計算靠模體鏜孔坐標(biāo)，如下表： 表 220 靠模體鏜孔坐標(biāo)表 孔 號 0 1 2 3 4 5 X (0.000) 400.280 272.280 152.280 60.280 60.280 Y (0.000) 82.920 82.920 82.920 125.920 219.920 孔 號 6 7 8 9 10 11 X 60.280 180.280 286.280 400.280 477.300 (530.000) Y 357.920 357.920 253.920 207.920 320.000 (0.000) 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計部分 3.1 設(shè)計加工工序圖 根據(jù)課題要求繪制氣缸體的加工工序圖，如圖 DZS091003 所示。 3.2 設(shè)計加工示意圖 根據(jù)切削用量、工作循環(huán)、工作行程、工件、刀具、及導(dǎo)向等繪制被加工 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 25 零件的工序圖，如圖 DZS091003。 3.3 設(shè)計機(jī)床總圖 繪制的機(jī)床總圖要要包含的內(nèi)容：表明機(jī)床的配置形式和中布局；完整的 反映各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部 件的運動極限位置及各滑臺工作循總的工作行程和前后行程被量尺寸；標(biāo)注主 要部件規(guī)格代號核電動機(jī)的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組號，全部組件 應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件。 根據(jù)計算的動力部件、機(jī)床裝料高度、夾具輪廓尺寸、中間底座尺寸、多 軸箱的輪廓尺寸繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖，如圖 DZS091001。 3.4 設(shè)計主軸箱的裝配圖、靠模體及零件圖 根據(jù)以上的計算和參考1P 145 圖 76 攻螺紋主軸組件裝配結(jié)構(gòu)、 1表 79 P146 攻螺紋主軸組件配套零件表、表 710 P146 攻螺紋主軸聯(lián)系尺寸、表 711 P147 多軸箱端部尺寸、圖 77 P149 滾錐軸承傳動軸組件裝配結(jié)構(gòu)、表 713 P150 滾錐軸承傳動軸組件配套零件表、表 714 P150 滾錐軸承傳動軸組件 聯(lián)系尺寸繪制圖，如圖 DZS091301001、DZS091301002、DZS091 301003、DZS091301004、DZS091301005、DZS091301006 3.5 預(yù)期結(jié)果 將主軸箱放在平板上，進(jìn)行各項精度檢驗：所有主軸內(nèi)定心直徑的徑向圓 跳動的檢驗項目及精度標(biāo)準(zhǔn)按 JB304382 進(jìn)行檢驗；所有主軸回轉(zhuǎn)軸線相互 間的平行度的檢驗項目及精度標(biāo)準(zhǔn)按 JB304382 進(jìn)行檢驗。裝機(jī)試車經(jīng)檢驗 各項指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期結(jié)果。 4 結(jié)論 本文主要研究 ZH1105 柴油氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計，主要解決了 右側(cè)面主軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計，攻絲靠模。本次設(shè)計的組合機(jī)床和以前的組合機(jī) 床相比加工精度有了明顯的提高（加工精度達(dá) 5H） 、生產(chǎn)效率提高。本設(shè)計 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 26 也有不足之處如：機(jī)床占地面積大等。 5 小結(jié)和感謝 通過畢業(yè)設(shè)計使我運用理論知識、專業(yè)知識與技能去分析和解決生產(chǎn)實際 問題的一次綜合性訓(xùn)練。提高了設(shè)計計算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力，能正 確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書，并在設(shè)計中培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、嚴(yán)肅 認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨立工作的能力，縮短與工程技術(shù)人員之間的差距，學(xué)到了 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 27 許多知識和解決問題的方法，為以后從事技術(shù)工作打下一個良好的基礎(chǔ)。 在設(shè)計過程中得到指導(dǎo)老師徐文寬主任、江淮動力集團(tuán)的盧工程師、童工 程師的指導(dǎo)和機(jī)械系其他老師的幫助在此表示感謝！ 參考文獻(xiàn) 1 謝家贏組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊第 1 版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 年 2 月 2 李云機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊第 1 版北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996 年 12 月 3 王啟義金屬切削機(jī)床設(shè)計第 1 版沈陽：東北工學(xué)院出版社，1989 年 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面攻螺紋組合機(jī)床設(shè)計 28 10 月 4 徐錦康機(jī)械設(shè)計第 2 版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001 年 9 月 5 胡家秀機(jī)械零件設(shè)計簡明手冊第 2 版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 年 10 月 6 艾興肖金屬切削用量手冊第 2 版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 年 10 月 7 李益民機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊第 2 版北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 年 10 月 8 楊培元液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊第2 版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 年 10 月 9 陳秀寧機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計第 1 版浙江：浙江大學(xué)出版社出版，2001 年 10 月 10 胡宜明機(jī)械制圖第 7 版北京：高等教育出版，1998 年 1 月 附件清單 1、機(jī)床聯(lián)系總圖 B9912011DZS091001； A0 1 張 2、加工工序圖 B9912011DZS091002； A0 1 張 3、加工示意圖 B9912011DZS091003； A0 1 張 4、生產(chǎn)率計算卡 B9912011DZS091004； A4 1 張 5、右主軸箱裝配圖 B9912011DZS091301001； A0 1 張 6、右主軸箱裝配圖裝配表 B9912011DZS091301001： A3 1 張 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 29 7、右主軸箱修模補充加工 B9912011DZS091301002； A1 1 張 8、右靠模體裝配圖 B9912011DZS091301003； A2 1 張 9、右靠模體修模補充加工 B9912011DZS091301004； A2 1 張 10、后蓋修模補充加工 B9912011DZS091301005； A2 1 張 11、輸出軸裝配圖 B9912011DZS091301006； A3 1 張 12、輸入軸裝配圖 B9912011DZS091301007； A3 1 張 13、輸出軸 B9912011301008； A3 1 張 14、齒輪 B9912011301009。 A4 1 張 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 1