專用支架鉆、擴(kuò)孔組合機(jī)床右多軸箱設(shè)計(jì)
專用支架鉆、擴(kuò)孔組合機(jī)床右多軸箱設(shè)計(jì),專用,支架,擴(kuò)孔,組合,機(jī)床,軸箱,設(shè)計(jì)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：專用支架鉆、擴(kuò)孔組合機(jī)床
右多軸箱設(shè)計(jì)
專用支架鉆、擴(kuò)孔組合機(jī)床右多軸箱設(shè)計(jì)
摘要
多軸箱是組合機(jī)床中的主要專用部件之一。通過本題目的設(shè)計(jì)可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)學(xué)生對四年所學(xué)主要課程有一次較為全面的綜合應(yīng)用，得到一次近乎實(shí)戰(zhàn)的鍛煉機(jī)會。
本文介紹了專用支架鉆、擴(kuò)孔雙面移動工作臺式組合機(jī)床右多軸箱設(shè)計(jì)，對其設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，主要內(nèi)容有:依據(jù)被加工工件孔的特點(diǎn)確定切削參數(shù)，根據(jù)所定參數(shù)計(jì)算其運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)，并對主軸的軸徑、支承方式和所用的軸承等進(jìn)行選型；接著選擇動力箱和主箱體的型號、確定主軸和動力輸入軸的位置，再根據(jù)主軸及動力輸入軸的位置進(jìn)行傳動方案的設(shè)計(jì)、傳動齒輪的確定；最后計(jì)算各傳動軸、主軸的坐標(biāo)，驗(yàn)算齒輪的中心距，設(shè)計(jì)變位齒輪，對傳動軸、軸承和齒輪等重要零部件進(jìn)行校核。
本設(shè)計(jì)中，在充分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上對標(biāo)準(zhǔn)通用零件做了仔細(xì)選擇，并依據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夾緊方式，工藝方法和加工過程中所采用的刀具，生產(chǎn)率，切削用量情況等設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)合理的多軸箱[17]。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；多軸箱；主軸；傳動軸；齒輪
Ⅰ
Special Bracket Drilling, Reaming The Right Combination Of Tools Designed Multi-axle Box
Abstract
Multi-axle box is one of the specially designed components in the machine tool, Mechanical Design Manufacturing and Automation students through the design of this subject can be a four-year main courses have a more comprehensive integrated application, once almost like a real opportunity to exercise.
In this paper, propose the design of right multi-axle box on combination machine that with a boring, expansion two-sided horizontal of the two mobile working platform ,and illustrate its design process in details. The main contents include: determine the cutting parameters based on the characteristics of the workpiece hole. caculate their movement parameters and dynamic parameters according to parameters set. And select the main shaft, supporting methods and the use of bearings, etc; then choose the model of driving box and spindle box, determine the location of spindle and the drive shaft, and then design the transmission plan as well as confirm the transmission gear according to the location of spindle and the driving shaft. finally, calculate coordinates of every transmission axis and spindle, check the central distance of gear, design change gear and check drive shaft, bearings and gears and other important parts.
In this design, all the standard parts selection based on the carefully data calculation, and according to the characteristics of the structure by processing components, precision machining parts size, surface roughness, and the localization way, clamping technology and processing process using tools, cutting dosages as productivity, the structure design of reasonable spindle box[17][18][19].
Key Words: Combination Machine; Multi-axle Box; Spindle; Drive Shaft; Gear
Ⅱ
主 要 符 號 表
B 寬度
H 高度
d 直徑
v 速度
f 進(jìn)給量
n 轉(zhuǎn)速
HB 硬度
P 功率
T 扭矩
R 中心距
F 力
m 模數(shù)
Z 齒數(shù)
t 時(shí)間
L 長度
i 傳動比
Ⅲ
目 錄
1 緒論 1
1.1概述 1
1.2組合機(jī)床的概述 1
1.2.1組合機(jī)床的特點(diǎn) 2
1.2.2組合機(jī)床的工藝范圍及配置形式 2
1.3本課題主要研究內(nèi)容及指標(biāo) 4
1.4本課題主要研究內(nèi)容及意義 4
2 多軸箱的原始數(shù)據(jù)及計(jì)算 5
2.1組合機(jī)床切削用量選擇的特點(diǎn)、方法及注意問題 5
2.1.1組合機(jī)床切削用量選擇的特點(diǎn) 5
2.1.2組合機(jī)床切削用量選擇方法及應(yīng)注意的問題 6
2.2切削參數(shù)的確定 6
2.2.1鉆工位切削參數(shù) 6
2.2.2擴(kuò)工位切削參數(shù) 7
2.3機(jī)床動力參數(shù)的確定 8
2.3.1鉆工位動力參數(shù)計(jì)算 8
2.3.2擴(kuò)工位動力參數(shù) 9
2.4動力部件的選取 9
2.5軸的初步選定 10
2.6箱體尺寸的確定 12
3 多軸箱傳動方案設(shè)計(jì) 14
3.1多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則 14
3.2主軸分布類型及傳動方案 15
3.3傳動件的確定 16
3.3.1主軸坐標(biāo)的確定 17
3.3.2傳動軸坐標(biāo)計(jì)算 18
3.3.3各工位齒輪的計(jì)算 20
3.3.4 驗(yàn)算中心距誤差 21
4 傳動元件的校核 22
4.1軸的扭轉(zhuǎn)度校核 22
4.2軸的彎扭強(qiáng)度校核及軸承、齒輪的強(qiáng)度校核 22
Ⅳ
4.3齒輪的校核 26
4.4小結(jié) 28
結(jié)論 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 32
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 33
Ⅴ
1 緒論
1.1概述
近幾年來，由于國家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，工程機(jī)械需求呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長勢頭，許多重點(diǎn)工程都陸續(xù)開工上馬，今后幾年仍然會維持較大程度的增長態(tài)勢。國內(nèi)工程機(jī)械同進(jìn)口產(chǎn)品相比，其特點(diǎn)是價(jià)位低、產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性差、零件加工手段相對落后。機(jī)械自動化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。因此，發(fā)展我國的機(jī)械制造業(yè)自動化技術(shù)，符合我國社會主義的基本原則，符合我國現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。組合機(jī)床正是考慮到加工的自動化程度和生產(chǎn)效率的提高，采用多軸箱實(shí)現(xiàn)多軸同時(shí)加工，可以一次性裝夾零件，采用多工位方法實(shí)現(xiàn)零件的一些工序加工。減少生產(chǎn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量生產(chǎn)，可以將幾個(gè)機(jī)床的功能融為一體，實(shí)現(xiàn)對零件的加工，大大降低了生產(chǎn)成本和勞動工作量。
在機(jī)械制造中，對于單件或小批量生產(chǎn)的工件，許多工廠采用通用機(jī)床進(jìn)行加工。由于通用機(jī)床要適應(yīng)被加工零件形狀和尺寸的需要，故機(jī)床結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜。不僅如此，在實(shí)際生產(chǎn)加工中，由于只能單人單機(jī)操作，一道一道工序地完成，所以工人的勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，工件的加工質(zhì)量也不穩(wěn)定。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)隨著科技的進(jìn)步，汽車工業(yè)也跟著發(fā)展到了一個(gè)新的高度，而專用機(jī)床也就相應(yīng)的發(fā)展起來，并被廣泛的應(yīng)用于不同的工業(yè)生產(chǎn)中。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床的設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)重要的課題。而多軸箱是組合機(jī)床最重要的部件，因?yàn)橹鬏S箱系統(tǒng)的優(yōu)劣和箱體加工方式、方法直接影響機(jī)床的可靠性、耐用性、經(jīng)濟(jì)性、準(zhǔn)確性。它要求設(shè)計(jì)者根據(jù)被加工零件加工示意圖所示的工件加工孔的數(shù)量和相對位置、被加工零件的材質(zhì)選擇切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)出傳遞各主軸運(yùn)動的動力部件，滿足實(shí)際加工的多軸箱。其動力來源于通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺，可完成鉆、擴(kuò)、鏜孔等加工工序。多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對一列孔進(jìn)行加工。但也有單獨(dú)的，用于鏜孔居多[6]。
1.2組合機(jī)床的概述
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多工序、
2
多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。
組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具與工件的相對進(jìn)給運(yùn)動，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。
專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床[6]。
最早的組合機(jī)床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。
通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。
為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。
組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等[6]。
1.2.1組合機(jī)床的特點(diǎn)
a. 主要用于棱體類零件和雜件的孔面加工。
b. 生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面，多工位，多軸，多刀同時(shí)自動加工。
c. 加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭?，可選用成熟的通用部件，精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。
d. 研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?，系列化、?biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零件占70%—90%，通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購。
e. 自動化程度高，勞動強(qiáng)度低。
f. 配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化，組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞螅么罅客ㄓ貌考蜕倭繉Ｓ貌考`活組成各種類型的組合機(jī)床及自動線；機(jī)床易于改裝；產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件一般還可以重復(fù)利用[2] 。
1.2.2組合機(jī)床的工藝范圍及配置形式
a. 組合機(jī)床的工藝范圍
目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、刮平面、車端面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。
組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)及軍工及縫紉機(jī)、自行車等輕工業(yè)大批大量生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械等制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件；也可用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工[2] 。
b. 組合機(jī)床的配置形式
組合機(jī)床的通用部件分為大型和小型兩大類。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床。大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床在結(jié)構(gòu)和配置形式等方面有較大的差別[2] 。
（1） 大型組合機(jī)床的配置形式
大型組合機(jī)床的配置形式可分為單工位和多工位兩大類，而每類形式中又有多種配置形式。
按工序集中程度和不同批量生產(chǎn)的需要還有其他幾種配置形式：
1) 工序高度集中的組合機(jī)床,在基本配置形式的基礎(chǔ)上，增設(shè)動力部件來加工工件的更多表面。這些形式都是結(jié)合工件的特定情況配置的。
2) 用于大批大量生產(chǎn)的組合機(jī)床為提高生產(chǎn)率，除縮短加工時(shí)間，盡量使輔助時(shí)間加工時(shí)間重合外，還可考慮在每個(gè)工位上安裝，從而加工不同的表面。
3) 轉(zhuǎn)塔頭式及轉(zhuǎn)塔動力箱式組合機(jī)床有單軸和多軸兩類，并有通用化、系列化標(biāo)準(zhǔn)。通過帶有各種工藝性能的單軸（或多軸）轉(zhuǎn)塔頭或轉(zhuǎn)塔動力箱轉(zhuǎn)位，實(shí)現(xiàn)對工件的順序加工。單軸轉(zhuǎn)塔主軸設(shè)置在轉(zhuǎn)塔體上，工位數(shù)有4～8個(gè)或更多，轉(zhuǎn)塔可布置成臥式和立式；多軸轉(zhuǎn)塔主軸則設(shè)置在多軸箱（或單軸箱）上；工位數(shù)3，4，6個(gè)，可以完成工件一個(gè)面上的主要加工工序。
轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床可以完成一個(gè)工件的多工序加工，并可減少機(jī)床臺數(shù)和占地面積，由于轉(zhuǎn)塔式的各工位主軸順序加工，使得各工位在切削時(shí)間上不重合，機(jī)床的生產(chǎn)率較低，適宜于中小批量生產(chǎn)場合。
除上述各種配置形式外，還可采用可調(diào)式組合機(jī)床，以適應(yīng)幾種工件的輪番生產(chǎn)；采用自動換刀式和自動更換主軸箱式組合機(jī)床，以適應(yīng)孔數(shù)較少的工件和孔數(shù)較多外形式尺寸較大的工件；采用工件能在機(jī)床上對工件多次安裝與采用多工位回轉(zhuǎn)工作臺或移動工作臺相結(jié)合的方式的組合機(jī)床，使一臺組合機(jī)床能對工件進(jìn)行多次加工；還可以采用將若干種加工工藝相近似的工件合并加工的成組加工組合機(jī)床，以增大中批量生產(chǎn)的加工能力[10]。
（2） 小型組合機(jī)床配置形式
小型組合機(jī)床也是由大量通用零部件組成，其配置特點(diǎn)是：常用兩個(gè)以上具有主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的小型動力頭分散布置，組合加工。動力頭有套筒式、滑臺式,配置靈活性大，操作使用方便，易于調(diào)整和改裝。
組合機(jī)床的配置形式是多種多樣的，同一零件的加工可采用幾種不同的配置方案。在確定組合機(jī)床配置形式時(shí)，應(yīng)對幾個(gè)可行的方案進(jìn)行綜合分析，從機(jī)床負(fù)荷率，能達(dá)到的加工精度，使用和排屑的方便性，機(jī)床的可調(diào)性，機(jī)床部件的通用化程度，占地面積等方面作比較，選擇合理的機(jī)床總體布局方案。組合機(jī)床系指以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或若干種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床[10]。
1.3本課題主要研究內(nèi)容及指標(biāo)
a. 被加工零件孔的直徑及相對坐標(biāo)尺寸見零件示意圖
b. 被加工零件的材料為HT200
c. 工件定位面比工作臺面高115毫米，工作臺每工位移動行程300毫米；
d. 工件對稱中心線與工作臺中心線重合；
e. 熟悉組合機(jī)床的基本形式；
f. 確定切削用量、計(jì)算切削力、選擇動力箱型號；
g. 設(shè)計(jì)多軸箱裝配圖及主要零件圖、變位齒輪圖；
1.4本課題主要研究內(nèi)容及意義
在本文中主要介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)步驟，重點(diǎn)論述了組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)的具體過程。在多軸箱設(shè)計(jì)過程中，還是采用以人工設(shè)計(jì)為主，其中包括多軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖的繪制、傳動路線的設(shè)計(jì)確定、主軸和傳動軸坐標(biāo)的計(jì)算及坐標(biāo)檢查圖、裝配圖和展開圖還有部分零件圖的具體繪制。
通過本課題設(shè)計(jì)可以使我對大學(xué)四年所學(xué)主要課程有了一次較為全面的綜合應(yīng)用，得到了一次近乎實(shí)戰(zhàn)的鍛煉機(jī)會，為我以后學(xué)習(xí)和工作打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
6
2 多軸箱的原始數(shù)據(jù)及計(jì)算
工件材料：HT200；
材料硬度：160～200HB；
被加工件孔的直徑及相對坐標(biāo)尺寸見零件示意圖2.1；
工件定位面比工作臺臺面高115毫米，工作臺每工位移動行程300毫米；
確定切削用量、計(jì)算切削力、選擇動力箱型號；
設(shè)計(jì)多軸箱裝配圖及主要零件圖、齒輪圖。
圖2.1 加工零件示意圖
2.1組合機(jī)床切削用量選擇的特點(diǎn)、方法及注意問題
2.1.1組合機(jī)床切削用量選擇的特點(diǎn)
a. 組合機(jī)床采用多刀、多刃同時(shí)切削，為盡量減少換刀時(shí)間和刀具的損耗，保證機(jī)床的生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效果，選用的切削用量應(yīng)比通用機(jī)床單刀加工時(shí)低30%左右。
b. 組合機(jī)床通常用動力滑臺來帶動刀具進(jìn)給。因此，同一滑臺帶動的多軸
40
箱上的所有刀具（除絲錐外）的每分鐘進(jìn)給量相同，即等于滑臺的工進(jìn)速度[4]。
2.1.2組合機(jī)床切削用量選擇方法及應(yīng)注意的問題
目前常用的查表法，參照生產(chǎn)現(xiàn)場同類工藝，必要時(shí)經(jīng)工藝實(shí)驗(yàn)確定切削用量。確定切削用量時(shí)應(yīng)注意以下問題：
a. 應(yīng)盡量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。
b. 復(fù)合刀具切削用量選擇應(yīng)考慮刀具的使用壽命。
c. 多軸鏜孔主軸刀頭均需定向快進(jìn)快退時(shí)（刀頭處于同一角度位置進(jìn)入或退出工件孔），各鏜軸轉(zhuǎn)速應(yīng)相等或成整數(shù)倍。
d. 選擇切削用量時(shí)要注意既要保證生產(chǎn)批量的要求，又要保證刀具一定的耐用度。在生產(chǎn)率要求不高時(shí)，切削用量不必選得很高，以免降低刀具的耐用度。
e. 確定切削用量時(shí)，還需考慮所選動力滑臺的性能[4]。
2.2切削參數(shù)的確定
2.2.1鉆工位切削參數(shù)
表2.1鉆孔推薦切削用量
加工材料
加工直徑d (mm)
切削速度v（m/min）
進(jìn)給量f (mm/r)
鑄
鐵
160~200HBS
1~6
16~24
0.07~0.12
>6~12
>0.12~0.2
>12~22
>0.2~0.4
>22~50
>0.4~0.8
切削孔的直徑為11.5mm，孔深為20mm,深徑比小于3d，所以深徑比可以不用
慮[8]。
由表2.1可知孔的切削參數(shù)如下表所示：
表2.2推薦參數(shù)[1]
孔
切削速度v (m/min)
進(jìn)給量f (mm/r)
11.5
16～24
0.12～0.2
根據(jù)各個(gè)切削用量之間的關(guān)系，可以計(jì)算出各個(gè)主軸的轉(zhuǎn)速范圍，其公式 n=v/πd (2.1)
其中：v為切削速度 (mm/min)
d為所鉆孔的直徑 （mm）
所以：
綜上所述，整理表格有表2.3
表2.3 切削參數(shù)范圍
11.5
切削速度v(m/min)
16～24
進(jìn)給量f (mm/r)
0.12～0.2
轉(zhuǎn)速n (r/min)
443～664
工作臺進(jìn)給速M(fèi)=nf,其進(jìn)給速度的范圍為：
M=(443×0.12)~（664×0.2）=53.16~132.8mm
考慮到最終的設(shè)計(jì)有5%的誤差，故取的轉(zhuǎn)速為n=450,f=0.15;計(jì)算其工作臺進(jìn)給速度為M=nf=450×0.15=67.5mm/min
由公式 n=v/πd有v=nπd則：
綜上所述，整理表得表2.4
表2.4 鉆孔切削參數(shù)
切削速度v(m/min)
16.250
進(jìn)給量f (mm/r)
0.15
轉(zhuǎn)速n (r/min)
450
2.2.2擴(kuò)工位切削參數(shù)
表2.5擴(kuò)孔推薦切削用量[2]
孔徑 (mm)
切削速度v(m/min)
進(jìn)給量f (mm/r)
為使機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、設(shè)計(jì)周期短，工作臺的進(jìn)給速度與鉆削時(shí)的進(jìn)給速度保持一至，即取M=67.5mm/min
因此根據(jù)表2.5推薦的參數(shù)，選擇、計(jì)算如下：
由 n=v/πd
其中：v為切削速度 (mm/min)；
d為所鉆孔的直徑 （mm）；
對Φ12.5的孔
轉(zhuǎn)速
取轉(zhuǎn)速n=450
則 f=M/n=67.5÷450=0.15
切削速度v?12.5=nπd=450×3.14×12.5=17.66m/min
綜上所述，整理表得表2.6
表2.6 擴(kuò)孔參數(shù)
切削速度v(m/min)
17.66
進(jìn)給量f (mm/r)
0.15
轉(zhuǎn)速n (r/min)
450
2.3機(jī)床動力參數(shù)的確定：
2.3.1鉆工位動力參數(shù)計(jì)算：
參照表2.4,組合機(jī)床的切削用量計(jì)算切削力、轉(zhuǎn)矩及功率,鉆孔時(shí)(刀具材料選用高速鋼;工件材料為灰鑄鐵)。
a. 切削力 F=26Df 0.8HB0.6 （N） （2.2）[2]
b. 切削轉(zhuǎn)矩 T=10D1.9f 0.8HB0.6 （N﹒mm） （2.3）[2]
c. 切削功率 P=(Tv) /(9740πD) (KW) （2.4）[2]
其中：v— 切削速度（m/min）
f— 進(jìn)給量 （mm/r）
D— 加工直徑（mm）
HB —布氏硬度 ：HB=HBmax - (HBmax - HBmin)/3
HBmax - (HBmax - HBmin)/3=200-(200-160)/3=186.67
N.mm
kw
2.3.2擴(kuò)工位動力參數(shù)：
參照表2.6計(jì)算組合機(jī)床擴(kuò)孔切削時(shí)的切削力、轉(zhuǎn)矩及功率, (刀具材料選用高速鋼;工件材料為灰鑄鐵)
a. 切削力 F=9.2f0.4ap1.2HB0.6 （N） （2.5）[2]
b. 切削轉(zhuǎn)矩 T=31.6D0.75f 0.8HB0.6 (N﹒mm) （2.6）[2]
c. 切削功率 P=(Tv) /(9740πD) (KW) （2.7）[2]
其中：v— 切削速度（m/min）
f— 進(jìn)給量 （mm/r）
D— 加工直徑（mm）
HB —布氏硬度 ：HB=HBmax - (HBmax - HBmin)/3
ap—切削深度（mm）ap=(D-d)/2
D — 加工直徑 （mm）
d — 擴(kuò)孔前的直徑（mm）
對于所有的孔：
對于的孔：
N
N.mm
kw
綜上所述，整理得表2.7：
表2.7 各軸動力參數(shù)
切削功率P(KW)
0.2418
0.0490
切削轉(zhuǎn)矩T(N﹒M)
5234.119
1061.42
2.4動力部件的選取：
動力部件的選擇主要是確定動力箱的選擇，要選用與其他部件相配套的動力箱驅(qū)動多軸箱進(jìn)行工作，其驅(qū)動功率主要依據(jù)多軸箱所傳遞的切削功率來選用。在不需要精確計(jì)算多軸箱功率或多軸箱尚未設(shè)計(jì)出來之前，可按下列公式進(jìn)行估算：
P多軸箱=P切削/? （2.8）[2]
式中 P切削 —消耗于各主軸的切削功率的總和，單位KW;
——多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時(shí)取0.8～0.9，
加工有色金屬時(shí)取0.7～0.8；主軸多、傳動復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。
對該被加工零件進(jìn)行分析，其中鉆孔，總共8個(gè)，擴(kuò)孔，總共8個(gè)。由于該機(jī)床為兩工位機(jī)床，在鉆孔時(shí)擴(kuò)孔的主軸是空轉(zhuǎn)的，相應(yīng)的擴(kuò)孔時(shí)鉆孔的主軸也是空轉(zhuǎn)的。分別計(jì)算鉆、擴(kuò)時(shí)所需要的功率如下：
kw
kw
鉆削所需的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)孔時(shí)的功率，由于加工時(shí)只有一個(gè)工位在工作另一工位空轉(zhuǎn)，所以用功率較大的鉆削功率來估算動力箱的功率，由上邊的公式所述，由于加工的是鑄鐵且內(nèi)部傳動連復(fù)雜，所以取效率為0.8，則有：
kw
考慮到擴(kuò)工位的空轉(zhuǎn)、傳動軸的功率損失，選取動力箱為1TD40Ⅲ型 其參數(shù)如表2.8：
表2.8 動力箱參數(shù)
電動機(jī)型號
電動機(jī)功率
L3
電動機(jī)轉(zhuǎn)速
輸出軸轉(zhuǎn)速
Y132S-6
3.0 (KW)
395 （mm）
960 (r/min)
480 (r/min)
2.5軸的初步選定
軸材料的選擇：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。
軸的結(jié)構(gòu)主要以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式，軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法，載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況：軸的加工工藝等。軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整[2][7]。
表2.9 各軸動力參數(shù)
切削功率P(KW)
0.2418
0.0490
切削轉(zhuǎn)矩T(N﹒M)
5234.119
1061.42
雖然在加工過程中有鉆套等輔助設(shè)備來保證加工精度但是為了更大程度的保證主軸在工作中的可靠性、提高加工精度，選用剛性主軸查《組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊》P43表3-4得各主軸軸徑：
對于 mm （圓整為20mm）
對于 mm
為使結(jié)構(gòu)對稱，同時(shí)加大擴(kuò)孔是的質(zhì)量，將擴(kuò)孔軸的軸徑也圓整為20mm，另外傳動軸的軸徑參考主軸。
整理得表2.10
表2.10 各軸的軸徑
主軸
軸徑（mm）
20
20
通用鉆削類主軸按支承方式可以分為三種[2] ：
a. 滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承可以承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單、裝配調(diào)整方便，廣泛應(yīng)用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)退兩個(gè)方向都有軸向力切削力時(shí)常用此種結(jié)構(gòu)。
b. 滾珠軸承主軸：前支承為推力軸承和向心球軸承、后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因推力球軸承設(shè)置在前端，能承受較大的軸向力，適應(yīng)于鉆孔主軸。
c. 滾錐軸承主軸：前后支承均采用無內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力軸承。當(dāng)主軸間距較小時(shí)采用。
主軸的型式主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。滾針軸承精度較低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，除非軸間距限制，一般不選用。對于本設(shè)計(jì)而言，在主軸選用推薦的滾珠軸承主軸，結(jié)構(gòu)如圖3.2所示[2]：
圖3.2 主軸的支撐圖
然而對于傳動軸，由于其基本上不承受軸向力，但是為提高加工精度，防止派生的軸向力影響傳動，故選用滾錐軸承的支承方式即在兩端均采用圓錐滾子軸承。這樣以來就可以通過軸承的預(yù)緊來更進(jìn)一步的提高加工精度,結(jié)構(gòu)如圖3.3 所示[12]
圖3.3 傳動軸的支撐圖
2.6箱體尺寸的確定
標(biāo)準(zhǔn)主軸箱的厚度由主軸箱體、前蓋和后蓋三層尺寸構(gòu)成。主軸箱厚度為180 mm。前蓋有兩種尺寸，臥式為55mm，立式為70mm.后蓋厚度有90mm和50mm兩種尺寸，通常采用90mm的后蓋。因此。主軸箱總厚度臥式通常為325mm，立式主軸箱通常為340mm。由任務(wù)書知，工件定位面比工作臺高115mm，工作臺每工位移動的行程為300mm；工件高度h為410mm，寬度B為210mm。
所以箱體的尺寸可以按以下公式計(jì)算[7]：
Ｂ=b+2b1 (2.9)
H=h+h1+b1 (2.10)
式中b---------工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位為mm;
---------最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位為mm;
h----------工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位為mm;
---------最低主軸高度，單位為mm。
工件在Ⅰ工位與Ⅱ工位時(shí)寬度方向最遠(yuǎn)兩孔的距離b=470mm,最邊緣主軸中心至箱體外壁距離b1=70mm,取裝料高度H=910.5mm，工件最低孔位置h2=20mm,滑臺總高h(yuǎn)3=280mm,側(cè)底座高度h4=560mm.
所以h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=20+910.5-(0.5+280+560)=90mm
所以箱體尺寸初步計(jì)算如下：
mm
mm
考慮到本設(shè)計(jì)其內(nèi)部傳動鏈復(fù)雜、傳動軸多況且待加工的軸孔間距比較小,再加上需要安裝潤滑用的油泵等設(shè)備，應(yīng)優(yōu)先考慮外部動力輸入，預(yù)定采用800mm×630mm的多軸箱箱體。由所選動力箱、和箱體，取箱體左下角定位銷為原點(diǎn)的輸入軸位置（250.000，129.500）。
3 多軸箱傳動方案設(shè)計(jì)
3.1多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則
多軸箱傳動設(shè)計(jì)，是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸的位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動鏈，把驅(qū)動軸與各主軸鏈接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
a. 多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求
(1) 在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動軸和齒輪
的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改變傳動比的方法來解決。
(2) 盡量不使用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸的負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。
遇到主軸分布較密，布置齒輪空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高時(shí)，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動1或2根主軸的傳動方案。
(3) 為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般不要大于1/2（最佳傳動
比為1～1/1.5），后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許至1/3～1/3.5；盡量避免用升速傳動。但是為了使主軸上的齒輪不至于過大，最后一級經(jīng)常采用升速傳動。當(dāng)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速后再降一些，使傳動鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動比小于或等于2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級經(jīng)常采用升速傳動。
(4) 用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡量設(shè)在靠近前蓋處，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第3排，以減少主軸端的彎曲變形。
(5) 多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí)，最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線，以免影響加工精度。
(6) 驅(qū)動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不要超過兩根，以免給裝配帶來困難[7][10][13]。
b. 擬定多軸箱傳動方案的基本方法
先把全部主軸中心分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主軸也已設(shè)置中間傳動軸（如一根傳動軸帶動兩根或三根主軸）；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[7]。
c. 潤油泵軸和手柄軸的安置
多軸箱常采用葉片油泵潤滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送到個(gè)潤滑點(diǎn)。油泵安裝在箱體的前壁上，泵軸盡量靠近油池。通常油泵齒輪放置在靠近前蓋排；
以便于維修，如結(jié)構(gòu)限制?？梢苑旁诤笊w中；當(dāng)泵體或管接頭與傳動軸端相碰時(shí)，可改用埋頭傳動軸[7][13]。
由于本課題設(shè)計(jì)的是一雙面臥式兩工位移動工作臺式組合機(jī)床的右多軸箱，所以選擇對稱式的機(jī)構(gòu)以方便設(shè)計(jì)，減少工作量；只需要在轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)上進(jìn)行齒輪的變換就可以了。
3.2主軸分布類型及傳動方案
被加工零件上加工孔的位置分布是多樣的，但大致可以分為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。
對于同心圓分布，可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)（不同排數(shù)）齒輪來帶動各軸。
對于直線分布，可在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)傳動軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)齒輪來帶動各主軸。
對于任意分布，可以根據(jù)“三點(diǎn)共圓”原理，將主軸三個(gè)一組放在同心圓上。其余的采取直線分布。即任意分布可以看做是同心圓和直線分布的混合分布形式。
由所加工零件的孔的大小和位置特征，用最少的傳動軸及齒輪副把驅(qū)動副和各主軸連接起來[7]。如下3.1圖：
圖3.1 主軸分布圖
該方案采用，鉆 、擴(kuò)工位對稱分布的方法，各個(gè)主軸的動力分別由傳動軸從兩邊帶動（如圖）靠近動力輸入軸的一邊動力直接由輸入軸帶動即輸入軸帶動兩個(gè)齒輪，而兩邊的動力由如圖所示的兩個(gè)大齒輪實(shí)現(xiàn)動力的轉(zhuǎn)換。而它與下邊幾個(gè)傳動軸之間有特定的齒輪鏈接。同時(shí)避免了由于軸間距過小一起的軸承干涉問題，另外增大了軸間尺寸使得軸的直徑可以相對大一些這樣就提高了強(qiáng)度，避免了采用特殊的材料特殊軸承帶來的餓增加成本的缺點(diǎn)。另外如圖所示，該方案相對于方案二在中間與兩邊動力的傳遞上采用的是一級大齒輪傳動，這樣就節(jié)省了上邊的好幾根傳動軸，使得箱體內(nèi)的結(jié)構(gòu)變得相當(dāng)緊湊，同時(shí)由于傳動鏈的減短在一定程度上增大了傳動效率，減少了發(fā)生故障的可能性，也使得在箱體的輔助加工時(shí)，簡單、方便[7]。
3.3傳動件的確定
由傳動方案，可得此方案的傳動路線圖如下圖3.2：
圖3.2 傳動路線圖
如圖，分別將主軸3、4、5、6，潤滑泵軸29和9、10、11、12視為一組同心圓，圓心分別設(shè)在軸17、18處，主軸13、14和15、16視為一組同心圓，圓心設(shè)在軸17、18處；主軸1、2和7、8單獨(dú)設(shè)傳動軸23、24和25、26驅(qū)動，23、24和25、26這四個(gè)傳動軸本應(yīng)按對稱原則分布，但為避免在傳動中與其他軸發(fā)生干涉所以不采用對稱分布；再由大齒輪19連接23、24，大齒輪20連接25、26，并且保證其與其他軸不干涉，設(shè)傳動齒輪21、22將動力傳到19和20；齒輪27與21、22相連；最后將軸27與動力輸入軸0相連接組成完整的傳動連鏈。在右邊擴(kuò)工位，連接傳動的方式與鉆工位的傳動方法相同成對稱分布，具體見裝配圖。
由于本次設(shè)計(jì)的多軸箱的主軸數(shù)比較多而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，再加上作者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，為使設(shè)計(jì)達(dá)到比較好的效果，嚴(yán)格參照齒輪設(shè)定一般的方法—試湊法。經(jīng)反復(fù)的推敲、斟酌，結(jié)合該多軸箱孔多，孔間距比較小及設(shè)計(jì)的基本原則：主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速相差不超過百分之五的理論，最終確定各工位各主軸及傳動軸上的齒輪安排如下節(jié)介紹。
3.3.1主軸坐標(biāo)的確定
坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸的位置及傳動關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動軸的坐標(biāo)。
為便于加工多軸箱箱體，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系。通常采用直角坐標(biāo)系XOY。根據(jù)多軸箱的安置及加工條件，坐標(biāo)系的橫軸（X軸）選在箱體底面，縱軸（Y軸）通過定位銷孔，這樣可以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致，易于保證加工精度。由零件圖和已知工件定位面與工作臺面距離，箱體800mm×630mm，畫出相對坐標(biāo)圖，如圖3.3所示。
圖3.3 坐標(biāo)相對圖
由圖3.3可計(jì)算或標(biāo)出各主軸的坐標(biāo)，主軸坐標(biāo)詳見下表3.1：
表3.1主軸坐標(biāo)
主軸
X軸坐標(biāo)
Y軸坐標(biāo)
1
115.000±0.01
112.000±0.01
2
285.000±0.01
112.000±0.01
主軸
X軸坐標(biāo)
Y軸坐標(biāo)
3
115.000±0.01
297.000±0.01
4
5
6
7
285.000±0.01
115.000±0.01
285.000±0.01
415.000±0.01
585.000±0.01
297.000±0.01
482.000±0.01
482.000±0.01
112.000±0.01
112.000±0.01
8
9
415.000±0.01
297.000±0.01
10
585.000±0.01
297.000±0.01
11
415.000±0.01
482.000±0.01
12
585.000±0.01
482.000±0.01
13
200.000±0.01
297.000±0.01
14
200.000±0.01
482.000±0.0
15
500.000±0.01
297.000±0.01
16
500.000±0.01
482.000±0.01
3.3.2傳動軸坐標(biāo)計(jì)算
計(jì)算傳動軸坐標(biāo)時(shí)，先算出與主軸有直接傳動關(guān)系的傳動軸坐標(biāo)，然后計(jì)算其它傳動軸的坐標(biāo)。
在本設(shè)計(jì)中，由相對坐標(biāo)圖及齒輪，可以計(jì)算出各個(gè)傳動軸的坐標(biāo),計(jì)算過程如下：
a. 已知輸入軸的坐標(biāo)（350.000，129.500），與其相嚙合的傳動軸的齒輪27參數(shù)是（m=3，z=23），設(shè)軸27的坐標(biāo)是（x，y），，軸27與輸入軸在同一垂直線上所以他們的x軸坐標(biāo)一致，所以軸27的y坐標(biāo)是，軸27的坐標(biāo)為（350.000，198.500）。
b. 已知主軸1坐標(biāo)為（115.000，112.000），主軸2坐標(biāo)為（285.000，112.000），及傳動軸21的齒輪參數(shù)（m=3，z=19）.以主軸1、2和傳動軸21三個(gè)軸的軸心為頂點(diǎn)做三角形，由勾股定理可得傳動軸21的坐標(biāo)為（289.273，201.231）。
c. 已知主軸1坐標(biāo)為（115.000，112.000），主軸2坐標(biāo)為（285.000，112.000），及傳動軸24的齒輪參數(shù)（m=3，z=21）.以主軸1、2和傳動軸24三個(gè)軸的軸心為頂點(diǎn)做三角形，由勾股定理可得傳動軸24的坐標(biāo)為（224.680，137.029）。
d. 已知主軸1坐標(biāo)為（115.000，112.000），主軸2坐標(biāo)為（285.000，112.000），及傳動軸23的齒輪參數(shù)（m=3，z=21）.以主軸1、2和傳動軸23三個(gè)軸的軸心為頂點(diǎn)做三角形，由勾股定理可得傳動軸23的坐標(biāo)為（119.368，116.854）。
e. 已知主軸7坐標(biāo)為（415.000，112.000），主軸8坐標(biāo)為（585.000，112.000），及傳動軸22的齒輪參數(shù)（m=3，z=19）.以主軸7、8和傳動軸22三個(gè)軸的軸心為頂點(diǎn)做三角形，由勾股定理可得傳動軸22的坐標(biāo)為（411.727，201.231）。
f. 已知主軸7坐標(biāo)為（415.000，112.000），主軸8坐標(biāo)為（585.000，112.000)，及傳動軸25的齒輪參數(shù)（m=3，z=21）.以主軸7、8和傳動軸25三個(gè)軸的軸心為頂點(diǎn)做三角形，由勾股定理可得傳動軸25的坐標(biāo)為（475.320，137.029）。
g. 已知主軸7坐標(biāo)為（415.000，112.000），主軸8坐標(biāo)為（585.000，112.000)，及傳動軸26的齒輪參數(shù)（m=3，z=21）.以主軸7、8和傳動軸26三個(gè)軸的軸心為頂點(diǎn)做三角形，由勾股定理可得傳動軸26的坐標(biāo)為（580.632，176.854）。
h. 已知主軸13的坐標(biāo)為（200.000，297.000），以及與其相嚙合的傳動軸17的齒輪參數(shù)為（m=2，z=62），設(shè)傳動軸17的坐標(biāo)是（x，y），，傳動軸17與主軸13在同一垂直線上所以他們的x軸坐標(biāo)一致，所以傳動軸17的y坐標(biāo)是，可得傳動軸17的坐標(biāo)為（200.000，389.000）。已知傳動軸18與傳動軸17對稱分布，同理可得傳動軸18坐標(biāo)為（500.000，389.000）。
i. 由上一步得出了軸17的坐標(biāo)（200.000，389.000），以及與其嚙合的傳動軸19的齒輪參數(shù)（m=3，z=44），設(shè)傳動軸19的坐標(biāo)為（x，y），，傳動軸19與傳動軸17在同一垂直線上所以他們的x軸坐標(biāo)一致，所以傳動軸19的y坐標(biāo)是，可得軸19坐標(biāo)為（200.000，230.920）。又已知傳動軸20與傳動軸19對稱分布，所以同理可知，傳動軸20的坐標(biāo)為（500.000，230.920）。
綜上所述，整理得下表
表3.2 傳動軸坐標(biāo)
傳動軸
X軸坐標(biāo)
Y軸坐標(biāo)
17
200.000±0.01
389.000±0.01
18
500.000±0.01
389.000±0.01
19
200.000±0.01
230.920±0.01
20
500.000±0.01
230.920±0.01
21
289.273±0.01
201.231±0.01
22
411.727±0.01
201.231±0.01
23
119.368±0.01
176.854±0.01
24
224.680±0.01
137.029±0.01
25
475.320±0.01
137.029±0.01
26
580.632±0.01
176.854±0.01
27
350.000±0.01
198.500±0.01
3.3.3各工位齒輪的計(jì)算
鉆孔的主軸的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為450/min,而輸入軸的轉(zhuǎn)速為480r/min?？偟膫鲃颖确謩e為
查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊》P161表7-22動力箱齒輪，為滿足總的傳動比，選用動力箱齒輪為m=3,z=23,相應(yīng)的取與之匹配的齒輪m=3,z=23，安排在第Ⅳ排；
所以有i=23/23=1 ，設(shè)在第Ⅳ排；
軸21與軸27的傳動比i=456/480=0.95 取模數(shù)m=3
選小齒輪z=19 安排在第Ⅳ排
軸19與軸21的傳動比i=197/456=0.43 取模數(shù)m=3
選大齒輪z=44 安排在第Ⅳ排
軸23、24與軸19的傳動比i=413/197=2.09 取模數(shù)m=3
選小齒輪 安排在第Ⅳ排
軸17與軸19的傳動比i=150/197=0.761 取模數(shù)m=3
選大齒輪z=62 安排在第Ⅳ排
軸13、14與軸17的傳動比i=450/150=3 取模數(shù)m=2
選小齒輪z13=30 z14=30 安排在第Ⅲ排
軸3、4、5、6與軸17的傳動比i=450/150=3取模數(shù)m=3
都選小齒輪z=23 安排在第Ⅳ排
軸1與軸23傳動比i=450/413=1.09 取模數(shù)m=3
選小齒輪z=23 安排在第Ⅳ排
軸2與軸24傳動比i=450/13=1.09 取模數(shù)m=3
選小齒輪z=23 安排在第Ⅳ排
由于是兩工位，左右對稱，所以同理右邊齒輪分布和左邊一樣。具體見下表3.3：
表3.3 各軸的齒輪分布
軸號
第Ⅰ排（m-z）
第Ⅱ排（m-z）
第Ⅲ排（m-z）
第Ⅳ排（m-z）
0
—
—
—
3-23
1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12
—
—
—
3-23
13，14，15，16
—
—
2-30
—
17,18
—
—
2-62
3-62
19，20
—
—
—
3-44
21，22
—
—
—
3-19
23，24，25，26
—
—
—
3-21
27
—
—
—
3-23
所有的材料均采用45#鋼 鍛造毛坯，G54熱處理，精度等級8級。
綜上所述，按已選定的齒輪（如表5.1）計(jì)算出所有主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與所選轉(zhuǎn)速的誤差均小于允許的誤差5%，故多選用的齒輪、傳動比正確。
3.3.4 驗(yàn)算中心距誤差[2]
多軸箱箱體上的孔是按計(jì)算的坐標(biāo)加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的實(shí)際中心距A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標(biāo)準(zhǔn)中心距R，R與A之間的誤差為：。
驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)：中心距允許誤差 mm
由于在前邊的計(jì)算中均采用的是三角函數(shù)聯(lián)系設(shè)計(jì)方案及齒輪(中心距)計(jì)算而來的，所以其中心距誤差均在允許的范圍內(nèi)。下邊對傳動軸27和動力輸入軸0之間的中心距進(jìn)行檢查驗(yàn)算。由動力箱和箱體的聯(lián)系尺寸可知?jiǎng)恿斎胼S0的坐標(biāo)為（350，129.5），由前邊的計(jì)算知傳動軸27的坐標(biāo)為（350，198.5）,軸27相對于0的坐標(biāo)為 ；驗(yàn)算如下：
已知m=3, 則
標(biāo)準(zhǔn)中心距：
實(shí)際中心距：
中心距誤差：
由上面已知mm 比較可得出：，滿足齒輪嚙合的要求。
由于傳動方案左右對稱分布，所以主軸1與傳動軸27間的計(jì)算中心距的方法相同，用此方法計(jì)算可知它也滿足齒輪嚙合的要求，即中心距都符合要求，不需要用變位齒輪來進(jìn)行軸間距的調(diào)節(jié)，固該齒輪符合要求[7]。
4 傳動元件的校核
4.1軸的扭轉(zhuǎn)度校核
按下式計(jì)算傳動軸所承受的總轉(zhuǎn)矩: 式中----作用在第n個(gè)主軸上的轉(zhuǎn)矩，單位為N·m。
----傳動軸至第n個(gè)主軸之間的傳動比
注意上式中不包括對于只有一排傳動齒輪的轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，這是因?yàn)閭鲃虞S上只有一排齒輪時(shí)，其承受的轉(zhuǎn)矩理論上等于零。對于這種傳動軸，一般按其承受的彎矩來計(jì)算?？傓D(zhuǎn)矩算出來后按照《組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊》P65表3-4和表3-5公式驗(yàn)算所選的傳動軸直徑是否滿足要求。
本次設(shè)計(jì)中各個(gè)主軸的轉(zhuǎn)速和傳動比
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