R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及后主軸箱設(shè)計(jì)【含12張CAD圖紙】
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R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及后主軸箱設(shè)計(jì)
目錄
1 前言 1
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 3
2.1 總體方案論證 3
2.1.1加工對象工藝性的分析 3
2.1.2機(jī)床總體布局的確定 3
2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇 3
2.1.4 滑臺型式的選擇 4
2.2 切削用量的確定及刀具選擇 4
2.2.1 切削用量選擇 4
2.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的計(jì)算 6
2.3組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡 7
2.3.1被加工零件工序圖 7
2.3.2 加工示意圖 8
2.3.3機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 10
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 13
3 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 16
3.1 主軸箱原始依據(jù)圖的繪制 16
3.2主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動力計(jì)算 17
3.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
3.3.1 根據(jù)原始依據(jù)圖對坐標(biāo)尺寸的計(jì)算 18
3.3.2 主軸箱傳動路線的擬訂 18
3.3.3 傳動軸位置及齒輪齒數(shù)的確定 19
3.4 主軸箱坐標(biāo)計(jì)算、坐標(biāo)檢查圖的繪制 21
3.4.1傳動軸的坐標(biāo)的計(jì)算 21
3.4.2坐標(biāo)檢查圖的繪制 23
3.5 軸、齒輪、軸承、鍵的校核 23
3.5.1軸的校核 23
3.5.2齒輪的校核 24
3.5.3軸承的壽命校核 26
3.5.4鍵的強(qiáng)度計(jì)算 26
3.6 主軸箱前、后蓋及箱體設(shè)計(jì) 27
3.7附件的選擇 27
4 結(jié)論 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
附錄 32
1 前言
本小組的課題是R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì)，課題來源于鹽城市江動集團(tuán)。為了到達(dá)加工要求，在機(jī)床的精度、性能等方面有以下的要求：機(jī)床要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，裝卸方便，維修及調(diào)整便利；加工精度應(yīng)符合零件圖要求；主軸箱能滿足機(jī)床總體方案的要求。由于該課題比較大，且難度深，總體設(shè)計(jì)有我們四人合作完成，我主要負(fù)責(zé)后主軸箱的設(shè)計(jì)。
整個(gè)設(shè)計(jì)過程是比較辛苦的，在設(shè)計(jì)過程中必須考慮各方面的問題。由于所學(xué)知識只是一些最基本的機(jī)械常識。因此，在設(shè)計(jì)過程中，必須還要查閱大量的相關(guān)資料。
首先，要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。整個(gè)設(shè)計(jì)，僅靠一些參考資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這樣設(shè)計(jì)出來的組合機(jī)床只是結(jié)構(gòu)完美，外形美觀，但實(shí)用性差，因此，在設(shè)計(jì)工作開始前，指導(dǎo)老師特地帶我們到江淮動力集團(tuán)、鹽城恒力機(jī)床廠等企業(yè)進(jìn)行了實(shí)地參觀考察，積累了一些寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其次，運(yùn)用四年來所學(xué)的專業(yè)知識，針對現(xiàn)實(shí)中遇到的實(shí)際情況，做到舉一反三。整個(gè)設(shè)計(jì)過程不僅涉及到以前所學(xué)的知識，還涉及到一些新的概念，這就要求我們一面鞏固以前的知識，一面還要學(xué)習(xí)新的知識。最好，通過自身的努力，理論聯(lián)系實(shí)際，從合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實(shí)用性及對被加工零件的具體要求對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行研究和分析，找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方，通過反復(fù)推敲對比，擬訂合理的三面鉆削組合機(jī)床的總體方案。根據(jù)“三圖一卡” [1]，繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)；擬定傳動系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖[2][3]；繪制主軸箱總體圖，零件圖及編制組件明細(xì)表[4][5]。最后完成主軸箱的設(shè)計(jì)。
組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。其二，隨著組合機(jī)床在我國機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”這種組合機(jī)床不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，可以設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具和刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。組合機(jī)床的發(fā)展思路是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動化程度進(jìn)一步提高。在這些方面組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。目前，我國組合機(jī)床的研究涉及機(jī)床設(shè)計(jì)研究、加工工藝 、加工質(zhì)量改進(jìn)[6][7]等，在機(jī)床自動化、柔性化等方面的研究與國際發(fā)展水平相比還有不小的差距。
當(dāng)今世界機(jī)床發(fā)展的兩大趨勢是高速化和低價(jià)化。高速化是電子科技成果的推動和新刀具材料、新型刀具的開發(fā), 使機(jī)床以其切削高速、進(jìn)給高速來滿足市場需求。低價(jià)化是市場的激烈競爭,為贏得市場,機(jī)床制造業(yè)所采取的營銷策略。組合機(jī)床行業(yè)適應(yīng)機(jī)床技術(shù)發(fā)展趨勢必加大高效、低價(jià)位的新產(chǎn)品開發(fā)力度, 以提高組合機(jī)床的市場競爭力。在工序集中方面, 開發(fā)了回轉(zhuǎn)主軸箱、移動主軸箱結(jié)構(gòu),發(fā)展了十字滑臺, 開發(fā)了轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床在提高效率方面, 開發(fā)了高速加工組合機(jī)床, 如大連機(jī)床集團(tuán)為朝陽柴油機(jī)廠制造的柴油機(jī)缸體缸孔正反鉆削組合機(jī)床,其鉆孔的切削速度達(dá)500m/min。目前,組合機(jī)床行業(yè)為汽車發(fā)動機(jī)主要零件加工開發(fā)的組合機(jī)床自動線的生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間已縮短至30~40s。組合機(jī)床及其生產(chǎn)線,是專用于大批量機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的高效自動化技術(shù)設(shè)備,是汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等工業(yè)不可替代的主要加工設(shè)備. 近年來隨著數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展,組合機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)也發(fā)生了翻天覆地的變化。因此,研究組合機(jī)床及其生產(chǎn)線的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,使傳統(tǒng)的組合機(jī)床及其自動線具有柔性,是拖拉機(jī)和汽車生產(chǎn)企業(yè)為滿足市場需求所必須解決問題。由此可見組合機(jī)床向數(shù)控化、模塊化、高速化和精密化等特點(diǎn)發(fā)展。
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
組合機(jī)床是針對被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按工序集中的原則設(shè)計(jì)的一種高效率專用機(jī)床。在設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，要采用先進(jìn)的加工工藝，制定最佳的工藝方案。合適地確定機(jī)床工序集中程度。合理地選擇組合機(jī)床的通用部件。選擇恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置形式和合理的切削用量。設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱。針對R180柴油機(jī)氣缸體，在確定加工工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行總體方案對比論證。設(shè)計(jì)組合機(jī)床“三圖一卡”，其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡等。
2.1 總體方案論證
2.1.1加工對象工藝性的分析
A.被加工零件特點(diǎn)
被加工零件材料是HT225,硬度HB190～250，共計(jì)有13個(gè)孔需要加工，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。
B.本機(jī)床的加工內(nèi)容及加工精度
本道工序：鉆左、右及后面共計(jì)13個(gè)孔，由本組合機(jī)床完成，具體加工內(nèi)容及加工精度如下：
a)鉆氣缸體左面：鉆3×Φ8；鉆Φ5，標(biāo)準(zhǔn)公差等級為IT9。
b)鉆氣缸體右面：鉆5×Φ8；鉆Φ6，標(biāo)準(zhǔn)公差等級為IT9。
c)鉆氣缸體后面：鉆3×Φ7.5；鉆Φ6，標(biāo)準(zhǔn)公差等級為IT9。
各孔的具體位置精度及具體要求詳見R180柴油機(jī)氣缸體加工工序圖。
2.1.2機(jī)床總體布局的確定
根據(jù)任務(wù)書的要求：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)書要求和汽缸體的特點(diǎn)初定兩種設(shè)計(jì)方案：
臥式組合機(jī)床 特點(diǎn)：臥式組合機(jī)床重心低、振動小運(yùn)作平穩(wěn)、加工精度高、占地面積大。
立式組合機(jī)床 特點(diǎn)：立式組合機(jī)床重心高、振動大、加工精度低、占地面積小。
方案比較：根據(jù)被加工工件和兩種組合機(jī)床的特點(diǎn)比較可知：R180型柴油機(jī)汽缸體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動強(qiáng)度。通過以上的比較，考慮到臥式振動小，裝夾方便等因素，選用臥式組合機(jī)床。
2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇
組合機(jī)床是針對某一個(gè)零件或一個(gè)零件的某道工序而設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是保證加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的工序集中。
A.定位基準(zhǔn)的選擇
本機(jī)床為工件一次安裝，同時(shí)對13進(jìn)行加工，其定位基準(zhǔn)選擇為：機(jī)體的底面定位限制3個(gè)自由度，側(cè)面定位限制2個(gè)自由度，端面定位限制1個(gè)自由度，這種定位方法的特點(diǎn)是：
a)可以簡便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得可靠的定位；
b)能夠同時(shí)加工工件三個(gè)端面上的孔，既能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度；
c)本定位基準(zhǔn)有利于保證柴油機(jī)氣缸體的加工精度，使機(jī)床的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)制造周期、降低成本。
B.確定夾緊位置
在選擇定位基準(zhǔn)的同時(shí)，要有相應(yīng)的夾緊位置。確定夾緊位置要考慮兩個(gè)因素：一是保證零件夾壓后的穩(wěn)定；二是盡量減少和避免零件夾壓后變形。針對R180柴油機(jī)氣缸體我們采用了液壓夾緊，夾緊部位為剛性較好的筋板上，即氣缸體的上表面，以減少氣缸體夾緊變形誤差。
2.1.4 滑臺型式的選擇
與機(jī)械滑臺相比較，液壓滑臺的進(jìn)給量可以無級調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)，通過液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)；過載保護(hù)簡單可靠；工作可靠。但采用液壓滑臺的不足之處在于進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費(fèi)能源；調(diào)整維修比較麻煩。本課題的加工對象是R180柴油機(jī)氣缸體，為了提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，所以選用了液壓滑臺。
2.2 切削用量的確定及刀具選擇
2.2.1 切削用量選擇
在被加工的13中，既有鉆孔加工又有鏜孔加工，所以選擇切削用量時(shí)應(yīng)綜合考慮，鉆孔切削用量從文獻(xiàn)[1]表6-11中選取，鏜孔切削用量從文獻(xiàn)[1]表6-15中選取。由于鉆孔的切削用量與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按文獻(xiàn)[1]表6-12選取。鉆孔時(shí)，降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折斷，降低切削速度主要是為了提高刀具壽命[8]。所有刀具都采用硬質(zhì)合金。
A.對后面上4個(gè)孔的切削用量的選擇
a)鉆孔10 軸：Φ7.5通孔，h=7m
加工材料為鑄鐵，由d＞6-12,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,取定v=10.597m/min,f=0.120mm/r,則由文獻(xiàn)[1]P43的公式，
（2-1）
得： n=1000×10.597/(7.5π)450r/min
b)鉆孔11軸：Φ7.5通孔，h=7m
加工材料為鑄鐵，由d＞6-12,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,取定v=10.597m/min,f=0.120mm/r,則由文獻(xiàn)[1]P43的公式，
得： n=1000×10.597/(7.5π)450r/min
c)鉆孔12軸：Φ7.5通孔，h=7m
加工材料為鑄鐵，由d＞6-12,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,取定v=10.597m/min,f=0.120mm/r,則由文獻(xiàn)[1]P43的公式，
得： n=1000×10.597/(7.5π)450r/min
d)鉆孔13軸：Φ6孔，h=14m
加工材料為鑄鐵，由d＞1-6,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r,取定v=11.304m/min,f=0.009mm/r,則由文獻(xiàn)[1]P43的公式，
得： n=1000×11.304/(6π)600r/min
B.對左面4孔的切削用量選擇：
a)鉆孔1軸：Φ8孔，h=12mm
加工材料為鑄鐵，由d＞6-12,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.104mm/r,
得： n=1000×10.048/(8π)400r/min
b)鉆孔2軸：Φ8孔，h=12mm
加工材料為鑄鐵，由d＞6-12,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.104mm/r,
得： n=1000×10.048/(8π)400r/min
c)鉆孔3軸：Φ8孔，h=12mm
加工材料為鑄鐵，由d＞6-12,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.104mm/r,
得： n=1000×10.048/(8π)400r/min
d)鉆孔4軸: Φ5孔，h=12mm
加工材料為鑄鐵，由d＞1-6,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.065mm/r,
得： n=1000×10.048/(5π)640r/min
C.對右側(cè)面上5個(gè)孔的切削用量的選擇：
a)鉆孔5，6，7，8軸：Φ8孔，h=10mm
加工材料為鑄鐵，由d＞6-12,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,取定v=10.556m/min,f=0.107mm/r,
得： n=1000×10.556/(8π)420r/min
b)鉆孔9軸：Φ6孔，h=12m
加工材料為鑄鐵，由d＞1-6,硬度大于190-240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r,取定v=10.556m/min,f=0.080mm/r,
得： n=1000×10.556/(6π)560r/min
2.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的計(jì)算
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6-20中公式計(jì)算鉆孔
（2-2）
（2-3）
（2-4）
其中中：F -切削力（N）；T-切削轉(zhuǎn)矩（N·㎜）；P-切削功率（kW）；v-切削速度（m/min）；f-進(jìn)給量（mm/r）；D-加工（或鉆頭）直徑（mm）； HB-布氏硬度， 得HB=225。
則根據(jù)上述公式可得：
A.左面： 鉆孔1,2,3軸 Φ8：
鉆孔4軸 Φ5：
B.右面： 鉆孔5，6，7，8軸 Φ8：
鉆孔9軸 Φ6：
C.后面： 鉆孔10,11,12軸 Φ7.5：
鉆孔13軸 Φ5：
2.3組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡
2.3.1被加工零件工序圖
A.被加工零件工序圖的作用和內(nèi)容
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)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要依據(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的基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：
a)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。
b)本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
c)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求。
d)注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。
B.繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)
a)繪制被加工零件工序圖的規(guī)定：應(yīng)按一定的比例，繪制足夠的視圖以及剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示；定位用定位基準(zhǔn)符號表示，并用下標(biāo)數(shù)表明消除自由度符號；夾緊用夾緊符號表示，輔助支承用支承符號表示。
b)繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng)
本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。
對工件毛坯應(yīng)有要求，對孔的加工余量要認(rèn)真分析。在鉆孔時(shí)，其大孔單邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差，以便鉆頭能通過。
當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。如精鉆孔時(shí)，當(dāng)不允許有退刀痕跡或者允許有某種形狀的刀痕時(shí)必須注明。有如薄壁或孔底部壁薄，加工螺紋時(shí)螺紋底孔深度不夠及能否鉆通等[1]。
圖2-1所示為被加工零件工序圖。
2.3.2 加工示意圖
零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。
A.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇
組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
B.確定主軸、尺寸、外伸尺寸
在本課題中，主軸是用于鉆孔的，鉆孔選用滾珠軸承主軸。鉆孔時(shí)采用剛性連接，主軸采用長主軸。
根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩T，由文獻(xiàn)[1]P43頁公式
（2-9）
圖2-1 被加工零件工序圖
式中，d表示軸的直徑（㎜）；T表示軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）；B表示系數(shù)，本課題中鉆孔主軸為非剛性主軸，取B=6.2。
由公式可得：
左面 軸1 d>13.42mm 取定d=20㎜
軸2 d>13.42mm 取定d=20㎜
軸3 d>13.42mm 取定d=20㎜
軸4 d>9.77mm 取定d=15㎜
右面 軸5 d>13.47mm 取定d=20㎜
軸6 d>13.74mm 取定d=20㎜
軸7 d>13.74mm 取定d=20㎜
軸8 d>13.74mm 取定d=20㎜
軸9 d>11.10mm 取定d=15㎜
后面 軸10 d>13.39mm 取定d=20㎜
軸11 d>13.39mm 取定d=20㎜
軸12 d>13.39mm 取定d=20㎜
軸13 d>11.37mm 取定d=15㎜
根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻(xiàn)[1]表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。滾珠長主軸軸徑d=20㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/d1=32/20,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號為2。滾珠長主軸軸徑d=15㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/d1=25/16,L=1815㎜；接桿莫氏圓錐號為1。
C.選擇接桿、浮動卡頭
在鉆、擴(kuò)、鉸、锪孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（剛性接桿）。各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度，以滿足同時(shí)加工完成孔的要求。
為提高加工精度、減少主軸位置誤差和主軸振擺對加工精度的影響，在采用長導(dǎo)向或雙導(dǎo)向進(jìn)行鉆孔時(shí)，一般孔的位置精度靠夾具保證。為避免主軸與夾具導(dǎo)套不同而引起的刀桿“別勁”現(xiàn)象影響加工精度，均可采用浮動卡頭連接。
所以鉆孔一般采用剛性連接。
D.動力部件工作循環(huán)及行程的確定
a)工作進(jìn)給長度L工的確定
工作進(jìn)給長度L工，應(yīng)等于加工部位長度L（多軸加工時(shí)按最長孔計(jì)算）與刀具切入長度L1和切出長度L2之和。切入長度一般為5～10㎜，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。
鏜孔時(shí)，切出長度一般為5～10mm；鉆孔時(shí)，切出長度一般為。
當(dāng)采用復(fù)合刀具時(shí),應(yīng)根據(jù)具體情況決定。所以得出以下結(jié)果:
左主軸箱：工進(jìn)長度：
右主軸箱：工進(jìn)長度：
后主軸箱：工進(jìn)長度：
b)快速進(jìn)給長度的確定
快速進(jìn)給是指動力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長度按具體情況確定。初步選定三個(gè)主軸箱上刀具的快速進(jìn)給長度分別為210mm,210mm,210mm。
c)快速退回長度的確定
快速退回長度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度之和。由已確定的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度可知，三面快速退回長度分別為230mm,230mm,230mm。
d)動力部件總行程的確定
動力部件總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中拿出時(shí)，動力部件需要后退的距離（刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔的長度，即后備量）。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。圖2-2為被加工零件的加工示意圖。
圖2-2 加工示意圖
2.3.3機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖
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)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。
繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容
A.選擇動力部件
a)動力箱型號的選擇
動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅(qū)動功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻(xiàn)[1]P47公式
（2-10）
式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（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；主軸數(shù)多、傳動復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。
本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動復(fù)雜，故取。
左主軸箱：
則
右主軸箱：
則
后主軸箱：
則
b)動力滑臺型號的選擇
根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按文獻(xiàn)[1]的62頁公式
(2-11)
計(jì)算。
式中，F(xiàn)i—各主軸所需的軸向切削力，單位為N。
則:
左主軸箱
右主軸箱
后主軸箱
實(shí)際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進(jìn)給力應(yīng)大于F。又考慮到所需的最小進(jìn)給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻(xiàn)[1]表5-1，左、右、后面都選用液壓滑臺1HY40IA型，臺面寬400mm，臺面長800mm，滑臺及滑座總高為320mm，允許最大進(jìn)給力為20000N；其相應(yīng)的側(cè)底座型號為1CC401I。
根據(jù)液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查文獻(xiàn)[1]表5-38得出動力箱及電動機(jī)的型號,見表2-1。
c)配套通用部件的選擇
側(cè)底座1CC401I型號，其高度H=560mm，寬度B=600mm，長度L=1350mm。
表 2-1 動力箱及電動機(jī)的型號
主軸箱
動力箱型號
電動機(jī)型號
電動機(jī)功率(KW)
電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)
輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
后主軸箱
1TD16
Y90s-4
1.1
1400
920
右主軸箱
1TD16
Y90s-4
1.1
1400
920
左主軸箱
1TD16
Y90s-4
1.1
1400
920
B.確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。在確定之前，首先要考慮工人操作的方便性，還要考慮車間運(yùn)送共建的滾到高度，工件最低孔的位置，主軸箱最低主軸高度和通用不見的高度尺寸的限制。本課題中，工件最低孔位置h2=103㎜，主軸箱最低主軸高度h1=142.95㎜，所選滑臺與滑座總高h(yuǎn)3=320㎜，側(cè)底座高度h4=560㎜，夾具底座高度h5=330㎜，中間底座高度h6=560㎜，綜合上述因素，該組合機(jī)床裝料高度取H=940㎜。
C.確定夾具輪廓尺寸
主要確定夾具底座的長、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的高度，同時(shí)考慮機(jī)床的裝料高度、排屑的方便性和便于設(shè)置定位、夾緊機(jī)構(gòu)。一般不小于240 mm。本機(jī)床夾具的長度為750mm，寬度為700mm，高度為330mm。
D.確定中間底座尺寸
中間底座的頂面安裝夾具或輸送部件，側(cè)面與側(cè)底座或立柱底座相連接，并通過端面鍵或定位銷定位。根據(jù)機(jī)床配置形式不同，中間底座有多種形式，如：雙面臥式組合機(jī)床的中間底座，兩側(cè)面都安裝側(cè)底座；三面臥式組合機(jī)床的中間底座為三面安裝側(cè)底座；立式回狀工作臺式組合機(jī)床，除了安裝立柱外，還需安裝回轉(zhuǎn)工作臺?？傊虚g底座的結(jié)構(gòu)，尺寸需根據(jù)工件的大小、形狀以及組合機(jī)床的配置形式等來確定。因此，中間底座一般按專用部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，但為了不致使組合機(jī)床的外廓尺寸過分繁多，中間底座的主要尺寸應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
確定中間底高度尺寸時(shí)，應(yīng)考慮鐵屑的儲存及排除電氣接線安排，中間底座高度一般不小于540mm。
本機(jī)床確定中間底座高度為560mm。
E.確定主軸箱輪廓尺寸
主要需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(guān)，可按文獻(xiàn)[1]P49公式計(jì)算：
（2-12）
（2-13）
式中：b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
b1—最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（㎜）；
h—工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
h1—最低主軸高度（㎜）。
其中，h1還與工件最低孔位置（h2=142.95㎜）、機(jī)床裝料高度（H=940㎜）、滑臺滑座總高（h3=320㎜）、側(cè)底座高度（h4=560㎜）等尺寸有關(guān)。對于臥式組合機(jī)床， h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦h1＞85~140㎜，本組合機(jī)床按文獻(xiàn)[1]P50公式
（2-14）
計(jì)算，得： 。
b=110mm,h=82mm,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：
根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，左,右主軸箱輪廓尺寸都預(yù)定為B×H=400mm×400mm，后主軸箱輪廓尺寸預(yù)定為B×H=400mm×400mm 。
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
A.理想生產(chǎn)率(單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括備品及廢品率)所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān),一般情況下,單班制tk取2350h,兩班制tk取4600h,由文獻(xiàn)[1]的51頁公式
（2-15）
得：
B.實(shí)際生產(chǎn)率(單位為件/h)是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù) （2-16）
式中:——生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間(min)，可按下式計(jì)算：
（2-17）
式中:——分別為刀具第、工作進(jìn)給長度,單位為mm;
——分別為刀具第、工作進(jìn)給量,單位為mm/min;
——當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，滑臺在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位min;
——分別為動力部件快進(jìn)、快退行程長度，單位為mm;
——動力部件快速行程速度。用機(jī)械動力部件時(shí)取5～6m/min;用液壓動力部件時(shí)取3～10m/min;
——直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1min;
——工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運(yùn)工件）時(shí)間。它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.5～1.5min。
如果計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求,即,則必須重新選擇切削用量或修改機(jī)床設(shè)計(jì)方案。
已知: 鉆左面孔
鉆右面孔 ;
鉆后面孔
左面孔
右面孔
后面孔
對多面和多工位加工機(jī)床，在計(jì)算時(shí)應(yīng)以所有工件單件加工最長的時(shí)間作為單件工時(shí)，所以選擇，
實(shí)際生產(chǎn)率:
C.機(jī)床負(fù)荷率
a)當(dāng)>時(shí)候，機(jī)床負(fù)荷率為二者之比。
組合機(jī)床負(fù)荷率一般為0.75～0.90,自動線負(fù)荷率為0.6～0.7。典型的鉆、鏜、攻螺紋類組合機(jī)床，按其復(fù)雜程度確定；對于精度較高、自動化程度高或加工多品種組合機(jī)床，宜適當(dāng)降低負(fù)荷率。
b)由文獻(xiàn)[1]的51頁公式得機(jī)床負(fù)荷率:
（2-18）
3 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)
本人的設(shè)計(jì)任務(wù)是R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆孔組合機(jī)床總體及后主軸箱部分的設(shè)計(jì)。 后軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖和主軸類型設(shè)計(jì)的運(yùn)動的動力部件，其動力來源于通用的動力箱。它與傳動箱一起安裝在進(jìn)給滑臺上，可完成鉆孔鏜孔等加工工序。由總體設(shè)計(jì)部分可知，我所需要設(shè)計(jì)的主軸箱輪廓尺寸為400×400，屬于大型通用主軸箱，結(jié)構(gòu)典型，能利用通用的箱體和傳動件；采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。
通用主軸箱設(shè)計(jì)的順序是：繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及齒輪 模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計(jì)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[1]。
3.1 主軸箱原始依據(jù)圖的繪制
主軸箱原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。
圖3-1所示為R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆鏜孔組合機(jī)床左主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖,表3-1所示為各主軸外伸尺寸及各孔的切削用量。
圖3-1 原始依據(jù)圖
注：1.被加工零件編號及名稱：R180柴油機(jī)
材料及硬度：HT225 190-240HBS。
2.動力部件1TD16 IA，Y90S-4，P主=1.1Kw,n=920r/min。
表3-1 主軸外伸尺寸及孔的切削用量
軸 號
D/d
L
工序內(nèi)容
n(r/min)
v(m/min)
f(mm/r)
1
32/20
115
鉆Φ8
400
10.048
0.104
2
32/20
115
鉆Φ8
400
10.048
0.104
3
32/20
115
鉆Φ8
400
10.048
0.104
4
25/16
75
鉆Φ5
640
10.048
0.065
3.2主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動力計(jì)算
A.主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇
主軸結(jié)構(gòu)的選擇包括軸承型式的選擇和軸頭結(jié)構(gòu)的選擇。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征。主軸進(jìn)行鉆削加工，軸向切削力較大，用推力球軸承承受軸向力，用深溝球軸承承受徑向力。又因鉆削時(shí)軸向力是單向的，因此推力球軸承應(yīng)安排在主軸前端，主軸采用滾珠主軸,前支承為推力球軸承、深溝球軸承，后支承滾錐軸承，主軸進(jìn)行鉆削時(shí)，前后支承均為滾錐軸承。
鉆孔采用滾珠軸承長主軸是因?yàn)殚L主軸其軸頭內(nèi)孔較長，可增大與刀具尾部連接的接觸面，從而增強(qiáng)刀具與主軸的連接剛度，減少刀具前端下垂。
B.主軸直徑和齒輪模數(shù)的確定
主軸直徑已在總體設(shè)計(jì)部分初步確定，見2.3.2。
按同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不多于兩種的原則，用類比法確定齒輪模數(shù)，也可按公式估算。據(jù)文獻(xiàn)[1]P62頁公式估算：
（3-1）
式中，P—齒輪所傳遞的功率，單位為kW；
z—一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)；
n—小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。
主軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為了便于生產(chǎn)，同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格不要多于兩種[1]。確定本次設(shè)計(jì)的模數(shù)均為2.5。
3.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
主軸箱傳動設(shè)計(jì)，是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動鏈，把驅(qū)動軸和各主軸連接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求：
a)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)盡量用一根傳動軸帶動多根主軸，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)，可采用齒輪變位或略微改動傳動比的方法解決。
b)盡量不用主軸帶動主軸的方案，否則會增加主軸負(fù)荷，影響加工精度。
c)為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于(最佳傳動比)，后蓋內(nèi)傳動比允許取至；避免用升速傳動。
d)用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第Ⅰ排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)在第Ⅲ排，以減少主軸端的彎曲變形。
e)多軸箱內(nèi)具有粗加工主軸時(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。
f)剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑應(yīng)盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少振動，提高運(yùn)動平穩(wěn)性。
g)驅(qū)動軸直接帶動的轉(zhuǎn)動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。
3.3.1 根據(jù)原始依據(jù)圖對坐標(biāo)尺寸的計(jì)算
根據(jù)原始依據(jù)圖3-1，計(jì)算驅(qū)動軸、主軸的坐標(biāo)尺寸，如下表3-2所示：
表3-2 驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷O1
驅(qū)動軸O
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
X
0.000
175.000
120.200
122.434
227.566
227.566
Y
0.000
80.000
219.000
175.488
175.488
224.512
3.3.2 主軸箱傳動路線的擬訂
主軸箱有4根主軸，這4根主軸分別為：1、2、3、4，傳動軸分別為5、6，油泵軸7由傳動軸6帶動。
具體傳動路線見圖3-2。
圖3-2 主軸箱傳動樹形圖
3.3.3 傳動軸位置及齒輪齒數(shù)的確定
傳動方案擬訂之后，通過“計(jì)算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動軸的位置及轉(zhuǎn)速。
A.由各主軸和驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動軸到各主軸之間的傳動比。各主軸轉(zhuǎn)速見表3-3所示。
表3-3 主軸箱主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
主 軸
0
1
2
3
4
轉(zhuǎn) 速
920
600
450
450
450
主軸箱總傳動比 ：
B.各軸傳動比分配
主軸箱中軸的分布有同心圓分布及任意分布，同時(shí)為滿足主軸上齒輪不過大的要求，最后一級齒輪取升速。
a)后軸箱各軸傳動比分配：
軸1
軸2
軸3
軸4
b)確定中間傳動軸的位置并配對各對齒輪
傳動軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式：文獻(xiàn)[1]P61～65
（3-2）
（3-3）
（3-4）
（3-5） （3-6）
（3-7）
式中， —嚙合齒輪副傳動比；
—嚙合齒輪副齒數(shù)和；
—分別為主動和從動齒輪齒數(shù)；
—分別為主動和從動齒輪轉(zhuǎn)速，單位為r/min；
—齒輪嚙合中心距，單位為mm；
—齒輪模數(shù)，單位為mm。
C.確定主軸箱內(nèi)中間傳動軸的位置：
確定中間傳動軸5的位置，與傳動軸5相配對的有主軸1、2、3、4，與之相配對的齒輪有Z5/Z1,Z5/Z2,Z5/Z3,Z5/Z4，四對齒輪。
通過公式（2-2）及傳動比 i5-1=0.87、 i5-2=0.66 、i5-4=0.66、i5-4=0.66,取m=2.0，可得到齒輪齒數(shù)Z5=37,Z5=27 ,Z1=31,Z2=Z3=Z4=35,Z5=28。
后主軸箱：
轉(zhuǎn)速相對損失在5%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。
由于該主軸箱上有較多的刀具，為了便于更換和調(diào)整刀具，以及裝配和維修時(shí)檢查主軸精度，所以在主軸箱上設(shè)置一個(gè)以便于手動回轉(zhuǎn)主軸，為了扳動起來輕便，手動軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能高些，且其所處位置要靠近機(jī)床操作者的一側(cè)，并留有扳手作用位置活動空間，所以本主軸箱的手柄設(shè)置在緊靠驅(qū)動軸O的位置，即5軸為手柄軸。
D.采用B-ZIR12-2型葉片液壓泵，由軸2經(jīng)一對齒輪傳動
葉片液壓泵轉(zhuǎn)速在400～800r/min范圍內(nèi)，滿足要求。
3.4 主軸箱坐標(biāo)計(jì)算、坐標(biāo)檢查圖的繪制
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)。其目的是為主軸箱箱體零件補(bǔ)充加工圖提供孔的坐標(biāo)尺寸，并用于繪制坐標(biāo)檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。
3.4.1傳動軸的坐標(biāo)的計(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)算其它傳動軸坐標(biāo)。根據(jù)傳動軸的傳動形式，傳動軸的坐標(biāo)計(jì)算可分為三種類型：與一軸定距的坐標(biāo)計(jì)算；與兩軸定距的坐標(biāo)計(jì)算；與三軸等距的坐標(biāo)計(jì)算。
在本主軸箱2根傳動軸與1根油泵軸，傳動軸、油泵軸之間可按與一軸定距的坐標(biāo)計(jì)算方法計(jì)算，在計(jì)算傳動軸5和傳動軸6的坐標(biāo)時(shí)采用與三軸等距的方法求得。計(jì)算公式見文獻(xiàn)[1]P172
（3-8）
（3-9） （3-10）
（3-11）
（3-12）
傳動軸5的坐標(biāo)計(jì)算：
圖3-3 與三軸等距傳動軸坐標(biāo)計(jì)算圖
理論中心距
實(shí)際中心距
中心距在允差范圍內(nèi)，所以此處要使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。
理論中心距
實(shí)際中心距
中心距在允差范圍內(nèi)，所以此處要使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。
理論中心距
實(shí)際中心距
中心距在允差范圍內(nèi)，所以此處要使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。
傳動軸6的坐標(biāo)計(jì)算
理論中心距
實(shí)際中心距
中心距在允差范圍內(nèi)，所以此處要使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。
表3-4 主軸箱傳動軸坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果
坐標(biāo)
傳動軸5
傳動軸6
X
175.000
185.975
Y
200.000
134.926
3.4.2坐標(biāo)檢查圖的繪制
在坐標(biāo)計(jì)算完成后，繪制坐標(biāo)及傳動關(guān)系檢查圖，用以全面檢查傳動系統(tǒng)的正確性。坐標(biāo)檢查圖的主要內(nèi)容有：通過齒輪嚙合，檢查坐標(biāo)位置是否正確；檢查主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向；；檢查液壓泵、分油器等附加機(jī)構(gòu)的位置是否合適。
繪制出的坐標(biāo)檢查圖，如圖3-4所示。
圖3-4左主軸箱坐標(biāo)檢查圖
3.5 軸、齒輪、軸承、鍵的校核
因?yàn)閭鲃虞S5受力最大，最容易受到破壞，所以對傳動軸5及其上面的齒輪和鍵為例，進(jìn)行軸、齒輪、軸承和鍵的校核。
3.5.1軸的校核
由于傳動軸主軸1，2，3，4的轉(zhuǎn)矩為,
根據(jù)P66[8],
40調(diào)質(zhì)，由表11.2可知許用剪切應(yīng)力，抗扭截面模數(shù)
故可驗(yàn)證傳動軸5滿足要求
受軸向力
得
材料為40調(diào)質(zhì),由表11.2查得
3.5.2齒輪的校核
已選定齒輪采用45鋼，鍛造毛坯，軟齒面，齒輪T調(diào)質(zhì)HBS280～350，齒輪精度8級，輪齒表面粗糙度為1.6。
以傳動軸5及驅(qū)動軸O上的一對嚙合為例進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度校核，大、小齒輪齒數(shù)分別為，傳動比。
A.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。
B.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
其中， ，
由文獻(xiàn)[9]的表6.5得，
由文獻(xiàn)[9]表6.3得
， (3-13)
由文獻(xiàn)[9]的圖6.8選擇材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為：
由文獻(xiàn)[9]的圖6.9選擇材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力為：
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由文獻(xiàn)[9]的公式（6.3）計(jì)算可得
(3-14)
則
由文獻(xiàn)[9]的圖6.6，查得接觸疲勞壽命系數(shù),
由文獻(xiàn)[9]的圖6.7，查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，彎曲疲勞安全系數(shù),又，試選。
許用接觸應(yīng)力：
(3-15)
B.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
由文獻(xiàn)[9]的圖6.7查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，彎曲疲勞安全系數(shù),又。。
(3-16)
由文獻(xiàn)[9]的表6-4查得， ，
由文獻(xiàn)[9]的公式（6.12）校核兩齒輪的彎曲強(qiáng)度
(3-17)
(3-18)
所以齒輪完全達(dá)到要求。傳動軸5上其余齒輪均用此方法進(jìn)行校核，其結(jié)果均符合要求。
3.5.3軸承的壽命校核
a)確定30205軸承的主要性能參數(shù)
查[10]表18-4得: e=0.37 Y=1.6
b)計(jì)算并確定e值。
根據(jù)查參考文獻(xiàn)[9查表8.10，得
d)確定系數(shù)
查參考文獻(xiàn)[9]表8-10
e)計(jì)算當(dāng)量動負(fù)荷
(3-10)
f)計(jì)算軸承壽命
查參考文獻(xiàn)[9]表8.7 、8.8 得 又知
所以該軸承合適。
3.5.4鍵的強(qiáng)度計(jì)算
校核主軸上的鍵B822，鍵的受力如圖3-6所示，該鍵的主要失效形式為工作面的壓潰，按工作面上的擠壓力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。
圖3-6 鍵受力圖
(3-19)
式中: T——傳遞的轉(zhuǎn)距，單位；
K——鍵與輪轂的接觸高度，k=h/2,h為鍵的高度，單位為mm；
d——軸的直徑，單位為 mm；
l——鍵的工作長度，單位為mm。A型鍵l=L-b。
(3-20)
查文獻(xiàn)表12.1中選取
所以鍵的強(qiáng)度符合要求。
3.6 主軸箱前、后蓋及箱體設(shè)計(jì)
多軸箱設(shè)計(jì)中，大多數(shù)零零件工作圖應(yīng)參照同類通用零件圖，結(jié)合專用要求設(shè)計(jì)繪圖。對于齒輪，專用軸等零件，應(yīng)設(shè)計(jì)零件圖，對于多軸箱體類通用件，多軸箱體，前蓋，后蓋等通用零件，應(yīng)根據(jù)多軸箱總圖要求，繪制出需要補(bǔ)充加工的部位，通常習(xí)慣用粗實(shí)線畫出補(bǔ)充加工部位的結(jié)構(gòu)，其尺寸，形位公差，表面粗糙度等需按機(jī)械制圖國際規(guī)定格式標(biāo)記；通用鑄件的原有部分的輪廓等一律用細(xì)實(shí)線表示。
箱體的補(bǔ)充加工圖坐標(biāo)是由軸的坐標(biāo)決定的，由于箱體的補(bǔ)充加工是由軸的位置確定而進(jìn)行加工的，其直徑是由軸上所安裝軸承和軸承套的的外徑所決定的。在加工箱體時(shí)要注意以下問題：由于箱體上孔的特殊性、孔要求較高，為了保證孔的同軸度和平行度，所以要在一次定位中加工，因而，在加工箱體的上端面的孔時(shí)，是用普通鏜刀進(jìn)行加工，而下端面的孔，是先卸下鏜桿上的原有鏜刀，然后鏜刀桿伸出下端面的孔后，再裝上鏜刀，反向鏜削而成，加工結(jié)束后先卸下刀具，然后鏜桿上移，如此往復(fù)，直至加工完畢。雖然生產(chǎn)效率很低，但對于這種單件加工，同軸度要求較高的也不失為一個(gè)好的加工方法。
3.7附件的選擇
A.潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對機(jī)械設(shè)備各部分的潤滑要求作全面的分析，確定所使用潤滑劑的品種，盡量減少潤滑劑和潤滑裝置的類別．在保證主要總值件的良好潤滑條件下，綜合考慮其他潤滑點(diǎn)的潤滑，要保證潤滑質(zhì)量．應(yīng)使?jié)櫥到y(tǒng)既滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中對潤滑的需要，又應(yīng)與設(shè)備的工況條件和使用環(huán)境相適應(yīng)，以免產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)哪Σ?、溫度、噪聲及過早的失效。
由于我們設(shè)計(jì)的是鏜床主軸箱，主軸、傳動軸、軸承和齒輪的潤滑用30號機(jī)
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