减速器底座卧式毕业设计论文（打印版）1

洛阳理工学院毕业设计（论文）

减速器底座双面卧式组合钻床设计

摘 要

本次毕业设计的题目是“减速器底座卧式双面钻削组合机床”，针对变速箱壳体端面上12×φ12孔钻削这一特定工序而设计的一台专用双面卧式组合钻床。

随着自动化生产能力的提高，现代工厂中出现需要组合机床的场合越来越多，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。它一般采用多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化合系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。

本设计中，在充分分析有关数据的基础上，依据被加工零件的结构特点，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夹紧方式，工艺方法和加工过程中所采用的刀具，生产率，切削用量情况等而专门设计的六孔钻削多轴箱。

关键词： 减速器，组合机床，多轴箱，钻削

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Reducer base design of double-sided horizontal

combination drilling machine

Abstract

Of graduation project of this topic is \base horizontal double sided drilling combined machine tools\for transmission on the shell side face 12x PHI 12 hole drill designed for this specific operation a dedicated double-sided horizontal combination drilling machine.

As the automation production capacity increases, appears in the modern factory requires a combination of machine tools more and more, combined machine tool is based on a generic part, together with the private part of a specific shape and process design of workpiece and clamp, consisting of semi-automatic or automatic machine. It generally uses multiple axes, knives, multistep, faceted or multi-station simultaneous processing of production efficiency, higher than the General machine tool several times to the dozens of times. Due to the generic part has standardized series, flexible configurations, as needed, to shorten the design and manufacturing cycle. Therefore, the advantages of modular machine tool both low cost and high efficiency, are widely used in mass production, and can be used to form the automatic production line.

In this design, based on a full analysis of the relevant data, based on structure features of machine parts, machining parts size precision, surface roughness requirements and positioning clamp method, processing methods and processes used in the tool, productivity, cutting, and specially designed six-hole drilling spindle box.

Keywords: reducer, modular machine, multi-spindle box, drilling

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目 录

前 言 .................................................................................................... 1 第一章 绪 论 ...................................................................................... 3

1.1 组合机床概述......................................................................... 3 1.2 该课题研究的目的和意义..................................................... 3 1.3 组合机床发展史..................................................................... 3 1.4 国内外该研究技术现状......................................................... 4 1.5 发展趋势................................................................................ 5 1.6 本课题研究的基本内容......................................................... 5 1.7 本课题主要研究解决的难点问题和采用的办法 ................ 6 第2章 多孔钻组合机床方案拟定..................................................... 7

2.1 零件分析................................................................................ 7

2.1.1零件的技术要求............................................................ 7 2.1.2结构方案分析和方案的选择........................................ 7 2.1.3选择定位基准的原则及应注意的问题 ........................ 8 2.1.4确定夹压位置应注意的问题........................................ 8 2.2工艺分析................................................................................. 8 2.3确定机床的配置形式............................................................. 9

2.3.1不同配置形式组合机床的特点及适应性 .................... 9 2.3.2不同配置形式组合机床的加工精度 .......................... 10 2.3.3选择机床配置形式应注意的问题.............................. 10 2.4组合机床切削用量............................................................... 11

2.4.1组合机床切削用量的选择特点.................................. 11 2.4.2确定切削用量应注意的问题...................................... 11 2.5组合机床切削用量选择及计算 ........................................... 11 第3章 组合钻床总体设计 .............................................................. 14

3.1被加工零件工序图............................................................... 14 3.2 加工示意图.......................................................................... 15

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3.2.1 加工示意图的画法及注意事项................................. 15 3.2.2选择刀具，工具，导向装置并标注其相关位置及尺寸 .......................................................................................... 16 3.2.3确定动力部件的工作循环及工作行程 ...................... 18 3.2.4其它注意问题 ............................................................. 20 3.3 机床尺寸联系总图.............................................................. 20

3.3.1动力部件的选择.......................................................... 21 3.3.2 夹具轮廓尺寸的确定................................................. 23 3.3.3 机床的装料高度......................................................... 23 3.3.4中间底座的轮廓尺寸.................................................. 23 3.3.5多轴箱轮廓尺寸.......................................................... 23 3.3.6 机床分组 .................................................................... 24

第4章 组合机床多轴箱设计........................................................... 26

4.1通用多轴箱的组成................................................................ 26 4.2多轴箱设计步骤和内容........................................................ 26

4.2.1多轴箱设计原始依据.................................................. 27 4.2.2主轴结构的选择及计算.............................................. 27 4.2.3主轴分布类型及传动系统设计.................................. 28 4.2.4绘制多轴箱设计原始依据图...................................... 29 4.3传动系统的设计计算............................................................ 29

4.3.1传动系统的设计计算.................................................. 30 4.3.2选取轴承 ..................................................................... 32 4.3.3轴的强度校核 ............................................................. 32 4.3.4齿轮的验算及校核...................................................... 33 4.3.5 油泵轴及手柄轴的布置............................................. 36 4.4绘制多轴箱总图.................................................................... 36 结 论 .................................................................................................. 40 谢 辞 .................................................................................................. 41 参考文献 ............................................................................................ 42

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前 言

毕业设计是完成了大学的全部课程之后进行的一次理论与实际的综合运用，是工科学生在校学习的最后一个重要环节。其目的在于培养学生综合运用专业知识和理论知识，使其对专业知识、技能有进一步的提高；通过设计实践环节培养学生运用设计资料、手册及熟悉国家标准和规范的能力，学会编写设计说明书，提高综合素质；培养学生独立解决本专业一般工程技术问题的能力，使学生具有一定的机械设计技能和掌握机械设计的一般方法和步骤，树立良好的设计思想和工作作风，为以后从事专业技术工作打下基础。

随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，在现代工业运用中，大多数机器的设计和制造都是用机床大批量完成的。现代大型工业技术的飞速发展，降低了组合机床的实现成本，软件支持机制也使得实现变得更为简单，因此，研究组合机床的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。

在各种机械设计和制造业中，组合机床的应用越来越广泛，越来越转化为生产力，对组合机床的研究具有重要的现实意义。组合机床是根据工件加工需要，以通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了设计和制造的周期，因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到了广泛的应用，并可用以组成自动生产线。

总体方案的拟定是设计组合机床最关键的一步。方案制定得正确与否，将直接影响机床能否达到合同要求，保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。对于同一加工内容，有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采用哪种方案时，必须对各种可行的方案作全面分析比较，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟订出

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先进、合理、经济、可靠的工艺方案。

在组合机床诸多零件中，多轴箱和夹具与组合机床密切相关，是组合机床的重要组成部件。就多轴箱设计来说，工作量主要集中在传动系统的设计上，轴的设计必须保证各轴的转速、旋向、强度和刚度，而且应当考虑有无让刀，有无调位机构等。

本课题基于使设计出的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好提出的要求，着重选择最佳的工艺方案，合适地确定机床工序集中程度，合理地选择组合机床的通用部件，恰当的组合机床的配置型式，合理地选择切削用量，以及设计高效率的主轴箱就是本次设计主要内容。具体的工作就是要制定工艺方案，进行机床结构方案的分析和确定，进行组合机床总体设计，组合机床的部件设计和施工设计，使其具有工程意义，实现其在实际应用中的价值。

本次设计工作将设计一台双面卧式钻孔组合机床（减速器箱座端面孔）。因此，目的是使设计出的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好。从而选择最佳的工艺方案，合适地确定机床工序集中程度，合理地选择组合机床的通用部件，恰当的组合机床的配置型式，合理地选择切削用量，以及设计高效率的夹具、工具、刀具及主轴箱就是本次设计主要内容。具体的工作就是要制定工艺方案，进行机床结构方案的分析和确定，进行组合机床总体设计，组合机床的部件设计。

摘要部分，指出了本课题的研究概况及方法；第1章主要介绍了本课题的研究对象；第2、3章是本论文的主体部分，主要给出了本次课题研究的双面卧式钻孔组合机床的总体设计；第4章是多轴箱设计。接下的几个部分分别给出了通过本课题的研究之后得出的结论，表达了对学院老师特别是导师的感谢，给出完成本论文所需要的参考文献。

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第一章 绪 论

1.1 组合机床概述

组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，再配以少量专用部

件而组成的专用机床，具有一般专用机床结构简单，生产率及自动化程度高，易保证加工精度的特点，又能适应工件的变化，具有一定的重新调整、重新组合的能力。组合机床可以对工件采用多刀、多面及多方位加工，特别适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。组合机床可完成钻、扩、铰、镗孔、攻螺纹、车、铣、磨削以及滚压等工序。

1.2 该课题研究的目的和意义

传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，成产效率低且加工精度不稳定，组合机床能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定。本课题针对变速箱壳体设计专用多孔钻机，有利于提高大批量生产的变速箱的生产效率，提高加工精度稳定性，节约社会资源。

1.3 组合机床发展史

专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。

最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。

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二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02微米。

1.4 国内外该研究技术现状

组合机床自1911年在美国研制成功后便广泛应用于大批量生产的汽车工业中，并且随着汽车工业的发展而逐步完善。组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹具，采用多把刀具同时进行加工。组合机床的辅助动作实现了自动化，具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时，合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床，且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里，它对于提高加工效率，降低对操作者的技术要求起到了很大的作用，尤其是组合铣床和专用钻床，在壳体类零件的加工线中应用非常广泛。

近几年来，由于国家加大基础设施的投入，工程机械需求呈现了强劲的增长势头，部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业进行调控，但许多重点工程都陆续开工上马，工程机械虽不会出现过热现象，但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比，其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少，以装载机为例：目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件，大多采用通用设备加工，这种加工方式的缺点有：生产能力难以扩大，产品质量不稳定，在制品积压严重，经济效益不够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐步认识到这一问题。在机构件方面，厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车架、后车架，前后铰接架的孔系进行加工，零件一次装夹，多头同时

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加工，比通用机床单孔逐个加工，效率提高了3—6倍，而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由±1mm提高到±0.2mm，，同轴度0.5mm提高到±0．08mm孔系平行度由0.7mm提高到±0.1 mm 而且所有精度均靠机床本身的装配精度保证，为提高整车的质量奠定了基础。变速箱箱体是装载机运动系统中的核心部件， 零件本身的结构刚度较差，而加工精度相对要求较高，不采用特殊措施，使得与变速器结合面0．08mm的平面度以及各孔对此面的垂直度，各孔中心矩均难以保证。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅速扩大生产规模，解决通用机床加工效率低，同一工序需要多台机床加工的难题。在工程机械快速发展的今天，我们面临的产品上规模，质量上台阶的难题，都可以运用组合机床加工得到有效的解决，组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。

1.5 发展趋势

现阶段组合机床主要应用于大批量生产中，随着组合机床加工的发展与各种生产管理技术的发展与完善，组合机床在中小批量生产中也将得到广泛的应用，应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。

组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

1.6 本课题研究的基本内容

(1)零件分析

仔细阅读所拿到的零件图纸，分析零件的结构特点及技术要求。 (2)拟定零件工艺方案

确定零件的材料，加工时的定位基准以及零件的加工工艺方案。

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(3)总体方案设计

确定机床的配置形式及总体结构方案。 (4)组合机床设计——三图一卡设计

确定被加工零件的工序图，零件加工示意图，绘制机床尺寸联系图。 (5)主轴箱设计

绘制主轴箱草图，选择主轴结构形式及动力计算，设计传动系统。

1.7 本课题主要研究解决的难点问题和采用的办法

(1) 多轴箱传动系统的设计

根据查阅各种资料，以及参阅多孔钻相关案例，拟采用多轴钻动力箱的形式，将输出轴按所要加工孔的位置尺寸分布，动力从驱动轴输出后经传动轴将动力传递给各个主轴分布形式如图1-1所示

图1-1 多孔钻动力轴传动系统示意图

(2) 组合机床的配置形式

为了方便加工，拟采用传统的双面卧式钻床形式。

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第2章 多孔钻组合机床方案拟定

2.1 零件分析

被加工零件：减速器底座 工件材料： HT200

图2-1减速器零件图

2.1.1零件的技术要求

(1) 保证12Xφ12mm孔对基准中心的位置度 (2) 水平方向孔中心到设计基准的位置度要求 (3) 垂直方向孔中心到设计基准的位置度要求

2.1.2结构方案分析和方案的选择

本课题是针对变速箱壳体端面上12个孔钻削这一特定工序而设计

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的一台专用组合机床。正确选择加工用定位基准是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序，从而实现减少机床台数的效果。由于采用专用夹具，对其精度要求完全可以达到。

2.1.3选择定位基准的原则及应注意的问题

(1) 应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准。这样可以减

少基准不符的误差，以保证加工精度，但在某些情况下，却必须选用其它作为定位基准。

(2) 选择定位基准应确定工件定位稳定。尽量采用已加工较大平面作为定

位基准，这对于加工尤为重要。

(3) 基准统一原则，即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同

表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体类零件尤为重要。

2.1.4确定夹压位置应注意的问题

(1) 保证零件夹压后定位稳定。为使工件在加工过程中不产生振动移动，

夹压力要足够，夹压点布置加压合力落在定位平面内。 (2) 尽量减少避免零件夹压后得变形，消除其对加工精度的影响。

2.2工艺分析

工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程。深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，夹紧方式，工艺方法和加工过程所用的刀具，切削用量及生产率等。

选择单工位，双面组合机床，使机床结构简单，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。 1. 加工精度的要求

由于加工孔相对于中心的位置度要求比较高，因此采用单工位方法一次定位，可以减少定位误差。

2. 被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求。

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这些特点在很大的程度上决定采用卧式机床。一般来说，孔中心线与定位基面平行宜采用卧式机床。该组合机床是钻12Xφ12mm，表面粗糙度为12.5，两孔之间同轴度为0.5mm，因此采用移动式钻模板。

本道工序的夹紧也非常方便，可以利用上一道工序的加工特点。孔定位，底面定位，端夹紧，定位可靠，夹紧装卸方便，工艺装备简单。根据上述被加工零件的结构特点，加工要求，可以确定机床配置形式为卧式组合机床，这种配置形式可达到较高的加工精度，对于精加工机床的夹具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，对于粗加工机床采用固定式导向，能达到±0.2mm。

2.3确定机床的配置形式

通常根据工件的结构特点，加工要求，生产率和工艺过程方案等，大体上就可以确定应采用哪种基本形式的组合机床。但在基本形式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。它们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，在有些情况下，对于工艺过程方案做不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合多快好省的要求。因此，在最后决定机床配置形式和结构方案时，必须注意下面一些问题： (1) 加工精度要求的影响 (2) 机床生产率的影响

(3) 被加工零件的大小，形状加工部位特点的影响 (4) 车间布置情况的影响 (5) 工艺间联系情况的影响

(6) 使用厂的技术后方和自然条件的影响

2.3.1不同配置形式组合机床的特点及适应性

单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型

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箱体件的加工。根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。各种形式的单工位组合机床具有固定的夹具。通常可以安装一个工件特别适合于大中型零件的加工。本设计的零件中型，需要加工的孔径一般，且与轴箱配合安装，基于这点考虑，本设计采用单工位组合机床是合适的。

卧式组合机床的刀具主轴水平布置，动力部件沿水平方向进给，按加工要求的不同，可配置成单面、双面或多面的形式。本题目选用双面卧式即可。

2.3.2不同配置形式组合机床的加工精度

在组合机床上影响加工精度的因素很多，一般分为与切削负荷无关的误差（如机床原始误差，工件安装误差，夹具与刀具的误差，其它偶然性误差等）和与切削负荷有关的误差（如夹压变形，热变形，刀具磨损所引起的误差和其它偶然性误差）。组合机床加工精度通常是靠夹具来保证的，我们也可以把影响加工精度的因素分为加工误差和夹具误差两大类。那么现在的问题在于确定夹具误差和加工误差的比例，这个问题的解决通常是根据经验数据来进行机床配置形式的选择。一般从固定式夹具组合机床的加工精度和移动式夹具组合机床的加工精度来考虑。固定式夹具单工位组合机床加工精度最高。这种机床由于零件采用固定导向的位置度可以达到0.2mm。可见这种形式的组合机床加工此类零件能稳定的保证加工精度。

2.3.3选择机床配置形式应注意的问题 (1) 适当提高工序集中程度

在确定机床的配置形式和结构方案时，要合理解决工序集中程度的问题。在一个动力头上安装多轴，同时加工多孔来集中工序，是组合机床最基本的方法，在一台机床主轴数量有达200根左右的。但是，也不应无限制地增加主轴数量，要考虑到动力头及主轴箱的性能和尺寸，并保证调整和更换刀具的方便性。

(2) 注意排屑和操作使用的方便性

排除切屑和操作使用的方便性对机床方案也有影响。

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(3) 夹具形式对机床配置形式的影响

选择机床配置形式时要注意考虑夹具结构的实现可能性和工作的可靠性，在决定加工一个工件的成套流水线上个机床的型式时，还应注意机床与夹具的型式尽量一致，尤其是粗加工机床。这样不仅有利于保证加工精度，而且便于设计，制造和维修，也提高了机床之间的通用化程度。 (4) 另外还应具有一定的成产批量

综上：本题目应采用固定液压夹具的单工位卧式双面组合机床。

2.4组合机床切削用量

2.4.1组合机床切削用量的选择特点

(1) 多数情况下，组合机床为多轴，多刀，多面同时加工。因此，所选用

的切削用量，根据经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。 (2) 组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑

台。工作时要求所有刀具每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量应是适合于所有刀具的平均值。因此，同一多轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量与其相适应，以满足不同直径的加工需要。

2.4.2确定切削用量应注意的问题

(1) 尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。由于本设计所加工孔

工艺要求相同，所以选择同一数据即可。 (2) 切削用量选择应有利于多轴箱设计。

(3) 选择切削用量时，还应考虑所选动力滑台的性能尤其是当采用液压动

力滑台时，所选择的每分钟进给量一般应比动力滑台可实现的最小进给量大50%左右。否则，会由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度，甚至造成机床不能正常工作。

2.5组合机床切削用量选择及计算

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由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。总体上说：在采用多轴加工的组合机床的切削用量和切削速度要低一些。根据现有组合机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量约30%左右。 1. 切削用量：

用直径D=12mm的高速钢钻头钻20mm深的孔，根据刀具直径和工件，刀具材料，查阅 《组合机床设计简明手册》（以下简称 《简明手册》） P130表6-11 钻孔切削用量得：

加工铸铁材料切削速度为：v=16～24m/min； 加工铸铁材料进给量为：f=0.12～0.2 mm/r； 查阅 《简明手册》 表2.15得： v=18m/min，f=0.2mm/r； 由公式：v=πd n／1000得: 主轴转速n=477.7r/min。

查阅 《简明手册》 P134表6-20 钻孔切削力F，切削转矩T，切削功率P计算公式如下：

F?26Df0.8HB0.80.6 式（2-1）

0.6T=10D1.9fHB 式（2-2）

p?6942.57?18?.34 ? 0 kw 9740?D9740?12??Tv式（2-3）

式中：F—切削轴向力（N）；

D—钻头直径（mm）；

f—每转进给量（mm／r）；

T—切削转矩（N.mm）；

P—切削功率（KW）；

v—切削速度（m／min）；

HB—零件的布氏硬度值，通常给出一个范围。

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对于公式（2-1）~（2-3）取最大值，硬度HB 157 ~ 236。 由公式2-1得：

F?26Df0.8HB0.6?26?12?0.20.8?1780.6?1928.5N

总轴向力：F总?6F?6?1928.5?11571N 由公式2-3得： p?Tv9740?D?6942.57?189740?12???0.34kw

P切削=6x0.34=2.04kw 查[简明手册]表5-39：

本机床左右多轴箱均采用1TD32-Ⅱ型动力箱（nq=1430r/min;电动机选Y100L2—4型，功率为3KW）。 2. 滑台每分钟进给量的计算 由《简明手册》 n?f?vf 式中：n—主轴转速（r／min） f—主轴进给量（mm／r）

vf—滑台每分钟进给量（mm／min）

3. 主轴直径的确定

由《简明手册》表3-4 轴能承受的扭矩计算：

d?B410T 式(2-4) 可算出本设计中攻螺纹主轴的大致直径 式中：d——主轴直径（mm） T——转矩（N·m）

B——系数，B与扭矩角[φ]有关，当为刚性主轴时，B=7.3。 加工铸铁时T=10DD1.9f0.8HB0.6，

由于本设计中D=12mm，f=0.2mm/r，HB=178,所以转矩T=6942.57N.mm，

主轴直径d=21mm 查[简明手册]表3-4取： 主轴直径d=25mm。

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第3章 组合钻床总体设计

组合机床总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图。

3.1被加工零件工序图

被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸，精度，表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准，加紧部位以及被加工零件材料，硬度和在本机床加工前的加工余量等情况的图样，是组合机床设计的具体依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。零件工序图应包括下列内容： 1． 在图纸上应表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的肋、壁布置及有关结构的形状及尺寸，以便检查工件，夹具，刀具是否发生干涉。

2． 在图上应表示出加工用定位基准，夹紧部位及夹压方向，以便依次进行定位支撑，限位，夹紧，导向装置的设计。

3． 在图上应表示出加工表面的尺寸，精度，表面粗糙度，形状位置尺寸精度及技术要求（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。

4． 图中还应注明被加工零件的名称，编号，硬度，材料，重量以及被加工部位的余量等。

绘制被加工零件工序图的注意事项：

（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出该机床的加工内容。绘制时，应按一定比例，选择足够视图及剖视，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床，夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。凡本道工序保证的尺寸，角度等均应在尺寸数值下方画粗实线标记，另外还要用专门符号表示出加工用定位基准夹压位置，方向以及辅助支撑。

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（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为方便加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不采用极坐标系标注。 （3）应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。 被加工零件工序图如3-1图所示

图3-1 减速器底座加工工序图

3.2 加工示意图

3.2.1 加工示意图的画法及注意事项

加工示意图是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。是设计刀具，辅具，夹具，多轴箱和液压，电气系统以及选择动力部件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据。在绘制加工示意图时应注意：

加工示意图绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计,同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根,但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴

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彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时,必须以实际中心距严格按比例画,以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画加工终了位置。采用标准通用结构时只画外轮廓,但须加注规格代号。

加工示意图的绘制为夹具力的计算和夹具体各部分尺寸的确定提供了基础。

3.2.2选择刀具，工具，导向装置并标注其相关位置及尺寸

1．刀具选择

刀具选择要考虑工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生产率要求等因素。一般孔加工刀具其直径选择应与加工部位尺寸，精度相适应，其长度要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端与导向外套端面有一定距离（一般30~50mm）。查《钻削、扩削、绞削加工》莫氏锥柄麻花钻的直径系列由D=12mm选取麻花钻类型为锥柄麻花钻，参数如下：

L=189mm l=101 mm 顶角2φ=118?度 后角α=14?度 螺旋角β=29?度 锥度号为2

图3-2刀具示意图

2．接杆选择

多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如图2－6所示：

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图3－3 可调连接杆

由《简明手册》表3-6知，主轴外伸尺寸L=115mm。 查《简明手册》表8-1可得，接杆参数： A型：D=28 mm，D11=40mm，D2 =28mm； L1=42mm，L2=51mm。

连接杆上的尺寸d与主轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据接杆直径d选择刀具接杆参数如表3－1所示：

表3－1刀具接杆参数表

d(h6) 28 d1(h6) Tr28×2 d2 莫氏2号 d3 28 L 95 l1 51 l3 42 螺母厚度 12

3．导向选择 选用可换钻套

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图3-4可换钻套

可换钻套尺寸：导向长度L1=16mm，选取钻套用A型衬套：导向至工作端面钻铸件时14mm。

3.2.3确定动力部件的工作循环及工作行程

动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回原始位置的动作过程。一般包括快速引进，工作进给，快速退回等动作。有时还有中间停止，多次往复进给，跳跃进给，死挡铁停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的。

图3-5工作行程示意图

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（1）快速进给长度应等于工件加工部位长度与刀具切入长度L1和切出长度L2之和，切入长度应根据工件端面的误差情况在5-10mm之间选择。

（2）快速退回长度等于快速引进与工作进给长度之和。快速进给是指动力部件把多轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置，其长度尺寸如下：

工作进给长度L：

工L?L1?L2?lL工：工作进给长度

L1：切入长度

l：加工长度 L2：切出长度

L工=5+20+5=30mm

切入长度一般为5~10mm，取5mm，切出长度为0。

快速引进长度：快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度由具体情况确定。本工序选取快速引进长度为75mm。

动力部件总行程：动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程为400mm前备量为30mm，后备量为240mm。

工作循环图如下：

图3-6工作循环图

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3.2.4其它注意问题

(1) 加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当。尤其是从多轴箱端

面到刀尖的轴向尺寸应齐全，以备检查行程和调整机床使用。图上应标注各主轴的切削用量及必要说明。 (2) 加工示意图应按加工终了状态绘制。

(3) 加工示意图上应有表示加工过程的工作循环图及各行程长度。

加工示意图如下图所示：

图3-7 加工示意图

3.3 机床尺寸联系总图

一台组合机床主要由滑台、钻削头、夹具、多轴箱、动力箱、立柱、立柱底座、中间底座、侧底座以及控制部件和辅助部件等组成。其中夹具和多轴箱是按加工对象设计的专用部件，其余均为通用部件，且专用部件中的绝大多数零件（约70%—90%）也是通用零件。

加工时，刀具由电动机通过动力箱、多轴箱驱动做旋转主体运动并通过各自的滑台带动做直线进给运动。

机床尺寸联系总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式，主要构成级各部件安装位置，相互联系，运动关系和操作方位的总体布局图。 机床尺寸联系总图表示的内容：

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(1) 表示机床的配置形式和总布局。

(2) 完整齐全的反映各部件之间的主要装配关系和尺寸联系、专用部件的

主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。

(3) 标注主要通用部件的规格代号和电动机型号、功率及转速，并标出机

床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件。 (4) 标明机床验收标准及安装规程。

3.3.1动力部件的选择

组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削用头及实现进给运动的动力滑台。影响动力部件选择的主要因素为： （1）切削功率 （2）进给力 （3）进给速度 （4）行程

（5）多轴箱轮廓尺寸

（6）动力滑台的精度和导轨材料 具体动力部件的选择： 1．选择动力箱 多轴箱的动力计算：

nF多箱=?Fi

i=1式中Fi——各主轴所需的轴向切削力，单位为N

F?26Df0.8HB0.6?1928.5N

Fi=6F=6×1928.5=11571N

多轴箱所需要的功率计算：多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。

多轴箱所需要的功率计算公式：

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nn切削n空P多箱?P切削?P空?P失??Pi?1??Pi?1??Pi?1失

式中 ：P切削——切削功率，单位为KW P空 ——空转功率，单位为KW

P失 ——与负荷成正比的功率损失，单位为KW

每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根主轴的空转功率按《简明手册》 P62 表4-6确定；每根主轴上的功率损失，一般取所传递功率的1%。

主轴的切削功率计算公式：

P=Tv/9740?D=0.34KW P切削=6P=6x0.34=2.04KW

空转功率：由于主轴直径为25mm，根据《简明手册》P62 表4-6： P空=6x0.05=0.03KW；

功率损失：每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1% P失=(2.04+0.03)×1%=0.0204KW；

nnn0.9821 ?0.168?0.0115?1.1616KW P多箱?P切削?P空?P失??P切削??P空??P失?2.65

i?1i?1i?1查《简明手册》表5-39：

本机床左右多轴箱均采用1TD32-Ⅱ型动力箱（机选Y100L2-4型，功率为3KW）。

电动机转速为1430r／min，动力箱输出转速为715r／min。

2．选择动力滑台

根据选定的切削用量，计算总的进给力，根据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用1HY32-IA 型液压滑台，以及相配套的侧底座（1CC321- I A型）。 查《简明手册》 P91表5-1： 滑鞍宽度：400mm

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nq=1430r/min；电动

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滑鞍长度：630mm 行 程：400mm 滑座长度：1180mm 高 度： 560mm 工进速度：20-650mm/min 快进速度：10m/min

3.3.2 夹具轮廓尺寸的确定

组合机床夹具是保证零件加工精度的重要部件，是用于定位和夹紧工件的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。

3.3.3 机床的装料高度

装料高度是指机床上工件的定位基准面到底面的垂直距离。选取机床装料高度应与车间工件输送轨道高度相适应，还应考虑通用部件，中间底座，夹具等部件高度尺寸的限制等，考虑上述刚度结构功能和使用要求等因素选取计算：

最低孔高度 h1=114.5mm 滑台高度 h3=290mm 侧底座高度 h4=560mm 取H=964.5mm。

3.3.4中间底座的轮廓尺寸

中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其面上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件及配套部件的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。本设计中，中间底座长600mm，宽520mm，高560mm。

3.3.5多轴箱轮廓尺寸

标准通用多轴箱厚度是一定的，卧式325mm。因此，确定多轴箱主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1。

B?b?2b123

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H?h?h1?b1

式中：

b——工件在宽度方向相距最远的两孔的距离 b=236.6mm；

b1——最边缘主轴中心至箱体壁距离 b1>70~100mm 取b1=100mm； h——工件在高度方向相距最远的两孔距离 h=32.5mm； h1——最低轴高度 B=236.6+2×100=436.6mm

h1=h2+H-（0.5+h3+h4）=115+880-（0.5+320+560）=114.5mm H=114.5+100+32.5=247mm

查《简明手册》P135 表7-1 选取多轴箱体规格尺寸500×400 mm。 机床联系尺寸总图如图3-8所示：

图3-8 机床尺寸联系总图

3.3.6 机床分组

为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同功能划分编组。本机床编组如下：

第10组 滑台侧底座 第11组 右滑台侧底座 第12组 中间底座 第20组 夹具

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第30组 电气装置 第40组 传动装置 第50组 液压装置 第60组 刀具 第61组 工具 第71组 左多主轴箱 第72组 第80组 第90组

右多主轴箱润滑装置 挡铁 25

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第4章 组合机床多轴箱设计

4.1通用多轴箱的组成

多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。其基本结构中箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、传动齿轮、动力箱和电动机齿轮等为传动类零件；分油器、注油标、排油塞、和防油套等为润滑及防油元件。

在多轴箱箱体内腔，可安排两排32mm宽的齿轮或三排24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间可安排一排（后盖用90mm厚时）或两排（后盖用125mm厚时）24mm宽的齿轮。

4.2多轴箱设计步骤和内容

多轴箱的通用零件的编号方法如下：

T07或1T07系指与TD或与1TD系列动力箱配套的主轴箱通用零件，其标记方法详见《简明手册》中表4-1、表4-2、表4-4、表4-5和第七章相应的配套零件表。

顺序号和零件顺序号表示的内容随类别号和小组号的不同而不同。例如：800×630T0711-11，表示宽800mm，高400mm的主轴箱体；30T0731-42，表示有Ⅳ排齿轮，用圆锥滚子轴承、直径为φ40mm的传动轴；3×40×40T0741-41表示模数为3、齿数为40、孔径为φ20mm和宽度为32mm的齿轮。

多轴箱的通用箱体类零件配套表详见《简明手册》中表7-4；箱体材

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料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。多轴箱体基本尺寸系列标准（GB3668.1-83）规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，多轴箱体宽度和高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺寸见《简明手册》中表7-1 选择；多轴箱后盖与动力箱法兰尺寸见《简明手册》中表7-2，其结合面上联接螺孔、定位销孔及其位置与动力箱联系尺寸相适应（参见《简明手册》中表5-40）；通用多轴箱体结构尺寸及螺孔位置详见《简明手册》中表7-1及表7-3。

多轴箱的标准厚度为180mm，用于卧式主轴箱的前盖厚度为55mm，用于立式的因兼作油池用，故加后到70mm，基型后盖的厚度为90mm，变形后盖厚度为50mm，100mm和125mm三种，应根据多轴箱的传动系统安排和动力部件与多轴箱的连接情况合理选用。

4.2.1多轴箱设计原始依据

(1) 多轴箱轮廓尺寸500X400mm。 (2) 多轴箱与工件相对位置尺寸。

(3) 被加工零件轮廓尺寸及所加工孔位置。 (4) 动力部件

4.2.2主轴结构的选择及计算 1. 主轴结构形式的选择

主轴结构形式由零件加工工艺决定，并考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承形式是主轴部件结构的主要特征，加工过程中轴向力较大，最好用推力球轴承承受轴向力，而用向心球轴承承受径向力。 2. 通用主轴型式的初步确定

根据前期设计计算初步选定主轴轴径为25mm。

齿轮模数m一般用类比法确定。多轴箱中的齿数模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要大于两种。本设计齿轮模数选2和3初选齿轮模数为m=2或3。

主轴的型式主要取决于加工工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。本设计中根据加工工艺要求，采用了第一种前支承为

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推力球轴承、向心球轴承，后支撑为圆锥滚子轴承。其装配结构、配套零件及联系尺寸详见《简明手册》中第七章第二节。

主轴材料采用了40Cr钢，热处理C42。 数量：12根。

由于是12根主轴同时对12个φ12mm的孔进行加工，所以12根主轴的相对位置应与12个孔的相对位置保持一致。

4.2.3主轴分布类型及传动系统设计 1. 主轴分布类型

拟订多轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴中心尽可能的分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分贝设置中心传动轴；非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴（如一根传动轴带两根或三根主轴）；然后根据已选定的各中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。

组合机床加工的零件时多种多样的，结构也是各不相同，零件上孔的分布可分为4类： (1) 同心圆分布 (2) 直线分布

(3) 圆周和直线混合分布 (4) 任意分布

综上：此方案传动轴、齿轮数最少，采用多组同心圆分布，一根传动轴带动3根主轴的方案，主轴齿轮规格相同。 2. 传动系统设计

(1) 将主轴同心分布，用一根传动轴带动多根主轴。 (2) 确定驱动轴转速，转向及位置。

(3) 用最少的齿轮和中间传动轴把主轴和驱动轴连接起来。 (4) 设计手柄轴手动调节装配。 (5) 润滑油泵安排。

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4.2.4绘制多轴箱设计原始依据图

多轴箱设计原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的。其内容及注意事项如下：

(1) 根据机床尺寸联系图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱

驱动轴的相对位置尺寸。

(2) 根据尺寸联系图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主

轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。 (3) 根据加工示意图标注各主轴转速及转向。

(4) 列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸。 (5) 标明动力件型号及其性能参数。 多轴箱原始依据图如下图所示：

YOX

图4-1多轴箱设计原始依据图

4.3传动系统的设计计算

多轴箱传动系统设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置

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及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。并有以下要求：

1．在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。因此，应尽量用用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改动传动比的方法解决。

2．尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，可用一根强度较高的主轴带动1~2根主轴的传动方案。

3．为使结构紧凑，主轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为1~1/1.5），后盖内齿轮传动比允许取至1/3~1/3.5；尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转速较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。

4．用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第Ⅰ排，以减少主轴的扭曲变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第Ⅲ排，以减少主轴的弯曲变形。

5．多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条加工路线，以免影响加工路线。

6．驱动轴直接带动的传动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。

4.3.1传动系统的设计计算

1. 各齿轮参数的设计计算：齿轮齿数和传动轴转速的计算公式如下： u=

z主z从 =

m2n从n主 式(4-1)

A =

?z主?z从? =mSz 式(4-2)

2n主=n从u=n从z从z主 式(4-3)

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n从=n主u=n主2Amz主z从2A 式(4-4)

2Auz从?—z从?m（1?n主n从?）m（1?u） 式(4-5)

z从=2Am—z主=2Am（1+n从n主=）2Am1+u 式(4-6)

式中： u——啮合齿轮副传动比；

Sz——啮合齿轮副齿数和；

z主、z从——分别为主动和从动齿轮齿数；

n主、n从——分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/min； A——齿轮啮合中心距，单位为mm； M——齿轮模数，单位为mm。

已知：主轴转速 n=477.7r/min，主轴直径 d=25mm，主轴齿轮模数 m=2。 取驱动轴齿轮的模数m=3，齿数Z驱=22（数量1个，设在第Ⅳ排）。 2. 传动轴1即轴9的齿轮参数设计 m=3 （数量1个，设在第Ⅳ排） 3. 传动轴2、3即轴7、8的齿轮参数设计 m=3 （数量1个，设在第Ⅳ排） 4. 主轴1、2、3齿轮参数设计

取传动轴齿轮的模数m=2，齿数Z=24（数量2个，分别设在第Ⅱ、Ⅲ排）。

m=2

主轴1、3（数量各1个，设在第Ⅲ排）。 主轴2（数量1个，设在第Ⅱ排）。 5. 主轴4、5、6的齿轮参数计算设计

取传动轴齿轮的模数m=2，齿数z=23（数量2个，分别设在第Ⅱ、Ⅲ排）。

m=2

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主轴4、6（数量各1个，设在第Ⅱ排）。 主轴5（数量1个，设在第Ⅲ排）。 6. 齿轮齿数模数的确定

齿顶圆直径 da?(z?2ha)?m 齿根圆直径 df?(z?2ha*?2c)?m 分度圆直径 d?mz

(1) 轴0齿轮： z=22 m=3 d=66 (2) 轴1-6齿轮： z=23 m=2 d=46 (3) 轴7、8齿轮： z=33 m=3 d=99

z=20 m=3 d=60 (4) 轴9齿轮： z=28 m=3 d=84

z=23 m=2 d=46

(5) 轴10齿轮： z=27 m=2 d=54

轴11齿轮： z=24 m=2 d=42

4.3.2选取轴承

Φ25轴选取E8205止推轴承，E205滚珠轴承，E7505圆锥滚子轴承； Φ20轴选取7204圆锥滚子轴承；

Φ30轴选取7506圆锥滚子轴承，以上轴承均满足要求。

4.3.3轴的强度校核

轴的材料选用45钢，在选择轴的直径时候，主轴直径按照强度和刚度条件进行了选择，故其力学性能可以满足传递扭矩的要求。传动轴只是进行了粗劣的估计，需要对其进行校核。由《机械设计》知：根据轴的受载情况可以采用不同的计算方法。对于传动轴，只按照转矩计算轴的强度即可。其强度条件为：

9.55?100.2?d6**Pn??MPa ?T? ??T?TWT3 式（4—7）

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式中：?T??扭转切应力（MPa）； T——轴所受的转矩（N?mm）； WT——轴的抗扭截面系数（mm）； P——轴传递的功率（kw）； n——轴的转速（r/min）； d——轴的直径(mm)；

，查手册知??T?——轴的许用扭转切应力（MPa）力为25～45MPa。

在所有的传动轴中，需要按照分2类进行校核

（1） 主轴1、2、3、4、5、6：P=0.34KW，n=477r/min, d=25mm代入上述（4—7）式，得

代入数据：??TWT9.55?10?0.2?d6345钢的许用扭转切应

PT3.2MMPan≈???2PaT? 满足要求。

（2） 传动轴7、8、9：P=0.34KW,n=563r/min,d=20mm代入上述（4—7）式，得

9.55?100.2?d6Pn≈3.7?MPa 满足要求。 ???MPaT代入数据：?T?T?WT3

4.3.4齿轮的验算及校核

齿轮传递功率较小，为机床主传递机构，要求机床结构紧凑，使用寿命长，查常用齿轮材料及性能表选择齿轮的材料为40Cr，表面淬火，齿面硬度为48～55HRC，选择齿轮精度等级为7级精度（GB10095-88）。

对多轴箱中承受载荷最大、最薄弱的轴9上的齿轮进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的验算。

齿轮的主要几何尺寸在设计传动系统时已经确定。

d?mz?84

齿轮齿宽为24mm。 最大切削速度

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VMAX??dn60?1000?3.14?84?56360?1000?2.47rmin

1．校核其齿面接触强度

?H?ZEZHZ?2KT1bd12???1???H

确定式中各项数值 切削转矩

T?9550?Pn

?9550?0.34?105633?7.03?10N

3查《机械设计》表6-9齿宽系数表选择?载荷系数：K?KAKvK?K?

d?0.8

查《机械设计》表6-6使用系数，确定载荷状态为轻微冲击KA?1.25； 由V?0.91m/s，查《机械设计》图6-8动载荷系数曲线上选择

KV?1.05；

由齿宽系数?K??1.05d?0.8，查《机械设计》图6-11齿轮载荷分布系数

；

齿轮为经过表面硬化，查《机械设计》表6-7齿轮齿间载荷分配系数选择K??1.1；

进而求得：

K?1.25?1.05?1.05?1.1?1.52

查《机械设计》表6-8：弹性系数ZE?189.8MPa； 节点区域系数ZH?2.5；

查《机械设计》图6-16：重合度系数Z??0.88。 齿轮工作应力循环次数N?60njLh，求得

N1?60?563?1?2?8?250?13.5?107

N2?N1??13.2?107

按不允许出现点蚀的条件查表得：

ZN1?0.92，ZN2?1.0

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

按齿面硬度在51HRC，在齿轮接触疲劳极限表内查得：

?Hlim1??Hlim2?1160MPa

接触疲劳强度的最小安全系数SHmin，按照一般可靠度要求。取

SHmin?1。

则：

???H1???Hlim1?ZN1SHmin?1076.2MPa?1160MPa

???H2?Hlim2?ZN2SHmin将上述确定的各项数值代入接触强度校核公式，得

??189.8?2.5?0.88?2?1.52?7.03?1024?4223H?1.04?11.04?415.5MPa????H1

接触强度满足使用要求。 2．校核齿根弯曲强度

?F?2KT1bd1mYFaYSaY?????F

，

YFa2?2.56查《机械设计》图6-25，得齿形系数

YFa1?2.8

查《机械设计》图6-21得应力修正系数

YSa1?1.52

YSa2?1.64

查《机械设计》表6-10得弯曲疲劳强度极限为?Flim?720MPa

取SF?1.25 (表《机械设计》6-11)，YXF?1 (由《机械设计》图6-26，因m<5)，查《机械设计》图6-25

YN1?0.93，YN2?0.93

???F1????FlimYN1YXSF?720?0.90?11.25MPa?518.4MPa

MPa?535.7MPa???F2比较：

????FlimYN2YXSF?720?0.93?11.25

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洛阳理工学院毕业设计（论文）

YFa1YSa1???F1YFa2YSa2?2.8?1.52518.4?8.21?10?3

?8.01?10?3???F2?2.56?1.64518.4

小齿轮较弱，应该按小齿轮校核弯曲疲劳强度。查《机械设计》图6-22得重合度系数YZ?0.67。

?F1?2KT1bd1mYFaYSaY??YFa1YSa1Y??2?1.52?7.03?1024?42?23?2.8?1.52?0.67MPa?30.23MPa????F

所以，弯曲强度足够。

4.3.5 油泵轴及手柄轴的布置

油泵轴的位置要尽可能靠近油池，离油面高度不大于400~500毫米；油泵轴的转速，须根据工作条件而定，主轴数目多，油泵转速应选的高些。当用R12-1型叶片泵时，油泵转速可在400~900转/分范围内选择。当箱体宽度大于800mm，主轴数多于30根时，最好采用两个油泵，以保证充分润滑。

本主轴箱内采用了一个R12-1型叶片泵，根据不只需求，油泵齿轮布置在了第四排。油泵的安置要使其回转方向保证进油口到排油口转过270度。本设计油泵轴的转速为621r/min。

多轴箱一般设手柄轴，用于对刀、调整、或装配检修时检查主轴精度。手柄轴转速尽量高些，其周围应有较大空间。本设计手柄轴的转速为685r/min。

4.4绘制多轴箱总图

多轴箱总图绘制方法特点：

1．主视图 用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。标注各轴轴号及主轴和驱动轴，液压泵轴的转速和转向。

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