1851_4缸发动机油底壳组合钻床Ⅰ主轴箱设计
1851_4缸发动机油底壳组合钻床主轴箱设计,_4,发动,机油,组合,钻床,主轴,设计
黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 I 页 4缸发动机油底壳组合钻床主轴箱设计摘 要机械制造装备的发展是机械工业最主要的环节,目前,机械加工对精度要求越来越高,机械工厂为了降低加工成本,提高加工质量,导致组合机床在制造业中应用越来越广,并已显示出巨大的优势。本组合机床主要是保证被加工零件的尺寸精度和位置精度要求,高速高效地完成对缸体的加工,设计了本组合机床。在设计过程中借鉴了国内外一些现有的组合机床设计资料。在组合机床的设计中,主轴箱加工工艺是关键。 “三图一卡”包括加工零件工序图,加工示意图,机床总图,生产效率计算卡,在此基础上,绘制了上主轴箱设计的原始依据图,拟订了主轴箱的传动路线,应用最优化方法布置齿轮。确定传动参数,绘制了上主轴箱装配图、箱体补充加工图,进行了轴、齿轮等零件的强度校核。较好地完成了设计要求,在提高了产品质量的前提下,提高了效益。大体掌握了组合机床的制造过程。组合机床上主轴箱的基础环节是绘制上主轴箱树形图,主轴箱属性图实际上是借鉴了通用机床主传动系统设计中使用的转速图、结构图经演化而得。由于主轴箱传动系统是一个原动件带动多个从动件,没有变速机构,而传动路线条数却很多,出现许多分支。从图形上看,驱动轴相当于树根,各主轴及油泵轴均为末端件,相当于各条树枝的末梢,故形象地命名为“树形图” 。关键词:组合机床,上主轴箱,三图一卡,树形图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 II 页 The Oil Pan is 4 Cylinder Combination DrillingSpindle Box DesignAuthor:Pang Yu JiangTutor:Jia Bai HeAbstractMachinery manufacturing equipment is the development of the machinery industry the most main link, at present, mechanical processing to the precision requirement more and more high, machinery factory in order to lower manufacturing costs, improve the machining quality, the combination machine tools in the manufacturing industry is more and more extensive application, and has shown great advantage. Combination machine tools is mainly by the size of the processing components to ensure the precision and location accuracy, high speed and high efficient to the finish of machining. In the design of the combination machine tools, spindle box processing technology is the key. Draw spindle box design original moved to figure, draws up the spindle box transmission line, application optimization methods decorate gear, sure drive parameters and draw the spindle box, box added processing chart assembly drawings, and axle, gears and parts of intensity. Combination machine tools spindle box foundation link is drawing spindle box tree structures, spindle box tree structures is actually lessons from the general machine main transmission system used in the design of the speed diagram, the structure of the evolution. Due to the spindle box transmission system is a former move a drive more follower, no speed changing institutions, and transmission line number but many article, appear many branches. From graphics, it is equivalent to the roots of the drive shaft, the spindle and oil pump shaft are at the end of a thing, which is equivalent to the various peripheral branches, so the image of the named tree structures. Key words: transfer and unit machine , Headstock , a three charts card Trees黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 III 页 目录1.绪 论 .11.1 课题背景及目的 .11.2 国内外研究状况 .21.3 论文构成及研究内容 .32.加工工艺分析 .43.多轴箱的基本结构及表达方法 .63.1 多轴箱的组成 .63.2 多轴箱总图绘制方法特点 .63.3 多轴箱通用零件 .74.多轴箱的设计 .84.1 绘制多轴箱设计原始依据图 .84.2 主轴、齿轮的确定及动力计算 .104.2.1 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 .104.2.2 多轴箱所需动力的计算 .104.3 多轴箱传动设计 .114.3.1 拟定传动路线 .114.3.2 确定驱动轴、主轴坐标尺寸 .124.3.3 确定传动轴位置及齿轮齿数 .124.4 绘制多轴箱总图及零件图 .174.4.1 多轴箱零件设计 .174.4.2 多轴箱总图设计 .175. 组合机床多箱 CAD 系统 .20结论 .21致 谢 .22参考文献 .23黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页 1.绪 论1.1 课题背景及目的组合机床(图 1.1)组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定形状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。图 1.1组合机床一般采用多轴、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和系列化,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、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动,来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转,由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。组合机床具有如下的特点:黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页 (1)主要用于棱体其零件和杂件的孔面加工。(2)生产率高。因为工序集中,可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。(3)加工精度稳定。因为工序固定,可选用成孰的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一至性。(4)研制周期短,便于设计、制造和使用维护,成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高,通用零部件占 7090%,通用件可组织批量生产进行预制或外购。(5)自动化程度高,劳动强度低。(6)配置灵活。因结构是横块化、组合化。可按工件或工序要求,用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线;机床易于改装:产品或工艺变化时,通用部件一般还可以重复利用。1.2 国内外研究状况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。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 2.50.63 微米;镗孔精度可达 IT76 级,孔距精度可达 0.030.02 微米。组合机床一般采用多轴、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和系列化,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、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页 动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件,有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件,主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件,有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用,往往需要应用成组技术,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。1.3 论文构成及研究内容目前,组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。其中孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。随着综合自动化的发展,其工艺范围正在扩大到车外圆、行星铣削、拉削等工序。此外还可以完成焊接、热处理、自动装配和检索、清洗等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工等行业大批大量生产中以获得广泛的应用;在一些中小批量生产的企业,如机床、机车、工程机械等制造业中也已推广应用。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件,如汽缸盖、汽缸体、变速箱体、电机座等。我国组合机床技术的发展起步比较晚,但通过不断引进大量先进的技术和设备,经过科技人员的积极消化和吸收,与时俱进,努力奋斗,使我国的组合机床技术有了迅速发展。本次毕业设计题目为 4 缸发动机油底壳组合钻床主轴箱设计,主要有以下几部分组成:绪论、总体结构设计、多轴箱设计。另外论文还包括总体结构图和主要零件的结构图。本次设计研究的主要是 4 缸发动机油底壳组合钻床主轴箱设计,本次设计重点放在多轴箱的结构设计上,同时介绍齿轮位置的设计和齿轮轴以及其它部件的选用。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页 2.加工工艺分析加工对象:4 缸发动机油底壳材料牌号:HT250材料硬度:HB190-240加工内容:在 4 缸发动机油底壳钻 11 个孔生产批量:50 万台/年工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此,应根据工件的加工要求和特点,按一定的原则、结合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素,并经过技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。本工序中两个工艺定位销孔作为基准,同时加工:(1)在 4 缸发动机油底壳上钻 11 个孔(图 2.1) , 11mm图 2.1黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页 本工序中满足工艺方案基本原则:粗精加工分开原则;工序集中原则(适当考虑相同类型工序的集中;有相对位置精度要求的工序应集中加工) 。满足在制定加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时,应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后,以减少内应力变形影响,有利于保证加工精度。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 6 页 3.多轴箱的基本结构及表达方法多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴的动力部件。其动力来自通用的动力箱,与动力箱一起安装于进给滑台,可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根轴同时对一列孔系进行加工。但也有单轴的,用于镗孔居多。多轴箱按结构特点分为通用(即标准)多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型,能利用通用的箱体和传动件;后者机构特殊,往往需要加强主轴系统刚性,而使主轴及某些传动件必须专门设计,故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱” ,即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴,借助导向套引导刀具的设计方法基本相同。处于本设计的考虑,下面仅介绍大型通用多轴箱的设计。3.1 多轴箱的组成大型通用多轴箱由箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成,其基本结构包括:箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等箱体类零件;主轴、传动轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮 13 等传动类零件;叶片泵、分油器、注油标、排油塞、油盘(立式多轴箱不用)和防油套等润滑及防油元件。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或两排 24mm 宽的齿轮。3.2 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。标注个轴轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速和黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 7 页 转向。(2)展开图 每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边(左边或右边)一半,对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根,但必须在轴端注明相应的轴号;齿轮可不按比例绘制,在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。3.3 多轴箱通用零件多轴箱通用零件包括:通用箱体类零件、通用主轴、通用传动轴、通用齿轮和套。为节约时间,把握设计重点,其详细不在此列说。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 8 页 4.多轴箱的设计目前多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。计算机设计多轴箱,由人工输入原始数据,按事先编制的程序,通过人机交互方式,可迅速、准确的设计传动系统,绘制多轴箱总图、零件图和箱体补充加工图,打印出轴孔坐标及组件明细表。一般设计发的顺序是:绘制多轴箱设计原始依据图;确定主轴结构、轴颈及齿轮拟定传动系统;计算主轴、传动轴坐标(也可用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸) 、绘制坐标检查图;绘制多轴箱总图,零件图及编制组件明细表。具体内容和方法简述如下。4.1 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”绘制的。其主要内容及注意事项如下:(1)根据机床联系尺寸图,绘制对轴箱外形图,并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。(2)根据联系尺寸图和加工示意图,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。在绘制主轴位置时,要特别注意:主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的,因此,多轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反。其次,多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合,应根据多轴箱与加工零件的相对位置找出统一基准,并标出其相对位置关系尺寸,然后根据零件工序图各孔位置尺寸,算出多轴箱上各主轴坐标值。(3)根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向(面对主轴看)可不标,只注顺时针转向。(4)标明动力部件型号及其性能参数等。图 4.1 所示为 4 缸发动机油底壳组合钻床主轴箱设计原始依据图。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 9 页 注:1. 被加工零件编号及名称:4 缸发动机油底壳。材料及硬度:HT250,190240HBS。2. 主轴外尺寸及切削用量(表 4.1) 。3. 动力部件 1TD32,电动机功率 2.2KW,电动机转速 1430r/min。 表 4.1 主轴外尺寸及切削用量主轴外伸尺寸( mm)切削用量轴号D/d L 工序内容 n(r/min) v(m/min) f(mm/min)5、67、8 32/20115 钻 4-11mm 通孔354 11.48 5017、18、19 32/20115 钻 3-11mm 通孔406 11.48 5020、21、21、2332/20 115 钻 4-11mm 通孔388 11.4850黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 10 页 4.2 主轴、齿轮的确定及动力计算4.2.1 主轴型式和直径、齿轮模数的确定(1)主轴形式的确定 主轴的型式和直径,主要取决于工艺方法、刀具主轴连接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴;扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥主轴;主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。待齿轮传动系统设计完后再检验某些关系轴颈。主轴上选用深沟球轴承外加推力球轴承,配合使用,用来承受轴向力。轴 15 和16 可以使用圆锥滚子轴承,他承载的能力大,可以承受轴向力。(2)主轴直径的确定 主轴按其加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸初步确定为20mm。(3)齿轮模数的确定 齿轮模数 m(单位为 mm)一般用类比法确定,也可按公式估算。本次设计多采用类比法。同时为了便于生产,同一多轴箱中的模数规格一般不多余两种。现本设计中采用的模数为 2、3mm。4.2.2 多轴箱所需动力的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。传动系统确定后,多轴箱所需功率 P 按下列公式计算:多 轴 箱P = P + P + P = P + P + P多 轴 箱 切 削 空 转 损 失n1ii切 削 n1ii空 转 n1ii损 失式中 P 切削功率,单位 KW;切 削P 空转功率,单位 KW;空 转P 与负荷成正比的功率损失,单位 KW。损 失每根主轴的切削功率,由选定的切削用量按公式计算或查表获得;每个轴上的空黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 11 页 转功率按1中的表 46 确定;每个轴上的功率损失,一般可取所传递功率的 1%。(1)切削功率的计算 主轴加工的工序内容和切削用量一样,主轴的切削功率一样。主轴的切削转矩 T =10D1.9f HB 。18.06.进给量 f 50mm/min(50430)mm/r = 0.116mm/r1布氏硬度 HBHB (HB HB )240 (240190)223.33max31maxax31切削转矩 T =10D1.9f HB18.06.1011 1.90.116 223.338.06.026110.22925.667=4476.87N.mm主轴的切削功率 P 0.1528KW1DTv974014.387切削功率 P P 11P切 削n1ii切 削 11.6808KW(2)空转功率的计算 主轴 3、4、5、6、11、12、14、9、8、10、13、17 的空转功率按1中的表 46 得:P 0.03KW。1空 转P = P 11P空 转n1ii空 转 空 转110.030.33KW(3)损失功率的计算 总的功率损失 P P 0.0168KW损 失n1ii损 失多轴箱所需功率 P P + P + P 1.6808+0.33+0.01682.0276KW多 轴 箱 切 削 空 转 损 失4.3 多轴箱传动设计4.3.1 拟定传动路线把主轴 5、6 视为一组直线分布主轴,在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 3;把主轴 7、8 视为一组直线分布主轴,在两主轴中心连线的垂直平分线上设中黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 12 页 心传动轴 4;在轴 3、4 中心线上设中心传动轴 2;通过 1 轴和 0 轴链接;把主轴18、19 视为一组直线分布主轴,在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 15;把主轴 21、22 视为一组直线分布主轴,在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 13;在 17 主轴外设置一传动轴 16,轴心和轴心 15 的同一水平线;在 23 主轴外设置一传动轴 12,轴心和轴心 13 的同一水平线;在 20 主轴外设置一传动轴 14,轴心在同一水平线;把传动轴 12、13、14 视为一组同心圆主轴,在其圆心(即三主轴轴必组成的三角形外接圆圆心)处设中心传动轴 10;把传动轴 15、16 视为一组直线分布主轴,在两传动轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 11;把传动轴 10、11 视为一组直线分布传动轴,在两传动轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 9;通过 9 轴和 0 轴链接,以此达到传动的目的。4.3.2 确定驱动轴、主轴坐标尺寸根据原始依据图 4.1,算出驱动轴、主轴坐标尺寸,如表 4.2 所示。表 4.2 驱动轴、主轴坐标值坐标 销 01驱动轴 0 主轴 8 主轴 7 主轴 17 主轴 18 主轴 19X 0.000 332.500 552.000 425.000 298.000 171.000 60.000Y 0.000 199.300 65.000 65.000 65.000 65.000 105.000坐标 主轴 20 主轴 21 主轴 22 主轴 23 主轴 5 主轴 6 主轴 12X 60.000 60.000 171.000 298.000 425.000 552.000Y 225.000 345.000 385.000 385.0000 385.000 385.0004.3.3 确定传动轴位置及齿轮齿数(1)确定传动轴 3 的位置及各齿轮的齿数 把主轴 5、6 视为一组直线分布主轴,在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 3,可通过作图初定。为保证齿轮齿根强度,应使齿根到孔壁或键槽的壁厚 2m(m 为齿轮模数)。若取m3, 30,则从图中量得中心距 90mm,并按1中公式(4-3)、式z56 A35黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 13 页 (45)、式(46)求得 齿数以及转速。即:5z 3030 (设在第排)5mA25390n (354 )r/min 354r/min 35z630 (设在第排)根据 、 和 n5 、 n6 得 =354r/min z563(2) 确定传动轴 4 的位置及各齿轮的齿数 把主轴 7、8 视为一组直线分布主轴,在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 3,可通过作图初定。若取m3, 30,则从图中量得中心距 90mm,并按1中公式(4-3)、式z78 A74(45)、式(46)求得 齿数以及转速。即: 7z 3030 (设在第排)7m27390 (354 )r/min 354r/min n47z30 (设在第排)8(3) 确定传动轴 15 的位置及各齿轮的齿数 把主轴 18、19 视为一组直线分布主轴,在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 15,可通过作图初定。若取m3, 30,则从图中量得中心距 75mm,并按1中公式(4-3)、式z189 A518(45)、式(46)求得 齿数以及转速。即:18z 3020 (设在第排)18mA21837 (406 )r/min610r/min n1581z20黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 14 页 30 (设在第排)z19(4) 确定传动轴 13 的位置及各齿轮的齿数 把主轴 21、22 视为一组直线分布主轴,在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 13,可通过作图初定。若取m3, 30,则从图中量得中心距 75mm,并按1中公式(4-3)、式z21 A32(45)、式(46)求得 齿数以及转速。即:21z 3020 (设在第排)21mA21375 (388 )r/min583r/min n1321z030 (设在第排)2(5)确定传动轴 14 的位置及各齿轮的齿数 主轴 20 在中心线上,把传动轴 14设置在和主轴 20 统一中心线上,可通过作图初定。若取 m3, 30,则从图中量z20得中心距 75mm,并按1中公式(4-3)、式 (45)、式(46)求得 齿数以A420 20及转速。即: 3020 (设在第排)20zmA20375 (388 )r/min583r/min n1420z(6)确定传动轴 12 的位置及各齿轮的齿数 12 传动轴设置在和 13 统一水平线上,可通过作图初定。若取 m3, 30,则从图中量得中心距 75mm,并按z23 A1231中公式(4-3)、式(45)、式(46)求得 齿数以及转速。即:23 3020 (设在第排)23A2075 (388 )r/min583r/min n1232z3黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 15 页 (7)确定传动轴 16 的位置及各齿轮的齿数 16 传动轴设置在和 15 统一水平线上,可通过作图初定。若取 m3, 30,则从图中量得中心距 75mm,并按z17 A1671中公式(4-3)、式(45)、式(46)求得 齿数以及转速。即:17 3020 (设在第排)17A21735 (406 )r/min610r/min n1671z20(8)确定传动轴 11 的位置及各齿轮的齿数 把轴 15、16 视为一组直线分布传动轴,在两传动轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 11,可通过作图初定。若取m2,在排 42,则从图中量得中心距 77mm,并按1中公式(4-z156 A153)、式(45)、式(46)求得 齿数以及转速。即: 15z 4235 (设在第排)15mA21527 (610 )r/min732r/min n151z3442 (设在第排)16(9)确定传动轴 10 的位置及齿轮的齿数 把轴 12、13、14 到轴 10 的距离相同,可通过作图初定。若取 m3,在排 =28,则从图中量得中心距z1231478mm 并按1中公式(4-3)、式(45)、式 (46)求得 齿数以及转速。即:A120 12z 2824 (设在第排)12zmA12378 (583 )r/min680r/min n1021z4 28 (设在第排)12314黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 16 页 (10)确定传动轴 9 的位置及各齿轮的齿数 把传动轴 10、11 视为一组直线分布传动轴,传动轴 9 在中心线上,可通过作图初定。若取 m3, 24,则从图中量得z10中心距 78mm, 79mm 并按1中公式(4-3)、式(45)、式(46)求得A1019齿数以及转速。即:10z 2824 (设在第排)10zmA210378 (680 )r/min583r/minn91024若取 m=2, 79mm 得19 3544 (设在第排)1zmA21279(11)确定传动轴 2 的位置及各齿轮的齿数 把传动轴 3、4 视为一组直线分布传动轴,传动轴 2 在中心线上,可通过作图初定。若取 m3,在第排 40,则z34从图中量得中心距 97.5mm,并按1中公式(4-3)、式(45)、式(46)求得32齿数以及转速。即:3z 4025 (设在第排)3zmA35.972 (354 )r/min 566r/min n234040 (设在第排)z4(12)确定传动轴 1 的位置及齿轮齿数 轴 1 和轴 2 在同一水平线上,求得 的2z齿数及转速。即: 2527 (设在第排)2zmA2378黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 17 页 (566 )r/min524r/min n12z275(13)确定驱动轴 0 的位置及其与轴 1 和轴 9 间的齿轮副齿数 在 1 轴第三排驱动轴 0 在箱体的中心线上,9 轴和 1 轴的轴心在中心线上,取齿轮 0 的模数 m3z3以及转速为 =715 r/min,按公式得:n= 22Z0将传动设计的全部齿轮齿数、模数及所在排数,按规定格式标在传动系统图(图001)中。最后计算各主轴的实际转速如表 4.3 所示(与原始依据图的要求基本一至,转速相对损失在 5以内) ;润滑泵转速也符合要求。主轴实际转速主轴 5 主轴 6 主轴 7 主轴 8 主轴 17 主轴 18r/min 354 354 354 354 406 406主轴实际转速主轴 19 主轴 20 主轴 21 主轴 22 主轴 23r/min 406 388 388 388 3884.4 绘制多轴箱总图及零件图4.4.1 多轴箱零件设计多轴箱总图设计中,大多数零件是选用通用件、标准件和外购件;对于变位齿轮、专用轴等零件,则设计零件图。4.4.2 多轴箱总图设计通用多轴箱总图设计包括绘制主视图、展开图,绘制装配表,制定技术条件等四黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 18 页 部分。(1)主视图 主要表明多轴箱主轴位置及齿轮传动系统,齿轮齿数、模数及所在排数,润滑系统等。因此,绘制主视图就是在设计的传动系统图上标出各轴编号,画出润滑系统,标注主轴、油泵轴、驱动轴的转速、油泵轴转向、驱动轴转向及坐标尺寸、最低主轴高度尺寸及箱体轮廓尺寸等。并标注部分件号。(2)展开图 其特点是轴的结构图形多。各主轴、传动轴、驱动轴及轴上的零件大多是通用化的,且是有规则排列的。一般采用简化的展开图并以装配表相互配合,表明多轴箱各轴组件的装配结构。绘制具体要求如下:1)展开图主要表示各轴及轴上零件的装配关系。2)对结构相同的同类型主轴、传动轴可只画一根,在轴端注明相同轴的轴号即可。3)展开图上应完整标注多轴箱的三大箱体厚度尺寸及箱壁和内腔有关联洗尺寸、主轴外伸长度等。(3)多轴箱技术条件 多轴箱总图上应注明多轴箱箱部装要求。即:1)多轴箱制造和验收技术条件:多轴箱按 ZBJ58011-89组合机床多轴箱制造技术条件进行制造,按 ZBJ58011-89组合机床多轴箱验收技术条件进行验收。2)主轴精度:按 JB3043-82组合机床多轴箱精度标注进行验收。(4)主轴和传动轴装配表(表 4.3) 把多轴箱中每根轴(主轴、传动轴、油泵轴)上齿轮套等基本零件的型号规格、尺寸参数和数量及标准件、外购件等,按轴号配套,用装配表表示。这样使图表对照清晰易看,节省设计时间,方便装配。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 19 页 图 4.3黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 20 页 5. 组合机床多箱 CAD 系统运行环境:组合机床多轴箱 CAD 系统是在 windows95/98/2000/NT 4、0 环境下开发的刀具 CAD 软件。该软件以世界上最流行的微机 CAD 系统 AutoCAD R14/2000 为基础,以多轴箱设计指导资料 1T07 和 T07 为技术基础,结合我国组合机床多轴箱设计特点而开发的,为工程设计人员设计多轴箱提供极为方便、高效的软件工具。软件基础设计:本软件综合利用 Windows 环境的动态数据交换技术(DDE) 、目标连接与嵌入技术(OLD) 、数据库操作技术(ODBC、DAO、ADO) 、图形软件二次开发技术(ARX) ,用 Visual C+语言开发的数据库技术与参数化设计相结合的组合机床多轴箱CAD 系统软件内容:该系统可用于钻、扩、铰、镗、攻丝以及钻攻复合的组合机床多轴箱的设计。交互选择传动模型进行齿轮排布,传动轴坐标计算,各种几何干涉校核;传动部件的强度校核;自动生成多轴箱装备总图,箱体补充加工图,前、后、侧盖补充加工图,专用零件图;整理打印多轴箱零部件明细表。软件应用情况:本软件已在山东华源莱动内燃机有限公司、上海市柴油机股份公司、江苏恒力组合机床股份有限公司、无锡柴油机厂、无锡威孚集团、常州柴油机股份公司、扬州动力机械厂、湖北光华组合机床股份有限公司、保定第二机床、大连专用机床厂等企业应用,取得了显著地社会效益和经济效益。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 21 页 结论科学技术是第一生产力。放眼古今中外,人类社会的每一项进步,都伴随着科学技术的进步。尤其是现代科技的突飞猛进,为社会生产力发展和人类的文明开辟了更为广阔的空间,有力地推动了经济和社会的发展。市场对产品的质量和生产效率要求越来越高,而加工工艺过程的自动化是重要措施之一。组合机床的设计让让我想到大二设计的二级减速箱的设计,都设计到了齿轮的摆放,润滑等相同的问题。不同的是这次设计的润滑是由供油系统赖提供润滑。齿轮的定位是由定位套筒定位和轴端的挡圈定位。轴承的选用是以往设计中没设计到的,选用了深沟球轴承和推力球轴承的配合使用,因为钻孔需要的轴向力很到,而深沟球轴承只能承受很小的轴向力,为保证钻孔时候机床的正常使用,必须配合推力球轴承。这次的设计主要参考的资料是谢家赢主编的机械设计手册,还有机械手册。让我学会了如何使用手中的参考资料,如何和以往设计中相同之处和不同之处联系起来,通过对比让我受益匪浅。此次设计绘图先使用手工绘制草图,然后使用计算机 AutoCAD 绘图,通过这次设计让我熟练的使用这个软件。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 22 页 致 谢这次毕业设计已经接近尾声,请允许我向帮助过我的老师和同学说声谢谢,尤其感谢我的导师贾百合老师,他的博学多才令人折服,他的关心和支持尤为重要。我在做毕业设计过程中,遇到了不少困难,当我需要帮助的时候,贾老师每次不管忙或闲,总会抽出时间来找我面谈,然后商量解决的方法。在导师一遍一遍不厌其烦的指导下,最终做出了令自己比较满意的设计。另外,感谢学校能够提供这次机会,让我们单独完成一个课题,通过这次设计使我明白了很多关于设计方面的思路,也让我对曾经学过的知识,做了一次温故和检验。同时也提高了我们的实践操作和动手能力,让我们养成了独立思考问题解决问题的能力,再次对我的母校表示由衷的感谢。当然在做设计的过程中,很多老师也功不可没。因为每个老师都有自己的强项,他们在和自己的学生讲些要点的时候,我们都可以去听,去提问题。提醒我从多面去检查设计中可能存在的问题。感谢在整个毕业设计期间和我一起走过的同学,和曾经在各个方面给予我帮助的朋友们,感谢我的爸爸妈妈,焉得谖草,言树之背,养育之恩,无以回报,你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的老师、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚谢意! 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。还有一些根本不认识但给我们做设计提供了许多方便的人,如机房管理员,为了不耽误我们做设计,周末也照上班等,细数、细想真让人感动。最后,让我对上述老师、朋友再次说声谢谢!黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 23 页 参考文献1 谢家瀛组合机床设计简明手册北京:机械工业出版社,1996.82 陈立德机械制造装备设计北京:高等教育出版社,2006.43 郑修本机械制造工艺学(第 2 版) 北京:机械工业出版社,1995.54 李奇涵冲压成形工艺与模具设计北京:科学出版社,20075 梁景凯,盖玉先机电一体化技术与系统北京:机械工业出版社,2006.116 赵万生特种加工技术北京:高等教育出版社,2001.77 张海根机电传动控制北京:机械工业出版社,2001.128 贾民平,张洪亭,周剑英测试技术北京:高等教育出版社,2001.129 董红玉,徐莉萍机械控制工程基础北京:机械工业出版社,2006.610 吕广庶,张远明工程材料及成形技术基础北京:高等教育出版社,2001.911 佟璞玮. 中国组合机床市场.1999 中国机电产品市场展望12 谢家瀛. 组合机床设计简明手册M.北京:机械工业出版社,2002.13 裘愉弢主编 组合机床 北京:机械工业出版社 199514 黄健求主编 机械制造技术基础 北京:机械工业出版社15 李庆余、张佳 .机械制造装
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