發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體專用機(jī)床設(shè)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體專用機(jī)床設(shè)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī),汽缸,專用,機(jī)床,設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì)（論文）題目：發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體專用機(jī)床設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師： 職 稱 定稿日期： 年 月 日 摘 要 應(yīng)用組合機(jī)床加工大批量零件，快捷高效，生產(chǎn)效率高是機(jī)械加工的發(fā)展方向。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體專用機(jī)床設(shè)計(jì)”。在工藝制定過程中，通過批量的進(jìn)行鉆底孔的加工方案，并尋求最佳的工藝方案，借此說明了工藝在生產(chǎn)過程中的重要性。本人的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：進(jìn)行了機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)；對(duì)機(jī)床的進(jìn)給和傳動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)；結(jié)合實(shí)例，介紹了夾具設(shè)計(jì)方法；通過此設(shè)計(jì)，本機(jī)床完全能滿足設(shè)計(jì)要求，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，本機(jī)床具有自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高，精度高等優(yōu)點(diǎn)。? 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；鉆底孔；夾具設(shè)計(jì)；手動(dòng) 47 Abstract Application of combined high-volume machining parts, high efficiency, high productivity is the development direction of machining. The graduation design topic is "the engine cylinder head design and the combination of drilling tapping machine design". In the process of the development process, through the batch drilling bottom hole processing scheme, and to seek the best technology solutions, which illustrates the importance of the process in the production process. The main contents of the design are: the general layout design of machine tool; on the machine feed and transmission parts of the design; combined with the example, introduces the fixture design method; with this design, this machine can meet the design requirements, compared with traditional machine, this machine has a high degree of automation, high productivity advantages high precision. Key Words: modular machine tool; drilling bottom hole; fixture design; manual 目 錄 1 緒論 1 1.1 組合機(jī)床的簡(jiǎn)介 1 1.2本課題國(guó)內(nèi)外研究概況 2 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 4 2.1 組合機(jī)床方案的制定 4 2.1.1 制定工藝方案 4 2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 4 2.2 確定切削用量及選擇刀具 6 2.2.1 確定工序間余量 6 2.2.2 選擇切削用量 6 2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 6 2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 7 2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 7 2.3.1 被加工零件工序圖 7 2.3.2 加工示意圖 9 2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 12 2.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 15 3 主軸箱的設(shè)計(jì) 17 3.1 主軸箱的設(shè)計(jì) 17 3.1.1繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 17 3.1.2齒輪模數(shù)選擇 19 3.1.3主軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 19 3.1.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 21 3.2 傳動(dòng)軸的直徑估算 21 3.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 22 3.2.2傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 22 3.2.3 鍵的選擇 23 3.3 傳動(dòng)軸的校核 24 3.3.1 傳動(dòng)軸的校核 24 3.3.2 鍵的校核 25 3.4 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 25 3.4.1 齒輪模數(shù)的確定 25 3.4.2 齒寬的確定 28 3.4.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 3.5 齒輪校驗(yàn) 29 3.5.1 校核a變速組齒輪 29 3.5.2 校核b變速組齒輪 31 3.5.3 校核c變速組齒輪 32 3.6 軸承的選用與校核 34 3.6.1 各軸軸承的選用 34 3.6.2 各軸軸承的校核 34 3.7 軸組件設(shè)計(jì) 35 3.8 軸的基本尺寸確定 35 3.8.1 外徑尺寸D 35 3.8.2 軸孔徑d 36 3.8.3 軸懸伸量a 37 3.8.4 支撐跨距L 37 3.8.5 軸最佳跨距的確定 37 3.9 軸剛度驗(yàn)算 39 3.9.1 軸前支撐轉(zhuǎn)角的驗(yàn)算 40 3.9.2 軸前端位移的驗(yàn)算 42 結(jié)論 44 致 謝 45 參考文獻(xiàn) 46 1 緒論 1.1 組合機(jī)床的簡(jiǎn)介 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，根據(jù)特定的形狀和工件的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)獨(dú)特，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)機(jī)床。 組合機(jī)床一般采用多軸，多刀，多進(jìn)程，多或多級(jí)處理，生產(chǎn)效率幾倍比普通機(jī)床高幾倍。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)，已廣泛應(yīng)用于大批量，大批量生產(chǎn)，并可用于組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體零件或特殊形狀的。工件的加工，一般不旋轉(zhuǎn)，相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具和工件，來實(shí)現(xiàn)鉆孔，擴(kuò)孔，鉆孔，擴(kuò)孔，鉆孔，銑削平面，內(nèi)、外螺紋切削加工圓等。夾緊工件的加工頭旋轉(zhuǎn)組合機(jī)床，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可達(dá)到一定的旋轉(zhuǎn)部件（如飛輪，汽車后橋等）的循環(huán)和過程。 在第二十世紀(jì)70年代，隨著可轉(zhuǎn)位刀具，刀具的發(fā)展密度，孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)刀具補(bǔ)償技術(shù)，提高組合機(jī)床的加工精度。高達(dá)0.08毫米和1000毫米的銑削平面，表面粗糙度可達(dá)2.8 ~ 0.63微米低；鏜孔精度可以達(dá)到IT7 ~ 6，孔距精度可達(dá)o.03 ~ o.02微型計(jì)。專用機(jī)床是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的興起發(fā)展。在專用機(jī)床的某些部分重復(fù)使用，并逐漸發(fā)展成一個(gè)通用部件，導(dǎo)致在一個(gè)組合機(jī)床。組合機(jī)床是最早的1911在美國(guó)，為汽車零部件加工。在每臺(tái)機(jī)器的開始，本廠有他們的標(biāo)準(zhǔn)通用部件。為了提高互換性通用不同配件廠，方便了用戶的使用和維修，1983美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司和美國(guó)機(jī)械廠協(xié)商，確定組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，嚴(yán)格的規(guī)定尺寸的組件之間的接觸，但部分結(jié)構(gòu)未指定。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，基本上有兩種方式：一，目前是根據(jù)處理對(duì)象的特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的，這是最常見的做法。其次，在組合機(jī)床廣泛用于機(jī)械行業(yè)在我國(guó)，大多數(shù)的工人和技術(shù)人員總結(jié)生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不在其組件共同組合機(jī)，可設(shè)計(jì)成通用的部件，和一些行業(yè)是一個(gè)組合機(jī)床的加工范圍完成極為相似，它是可能的設(shè)計(jì)的，通用機(jī)床，機(jī)床被稱為“專業(yè)的組合機(jī)床”。本機(jī)不根據(jù)具體的處理對(duì)象都需要特殊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，可設(shè)計(jì)為多功能，組織大批量生產(chǎn)，然后根據(jù)加工零件的具體需要，夾具和簡(jiǎn)單的切割工具，可以由一個(gè)特定的對(duì)象的高效加工設(shè)備。 通用部件按功能可分為動(dòng)力元件，支撐部分，傳輸部分，控制部分和附件五。動(dòng)力裝置是用于組合機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主電源箱，切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 支撐組件用于安裝動(dòng)力滑臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，一頭或夾具切割，側(cè)基，中間底座，支架，可調(diào)支架，立柱和立柱底座等。 傳動(dòng)部分可用于運(yùn)輸或主軸箱的加工站組成，主要分度回轉(zhuǎn)臺(tái)，環(huán)形分度回轉(zhuǎn)臺(tái)，鼓和往復(fù)工作臺(tái)等。 控制單元用以控制機(jī)床的自動(dòng)循環(huán)組成，液壓站，電氣柜和控制表。附件有潤(rùn)滑裝置，冷卻裝置和排屑裝置等。 為了使組合機(jī)床能被用在小批量生產(chǎn)中，常常需要應(yīng)用成組技術(shù)，集中在一臺(tái)組合機(jī)床類似零件的結(jié)構(gòu)和工藝，以提高機(jī)床的利用率。本機(jī)有兩種常見的，但主軸箱組合機(jī)床和機(jī)床刀架。 組合機(jī)床未來的發(fā)展將更加調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，縮短生產(chǎn)周期時(shí)間；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱，夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；柔性制造系統(tǒng)和成。 1.2本課題國(guó)內(nèi)外研究概況 在過去的24年中，組合機(jī)床自動(dòng)線的技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，在精密加工，自動(dòng)線的生產(chǎn)效率，巨大的進(jìn)步速度，靈活和綜合自動(dòng)化，是組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了很高的水平。自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，線切割機(jī)，及其他相關(guān)技術(shù)，尤其是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)自動(dòng)線的結(jié)構(gòu)變化和靈活性起著決定性的作用。隨著市場(chǎng)需求的變化，靈活的將越來越成為在設(shè)備選擇的重要因素。因此，組合機(jī)床自動(dòng)線將面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，包括高速加工中心的柔性制造系統(tǒng)。 組合機(jī)床是一種專用的高自動(dòng)化的技術(shù)和設(shè)備，目前，它仍然是一個(gè)大量的關(guān)鍵設(shè)備和機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效，高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，因此被廣泛用于汽車，拖拉機(jī)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機(jī)床的最大用戶。如德國(guó)的大眾汽車廠在該發(fā)動(dòng)機(jī)廠在機(jī)械行業(yè)中，大量生產(chǎn)，大量使用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床與自動(dòng)化水平的技術(shù)性能，工業(yè)部門的生產(chǎn)效率的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的決定在很大程度上，決定了其產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力在很大程度上。 現(xiàn)代組合機(jī)床和自動(dòng)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是綜合反映驅(qū)動(dòng)，控制，測(cè)量，監(jiān)測(cè)，工具和機(jī)械組件技術(shù)。在過去的24年中，這些技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在組合機(jī)床的汽車和內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的主要用戶同樣也有很大的變化，產(chǎn)品生命周期縮短，增加品種和質(zhì)量改進(jìn)。這些因素的發(fā)展，促進(jìn)和刺激組合機(jī)床。 組合機(jī)床是高效專用機(jī)床由大量的通用部件和少量的專用部件組成和工藝。通用機(jī)床和專用機(jī)床的發(fā)展。由于機(jī)械加工的組合是高度集中的，也可完成一個(gè)或幾個(gè)一機(jī)不同的過程，所以為了適應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)量，要求精度高，克服了通用機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，難以保證精度的缺點(diǎn)，專用設(shè)備通用性差，不適應(yīng)現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，往往更新的要求。因此，組合機(jī)床和自動(dòng)線已被廣泛應(yīng)用于汽車，柴油機(jī)，電機(jī)，儀表、軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)，并顯示出巨大的優(yōu)越性。 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2.1 組合機(jī)床方案的制定 2.1.1 制定工藝方案 加工技術(shù)將確定組合機(jī)床的加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，夾具的總體布局和結(jié)構(gòu)。因此，在計(jì)劃的過程中，我們必須要被加工零件的分析，和現(xiàn)場(chǎng)的形狀，尺寸，材料，硬度，剛度的深入了解，表面粗糙度的加工精度，加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，和定位，夾緊方法，過程，和切割工具，生產(chǎn)力的場(chǎng)景，環(huán)境和條件等。與國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料的收集，制定合理的工藝。 根據(jù)被加工零件（發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體）的零件圖（圖2.1），加工過程8孔： (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。 10個(gè)直徑均為Φ24mm。 孔的位置度公差為0.08mm。 工件材料為HT240，HB170-241HBS (2) 工藝分析 加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.3mm。 根據(jù)組合機(jī)床和精密加工方案的過程，可以用如下： 一次性加工孔，直徑為Φ24m (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 部分被加工孔的表面上，上面的三自由度和三個(gè)自由度的右端極限的限制，位于中間的孔通過螺釘夾有很好的作用。 為保證加工精度，提高生產(chǎn)效率和降低勞動(dòng)量，工件是批量生產(chǎn)，所以在設(shè)計(jì)，手動(dòng)夾緊。 2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件的過程來完成組合機(jī)床加工精度應(yīng)保證，是制造機(jī)器的主要依據(jù)。較高的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體鉆孔的精度要求，可用于鉆孔組合機(jī)床。為了機(jī)ra1.6um孔的表面粗糙度，改善原機(jī)的制造精度和工件的定位精度和減少夾緊變形的對(duì)策研究。因此，該機(jī)通常采用的尾部安裝的齒輪傳動(dòng)裝置，進(jìn)給使用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖2.1所示 圖2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這主要是指結(jié)構(gòu)形狀的材料，零件加工工件硬度工件剛度，定位基準(zhǔn)特征，他們有重要影響的機(jī)床工藝方案系統(tǒng)。這個(gè)是HT200材料，硬度HB100，Φ24mm孔直徑。多孔同步處理，部分的剛度是足夠的，振動(dòng)，和工件變形的影響可以忽略不計(jì)的加熱。 在一般情況下，孔的中心線與定位基準(zhǔn)平面平行和由一個(gè)或多個(gè)表面處理身體應(yīng)橫機(jī)，該機(jī)適用于加工定位面水平和加工孔和垂直參考平面，但不適合加工安裝不方便或高細(xì)長(zhǎng)件。一個(gè)單一的加工機(jī)適用于大箱，和中小型零件則多采用多處理機(jī)。 這些組件的加工特點(diǎn)的中心線與定位基準(zhǔn)面是垂直的，和定位基準(zhǔn)水平，工件較小，孔隙分布密集，多軸箱體積較大，選擇鉆床，立式鉆床。 (3) 零件的生產(chǎn)批量 生產(chǎn)批次的部分是由單工位定，在多工位的一個(gè)重要因素，在自動(dòng)線或組合機(jī)床設(shè)計(jì)的小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。根據(jù)年生產(chǎn)能力的生產(chǎn)程序設(shè)計(jì)的要求，從工件的形狀和輪廓尺寸，以減少處理時(shí)間，采用多軸，以減少機(jī)床數(shù)量，過程在一臺(tái)機(jī)器上完成，為了提高利用率。 (4) 機(jī)床使用條件 根據(jù)車間布局，組合機(jī)床的使用選擇合適的組合機(jī)床工藝連接，技術(shù)能力和自然條件和要求。 基于上述：發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工零件，尺寸精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位，夾緊方法，過程，和機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等的影響因素，最終決定設(shè)計(jì)四軸頭多工位同步鉆床。 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1 確定工序間余量 為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ8mm的孔在鉆孔時(shí)，直徑上工序間余量均為0.2mm。 2.2.2 選擇切削用量 技術(shù)含量決定完成機(jī)器的組合，你可以選擇切削參數(shù)。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，多軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床的設(shè)計(jì)組合，切削參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，30%低于普通機(jī)床的加工單。多軸主軸箱的所有工具都有一個(gè)進(jìn)料系統(tǒng)，通常作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電力幻燈片，工作，每分鐘進(jìn)給量的所有工具的相同，等于每分鐘的動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給（毫米/分鐘）適用于一般的工具。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1 式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min） ——各主軸進(jìn)給量（mm/r） ——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 由于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=8mm，進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min 2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過查表計(jì)算如下： 切削力： =26…………………………2.2 =26×24×× =2378.8N 切削扭矩： =10………………………2.3 =10××× =9979N·mm 切削功率： =……………………………2.4 =9979×18/(9740×3.8×24) =0.43kw 式中： HB——布氏硬度 F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） T——切削扭矩(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體的布氏硬度HB100，孔徑d高速鋼鉆頭為24mm的刀具材料（W18Cr4V），為了使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工簡(jiǎn)單，Φ24mm的麻花鉆的選擇標(biāo)準(zhǔn)。孔加工刀具長(zhǎng)度應(yīng)確保在工具和導(dǎo)套的末端之間的螺旋槽加工結(jié)束30 ~ 80mm范圍，以排出切屑與刀具磨損已調(diào)整了一定量。 2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”設(shè)計(jì)，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)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。 2.3.1 被加工零件工序圖 1，通過處理流程圖的作用及內(nèi)容 零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案加工，稱為組合機(jī)床的工藝內(nèi)容完整，尺寸，加工零件的精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位基準(zhǔn)，加工零件和材料零件的夾具加工圖紙，硬度。它是基于原來的繪圖，突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，再加上畫出必要的說明，主要是基于組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，制造，使用，也是重要的技術(shù)文件，檢查和機(jī)床的調(diào)整。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體孔組合機(jī)床是加工零件的過程如圖2.2所示。 地圖的主要內(nèi)容： （1）被加工零件的形狀，主要尺寸和機(jī)加工零件的尺寸，精度，表面粗糙度，形狀和位置精度等技術(shù)要求，以及工作程序和技術(shù)要求。 （2）定位基準(zhǔn)選擇定位夾緊，夾緊方向的過程。 （3）加工零件的名稱，數(shù)量，材料，硬度和加工件與津貼。 2，繪制加工零件的工序圖的注意 （1）為了使被加工零件工序圖是明確的，必須通過處理這臺(tái)機(jī)器的內(nèi)容。繪制時(shí)，要按一定比例，選擇足夠的視圖和剖面看，優(yōu)秀的處理站點(diǎn)（用粗實(shí)線），和零件和機(jī)床的輪廓，重行標(biāo)記的夾具設(shè)計(jì)。如在參考2.2位置，機(jī)械夾緊位置和方向，輔助支持由符號(hào)部規(guī)定（細(xì)實(shí)線）表清楚，所有的程序來確保尺寸，角度等，應(yīng)使用尺寸的數(shù)值表示。 圖2.2發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體工序圖 （2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為了便于加工和檢驗(yàn)，有時(shí)為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，應(yīng)處理轉(zhuǎn)換位置精度要求。 2.3.2 加工示意圖 1、加工示意圖的作用和內(nèi)容 （2）和定位基準(zhǔn)加工零件的注射位置大小，為了便于加工和檢驗(yàn)，有時(shí)為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，應(yīng)處理網(wǎng)站的轉(zhuǎn)換位置精度要求。 與加工示意含量的作用. 圖式加工是反映在拉深零件加工工藝方案，表示被加工零件在機(jī)床，刀具和工件，夾具，布局之間的相對(duì)位置的刀具，機(jī)床的工作行程和工作周期，是工具，夾具，主軸箱，主要對(duì)功率器件依據(jù)電氣和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是整個(gè)機(jī)床布局原來的需求，重要文件也是必要的調(diào)整工具。圖2.3是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體孔加工示意圖 圖2.3加工示意圖 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： （1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 （2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。 （3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。 2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算 （1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 （2）導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床主軸孔加工，除了使用剛性方案，工件的尺寸，位置精度主要取決于夾具指南。所以正確的選擇式導(dǎo)向裝置，合理確定規(guī)模，精度，是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是解決必須處理內(nèi)容繪制示意圖。 1）選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度v=18m/min，選擇固定式導(dǎo)向。 2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表2.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d d1 D D1 D2 l l1 l2 l3 l4 L8 8 8 22 30 34 180 40 8 12 17 46 固定裝置的配合如下表： 表2.2 固定裝置的配合 導(dǎo)向 類別 工藝 方法 D D D1 刀具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 G7（或F8） H7/g6 H7/n6 g6 固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.4所示 圖2.4 固定導(dǎo)向裝置的布置 （3）初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316， 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： dB……………………………………2.89 式中： d——軸直徑（mm）（24.68） T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm） B——系數(shù) 本設(shè)計(jì)中主軸直徑d=28mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=118mm，D/為40/28。 （4）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖2.8所示， 圖2.8 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2.3所示： 表2.3 可調(diào)接桿的尺寸 d D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 28 Tr28×2 莫氏1號(hào) 12.061 36 88 81 42 80 12 （8）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從加工結(jié)束主軸箱的端到端的所有鏈接的大小來確定的表面之間的最小距離，加工示意圖連接尺寸如圖2.3所示。面對(duì)的工件端面最重要的連接尺寸（多軸箱的大小321mm），它等于刀具懸伸長(zhǎng)度，螺母的厚度，主軸伸出長(zhǎng)度和連桿長(zhǎng)度（可調(diào)）和減去加工，孔的深度和切出值。 （6）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖2.6工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在8～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=8mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(3～8)= x8+712mm，所以=8+12+12=32mm. （7）快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為124mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度124-48=78mm. 圖2.6 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 圖2.7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 在一般情況下，組合機(jī)床是由通用部件標(biāo)準(zhǔn)——?jiǎng)恿ο?，?dòng)力滑臺(tái)，柱，柱腳及特殊部件的裝配。聯(lián)系尺寸圖是用來表示機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件相互組裝 在該系統(tǒng)中，相對(duì)位置和尺寸的機(jī)器部件接觸測(cè)試是否滿足要求，通用部件的選擇是適當(dāng)?shù)?，并?duì)主軸箱設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ)，夾具等專用部件，零件。聯(lián)系尺寸圖也可以被視為一個(gè)簡(jiǎn)化的設(shè)備布局，它代表了機(jī)床的結(jié)構(gòu)類型和總體布局。 如圖2.7所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖包括機(jī)床的布局，主要接觸尺寸電機(jī)尺寸，規(guī)格，通用組件和電機(jī)的主要參數(shù)的動(dòng)態(tài)組件，工件和各部分之間的特殊部位，外形尺寸。 2、選用動(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。 （1）滑臺(tái)的選用 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來選用合適的滑臺(tái)。 1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái)。 2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 =∑=10×2378.8=988N 式中： ——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于＝9.88KN。 3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.8～1倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=n·f=18mm/min。所以選擇1HY32ⅡA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍24～680mm/min，快速速度10m/min。 4）確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為24mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，這里取80mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程L＞124+24+80=224mm，取L＝400mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)1HY32ⅡA,以及相配套的滑臺(tái)底座（1CC321型）。 （2）由下式確定動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計(jì)之前，可算 ＝／η……………………………2.6 ＝6*0.43／0.8 ＝3.228KW 式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT240，取η＝0.8． 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6的1TD32I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為180mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表： 表2.4電機(jī)型號(hào)及參數(shù) 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 主電機(jī)功率（） 配套主軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 D80 Y132M1-6 960 470 4 1HY32ⅡA,1CC321,1CD321 3、配套支承部件的選用 立柱底座1CD322。 4、確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H＝880～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。 8、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座1CD321。 6、確定多軸箱輪廓尺寸 本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為340mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=630，H=320 根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=630×320mm。 2.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時(shí)間： T切= L/vf+t?！?.7 = 48/74.7＋10/418 =0.628 min 式中： T切——機(jī)加工時(shí)間（min） L——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm） vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min） t停——死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)8～10 r所需要時(shí)間。這里取10r 輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝……………………2.8 = （78＋124）/1000+0.13+2 = 2.328min 式中： L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm） vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min） t移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.08～0.13min,取0.13 min t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.8～1.8min,本例取2min 機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單…………………………………2.9 = 60/（T切+T輔） =60/（0.628+3.298） =18.3 件/h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η = Q / Q1×100%…………………………2.10 = A / Q1tk×100% =18000/18.3×1980×100% =67.04% 式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h） A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） tk——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk =1980h 表2.8 生產(chǎn)率計(jì)算卡 3 主軸箱的設(shè)計(jì) 3.1 主軸箱的設(shè)計(jì) 3.1.1繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖3.1所示: 圖3.1 鉆孔組合機(jī)床主軸箱 圖中主軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標(biāo)，工件加工孔對(duì)稱，選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)軸看）。 軸的工序內(nèi)容，切削用量及軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表3.1所示： 表3.1 軸外尺寸及切削用量 軸號(hào) 軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d L N （r/min） V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 1、2、 3、4 5、6 7、7 40/27 115 鉆Φ18 415 17 0.17 74.7 注：1．被加工零件編號(hào)及名稱：箱體材料：HT200 JB297-62；硬度: HB170-241， 前、后、側(cè)蓋等材料為HT150 2．動(dòng)力部件型號(hào)：1TD32I動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y160M-6；功率P＝7.5kw。 3.1.2齒輪模數(shù)選擇 本組合機(jī)床要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承軸。 齒輪模數(shù)m可按下式估算： m=(30～32)=32×≈2.3……………2.11 式中：m——估算齒輪模數(shù) P——齒輪所傳遞的功率（kw） Z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min） 為了模數(shù)計(jì)算還需要滿足中心距的關(guān)系 主軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2.5。取m=2.5齒輪分配可以圓整 3.1.3主軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖3.2），畫出驅(qū)動(dòng)軸、軸坐標(biāo)位置。如下表： 表3.2 驅(qū)動(dòng)軸、軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷O1 驅(qū)動(dòng)軸O 軸1 軸2 軸3 軸4 X －175 0 37 37 -37 -37 Y 0 76.5 103.5 189.5 189.5 103.5 （2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 圖3.2 齒輪的最小壁厚 2）傳動(dòng)軸2為軸1，2，3，4都各自在同一同心圓上。 主軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動(dòng)軸齒輪估算 ………………………2.18 主軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2.5。軸1，2，3，4要求的轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用降速傳動(dòng)。軸齒數(shù)選取Z=20，傳動(dòng)齒輪采用z=22齒的齒輪，變位系數(shù)。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為: …………………………2.15 由于前面選取了軸直徑為40，顯然傳動(dòng)軸直徑都選取40，這樣為了減少傳動(dòng)軸種類和設(shè)計(jì)題目需要由于傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速是，則驅(qū)動(dòng)軸至傳動(dòng)軸的傳動(dòng)比為: ……………………………2.16 所以選擇兩級(jí)傳動(dòng)，且傳動(dòng)比分配為：一級(jí)為1.0×1.0;二級(jí)為1.4×1.0。 驅(qū)動(dòng)軸的直徑為40mm，由《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得知：t=33.3mm,當(dāng)m=3時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸上的齒數(shù)為： Zmin≥………2.17 去驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)Z=24。 通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用 表2.7齒輪種類及參數(shù) 齒輪種類 寬度（mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（mm） 孔徑（mm） 驅(qū)動(dòng)軸齒輪 24 32 17～50連續(xù) 17～70 2、2.5、3 2、2.5、3、4 15、20、30、35、40 18、30、35、40、50 傳動(dòng)軸齒輪 44（B型） 21-24 3 18、30、35、40、50 輸出軸齒輪 32 21-24 3 17、22、27、32、36 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 使各軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在5%以內(nèi)，由公式：V= 知： n1=n2=n3=n4=17x1000/3.18/18=415r/min…………………2.17 3.1.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各軸連接起來，繪制在主軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖，如圖3.3所示 圖3.3 鉆孔主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖中傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第Ⅰ排。在圖中標(biāo)出齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)，以校核驅(qū)動(dòng)軸是否正確。另外，應(yīng)檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉；還畫出軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的軸軸套相碰。 3.2 傳動(dòng)軸的直徑估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 3.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 ⑴、確定軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。 根據(jù)【1】表3-10，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 ⑵、各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： ①軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從軸71r/min按72/17的變速副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 100r/min； ②軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min； ③軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為700r/min。 ⑶、各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 變速組c中，22/76只需計(jì)算z = 22 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為270r/min； 變速組b計(jì)算z = 17的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min； 變速組a應(yīng)計(jì)算z = 27的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為700r/min。 ⑷、核算軸轉(zhuǎn)速誤差 ∵ ∴ 所以合適。 3.2.2傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)【5】公式（7-1），，并查【5】表7-13得到取1. ①Ⅰ軸的直徑：取 ②Ⅱ軸的直徑：取 ③Ⅲ軸的直徑：取 其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）； -從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積； -該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）； -傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（）。 當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b，b值見【5】表7-12。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定，軸采用光軸，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查【15】表5-3-30的矩形花鍵的基本尺寸系列，軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格。 3.2.3 鍵的選擇 查【4】表6-1選擇軸上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇，鍵的長(zhǎng)度L取22。軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長(zhǎng)度L取100。 3.3 傳動(dòng)軸的校核 需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通常可驗(yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）。 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。 3.3.1 傳動(dòng)軸的校核 ①Ⅰ軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)Ⅰ軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核 最大撓度： 查【1】表3-12許用撓度； 。 ②Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。 3.3.2 鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得 可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為： 3.4 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 3.4.1 齒輪模數(shù)的確定 齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按【5】表7-17進(jìn)行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過2～3種模數(shù)。 先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查【4】表10-7齒輪精度選用7級(jí)精度，再由【4】表10-1選擇小齒輪材料為40C(調(diào)質(zhì))，硬度為270HBS： 根據(jù)【5】表7-17；有公式： ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度： ②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： ⑴、a變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)27的齒輪。 ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 其中: -公比 ； = 2； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由【5】圖7-6按MQ線查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。 =650MPa， ∴ 根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為4mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由【5】圖7-11按MQ線查??； -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。 ， ∴ ∴ 根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為4mm 。 ∵所以 于是變速組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b = 32mm。 軸Ⅰ上動(dòng)輪齒輪的直徑： 。 軸Ⅱ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： ⑵、b變速組：確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)17的齒輪。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 其中: -公比 ； =4； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.9227.5=6.915KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由【5】圖7-6按MQ線查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。 =650MPa， ∴ ∴ 因值改變不多，所以參數(shù)，，等值不必修正。 ⑷、標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： 從【7】表5-1查得以下公式 齒頂圓直徑 ； 齒根圓直徑； 分度圓直徑 ； 齒頂高 ； 齒根高 ； 3.4.2 齒寬的確定 由公式得： ①Ⅰ軸動(dòng)輪齒輪； ②Ⅱ軸動(dòng)輪齒輪； ③Ⅲ軸動(dòng)輪齒輪； 一般一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（5～10mm）。 所以：， ， ，， ，。 3.4.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算，只能確定出齒輪的要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。當(dāng)齒頂圓直徑時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪。當(dāng)時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)決定把齒輪7、12和14做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù)【4】圖10-39（a） 齒輪10、12和13結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下： ①齒輪7結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算， ； ； ；； ； 3.5 齒輪校驗(yàn) 在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪1，齒輪5，齒輪11這三個(gè)齒輪。 齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式： ①?gòu)澢趶?qiáng)度; ②接觸疲勞強(qiáng)度 3.5.1 校核a變速組齒輪 ①?gòu)澢趶?qiáng)度；校核齒數(shù)為27的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴、,n=700r/min, ⑵、確定動(dòng)載系數(shù) ∵ 齒輪精度為7級(jí)，由【4】圖10-7查得動(dòng)載系數(shù)。由【4】使用系數(shù)。 ⑶、。 ⑷、確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 查【4】表10-4，得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù)； , 查【4】圖10-13得 ⑸、確定齒間載荷分配系數(shù): 由【4】表10-2查的使用， 由【4】表10-3查得齒間載荷分配系數(shù) ⑹、確定載荷系數(shù): ⑺、 查【4】表 10-5 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) ； ⑻、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由【4】圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 【4】圖10-17查得 壽命系數(shù),取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S = 1.3 ， ②接觸疲勞強(qiáng)度 ⑴、載荷系數(shù)K的確定： ⑵、彈性影響系數(shù)的確定；查【4】表10-6得 ⑶、查【4】圖10-21（d）得， 故齒輪1合適。 3.5.2 校核b變速組齒輪 ①?gòu)澢趶?qiáng)度；校核齒數(shù)為17的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴、,n=400r/min, ⑵、確定動(dòng)載系數(shù)： 齒輪精度為7級(jí)，由【4】圖10-7查得動(dòng)載系數(shù) ⑶、 ⑷、確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 查【4】表10-4，插值法得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù) ,查【4】圖10-13得 ⑸、確定齒間載荷分配系數(shù): 由【4】表10-2查的使用 ； 由【4】表10-3查得齒間載荷分配系數(shù) ⑹、確定動(dòng)載系數(shù): ⑺、查【4】表 10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) 、 ⑻、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由【4】圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 【4】圖10-17查得 壽命系數(shù),疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S = 1.3 ， ②接觸疲勞強(qiáng)度 ⑴、載荷系數(shù)K的確定： ⑵、彈性影響系數(shù)的確定；查【4】表10-6得 ⑶、查【4】圖10-21（d）得， 故齒輪7合適。 3.5.3 校核c變速組齒輪 ①?gòu)澢趶?qiáng)度；校核齒數(shù)為22的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴、,n=270r/min, ⑵、確定動(dòng)載系數(shù)： 齒輪精度為7級(jí)，由【4】圖10-7查得動(dòng)載系數(shù) ⑶、 ⑷、確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 查【4】表10-4，插值法得非對(duì)稱齒向載荷分布系數(shù)， ,查【4】圖10-13得 ⑸、確定齒間載荷分配系數(shù): 由【4】表10-3齒間載荷分布系數(shù)， ⑹、確定荷載系數(shù): ⑺、查表 10-5 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)。 ⑻、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 【4】圖10-17查得 壽命系數(shù),疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S = 1.3 ， ②接觸疲勞強(qiáng)度 ⑴、載荷系數(shù)K的確定： ⑵、彈性影響系數(shù)的確定；查【4】表10-6得 ⑶、查【4】圖10-21（d）得， 故齒輪11合適。 3.6 軸承的選用與校核 3.6.1 各軸軸承的選用 ①軸 前支承：NN3022K；中支承：NN3020K；后支撐N219E ②Ⅰ軸 離合器及齒輪處支承均用：6206;帶輪處支承：6210 ③Ⅱ軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 ④Ⅲ軸 前支承：30207;后支承：30207 3.6.2 各軸軸承的校核 ⑴、Ⅰ軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。 ①齒輪的直徑 ②Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 ∴ ③齒輪受力 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為: 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有： ⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 3.7 軸組件設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存應(yīng)滿足使用要求和結(jié)構(gòu)要求，并能保證軸組件具有較好的工作性能。軸結(jié)構(gòu)尺寸的影響因素比較復(fù)雜，目前尚難于用計(jì)算法準(zhǔn)確定出。通常，根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)要求，進(jìn)行同型號(hào)筒規(guī)格機(jī)床的類比分析，先初步選定尺寸，然后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定下來，最后在進(jìn)行必要的驗(yàn)算或試驗(yàn)，如不能滿足要求可重新修改尺寸，直到滿意為直。 軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑D、孔徑d、懸伸量a和支撐跨距L。 3.8 軸的基本尺寸確定 3.8.1 外徑尺寸D 軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是軸前軸頸的（前支撐處）的直徑。選定后，其他部位的外徑可隨之而定。一般是通過筒規(guī)格的機(jī)床類比分析加以確定。P=7.5KW查【1】表3-13，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取. 3.8.2 軸孔徑d 中型臥式車床的軸孔徑，已由d=