柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計【全套CAD圖紙+畢業(yè)答辯論文】

鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2006 目 錄 1 前言 1 2 組合機床總體設(shè)計 2 組合機床工藝方案的制定 2 組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方 案的確定 2 各側(cè)具體零部件的設(shè)計、計算及選擇 3 機床生產(chǎn)率計算卡 10 3 組合機床多軸箱設(shè)計（右主軸箱） 12 繪制右主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 12 主軸、齒輪的確定及動力計算 13 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 13 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查 圖 18 主軸箱中變位齒輪的計算 22 變位齒輪的設(shè)計 22 齒輪強度校核 23 傳動軸直徑的確定和軸的強度校核 25 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計 28 4 結(jié)論 30 參考文獻 31 致謝 32 附錄 33 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 1 前言 組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效率專用機床。目前，組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車平面；孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、 切槽、攻螺紋、锪沉孔滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍工及縫紉機、自行車等輕工行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)是企業(yè)，如機床、機車、工程制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機座及儀表殼等零件；也可用來完成軸套類、輪盤類、叉 架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 組合機床的設(shè)計，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行專門設(shè)計，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)組合機床是極其相似的，有可能設(shè)計為通用機床，這種機床稱為“專能組合機床”。這種組合機床就不需要每次按具體加工對象進行專門設(shè)計和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零 件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。 柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計 2 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計 4 本次畢業(yè)設(shè)計課題來源于生產(chǎn)實際，具體的 課題是柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計。在設(shè)計前認真研究被加工零件的圖樣，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容，為設(shè)計提供大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準備。在準備了充足的資料之后進行總體及零部件的設(shè)計工作，總體的設(shè)計的主要工作是完成“三圖一卡”，即繪制機床的總體尺寸聯(lián)系圖、加工示意圖、零件的工序圖及編制生產(chǎn)率計算卡；主軸箱 設(shè)計的方法是：繪制主軸箱設(shè)計的原始依據(jù)圖；確定主軸的結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標，繪制坐標檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。在此次的設(shè)計中采用“一面兩銷”定位，液壓夾緊，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，同時在設(shè)計中采用了大量的通用零部件，降低了產(chǎn)品的成本。 在設(shè)計過程中，得到了劉道標老師的大力指導(dǎo)和同課題組同學(xué)的熱情幫助，在此謹致謝意。 限于本人水平和經(jīng)驗，本設(shè)計中一定有錯誤和不妥之處，敬請批評指正。 2 組合機床 總體設(shè)計 組合機床總體設(shè)計，通常是根據(jù)與用戶簽定的合同和技術(shù)協(xié)議書 ,針對具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 2 1 組合機床工藝方案的制定 工藝方案的擬訂是組合機床設(shè)計的關(guān)鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點，按一定的原則、結(jié)合組合機床常用的工藝方法、充分考慮各種因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后擬訂出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝方案。 此次設(shè)計的組合機床是用 于加工柴油機齒輪室蓋的鉆鏜專用組合機床，其工藝方案為鉆孔和鏜孔，其具體的加工工藝如下 : a. 鉆 6 6H 孔至 5， 左側(cè)面； b. 鉆 6 9 孔（深 38）， 右側(cè)面； c. 鉆 3 9 孔（深 78）， 右側(cè)面； d. 鏜 45至 后側(cè)面； e. 倒孔口角至 后側(cè)面； 正確選擇組合機床加工工件采用的基準定位，是確保加工精度的重要條件。 本設(shè)計的柴油機齒輪室蓋是箱體類零件，箱體類零件一般都有較高精度的孔和面需要加工，又常常要在幾次安裝下進行。因此，定位基準選擇“一面雙孔”是最常用的方法 ， 因此該被加工零件采用 “一面兩銷”的定位方案，定位基準和夾壓點見零件的工序圖。該定位方案限制的自由度敘述如下：以工件的右側(cè)面為定位基準面，約束了 y、 x 向的移動 3個自由度。短定位銷約束了 y、 個自由度。長定位銷約束了 個自由度。這樣工件的 6個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。 2 2 組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)選定的工藝方案確定機床的配置型式，并定出影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既 要考慮能實現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機床操作方便可靠，易于維修，且潤滑、冷卻、排屑情況良好。對同一個零件的加工，可能會有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決定采取哪種方案時，絕不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進行多種方案的對比，從中選擇最佳方案。 各種形式的單工位組合機床，具有固定式夾具，通?？砂惭b一個工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動力部件的型式和數(shù)量，這種機床可分為單面、多面復(fù)合式。利用多軸想同時從幾個方面對工件進行加工。但其機動時間 不能與輔助時間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機床低。 在認真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及所選擇的加工工藝方案，又由單工位組合機床的特點及適應(yīng)性，確定設(shè)計的組合機床的配置型式為單工位臥式組合機床。 2 3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計、計算及選擇 具的選擇 考慮到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素，柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計 6 所以加工 15個孔的刀具均采用標準錐柄長麻花鉆和單導(dǎo)向懸臂鏜刀。 側(cè)面鉆 9 a. 切削用量的選擇 右側(cè)是鉆削 6（深 38）及 3（深 78） 根據(jù)孔徑的大小和深徑比，以及被加工材料的硬度查參考文獻 9表 軸的進給量 r，切削速度 0 18m/ 鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關(guān)，當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的 68倍時，在組合機床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來的，不過加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低些，因此選擇切削速度 3m/ 進給量 f=r，由此主軸轉(zhuǎn)速 01000d (2計算出 31000 nr/主軸轉(zhuǎn)速圓整為 470 r/ 實際切削速度 進速度 進時間 別由下列公式求得 1000(2 (2 ff (2 計算出實際切削速度 進速度 進時間b. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇 由參考文獻 9表 6切削力 (2切削轉(zhuǎn)矩 (2切削功率 9740(2刀具耐用度 ( (2計算出切削力 F=削轉(zhuǎn)矩 T=m，切削功率 P=具耐用度 c. 動力部件的選擇 由上述計算每根軸的輸出功率 P=側(cè)共 9根輸出軸，且每一根軸都鉆 9直徑，所以總切削功率 P 切削 =9=則多軸箱的功率 ：買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 切削多軸 其中 =以 軸P 因電機輸出經(jīng)動力箱時還有功率損耗，所以選擇功率為 型號為： 參考文獻 9表 5力箱的主軸轉(zhuǎn)速715r/ d. 確定主軸類型，尺 寸，外伸長度 滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承，后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因為推力軸承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。 在右側(cè)面，主軸用于鉆孔，因此選用滾珠軸承主軸。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。所以主軸均為滾珠軸承長主軸。 根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩 T= m，由參考文獻 9表 34 10 (2其中 B= 計算出 d=取 d=20 由參考文獻 9表 3d=20 D/0/20 主軸外伸尺寸 L=115桿莫氏圓錐號 1， 2。 e. 導(dǎo)向裝置的選擇 組合機床鉆孔時，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。 固定式導(dǎo)套：刀具或刀桿本身在導(dǎo)套內(nèi)既有相對轉(zhuǎn)動又有相對移動，由于這部分表面潤滑困難；工作時有粉塵侵入，當(dāng)?shù)稐U相對導(dǎo)套的線速度超過 20m/，因此選用導(dǎo)套前計算一下導(dǎo)套與刀具的線速度。由上述內(nèi)容知導(dǎo)套與刀具的線速度 =合傳動要求 ,同樣求出軸 15與 16相嚙合的一對齒輪的重合度=符合傳動要求。 齒輪強度校核 在初步確定主軸傳動系統(tǒng)后還要 對危險齒輪進行強度校核，尤其對低速級齒輪或齒根到鍵槽距離較小的齒輪及受轉(zhuǎn)矩較大的齒輪進行校核，以保證傳動系統(tǒng)平穩(wěn)準確，有一定的使用壽命。 通過比較發(fā)現(xiàn)，主軸箱中最薄弱的齒輪是驅(qū)動齒輪，因為其傳動的功率大，如果它能滿足強度要求，則其他的齒輪也應(yīng)滿足要求。 驅(qū)動軸上的齒輪齒數(shù) 4,m=3,與其相嚙合的大齒輪的齒數(shù) 6,m=3,驅(qū)動軸所傳遞的功率 P=速 15r/數(shù)比 =輪材料為 45鋼，大、小齒輪的硬度分別為 22060 校核齒根彎 曲疲勞強度 齒根彎曲疲勞強度的校核公式為： 321 12 (3確定公式中各參數(shù)值： a. 大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限 1 、 2 查參考文獻 13圖 001F 2202F b. 彎曲疲勞壽命系數(shù)113圖 許用彎曲應(yīng)力 1F 、 2F 取定彎曲疲勞系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 i i d. 齒形系數(shù)113表 1e. 計算大、小齒輪的 1 11 2 22F Y，并加以 比較取其中大值帶入公式計算 013 1 F Y ， 2 F Y 大齒輪的數(shù)值較大，應(yīng)按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強度 校核計算： 2 42 F 2F 彎曲疲勞強度足夠 校核接觸疲勞強度 接觸疲勞強度由公式： 確定公式中各參數(shù)值： a. 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 22973715 161 mm b. 大、小齒輪接觸疲勞強度極限 1、 2 按齒面硬度查參考文獻 13圖 大、小齒輪的接觸疲勞強度極限1=600 2=560 c. 接觸疲勞壽命系數(shù)113圖 d. 計算許用接觸應(yīng)力 取安全系數(shù) ，則 i K i K 油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計 28 5362 5325402 21 e. 確定材料系數(shù) 查參考文獻 13表 E=f. 計算圓周速度 v 60 11 tm/s g. 確定載荷系數(shù) K 查參考文獻 13表 使用系數(shù) , 根據(jù) v=s,7 級精度查參考文獻 13圖 動載系數(shù) 圖 K=1 核計算 : 211 H 接觸疲勞強度滿足要求。所以該齒輪滿足使用要求。 傳動軸直徑的確定和軸的強度校核 軸 的直徑的確定 T 總 =2 + (3式中 作用在第 位為 N m 傳動軸至第 軸 10： 12 m 由公式 4 10 計算出直徑 d 查參考文獻 9表 3取直徑 0 軸 11：因軸 11 上只有一排齒輪，因此軸不承受扭距，其直徑由彎距計算可得，因其承受的彎矩也比較小，參照其他軸，選取 5 軸 12：其受力情況同軸 11，所以選取 5軸 13： 789 m 由公式 4 10 計算出直徑 d 查參考文獻9表 3取直徑 0 軸 14：由彎矩計算及參照其他軸取 0 15： m 由公式 4 10 計算出直徑 d 查參考文獻9表 3取直徑 0 軸 16： m 由公式 4 10 計算出直徑 d 查參考文獻 9表 3取直徑 5 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 軸 17：選取油泵軸的直徑 0 軸的強度校核 軸在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后，進行校核計算。計算準則是滿足軸的強度或剛度要求。進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力，對于用于傳遞轉(zhuǎn)矩的軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算，對于只受彎矩的軸（心軸）應(yīng)按彎曲強度條件計算，兩者都具備 的按疲勞強度條件進行精確校核等。 在本設(shè)計中軸的直徑是按強度公式計算進行選擇，因此并不是要對主軸箱內(nèi)所有的軸都進行校核，只是對那些承受彎、扭矩相對交較大的軸進行強度校核。在這里對長主軸 7 進行強度校核。 a. 求出主軸上的轉(zhuǎn)矩 T 在工作時，主軸上所承受的功率 P=計齒輪的嚙合損耗和軸承損耗的功率）。則 0 84 7 01 5 6 N mm b. 求作用在齒輪上的力 82412 t N a a n F N c. 軸的受力分析 1 2. 計算支承反力： 在水平面內(nèi) )(2121 43153( 垂直平面內(nèi) 2121 )( 43153( N 3. 畫彎矩圖（見圖 3 在水平面內(nèi)， 43=N mm M153=N 垂直平面內(nèi)， 43=N mm M153= 成彎矩， 6 8 6 0 2222 mm a- 柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計 30 2222 N . 畫轉(zhuǎn)矩圖 T=N rF 2F 1F 1F 1F M b)c)d)e)f)g)圖 3的彎矩、扭矩圖 d. 危險截面的判斷 截面左右的合成彎矩右側(cè)相對左側(cè)大些，扭矩為 T，則判斷左側(cè)為危險截面，只要右側(cè)滿足強度要求即可。 e. 軸的彎扭合成強度校核 由參考文獻 13表 = 60 320( d M p 0 6 9)( 2222 f. 軸的疲勞強度安全系數(shù)校核 根 據(jù) 參 考 文 獻 13 表 得 40 ， ， ， ， 截面左側(cè) 32323 320(2.0 由參考文獻 13附表 K， K；由附表 10得絕對尺買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 寸系數(shù) ， ；軸經(jīng)磨削加工，由附表 。則 彎曲應(yīng)力 M P ， 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 0m切應(yīng)力 M p T M 2751 222 查參考文獻 13表 S ， ，則 剖面安全，即主軸的強度滿足要求。 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計 軸箱的選擇設(shè)計 該柴油機氣缸體三面鉆組合機床主軸箱選用 630 630 的通用主軸箱體 ,主軸箱體材料為 后蓋的材 料是 然主軸箱是通用的，但為了滿足具體的使用要求 ,故在此基礎(chǔ)上進行了一系列的補充加工 ,其補充加工的情況可參見補充加工圖。 軸箱上的附件材料的設(shè)計 a. 分油器 本主軸箱中分油器選用 分油器 ,其作用是把油分成幾路 ,分別潤滑不同排數(shù)的齒輪及軸承 ,以便于保證軸承 ,齒輪有一定的使用壽命 ,減少摩擦和磨損 ,降低振動 ,消耗發(fā)熱。 b. 油杯 油杯是用來給箱體注油用的 ,以保證箱體內(nèi)油量滿足使用要求。 c. 油塞 油塞是用來放油用的 ,應(yīng)該置在箱體的底部 ,由于該主軸箱是臥式組合機柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計 32 床 ,故活塞放置在箱體上 ,放油孔螺母與凸臺之間應(yīng)加封油圈密封。 d. 油標 油標是用來指示油的高度的 ,應(yīng)該放置在便于檢查及油面較穩(wěn)定處 ,該主軸箱選用管狀油標 (置在箱體側(cè)面上。 4結(jié)論 本課題設(shè)計的組合機床采用“一面兩銷”定位、液壓夾緊， 一次性加工柴油機齒輪室蓋三個面上的鉆 、鏜孔，保證了加工精度，提高了加工效率，減少了工人的勞動強度。而且在設(shè)計之中，盡量選用通用件，進一步減少了制造成本，買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 從而增加了經(jīng)濟效益。 參 考 文 獻 1 葉偉昌主編 上冊 )械工業(yè)出版社， 2001 柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計 34 2 葉偉昌主編 下冊 )械工業(yè)出版社， 2001 3 胡家秀主編 北京：機械工業(yè)出版社， 1999 4 李益民主編 北京：機械工業(yè)出版社， 1995 5 艾興等主編 北京：機械工業(yè)出版社， 1996 6 范云漲等主編 北京：機械工業(yè)出版社，1993 7 孟憲椅等主編 北京：機械工業(yè)出版社， 1991 8 韓敬禮等主編 北京：機械工業(yè)出版社， 1994. 9 謝家瀛主編 . 組合機床設(shè)計簡明手冊 械工業(yè)出版社， 1992 10 楊培元等主編 北京：機械工業(yè)出版社， 1995 11 大連組合機床研究所編 北京 :機械工業(yè)出版社 ,1995 12 大連組合機床研究所編 北京：機械工業(yè)出版社， 1986 13 徐錦康主編 北京：機械工業(yè)出版社， 2001 14 陳秀寧、施高義機械設(shè)計課程設(shè)計 江大學(xué)出版社， 1995 15 姚永明主編 上海：上海交通大學(xué)出版社， 1999 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計我的課題是柴油機氣缸體三面鉆、鏜孔組合機床總體及右主軸箱設(shè)計，在劉道標老師指導(dǎo)下及與同組設(shè)計人員共同努力下如期完成了任務(wù)。 由于我們還是學(xué)生 ,所以在設(shè)計這方面還是缺乏經(jīng)驗的 ,但設(shè)計任務(wù)擺在我買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 們面前 ,我們不得不想辦法去完成這設(shè)計任務(wù)。院里也知道我們學(xué)生只懂得一些理論知識，對生產(chǎn)實踐的內(nèi)容知之甚少，所以在做畢業(yè)設(shè)計之前給我們安排了為期兩個星期的 畢業(yè)實習(xí)。在實習(xí)過程中，通過與工廠里的師傅們的交流，我認識到并非所有的理論知識都能在實踐中運用。總的來說，通過這次畢業(yè)實習(xí)，我對所要設(shè)計的組