柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)(論文+DWG圖紙)
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鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006
柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)
摘 要：本課題設(shè)計(jì)一臺(tái)加工柴油機(jī)齒輪室蓋的鉆鏜組合機(jī)床，主要完成機(jī)床總體和右主軸箱的設(shè)計(jì)工作。
根據(jù)柴油機(jī)齒輪室蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率等要求，確定該機(jī)床為單工位臥式組合機(jī)床；為確保加工精度，采用“一面兩銷”的定位方案；為實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，安全可靠，選擇液壓滑臺(tái)；根據(jù)零件的大小及被加工孔的位置確定主軸箱的輪廓尺寸；由加工工藝選擇滾珠軸承主軸，通過計(jì)算扭矩確定主軸和傳動(dòng)軸的直徑；齒輪的模數(shù)是通過類比法確定； 齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置是由“計(jì)算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的辦法確定；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸的坐標(biāo)并進(jìn)行中心距驗(yàn)算，確定部分軸上需采用變位齒輪；軸上的齒輪套、鍵等零件按軸號(hào)選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件。
本課題設(shè)計(jì)的組合機(jī)床采用“一面兩銷”定位、液動(dòng)夾緊，一次裝夾加工柴油機(jī)齒輪室蓋三個(gè)面上的孔，保證了加工精度，提高了生產(chǎn)效率，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。而且在設(shè)計(jì)之中，盡量選用通用件，減少了制造成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 主軸箱 主軸 傳動(dòng)軸 齒輪室蓋
The overall and headstock design of drilling and boring modular machine for diesel engine geal chamber manufacture
Abstract: This project is to design a modular machine tool for manufacturing the gear chamber cap of diesel engine. Mainly work is the design of overall and the right headstock.
According to the request of construction features, processing spot, size precision, surface roughness and productivity that diesel engine gear chamber cap, sets the machine tool for single location horizontal type modular machine tool. In order to guarantee the processing precision, the localization plan use "two sells and a surface". In order to implement the stepless speed regulation, safe is reliable, therefore choice hydraulic pressure sliding table. According the size of components and the position of the hole that is processed to set the overall size of the headstock. Choicing ball bearing spindle by processing craft. The spindle and drive shaft diameter is decided through computation torque. The gear modulus is decided through the correlation method. The gear mentions and the position of intermediate propeller shaft is decided by the means " computation, mapping and tries to collect many times". Calculates the coordinates of the spindle and drive shaft and checking the center distance, determined department spindle must use dislodges the gear. The components of tooth wheel cover, key and so on that in axis select standard letter by the corresponding number.
The modular machine tool of this project design use “two sells and one surface” to locate , hydraulic press and clamps. In the situation of one clamp, the holes three surface of the diesel engine gear chamber cap, are guaranteed the processing precision, is enhanced the production efficiency, is increased worker's labor intensity. Moreover during the design, the standard parts are selected as far as possible, reduced the production cost and increased the economic efficiency.
Key words: modular machine tool headstock spindle drive shaft gear chamber cap
鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2006
目 錄
1 前言………………………………………………………………………………1
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)………………………………………………………………2
2.1 組合機(jī)床工藝方案的制定……………………………………………………2
2.2 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定………………………………………2
2.3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇………………………………………3
2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡………………………………………………………… 10
3 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)（右主軸箱）………………………………………… 12
3.1 繪制右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖…………………………………………… 12
3.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算…………………………………………… 13
3.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………… 13
3.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖……………………………………… 18
3.5 主軸箱中變位齒輪的計(jì)算………………………………………………… 22
3.6 變位齒輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 22
3.7 齒輪強(qiáng)度校核……………………………………………………………… 23
3.8 傳動(dòng)軸直徑的確定和軸的強(qiáng)度校核……………………………………… 25
3.9 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì)…………………………………………… 28
4 結(jié)論…………………………………………………………………………… 30
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………31
致謝…………………………………………………………………………………32
附錄…………………………………………………………………………………33
1 前言
組合機(jī)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(jī)床。目前，組合機(jī)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(kuò)、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(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)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(dòng)裝配和檢測(cè)、清洗和零件分類及打印等非切削工作。
組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工及縫紉機(jī)、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(jī)床、機(jī)車、工程制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)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(jī)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(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(duì)象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國(guó)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)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的夾具及刀具，即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來源于生產(chǎn)實(shí)際，具體的課題是柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)前認(rèn)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(jì)提供大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準(zhǔn)備。在準(zhǔn)備了充足的資料之后進(jìn)行總體及零部件的設(shè)計(jì)工作，總體的設(shè)計(jì)的主要工作是完成“三圖一卡”，即繪制機(jī)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(jì)算卡；主軸箱設(shè)計(jì)的方法是：繪制主軸箱設(shè)計(jì)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(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。在此次的設(shè)計(jì)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(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在設(shè)計(jì)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(jì)過程中，得到了劉道標(biāo)老師的大力指導(dǎo)和同課題組同學(xué)的熱情幫助，在此謹(jǐn)致謝意。
限于本人水平和經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中一定有錯(cuò)誤和不妥之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，通常是根據(jù)與用戶簽定的合同和技術(shù)協(xié)議書,針對(duì)具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。
2．1 組合機(jī)床工藝方案的制定
工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)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(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)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(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。
此次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床是用于加工柴油機(jī)齒輪室蓋的鉆鏜專用組合機(jī)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－M6－6H孔至Φ5， 左側(cè)面；
b. 鉆6－Φ9孔（深38）， 右側(cè)面；
c. 鉆3－Φ9孔（深78）， 右側(cè)面；
d. 鏜Φ45H8孔至Φ43.5， 后側(cè)面；
e. 倒孔口角至Φ46.6， 后側(cè)面；
正確選擇組合機(jī)床加工工件采用的基準(zhǔn)定位，是確保加工精度的重要條件。
本設(shè)計(jì)的柴油機(jī)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(jìn)行。因此，定位基準(zhǔn)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(zhǔn)和夾壓點(diǎn)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(zhǔn)面，約束了y、z向的轉(zhuǎn)動(dòng)和x向的移動(dòng) 3個(gè)自由度。短定位銷約束了y、z向的移動(dòng)2個(gè)自由度。長(zhǎng)定位銷約束了x向的轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)自由度。這樣工件的6個(gè)自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。
2．2 組合機(jī)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(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)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(shí)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(jī)床操作方便可靠，易于維修，且潤(rùn)滑、冷卻、排屑情況良好。對(duì)同一個(gè)零件的加工，可能會(huì)有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采取哪種方案時(shí)，絕不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種方案的對(duì)比，從中選擇最佳方案。
各種形式的單工位組合機(jī)床，具有固定式夾具，通常可安裝一個(gè)工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的型式和數(shù)量，這種機(jī)床可分為單面、多面復(fù)合式。利用多軸想同時(shí)從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工。但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。
在認(rèn)真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所選擇的加工工藝方案，又由單工位組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性，確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式組合機(jī)床。
2．3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇
2.3.1刀具的選擇
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，所以加工15個(gè)孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄長(zhǎng)麻花鉆和單導(dǎo)向懸臂鏜刀。
2.3.2 右側(cè)面鉆9-Φ9
a. 切削用量的選擇
右側(cè)是鉆削6-Φ9（深38）及3-Φ9（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(xiàn)[9]表2.17知：主軸的進(jìn)給量f為0.1～0.18mm/r，切削速度vc=10～18m/min。
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6～8倍時(shí)，在組合機(jī)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vc=13m/min 進(jìn)給量f=0.13mm/r，由此主軸轉(zhuǎn)速n由公式
(2-1)
計(jì)算出 r/min，將主軸轉(zhuǎn)速圓整為470 r/min。
實(shí)際切削速度vc、工進(jìn)速度vf、工進(jìn)時(shí)間tf 分別由下列公式求得
(2-2)
(2-3)
(2-4)
計(jì)算出實(shí)際切削速度vc=13.282m/min，工進(jìn)速度vf=61.1mm/min，工進(jìn)時(shí)間tf=1.26min
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(xiàn)[9]表6-20計(jì)算公式
切削力 (2-5)
切削轉(zhuǎn)矩 (2-6)
切削功率 (2-7)
刀具耐用度 (2-8)
計(jì)算出切削力F=1144.5N，切削轉(zhuǎn)矩T=3.18N·m，切削功率P=0.153kw，刀具耐用度Tn=768.799min
c. 動(dòng)力部件的選擇
由上述計(jì)算每根軸的輸出功率P=0.153kw，右側(cè)共9根輸出軸，且每一根軸都鉆Φ9直徑，所以總切削功率P切削=0.153×9=1.377kw。則多軸箱的功率： kw，其中η=0.8，所以 kw。
因電機(jī)輸出經(jīng)動(dòng)力箱時(shí)還有功率損耗，所以選擇功率為2.2kw的電機(jī)，其型號(hào)為：Y100L1-4,由參考文獻(xiàn)[9]表5-39選取1TD32-I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱的主軸轉(zhuǎn)速715r/min 。
d. 確定主軸類型，尺寸，外伸長(zhǎng)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?yàn)橥屏S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?yàn)楦?dòng)卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長(zhǎng)主軸。所以主軸均為滾珠軸承長(zhǎng)主軸。
根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=3.18 N·m，由參考文獻(xiàn)[9]表3-4可知
(2-9)
其中B= 7.3，則計(jì)算出d=17.335mm，選取d=20mm。
由參考文獻(xiàn)[9]表3-6查得主軸直徑d=20mm， D/d1=30/20 mm, 主軸外伸尺寸L=115mm,接桿莫氏圓錐號(hào)1，2。
e. 導(dǎo)向裝置的選擇
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(duì)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)又有相對(duì)移動(dòng)，由于這部分表面潤(rùn)滑困難；工作時(shí)有粉塵侵入，當(dāng)?shù)稐U相對(duì)導(dǎo)套的線速度超過20m/min時(shí)就會(huì)有研著的危險(xiǎn)，因此選用導(dǎo)套前計(jì)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vc=13.282m/min<20m/min,所以該導(dǎo)套選用通用短導(dǎo)套
由參考文獻(xiàn)[9]表8-4查得導(dǎo)套的具體數(shù)值如下：
D=15mm，D1=22mm，D2=26mm，D3=M6，L取16mm，（短型導(dǎo)套）l=8mm,l1=3mm，l3=12mm， e=18.5mm
f. 連桿的選擇
在鉆、擴(kuò)、鉸孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（剛性接桿）。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長(zhǎng)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(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完成孔的要求。
為了獲得終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長(zhǎng)度。
因?yàn)?-Φ9孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是20mm,由參考文獻(xiàn)[9]表8-1選取A型可調(diào)接桿 d=16mm，d1=Tr16×1.5 mm， d2=9mm， L=85mm， l4=110～135mm。
g. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
切入長(zhǎng)度一般為5-10mm， 取L1=7mm，切出長(zhǎng)度由參考文獻(xiàn)[9]表3-7公式 （2-10）
通過計(jì)算L2=8mm，加工時(shí)加工部位長(zhǎng)度L(多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔算)L=78mm.由公式
（2-11）
求出L工=93mm。
為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑Φ9，由參考文獻(xiàn)[9]表3-4得導(dǎo)套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)(參考鉆鋼) 取l2=10mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長(zhǎng)度確定鉆模架的厚度為16mm。附帶得出底面定位元件的厚度l4=38mm。
快退長(zhǎng)度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動(dòng)力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可。
快退距離 L快退=l2+L工-L1=10+93-7=96mm
快進(jìn)距離 L快進(jìn)=l2-L1=10-7=3mm
因快進(jìn)距離太短，故將快進(jìn)距離改為工進(jìn)，則工進(jìn)距離L工=93+3=96 mm。
選擇刀具：根據(jù)鉆口套至工進(jìn)行程末端的距離L快退=96mm，及鉆口套長(zhǎng)度L套=8+3+16=27mm,由參考文獻(xiàn)[5]表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆GB1435-78Φ9×250mm(切削長(zhǎng)度部分145mm)。
h. 滑臺(tái)及底座的選擇
由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件損失小，使用壽命長(zhǎng)，所以選擇液壓滑臺(tái)。已知工進(jìn)Vf=61.1mm/min,單根主軸的切削力F單=1144.5 N，則9根軸總的切削力F切削=9F單=1144.5×9=10300.5N，又因?yàn)镮TD32-Ⅰ型動(dòng)力箱滑鞍長(zhǎng)度L=630mm，由參考文獻(xiàn)[9]表5-1選擇1HY32-Ⅰ型滑臺(tái)及配套的側(cè)底座選擇ICC321
i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)
確定機(jī)床的裝料高度，新頒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在850～1060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。
多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，可按下列關(guān)系式確定：
B=b+2b1 （2-12）
H=h+h1+b1 （2-13）
b-工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)兩孔距離，b=340mm。
b1-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦b1≥70～100mm，取b1=100。
h-工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，h=277mm。
h1-最低主軸高度。
因?yàn)榛_(tái)與底座的型號(hào)都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值650mm，
滑臺(tái)滑座總高280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙取0.5mm。
故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h1〉85～140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。
所以 B=b+2b1=340+2×100=540mm，
H=h+h1+b1=277+115.5+100=492.5mm
由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)[15]表8.22選取多軸箱尺寸B×H=630mm×500mm, 臺(tái)面寬度為320mm。
2.3.3 左側(cè)面鉆6-Φ5
a. 切削用量的選擇
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]查表6-11高速鋼鉆頭切削用量，加工材料鑄鐵，孔徑d=1～6mm，切削速度10～18m/min，進(jìn)給量f=0.05～0.1mm/r。取切削速度vc=16m/min，進(jìn)給量f=0.08mm/r，主軸的轉(zhuǎn)速、實(shí)際切削速度、工進(jìn)速度、工進(jìn)時(shí)間分別由公式（2-1）、（2-2）、（2-3）、（2-4）求得
轉(zhuǎn)速 r/min， 將其圓整為1100r/min。
實(shí)際切削速度 m/min
工進(jìn)速度 mm/min
工進(jìn)時(shí)間 其中h為6-Φ5的深度。
b. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇
刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度分別由公式(2-5)、(2-6)、(2-7)、(2-8)求得
切削力 N
切削轉(zhuǎn)矩 N·m
切削功率 kw
刀具耐用度 c. 動(dòng)力部件的選擇
由上述計(jì)算每根軸的輸出功率P=0.0797kw，左側(cè)共6根輸出軸，且每一根軸都鉆Φ5直徑，所以總切削功率P切削=0.0797×6=0.598kw。則多軸箱的功率： kw，其中η=0.8， 所以 kw
因電機(jī)輸出經(jīng)動(dòng)力箱時(shí)還有功率損耗，所以選擇功率為1.5kw的電機(jī)，其型號(hào)為：Y100L-6，由參考文獻(xiàn)[9]表5-39選取1TD25-IA型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱的主軸轉(zhuǎn)速為520r/min 。
d. 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度
根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=0.70593 N·m，由公式(2-9)求出滿足條件的最小直徑
mm （B= 7.3）
選取d=15mm， 由參考文獻(xiàn)[9]表3-6查得主軸直徑=15mm，D/d1=25/16mm,主軸外伸尺寸L=85mm,接桿莫氏圓錐號(hào)1。
e. 導(dǎo)向裝置的選擇
查參考文獻(xiàn)[9]表8-4 選用通用短型導(dǎo)套，具體參數(shù)的數(shù)值：D=10mm, D1=15mm, D2=18mm, D3=M6,L取12mm，l=8mm，l1=3mm，l3=12mm，e=14.5mm選用通用導(dǎo)套。
f. 連桿的選擇
為了獲得終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長(zhǎng)度。因?yàn)?-Φ5孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是15mm,查參考文獻(xiàn)[9]表8-1 選取A型可調(diào)接桿 d=10mm，d1=Tr10×1.5mm, d2=6mm, L=62mm, l4=72～82mm。
g. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
切入長(zhǎng)度一般為5-10mm， 取L1=8mm；因?yàn)樵?-Φ5孔為盲孔，所以刀具沒有切出長(zhǎng)度，所以切出長(zhǎng)度L2=0mm。
加工時(shí)加工部位長(zhǎng)度L(多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算)L=16mm，由公式（2-11）求出L工=24mm
為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑Φ5，由參考文獻(xiàn)[9]表3-4知導(dǎo)套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)及綜合考慮裝卸工件的空間要求取l2=50mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長(zhǎng)度確定鉆模架的厚度為12mm。
快退長(zhǎng)度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動(dòng)力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可。
快退距離 L快退=l2+L工-L1=50+24-8=66mm
快進(jìn)距離 L快進(jìn)=l2-L1=50-8=42mm
h. 滑臺(tái)及底座的選擇
已知工進(jìn)vf=88mm/min, 單根主軸的切削力F單=430.879 N，則6根軸總的切削力F切削=6F單=6×430.879=2585.274N，又因?yàn)?TD25-IA型動(dòng)力箱滑鞍長(zhǎng)度L=500mm,由參考文獻(xiàn)[9]表5-1選擇1HY25-Ⅱ型滑臺(tái)及它的側(cè)底座選擇ICC251,其相應(yīng)的數(shù)值查表5-3可得：臺(tái)面寬度250mm，臺(tái)面長(zhǎng)度500mm，行程400mm， 最大進(jìn)給力8000N，工進(jìn)速度32～800mm/min，快速移動(dòng)速度12m/min。
i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)
多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，計(jì)算方法同確定右側(cè)鉆九孔的主軸箱輪廓的方法一致，取b1=100mm,工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離h=209mm。裝料高度取950mm，工件最低孔距定位基準(zhǔn)面的距離為11mm，
因?yàn)榛_(tái)與底座的型號(hào)都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：650mm，
滑臺(tái)滑座總高：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙取0.5mm。
故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h1〉85～140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。
所以 B=b+2b1=264.2+2×100=464.2mm，
H=h+h1+b1=209+115.5+100=424.5mm。
由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)[15]表8.22選取多軸箱尺寸B×H=500mm×500mm,, 臺(tái)面寬度為320mm。
2.3.4 后側(cè)鏜Φ45H8孔至Φ43.5，倒孔角Φ46.6
a. 切削用量的選擇
由參考文獻(xiàn)[9]表6-15 查得用高速綱刀具粗鏜鑄鐵的切削用量：v=20～25m/min，f轉(zhuǎn)=0.25～0.8mm/r,則選取v=20mm/min, f轉(zhuǎn)=0.4mm/min, 由此由公式(2-1)求出鏜刀的轉(zhuǎn)速：n=146.35 r/min，圓整為n=150r/min,則實(shí)際切削速度vc由公式(2-2)求得vc=20.5m/min，工進(jìn)速度vf=nf=150×0.4=60mm/min
b. 切削力，切削轉(zhuǎn)矩，切削功率及刀具耐用度的計(jì)算
刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度分別由以下公式求出
Fz=51.4apf0.75HB0.55 (2-14)
Fx=0.51ap1.2f0.65HB1.1 (2-15)
T=25.7Dapf0.75HB0.55 (2-16)
(2-17)
Fz =51.4×1×0.40.75×2140.55=494.58 N
Fx=0.51×11.2×0.40.65×2141.1=102.89 N
T=25.7×43.5×0.40.75×2140.55=10757 N·mm
kw
c. 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度
滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種軸承可承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工。因此選用滾錐軸承主軸。
由公式(2-9)求出滿足條件的最小直徑mm
再由參考文獻(xiàn)[9]表3-6查取d=25mm,D/d1=40/28mm，主軸的外伸尺寸為75mm
d. 確定鏜桿直徑
由鏜孔直徑為Φ43.5mm，參考參考文獻(xiàn)[5]表2.5-4選取鏜桿的直徑為Φ35mm,鏜刀方截面直徑為10×10
e. 浮動(dòng)卡頭的選擇
根據(jù)軸外徑Φ40mm，內(nèi)徑Φ28mm，由參考文獻(xiàn)[9]圖8-2選擇浮動(dòng)卡頭D×p=Tr28×3，根據(jù)鏜孔形式為單導(dǎo)向懸臂孔，采用較為普遍的內(nèi)滾式單導(dǎo)向懸臂鏜孔，根據(jù)卡頭內(nèi)徑尺寸d=Φ22mm及鏜孔直徑為Φ43.5mm，及倒角直徑Φ46.6mm確定滑套的徑向尺寸d1=Φ53mm
f. 導(dǎo)向裝置的選擇
由參考文獻(xiàn)[9]表3-4查得導(dǎo)套的總長(zhǎng)度：l1=106～159mm，導(dǎo)套口至工件的距離20～50mm，取導(dǎo)套的長(zhǎng)為150mm，選取導(dǎo)套口至工件的距離為50mm
g. 工作循環(huán)及行程的確定
由于該動(dòng)力箱只加工Φ45H8及倒角，故行程主要由鏜孔Φ45H8至Φ43.5決定工作進(jìn)給長(zhǎng)度，切入長(zhǎng)度一般為5-10mm，取L1=8mm，L2=5-10mm,取L2=8mm,切出長(zhǎng)度由參考文獻(xiàn)[9]表3-7查得，加工長(zhǎng)度L根據(jù)零件圖可知Φ45H8孔深13mm，算出工作進(jìn)給L工=8+13+8=29 mm
快退長(zhǎng)度的確定：一般選固定式夾具或鉆孔或擴(kuò)孔機(jī)床上，動(dòng)力頭快速退回行程只要將所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件裝卸即可，故快退尺寸由以下尺寸鏈可知
圖2-1 快進(jìn)、快退尺寸鏈圖
l快退=50+13+8=71mm, l快進(jìn)=50-8=42mm
h. 動(dòng)力部件的選擇
由上文算出鏜削Φ43.5mm孔的輸出功率P切削=0.166kw,設(shè)多軸箱的傳遞效率η=0.85，則動(dòng)力頭輸入多軸箱的功率P多=kw
根據(jù)多軸箱功率P多=0.195kw，由參考文獻(xiàn)[9]表5-38，選用1TD25-IA型動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)（n馬達(dá)=520r/min,電機(jī)選Y100L-6型，功率為1.5kw）
已知工進(jìn)Vf=60mm/min,進(jìn)給力Fz=494.58N,又因1TD25-IA型動(dòng)力箱的滑鞍長(zhǎng)L=320mm, ，由參考文獻(xiàn)[9]表5-1選擇1HY25型滑臺(tái)及配套后底座1CC251。
i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)
多軸箱的寬度和高度的確定方法同右側(cè)鉆九個(gè)孔的確定方法，由于后側(cè)鏜只有一個(gè)孔所以b=0mm，h=0，推薦b1≥70～100mm，取b1=100。
臥式組和機(jī)床上的多軸箱最低主軸高度h1等于工件最低孔距工件定位基準(zhǔn)面的尺寸與機(jī)床裝料高度之和與側(cè)底座高度、滑座與側(cè)底座間的調(diào)整墊厚度（一般取5mm）、滑臺(tái)滑座總高、多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙（取0.5mm）之和的差值。分析零件圖知工件最低距定位基準(zhǔn)面的距離為68mm，選取裝料高度為950mm，因?yàn)榛_(tái)與底座的型號(hào)都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：560mm，
滑臺(tái)滑座總高：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙取0.5mm。
故h1=68+950-(0.5+5+280+560)=202.5mm
所以 B=b+2b1=0+2×100=200mm
H=h+h1+b1=0+202.5+100=302.5mm
由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)[15]表8.22選取多軸箱尺寸B×H=400mm×320mm,, 臺(tái)面寬度為320mm。
2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
生產(chǎn)率計(jì)算卡是用以反映機(jī)床的加工過程、完成每一個(gè)動(dòng)作所需的時(shí)間、切削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等，計(jì)算公式參照參考文獻(xiàn)[9]P51-P52。
a. 理想生產(chǎn)率
理想生產(chǎn)率(單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括備品及廢品率在內(nèi))所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制取2350h，兩班制取4700h。則
（2-18）
由公式（2-3）得：
b. 實(shí)際生產(chǎn)率
實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式
（2-19）
式中，—生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min）。
（2-20）
式中 、——分別為刀具第Ⅰ，第Ⅱ工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm；
、——分別為刀具第Ⅰ，第Ⅱ工作進(jìn)給速度，單位為mm/min；
——當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、光整表面時(shí)，滑臺(tái)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)5～10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位為min
——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為mm；
——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣取Ｓ脵C(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5～6m/min；用液壓動(dòng)力部件時(shí)取3～10m/min；
——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1min；
——工件裝、卸時(shí)間，它取決于裝卸自動(dòng)化程度、工件重量大小裝卸是否方便及工人的熟練程度等。通常取0.5～1.5min。
所以：
則
c. 機(jī)床負(fù)荷率
機(jī)床負(fù)荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)率之比。由參考文獻(xiàn)[9]公式
（2-21）
則
3 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)（右主軸箱）
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞個(gè)主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、較、鏜等加工工序。
多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一列孔系進(jìn)行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多，此次本設(shè)計(jì)的后側(cè)鏜就是屬于此類型。
目前多軸箱設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制好的程序，通過人機(jī)交互方式，可迅速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補(bǔ)充加工圖，打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。一般設(shè)計(jì)法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。在此用一般設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多軸箱。
3.1繪制右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
主軸箱的設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。
在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：
a. 主軸箱輪廓尺寸630×500；
b. 工件輪廓尺寸及各孔的位置尺寸；
c. 工件和主軸箱相對(duì)位置尺寸。
根據(jù)以上依據(jù)編制出的主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖如下圖所示：
圖3-1組合機(jī)床設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
注：1.被加工零件編號(hào)及名稱：ZH1105W柴油機(jī)齒輪室蓋。材料及硬度：灰鑄鐵；160-250HBS
2.主軸外伸尺寸及切削用量：（表3-1）
表3-1主軸外伸尺寸及切削用量
軸號(hào)
主軸外伸尺寸（mm）
切削用量
備注
D/d
L
工序內(nèi)容
n(r/min)
v(m/min)
f(mm/r)
1-9
32/20
115
鉆￠9
470
13.28
0.13
3.動(dòng)力部件1TD32I，1HY32IA，N主=2.2KW,n=1430T/min。
3.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算
3.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
主軸結(jié)構(gòu)型式和直徑主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔是常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。因本主軸箱的主軸都是用來鉆孔，所以采用滾珠軸承主軸。
主軸直徑在繪制“三圖一卡”時(shí)都已經(jīng)確定好了。（d=20mm）
齒輪模數(shù)m一般采用類比法確定，多軸箱中齒輪常用的模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用類比法從通用系列中選取各齒輪模數(shù)。為便于生產(chǎn)同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。
3.2.2 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算
因所有主軸均用于鉆孔，所以均選用滾珠軸承主軸，主軸箱所需動(dòng)力見機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，此處不在贅述。
3.3主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.3.1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)計(jì)算
根據(jù)主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖3-1，計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)尺寸，如表2-2所示：
表3-2 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷O1
驅(qū)動(dòng)軸O
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
X
0.000
265.000
435.000
343.000
223.000
95.000
Y
0.000
95.000
125.500
82.500
82.500
82.500
坐標(biāo)
主軸5
主軸6
主軸7
主軸8
主軸9
X
95.000
209.000
315.000
435.000
435.000
Y
207.500
253.500
357.500
357.500
219.500
3.3.2 擬訂主軸箱傳動(dòng)路線
在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),要盡可能用較少的傳動(dòng)件，使數(shù)量較多的主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，因此在設(shè)計(jì)時(shí)單一的計(jì)算或作圖的方法是難以達(dá)到要求的，現(xiàn)在一般采用“計(jì)算、作圖和試湊” 相結(jié)合的辦法來設(shè)計(jì)。
該零件上的被加工孔的位置分布是多種多樣的，但可將其歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。
根據(jù)需加工孔的位置情況設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)路線敘述如下：
將主軸1和2視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸10；同樣將主軸3和4視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸11；同樣將主軸5和6視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸12；將主軸7、8、9視為一組同心圓主軸，在它們圓心（即三主軸軸心組成的三角形的外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸13；油泵軸由傳動(dòng)軸13帶動(dòng)；將中間傳動(dòng)軸11、12視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸14；將中間傳動(dòng)軸10、13視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸15；將中間傳動(dòng)軸14、15視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸16（按理論上講軸16設(shè)在軸14和16的中心連線的垂直平分線上，但考慮到傳動(dòng)比和變位齒輪的問題，因此軸16的位置有所調(diào)整）。
為直觀起見將傳動(dòng)路線用樹形圖表達(dá)出，如下圖所示：
圖3-2 九孔鉆削多軸箱傳動(dòng)樹形圖
3.3.3 確定傳動(dòng)軸位置和齒輪齒數(shù)
本主軸箱內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按“計(jì)算、作圖和試湊”的一般方法來確定齒輪齒數(shù)、中間傳動(dòng)軸的位置和轉(zhuǎn)速，在設(shè)計(jì)過程中通過反復(fù)試湊及畫圖，才最后確定了齒輪的齒數(shù)和中間軸的位置。為滿足齒輪的嚙合關(guān)系，有些齒輪采用了變位齒輪來保證中心距的要求。
a. 求各主軸及驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動(dòng)軸到各主軸之間的傳動(dòng)比
主 軸: n1-9=470r/min
驅(qū)動(dòng)軸: nO=715r/min
因各主軸的轉(zhuǎn)速相同所以各主軸的總傳動(dòng)比相同:iO-1,2…9=
b. 傳動(dòng)軸位置、各軸之間的傳動(dòng)比、及嚙合齒輪齒數(shù)的確定
1.確定傳動(dòng)軸10的位置及其與主軸1，2間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸10設(shè)在軸1、2中心；連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸10與主軸1之間的傳動(dòng)比i10-1=0.7；主軸1上的齒輪齒數(shù)z1=29；(設(shè)在第Ⅰ排)，齒輪模數(shù)m=2。
由i10-1=求出z10=41.42 取z10=41(設(shè)在第Ⅰ排),實(shí)際傳動(dòng)比i10-1=0.707；
則兩軸的中心距 A10-1=mm
傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 n10=n1i10-1=4700.707=332.29r/min
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸10與軸2的中心距等于軸10主軸1的中心距A10-1,求得z2=29(設(shè)在第Ⅰ排)。i10-2= i10-1=0.707
2.確定傳動(dòng)軸11的位置及其與主軸3，4間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸11設(shè)在軸3、4中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸11與主軸3之間的傳動(dòng)比i11-3=0.75；主軸3上的齒輪齒數(shù)z3=30；(設(shè)在第Ⅰ排)，齒輪模數(shù)m=2。
由i11-3=求出z11=40 (設(shè)在第Ⅰ排)
則兩軸的中心距A11-3=mm
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸11與軸4的中心距等于軸11主軸3的中心距A11-3,求得z4=30(設(shè)在第Ⅰ排)。i11-4= i11-3=0.75
3.確定傳動(dòng)軸12的位置及其與主軸5，6間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸12設(shè)在軸5、6中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸12與主軸5之間的傳動(dòng)比i12-5=0.75；主軸5上的齒輪齒數(shù)z5=30；(設(shè)在第Ⅰ排)，齒輪模數(shù)m=2。
由i12-5=求出z12=40 (設(shè)在第Ⅰ排),實(shí)際傳動(dòng)比i12-5=0.75；
則兩軸的中心距A12-5=mm
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸12與軸6的中心距等于軸12主軸5的中心距A12-5,求得z6=30(設(shè)在第Ⅰ排)。i12-6= i12-5=0.75
4.確定傳動(dòng)軸13的位置及其與主軸7，8，9間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸13的位置設(shè)在主軸7、8、9同心圓圓心上，可通過作圖初定。
若取m=2，z7=41(設(shè)在第Ⅳ排)，測(cè)量出A13-7=91mm
由A13-7=mm求得=50(設(shè)在第Ⅳ排)，
則傳動(dòng)軸13與主軸7之間的傳動(dòng)比：i13-7=
傳動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)速：n13=n7i13-7=4700.82=385.4r/min
因主軸8，9和主軸7的轉(zhuǎn)速相同，所以i13-8= i13-9= i13-7=0.82，z8= z9 =z7=41(設(shè)在第Ⅳ排)。
5.確定中間傳動(dòng)軸14的位置及其與中間傳動(dòng)軸11，12間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸14設(shè)在軸11、12中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸14與主軸11之間的傳動(dòng)比i14-11=1.25；齒輪模數(shù)m=2；
設(shè)計(jì)主軸箱主要考慮齒輪排布是否干涉問題，在此考慮的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)時(shí)將傳動(dòng)軸11與傳動(dòng)軸14相嚙合的一對(duì)齒輪排布在第一排，又因?yàn)樯衔囊呀?jīng)將傳動(dòng)軸11與主軸4相嚙合的一對(duì)齒輪排布在第一排，所以傳動(dòng)軸11與傳動(dòng)軸14相嚙合的軸11上的齒輪齒數(shù)z11=40；(設(shè)在第Ⅰ排)
由i14-11=求出z14=32 (設(shè)在第Ⅰ排),實(shí)際傳動(dòng)比i14-11=1.25；
則兩軸的中心距A14-11=mm
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸14與軸12的中心距等于軸14主軸1的中心距A14-11,求得z12=40(設(shè)在第Ⅰ排)。i14-12= i14-11=1.25
6.確定中間傳動(dòng)軸15的位置及其與中間傳動(dòng)軸10，13間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸15設(shè)在軸10、13中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸15與主軸13之間的傳動(dòng)比i15-13=1.67；齒輪模數(shù)m=2；傳動(dòng)軸13上的齒輪的齒數(shù)z13=50
由i15-13=求出z15=29.94,選取z15=30(設(shè)在第Ⅰ排),實(shí)際傳動(dòng)比i15-13=1.67；
則兩軸的中心距: A15-13=mm
傳動(dòng)軸15的轉(zhuǎn)速: n15=n13i15-13=385.41.67=643.618r/min
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上，所以軸15與軸10的中心距等于軸15軸13的中心距A15-13，即A15-10=80mm ,又因?yàn)閭鲃?dòng)軸10，15的轉(zhuǎn)速n10,n15由上文算出,因此可得到傳動(dòng)軸15與10之間的傳動(dòng)比：i15-10=
由公式A15-10=和i15-10=聯(lián)合計(jì)算出z10=53 z15=27 (設(shè)在第Ⅱ排)
實(shí)際傳動(dòng)比i15-10===1.96
7.確定合攏軸16的位置及其與中間傳動(dòng)軸14，15間的齒輪副齒數(shù)
合攏軸16按原則上講其應(yīng)在傳動(dòng)軸14，15的中心連線的垂直平分線上，但考慮到齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比和齒輪排布的排數(shù)，合攏軸16的位置不在傳動(dòng)軸14，15的中心連線的垂直平分線上。
取驅(qū)動(dòng)軸O與合攏軸的傳動(dòng)比：iO-16=1.5,則由總傳動(dòng)比i總=1.52求得i16-14=1.08，i16-15=0.74，選取驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪齒數(shù)zO=24,模數(shù)m=3 則軸16上的齒輪齒數(shù)z16，軸16的轉(zhuǎn)速n16及中心距AO-16分別計(jì)算得到：
z16=zOiO-16=241.5=36 n16=r/min
AO-16=mm
求軸14與16相嚙合齒輪的齒數(shù)及中心距：
取模數(shù)m=2，設(shè)計(jì)時(shí)將軸14與16相嚙合齒輪排布在第一排，因?yàn)檩S14上的第一排已有齒輪，因此軸14與16相嚙合齒輪的14軸的齒數(shù)為以知的，即z14=32,z16=,選取z16=30，實(shí)際傳動(dòng)比i16-14=1.07
中心距A16-14=mm
因?yàn)閭鲃?dòng)軸16與驅(qū)動(dòng)軸O，中間傳動(dòng)軸14之間的距離已經(jīng)確定，因此可通過作圖確定傳動(dòng)軸16的位置。
求軸15與16相嚙合齒輪的齒數(shù)：
因?yàn)檩S15與16之間的傳動(dòng)比已經(jīng)確定，又因?yàn)檩S16的位置確定，所以軸16與軸15之間的距離也可確定，由傳動(dòng)樹形圖測(cè)量出軸15與16的中心距：A16-15=72
由公式:i16-15=和A16-15= 聯(lián)合求得:z15=31,z16=41(設(shè)在第Ⅲ排)
8.確定油泵軸17的位置及其與中間傳動(dòng)軸13間的齒輪副齒數(shù)
油泵軸由傳動(dòng)軸13帶動(dòng)，將其安放在與傳動(dòng)軸同一水平線上，取油泵軸與傳動(dòng)軸13相嚙合的一對(duì)齒輪傳動(dòng)比：i13-17=0.7,因?yàn)閦13=50,由i13-17=計(jì)算出z17=35(設(shè)在第Ⅰ排),由A13-17=計(jì)算出中心距A13-17=85mm
c. 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速
n1=n2=r/min
n3=n4=n5=n6=r/min
n7=n8=n9=r/min
轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%之內(nèi),符合設(shè)計(jì)要求。
d. 葉片泵的設(shè)置
由于葉片泵使用可靠，所以該主軸箱決定采用葉片泵進(jìn)行潤(rùn)滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向各個(gè)需潤(rùn)滑的部位，主軸箱體前后壁之間的齒輪用油盤潤(rùn)滑，箱體和后蓋以及前蓋的齒輪用油管潤(rùn)滑。該葉片潤(rùn)滑泵安裝在箱體的前表壁上，采用油泵傳動(dòng)軸帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，計(jì)算出：
n泵=r/min , n泵z在400-800r/min范圍內(nèi)，滿足要求。
3.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖
坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)以知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。其目的是為多軸箱箱體零件補(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 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY,計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo)
加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系在前文已經(jīng)選擇好了（請(qǐng)見圖3-1），驅(qū)動(dòng)軸及主軸的坐標(biāo)在3.3.1這一節(jié)也計(jì)算好了（請(qǐng)見表3-2）
3.4.2 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo)
圖3-3坐標(biāo)計(jì)算圖
o
j
i
a. 傳動(dòng)軸12的坐標(biāo)計(jì)算：
為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-3)已知軸5和6的坐標(biāo)：5（95，207.5），6（209，253），計(jì)算出A=114,L=122.930，I=61.465，J=33.469
cosa=
tana= 算出x=13.505， Y=13.505+61.465=74.97
cosa= 算出A1=69.534，
所以還原到坐標(biāo)系XOY中軸12的橫坐標(biāo)為:95+69.534=164.534。
cosa= 算出K=36.104
m=(A-A1)tana=44.476tana=17.945, A2=m+k=54.063
所以還原到坐標(biāo)系XOY中軸12的縱坐標(biāo)為：253.5-54.063=199.437，即軸12坐標(biāo) (164.534,199.437)
b. 傳動(dòng)軸11的坐標(biāo)計(jì)算：
已知軸3和4的坐標(biāo)：3（223，82.5），4（95，82.5）
因?yàn)檩S11在主軸3和4 中心連線的垂直平分線上，且主軸3和4 在同一水平線上，所以傳動(dòng)軸11的橫坐標(biāo)為：95+0.5（223-95）=159，利用勾股定理求出軸11相對(duì)于主軸3和4中心連線的距離A=,所以傳動(dòng)軸11的縱坐標(biāo)為：82.5+28.355=110.854，即軸11的坐標(biāo)（159，110.855）
c. 傳動(dòng)軸14的坐標(biāo)計(jì)算：
為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-4),已知軸12和11的坐標(biāo)：軸12（164.534，199.437），軸11（159，110.855）計(jì)算出
o
i
L=A11-12=
j
A=88.582
I=56.698
J=43.377
由cosa= 計(jì)算出X=56.808
tana= 計(jì)算出Y=3.542
cosa= 計(jì)算出A1=47.825
則軸14的縱坐標(biāo)為：199.437-47.825=151.611
圖3-4坐標(biāo)計(jì)算圖
由sina= 計(jì)算出m=2.546
A2=m+x=2.546+56.808=59.354
則傳動(dòng)軸14的橫坐標(biāo)為：59.354+159=218.354
即軸14的坐標(biāo)（218.354，151.611）
d. 傳動(dòng)軸13的坐標(biāo)計(jì)算：
圖3-5坐標(biāo)計(jì)算圖
已知主軸7和8的坐標(biāo)：7（315，357.5），8（435，357.5）,測(cè)量R=91,計(jì)算出L=120,則I=60,因R=91是通過手工測(cè)量出的值,不夠準(zhǔn)確,通過計(jì)算機(jī)作圖并測(cè)量出R=91.33,J=69，則軸13的橫坐標(biāo)為：315+60=375，縱坐標(biāo)為：357.5-69=289.083
即軸13的坐標(biāo)（375，288.5）
e. 傳動(dòng)軸10的坐標(biāo)計(jì)算：
為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-6)，已知主軸1和2的坐標(biāo):1(435,125.5),2(343,82.5), R=70,計(jì)算出L=101.553，
圖3-6坐標(biāo)計(jì)算圖
o
i
j
A=92，I=50.776，J=48.185
由cosa= 求出 a=25o
tana= 計(jì)算出K=22.521
cosa= 計(jì)算出A1=66.403
所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸的橫坐標(biāo)為：435-66.407=368.597
m= 計(jì)算出m=53.188, tana= 計(jì)算出B=11.964
所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸10的縱坐標(biāo)為：82.5+11.964+53.188=147.652
i
o
R
j
即軸10的坐標(biāo)（368.597，147.652）
f. 動(dòng)軸15的坐標(biāo)計(jì)算：
為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-7),已知軸10和13的坐標(biāo)：10（368.597，147.652），13（375，289.083），R=80,計(jì)算出： L=140.994，A=140.848，I=70.497，J=37.818
由cosa= 計(jì)算出m=37.857，
sina= 計(jì)算出k=1.719，cosa= 計(jì)算出A1=68.707
圖3-7坐標(biāo)計(jì)算圖
所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸15的縱坐標(biāo)為：288.5-68.707=219.793
由tana= 計(jì)算出B=3.123,
所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸15的橫坐標(biāo)為：375-37.857+3.123=334.020
即軸15的坐標(biāo)（334.020，219.793）
g. 傳動(dòng)軸16的坐標(biāo)計(jì)算：
已知傳動(dòng)軸14和驅(qū)動(dòng)軸O坐標(biāo)：14（218.354，151.611），O（265，95），傳動(dòng)軸16與軸14，驅(qū)動(dòng)軸O之間的中心距：A16-14=62,A16-O=90
設(shè)傳動(dòng)軸16的坐標(biāo)為（X,Y）
所以軸16的坐標(biāo)為（270.7111，184.819）
h. 油泵軸17的坐標(biāo)計(jì)算：
油泵軸與傳動(dòng)軸13在同一水平線內(nèi)，所以其兩的縱坐標(biāo)相同，其兩在橫坐標(biāo)方向相距85mm,所以油泵軸17的坐標(biāo)為(360,288.5)
綜上所述,則得到中間傳動(dòng)軸與油泵軸的坐標(biāo)如下表所示：
表3-3 中間傳動(dòng)軸與油泵軸的坐標(biāo)
坐標(biāo)
傳動(dòng)軸10
傳動(dòng)軸11
傳動(dòng)軸12
傳動(dòng)軸13
傳動(dòng)軸14
傳動(dòng)軸15
傳動(dòng)軸16
油泵軸17
X
368.597
159.000
164.534
375.000
218.354
334.020
270.711
360.000
Y
147.652
110.855
199.467
288.500
151.611
219.793
184.819
288.500
3.4.3 驗(yàn)算中心距誤差
經(jīng)驗(yàn)算只有軸16與軸15之間以及軸13與軸7、8、9之間的誤差大于0.009mm,其余的都滿足嚙合要求，因此軸16與軸15以及軸13與軸7、8、9相嚙合的齒輪均需采用變位齒輪。
3.4.4 繪制坐標(biāo)檢查圖
在坐標(biāo)計(jì)算完成后，要繪制坐標(biāo)及傳動(dòng)關(guān)系檢查圖，用以全面檢查傳動(dòng)系統(tǒng)的正確性。
圖3-8九孔鉆削多軸箱坐標(biāo)檢查圖
3.5 主軸箱中變位齒輪的計(jì)算
a. 13與軸7、8、9相嚙合的齒輪需采用變位齒輪
軸13上的齒輪齒數(shù)z13=50,軸7、8、9上的齒輪齒數(shù)z7-9=41,模數(shù)m=2,理論中心距A理=91.44,實(shí)際中心距A實(shí)=91根據(jù)公式：
(3-1)
(3-2)
其中。則可求得變位后的壓力角，變位系數(shù)之和x16+x7-9=0.223。
b. 軸16與15相嚙合的一對(duì)齒輪需采用變位齒輪
軸16上的齒輪齒數(shù)z16=41,軸15上的齒輪齒數(shù)z15=31
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