ZH1105柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床（右主轴箱）设计

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Key words: Combination machine bed; Process the work preface; Many stalks box; Spread to move the system 目 录 0前言·····································································································································1 1、 总体方案论证··················································································································3 2、计算部分···························································································································4 2．1、多轴箱的设计··············································································································4 2．2、切削转矩的计算·········································································································5 2．3、主轴直径的计算和主轴外伸尺寸的确定·································································6 2．4、切削速度的确定·········································································································6 2．5、切削功率的计算········································································································6 2．6、机床动力参数的计算·································································································7 2．6．1、电动机功率的确定·······························································································7 2．6．2、电动机的选择·······································································································7 2．7、攻螺纹主轴转速的计算·····························································································8 2．8、切削用量的计算·········································································································8 2．9、生产率计算················································································································8 2．9．1、理想生产率计算···································································································9 2．9．2、实际生产率计算··································································································9 2．9．3、机床负荷率计算··································································································9 2．10、多轴箱的传动系统设计··························································································9 2．11、根据原始依据图计算主轴坐标··············································································11 2．12、多轴箱中齿轮模数、齿数的确定··········································································12 2．13、合拢轴的位置及齿轮齿数的确定··········································································14 2．14、传动轴坐标计算·····································································································15 2．15、验算中心距误差·····································································································16 2．16、轴的校核·················································································································20 2．17、齿轮校核·················································································································22 2．18、靠模体的设计··········································································································22 3、设计部分························································································································23 4、结论································································································································24 5、小结································································································································25 致谢······································································································································25 参考文献······························································································································26 附件清单······························································································································27 盐城工学院毕业设计说明书 1 0 前前 言言组合机床主要用于平面加工和孔加工。平面加工包括铣平面、车端面、刮平面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如气缸体、气缸盖、变速箱体等零件。根据课题要求、ZH1105 柴油机气缸体要加工工序的特点和减少工人的劳动强度、降低生产成本和提高加工效率用组合机床对 ZH1105 柴油机气缸体三面上 31 个螺纹进行加工。设计本组合机床时尽能的采用通用件，以降低成本。因此本组合机床应用通用多轴箱、通用主轴、传动件、齿轮和附加机构。通用件选用是根据所需的功率、进给力、进给速度等要求的。多轴箱尺寸应根据加工主轴分布位置通过估算，并圆整后选用相近似尺寸的标准规格的多轴箱，据此选择结合尺寸的动力箱。尽可能按通用部件的配套关系选用通用部件。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组合机床的结构配置和实用性能。应根据工件的加工特点，充分考虑各种影响因素，经济分析的基础拟定出可靠的工艺方案。从而确定组合机床的配置型式及结构方案应根据工件的结构特点，并进行组合机床总体方案图样文件的设计。粗精加工分开原则，粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大夹压力引起的工件变形以及切削振等动，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度，因此应选择粗精加工工序分开的原则。拟定工艺方案时，在保证加工质量和操作维修方便的前提下，应适当提高工序集中程度。因此全面分析多方因数和理决定工序集中程度。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完成的工序内容，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、压紧部位等，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床的加工内容。加工示意图是在工艺方案和机床总体方案确定的基础上绘制的，加工示意图应与机床实际加工状态一致。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床联系尺寸图的主要依据。加工示意图上要标注联系尺寸、切削用量（同一主轴箱上各主轴的每分钟进给量是相等的） 、工作循环、攻退量、攻进量。机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按选定的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、主要构成及各部件安装位置、相互的联系、运动关系和操作方位的总体ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计2布局图。它为主轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据。生产率计算卡是反映机床实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率。根据加工示意图所确定的工作循环以及切削用量，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。它是用户验收机床生产率的重要依据。主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运动的动力部件。主轴箱的设计方法是：绘制主轴箱的设计原是依据图；确定主轴结构、轴径及齿轮模数；拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标，绘制坐标检查图；绘制主轴箱总图，零件图及编制组件明细表。主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的，因此，主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。主轴箱传动系统的拟定：先把全部主轴中心尽可能分布在一个或几个同心圆上，在同心圆的圆心上分别设置中间传动轴；非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴，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。并使各主轴获得预定的转速和转向。组合机床上攻螺纹，根据工件加工部位分布情况和工艺要求，常用攻螺纹靠模装置攻螺纹。攻螺纹靠模装置用于同一方向纯攻螺纹工序。由攻螺纹多轴箱和攻螺纹靠摸头组成。靠模螺母和靠模螺杆是经过磨制并精细研配的，因而螺孔加工精度高，在润滑良好时，对铸铁加工精度可达 H6H7 级精度螺孔，表面粗糙度可达 Ra3.2m。螺孔的位置精度稍低于钻孔时的位置精度，因此螺孔的位置精度主要取决于螺纹底孔的位置精度。攻螺纹主轴箱一般都是由电动机直接驱动。在确定电动机功率时，要考虑丝锥工作时钝化的影响，一般取为计算功率的 1.52.5 倍（轴数少时取大值，轴数多时取小值） 。丝锥退回原位时，电动机应能迅速地停止，以避免攻螺纹靠模系统在电动机反转停止时惯性的影响，不致造成丝锥超程而破坏攻螺纹机构的原位状态。因此，一般攻螺纹主轴都要有制动。本小组设计成员：谢明、金佩、李琳、施伟。1 总体方案论证总体方案论证盐城工学院毕业设计说明书 3 根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能用通用件、以降低成本；各动力部件用电气控制、液压驱动。因此根据任务书要求和气缸体的特点初定两种设计方案：1.1 卧式组合机床卧式组合机床特点：卧式组合机床重心底、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大。1. 2 立式组合机床立式组合机床特点：立式组合机床重心高、振动大、加工精底、占地面积小。1. 3 方案比较方案比较 根据卧式组合机床和立式组合机床的特点比较可知：为了保证螺纹孔的加工精度和结合气缸体本身的特点(左面攻 14 个螺纹孔、右面攻 10 个螺纹孔后面攻 6 个螺纹孔，见加工工序图)选择卧式组合机床。1.4 总体设计的思路总体设计的思路拟定工艺方案；根据任务书要求绘制加工工序图；根据确定的切削用量、工作循环和工作行程等绘制加工示意图；根据加工工序图、加工示意图和确定的专用部件及通用部件绘制机床联系尺寸总图。根据“三图一卡”设机组合机床。2 计算部分计算部分ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计42.1 多轴箱的设计计算：多轴箱的设计计算：组合机床的通用多轴箱的标准厚度为 180mm；用于卧式多轴箱的前盖厚度为 55mm，基型后盖的厚度为 90mm，因此确定多轴箱的尺寸，主要是确定多轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h。如下图所示：被加工气缸体轮廓用双点化线表示，多轴箱轮廓用粗实线表示。多轴箱宽度 B、高度 H 的大小主要与气缸体需要加工的螺孔的分布有关。参考 I P49注：b 工件在宽度方向相距最远的两孔距离、单位 mm; b1 最边缘主轴中心至箱体外壁距离、单位 mm； h 工件在高度方向相距最远的两孔距离、单位 mm;h1 最低主轴高度、单位 mm。公式：B = b + 2b1 1 P49 21公式：H = h + h1 +b1 1 P49 22已知：b = 417.020mm b1=70 100mm 1 P31 h = 275mm h1=112.920mm由公式 21 得：B= b + 2b1 = 417.020 + 2(70100) = 557.020 617.020mm 由公式 22 得：H=h+h1+b1=275+112.920+70100=457.920487.920 46图2-1多轴箱设计原始依据图箱体中心线盐城工学院毕业设计说明书 5 图2-2多轴箱轮廓尺寸确定查1 P134 表 71：取：B H = 630500mm22.2 切削转距的计算：切削转距的计算：2.2.1 攻攻 9 M81.25 7H 深深 16 的螺纹所需转据的计算的螺纹所需转据的计算公式：T = 195 D1.4Pw1.5 1 P44 表 35 23注：D 螺纹大径、单位 mm； Pw 工件的螺距、单位 mm。由公式 23 得：T = 195D1.4Pw1.5 = 19581.41.251.5 5010N.mm 5N.m查 1 P44 表 35取：T = 5 N.m2.2.2 攻攻 M101.5 7H 深深 15 的螺纹所需转据的计算的螺纹所需转据的计算由公式 23 得：T = 195D1.4Pw1.5 = 195101.41.51.5 8998.003N.mm 8.998N.mZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计6查 1 P44 表 3 5取：T = 9 N.m2.3 主轴直径的计算和主轴外伸尺寸的确定主轴直径的计算和主轴外伸尺寸的确定公式：d = 6.2(10T)1/4 1 P44 表 35（加工铸铁） 24注：d 主轴直径、单位 mm;T 转距、单位 mm;D 螺纹大径、单位 mm; P 螺距、单位 mm。2.3.1 攻攻 9 M81.25 7H 深深 16 的螺纹所需主轴直径的计算的螺纹所需主轴直径的计算 由公式 24 得：d = 6.2(10T)1/4 1 P44 = 6.2(105) 1/4 = 16.488mm 查 1 P44 表 35 取：d = 17mm2.3.2 攻攻 M101.5 7H 深深 15 的螺纹所需主轴直径的计算的螺纹所需主轴直径的计算 由公式 24 得：d = 6.2(10T)1/4 1 P44=6.2(109) = 20mm 为了减少更换攻螺纹接杆的时间、降低操作工人的劳动强度和提高工作效率等原因，所以取攻 9 M8 1.25 7H 深 16 螺纹主轴的直径与攻 M101.5 7H 深 15 螺纹直径为 20mm（d = 20mm） 。2.3.4 主轴外伸尺寸的确定主轴外伸尺寸的确定 参考1 P44得：L=115 D/d1=32/20 2.4 切削速度的确定切削速度的确定参考1 P123 V=48m/min 2.4.1 攻攻 9 M81.25 7H 深深 16 的螺纹切削速度的确定的螺纹切削速度的确定取 V=3.70m/min2.4.2 攻攻 M101.5 7H 深深 15 的螺纹切削速度的确定的螺纹切削速度的确定盐城工学院毕业设计说明书 7 取 V=3.93m/min2.5 切削功率的计算切削功率的计算 公式：p= (TV) / (9740D) 1 P134 表 620 25 注：T 切削转距、单位 N.m ; V 切削速度、单位 m.min-1; D 被加工螺纹的直径、单位 mm。2.5.1 攻攻 9 M81.25 7H 深深 16 的螺纹所需切削功率的计算的螺纹所需切削功率的计算由公式 25 得：p = (TV) / (9740D) 1 P134 =（51033.7）/(97408)= 7.561102 Kw所以：p9 = 9p = 97.561102 = 0.6805 Kw2.5.22.5.2 攻攻 M10 1.5 7H 深深 15 的螺纹所需切削功率的计算的螺纹所需切削功率的计算由公式 25 得：p = (TV) / (9740D) 1 P134 =(91033.93)/ (974010) = 0.1157 Kw 所以攻 9 M81.25 7H 深 16 的螺纹和攻 M101.5 7H 深 15 的螺纹所需总功率为：p = 0.6805 + 0.1157 = 0.7962 Kw2.62.6 机床动力参数的计算机床动力参数的计算2.6.12.6.1 电动机功率的计算电动机功率的计算公式：P = p / 1 P44 （ = 0.70.8） 26 注：P 多轴箱所需功率、单位 Kw； p消耗于各主轴的切削功率总和、单位 Kw； 多轴箱的传动效率。 由公式 26 得：P = p / 1 P44 = 0.7962 /（0.70.8）= 0.9951.137 Kw参考1P86在确定电动机功率时，要考虑丝锥工作时钝化的影响，一般取ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计8计算功率的 1.52.5 倍。所以 Pd=P(1.52.5)=1.70552.8425 Kw2.6.22.6.2 电动机的选择电动机的选择考虑到轴承与轴、齿轮与轴、齿轮与齿轮、轴与箱体、轴与轴套等之间的能量损耗所以选择功率稍大一些的电动机。参考IP115表 539： 取：电动机的型号：Y132S4 电动机转速：nd=1440r/min1 输出轴转速：n = 720r/min1 2.72.7 攻螺纹主轴转速的计算攻螺纹主轴转速的计算 公式：n = (1000v)/(d)1 P195 27 注：v 切削速度、单位 m/min-1;d 主轴直径、单位 mm2.7.12.7.1 攻攻 9 9 M81.25M81.25 7H7H 深深 1616 的螺纹主轴转速的计算的螺纹主轴转速的计算 已知：v = 3.70m/min d = 8mm 由公式 27 得：n = (1000v)/(d)1 P195 = (10003.7)/(3.7) 150r/min2.7.22.7.2 攻攻 M101.5M101.5 7H7H 深深 1515 的螺纹主轴转速的计算的螺纹主轴转速的计算已知：v = 3.93m/min d = 10mm由公式 27 得：n = (1000v)/(d)1 P195 = （10003.93）/（10） 125r/min2.82.8 切削用量的计算切削用量的计算 公式：fm = fn 2 P246 28注：f 每转进给量、单位 mm/r; n 转速、单位 mm/r。2.8.12.8.1 攻攻 9 9 M81.25M81.25 7H7H 深深 1616 的螺纹切削用量的计算的螺纹切削用量的计算已知：f= 1.25mm/r n = 150r/min由公式 28 得：fm = fn 2 P246盐城工学院毕业设计说明书 9 = 1.25150 = 187.5mm/min2.8.22.8.2 攻攻 M101.5M101.5 7H7H 深深 1515 的螺纹切削用量的计算的螺纹切削用量的计算已知：f = 1.5mm/r n = 125r/min由公式 28 得：fm=s0n 2 P246=1.5125=187.5mm/min2.92.9 生产率计算生产率计算已知：工作行程为 37 进刀量为 150/min 机动时间加紧 0.1min 机动时间攻入攻退 0.4min 机动时间 1.5min 装料时间 1.5min 单件工时 2min/件2.9.12.9.1 理想生产率计算理想生产率计算 公式： Q=A/tk 1 P51 29 =41400/4600=92.9.22.9.2 实际生产率计算实际生产率计算 公式：Q1=60/T单 1 P51 210=60/2=30min/件2.9.32.9.3 机床负荷率计算机床负荷率计算公式：负=Q/Q1 1P51 211 = =9/30=30 2.102.10 多轴箱传动系统设计多轴箱传动系统设计2.10.1 螺孔的分布特点螺孔的分布特点仔细阅读被加工零件加工工序图，观察在本组合机床加工的螺孔位置具有以特点：a、螺孔 1、2、3 直线分布；b、螺孔 4、5、6 直线分布；c、螺孔 1、2、3 所在直线垂直螺孔 4、5、6 所在直线2.10.22.10.2 用作图法初定各轴的位置用作图法初定各轴的位置ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计10箱体中心线图2-3用作图法确定各轴位置2.10.22.10.2 根据以上特点初步拟订轴的传动关系根据以上特点初步拟订轴的传动关系a、设置中间传动轴 13 带动主轴 1、2 转动；b、设置中间传动轴 15 带动主轴 3、4 转动；c、设置中间传动轴 17 带动主轴 5、6、7 转动；d、设置中间传动轴 18 带动主轴 8、9 转动；e、设置中间传动轴 20 带动主轴 10 转动。2.10.32.10.3 设置过渡轴合拢中间传动轴、设置油泵轴和驱动轴设置过渡轴合拢中间传动轴、设置油泵轴和驱动轴a、设置过渡轴 11 和过渡轴 16，过渡轴 16 带动中间传动轴 11、17 转动；b、设置过渡轴 19 带动中间传动轴 18、20 转动；c、设置过渡轴 12 带动过渡轴 11 和中间传动轴 13 转动；d、设置过渡轴 14 带动过渡轴 11 和中间传动轴 15 转动；e、过渡轴 11 带动油泵轴 22 转动；f、驱动轴 0 驱动过渡轴 11 实现整个传动链运作。2.10.42.10.4 绘制多轴箱的传动树形图（图绘制多轴箱的传动树形图（图 2 24 4）盐城工学院毕业设计说明书 11 箱体中心线图2-4多轴箱传动数形图211 根据原始依据图根据原始依据图(21)计算主轴坐标计算主轴坐标表 21 主轴坐标表2.12 多轴箱中齿轮模数、齿数的计算（图多轴箱中齿轮模数、齿数的计算（图 25）坐标销 01驱动主 1主轴 2主轴 3主轴 4主轴 5X0.000265.000400.280152.28060.28060.280Y0.00095.00082.92082.920125.920219.920主轴 6主轴 7主轴 8主轴 9主轴 1060.280180.280286.280400.280477.300357.920357.920253.920207.920320.000ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计12图2-5多轴箱传动系统图X2.12.1 多轴箱中齿轮模数的确定多轴箱中齿轮模数的确定 因为多轴箱中齿轮模数常用 2、2.5、3、3.5、4 几种。为了便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要多于两种。所以初步确定多轴箱内所有齿轮的模数取 3（m=3） 。2.12.2 确定传动轴确定传动轴 13 的位置及齿轮的齿数的位置及齿轮的齿数传动轴 13 的位置通过作图(图 24)初定，若取 m=3 z1=27，则从图 24 量得中心距 A131=72mm, 公式：Z从=2A/mZ主 1 P65 212 所以： Z1=2A/mZ1=272/32721 II 排 公式：n从n主（Z主/Z从） 1 P64 213 所以： n13n1（Z1/Z1）150(21/27) 盐城工学院毕业设计说明书 13 117r/min 由公式 212：Z从=2A/m(1+ n从/ n主) 1 P65 所以： Z13272/3(1+150/117)27 II排2.12.3 确定传动轴确定传动轴 15 的位置及齿轮齿数的位置及齿轮齿数传动轴 15 的位置通过图 24 初定，若取 m=3 z3=27，则从图 24 量得中心距 A153=72，由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65所以： Z3=2A/mZ3=272/32721 II 排由公式 213：n从n主（Z主/Z从） 1 P64 所以： n15n3（Z3/Z3）150(21/27) 117r/min 由公式 212：Z从=2A/m(1+ n从/ n主) 1 P65 所以： Z15272/3(1+150/117)27 II排2.12.4 确定传动轴确定传动轴 17 的位置及齿轮齿数的位置及齿轮齿数传动轴 17 的位置通过图 24 初定，若取 m=3 z5=35，则从图 24 量得中心距 A175=91.378由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65 所以： Z5=2A/mZ1=272/32726 排 由公式 213 得：n从n主（Z主/Z从） 1 P64 所以： n17n5（Z5/Z17）150(35/26) 202r/min 由公式 212：Z从=2A/m(1+ n从/ n主) 1 P65 所以：Z17291.378/3(1+150/202)35 排 由公式 212 得：Z从=2A/m(1+ n从/ n主) 1 P65 所以： Z17291.378/3(1+150/202)35 排 2.12.5 确定传动轴确定传动轴 17 的位置及齿轮齿数的位置及齿轮齿数传动轴 18 的位置通过图 24 初定，若取 m=3 z8=27，则从图 24 量ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计14得中心距 A188=72由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65 所以：Z8=2A/mZ8=272/32721 II 排 由公式 213：n从n主（Z主/Z从） 1 P64 所以： n18n8（Z8/Z8）150(27/21) 192.9r/min 由公式 212：Z从=2A/m(1+ n从/ n主) 1 P65 所以：Z18272/3(1+150/117)27 II排 2.12.6 确定传动轴确定传动轴 15 的位置及齿轮齿数的位置及齿轮齿数传动轴 20 的位置通过图 24 初定，若取 m=3 z10=32，则从图 24 量得中心距 A2010=79.5，由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65所以：Z10=2A/mZ3=279.5/33221 排由公式 213：n从n主（Z主/Z从） I P64 所以：n20n10（Z10/Z20）150(32/21) 228.6r/min2.13 确定合拢传动轴的位置及齿轮齿数确定合拢传动轴的位置及齿轮齿数2.13.1 总传动比的计算总传动比的计算公式：U总=n主/n驱 1 P65 214所以：U013= n13/n0=117/7151/6.11U015= n15/n0=117/7151/6.11 U017= n17/n0=202/7151/3.54 U018= n18/n0=192.9/7151/3.54 U020= n20/n0=228.6/7151/3.13经以上计算根据轴 13、15、17、18、20 与驱动轴 0 的总传动比，考虑13、15、17、18、20 与驱动轴 0 的距离及排列齿轮等因素，宜设置合拢轴盐城工学院毕业设计说明书 15 11、12、14、16、19 把驱动轴与传动轴与中间传动轴联接起来。2.13.2 确定合拢轴确定合拢轴 19 的位置和齿数的位置和齿数轴 19 的位置可通过图 24 初定，从图 24 上量得 A1920=73.500，由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65所以：Z20=2A/mZ20=273.500/321=28 II 排2.13.3 确定合拢轴确定合拢轴 12 的位置和齿数的位置和齿数轴 12 的位置可通过图 24 初定，从图 24 上量得 A1920=81.000，如取 m=3 Z13=27 则： 由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65 所以：Z13=2A/mZ13=281.000/327=27 IV排2.13.4 确定合拢轴确定合拢轴 11 的位置和齿数的位置和齿数轴 11 的位置可通过图 24 初定，从图 23 上量得 A1211=87.000，如取 m=3 Z12=36 则： 由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65 所以：Z12=2A/mZ11=287.000/336=22 排2.13.5 确定合拢轴确定合拢轴 16 的位置和齿数的位置和齿数轴 16 的位置可通过图 23 初定，从图 23 上量得 A1611=69.000，如取 m=3 Z11=23 则： 由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65 所以：Z11=2A/mZ11=269.000/323=23 II排2.13.6 确定合拢轴确定合拢轴 14 的位置和齿数的位置和齿数轴 14 的位置可通过图 24 初定，从图 24 上量得 A1114=69.000 ,如取 m=3 Z11=22 则： 由公式 212：Z从=2A/mZ主 1 P65 所以：Z11=2A/mZ11=281.000/322=32 排ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计16214 计算传动轴的坐标计算传动轴的坐标2.14.1 与一轴定距离的传动轴坐标计算与一轴定距离的传动轴坐标计算轴 20 坐标计算： Y x B20(x,y) R 01 A y 0 X图 26公式：y=(R2x2)1/2 1 P70 215 注：R 啮合中心距从传动图上量得：x=44.296公式：R=（Z0Z0）m/2 1 P68 216 由公式 216 得：R2010=（Z10Z10）m/2 1 =(21+32)3/2=79.500由公式 215 得：y=(R2x2)1/2 =(79.500244.2962)3/2=66.016所以：B20(44.296,66.016)换算到大坐标、轴 20 坐标为：(433.004,386.016)同理可求： 轴 13 坐标为：（336.280，115.905） 轴 12 坐标为：（289.240，181.846） 轴 15 坐标为：（84.666，58.175） 轴 14 坐标为：（128.003，150.511） 轴 16 坐标为：（200.693，251.881） 轴 18 坐标为：（357.311，265.693） 轴 19 坐标为：（379.311，335.823） 油泵轴 22 坐标为（307.311，325.560）2.14.2 与二轴定距离的传动轴坐标计算与二轴定距离的传动轴坐标计算 传动轴与二轴定距离，即在某一传动轴上用两对齿轮分别带动两根已知轴，轴 17 为二轴定距离的传动轴。盐城工学院毕业设计说明书 17 i Y b6 R1 B L I C17(J,I) a5 R2 J 01 j 0 X图 27 由公式 216 得：R1=(Z6Z6)m/2 1 =(3526)3/2=91.5 由公式 216 得：R2=(Z5Z5)m/2 1 =(3526)3/2=91.5 公式：A=XbXb 1 P70 217 =60.28060.280=0 公式：B=YbYb 1 P70 218 =357.920219.920=138 公式：I=(R12L2R22)/2L 1 P71 219 =(91.52138291.52)/（2138）=69.000 公式：J= (R12I2)1/2 1 P71 220 =(R12I2)1/2=(91.5269.0002)1/260.000公式：Xc=Xa(BJAI)/L 1 P71 221 =60.280(13860.000069)/138=120.280 公式：Yc=Ya(BIAJ)/L 1 P71 222 =219.920(13869.000060.000)/138=288.839 所以轴 17 的坐标为：（120.280，288.839） 同理可求轴 11 的坐标为：（202.246，182.898）2.15 验算中心距误差验算中心距误差2.15.1 验算轴验算轴 1、2 与轴与轴 13 中心距误差中心距误差：ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计18 R131=(Z13Z13)m/2 1 =(2127)3/2=72.000 X=X1X2=400.280336.280=64.000 Y=Y13Y1=115.90582.920=32.985公式：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 223 =72.000(64.000232.9852)1/2=0.00007101 查3附表 10 P302中心距允差为0.037 所以：0.037,能满足该齿轮副啮合要求。2.15.2 验算轴验算轴 3、4 与轴与轴 15 中心距误差中心距误差： 已知：R153=(Z15Z15)m/2=(2127)3/2=72.000 X=X3X15=152.28084.666=67.614 Y=Y3Y15=82.92058.175=24.745由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =72.000(67.614224.7452)1/2=0.000222076 查3附表 10 P302 中心距允差为：0.037 所以：0.037,能满足该齿轮副啮合要求。2.15.3 验算轴验算轴 5、6、7 与轴与轴 117 中心距误差中心距误差： 已知：R177=(Z17Z17)m/2=(2635)3/2=91.500 X=X7X17=180.280120.280=60.000 Y=Y7Y17=357.920288.839=69.081由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =91.500(60.000269.0812)1/2=0.00035759 查3附表 10 P302中心距允差为：0.043 所以：0.043,能满足该齿轮副啮合要求。2.15.4 验算轴验算轴 8、9 与轴与轴 18 中心距误差：中心距误差： 已知：R189=(Z18Z18)m/2=(2127)3/2=72.000 X=X9X18=400.280357.311=42.969 Y=Y18Y9=265.693207.920=57.773由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =72.000(42.969257.5572)1/2=0.00005678盐城工学院毕业设计说明书 19 查3附表 10 P302中心距允差为：0.037 所以：0.037,能满足该齿轮副啮合要求。2.15.5 验算轴验算轴 10 与轴与轴 20 中心距误差：中心距误差： 已知：R2010=(Z20Z20)m/2=(2132)3/2=79.500 X=X10X20=477.300433.004=44.296 Y=Y20Y10=386.016320.000=66.016公式：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =79.500(44.296266.0162)1/2=0.000013383 查3附表 10 P302中心距允差为：0.037 所以：0.037,能满足该齿轮副啮合要求。2.15.6 验算轴验算轴 21 与轴与轴 10 中心距误差：中心距误差： 已知：R2110=(Z10Z21)m/2=(3236)3/2=102.000 X=X21X10=505.000477.300=27.700 Y=Y10Y21=320.000221.838=98.162由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =102.000(27.000298.1622)1/2=0.000192444查3附表 10 P302中心距允差为：0.043 所以：0.043,能满足该齿轮副啮合要求。2.15.7 验算轴验算轴 12、14、16 与轴与轴 11 中心距误差：中心距误差： 已知：R1114=(Z11Z14)m/2=(2232)3/2=81.000 X=X11X14=202.246128.003=74.243 Y=Y11Y14=182.898150.511=32.387由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =81.000(74.243232.3872)1/2=0.000365321查3附表 10 P302中心距允差为：0.037 所以：0.037,能满足该齿轮副啮合要求。2.15.8 验算轴验算轴 18、13 与轴与轴 12 中心距误差：中心距误差： 已知：R1218=(Z12Z12)m/2=(3636)3/2=108.000ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计20 X=X18X112=357.311289.240=68.071 Y=Y18Y12=265.693181.846=83.847由公式 223 得：=RA=R(X2Y2)1/2 1 P74 =108.000(68.071283.8472)1/2=0.000090509查3附表 10 P302中心距允差为：0.043 所以：0.043,能满足该齿轮副啮合要求。 同理可求：轴 14 与轴 15、轴 16 与轴 17、轴 18 与轴 19、轴22 与轴 18 和轴 20 与轴 19 中心距误差都能满足齿轮副啮合要求。2.15.92.15.9 绘制坐标检查图（图绘制坐标检查图（图 2 28 8）图2-8多轴箱坐标检查图盐城工学院毕业设计说明书 21 2.162.16 轴的校核轴的校核 对轴进行分析和比较轴 11 相对受力较大，所以需对轴 11 进行强度校核。2.16.12.16.1 轴的受力简图轴的受力简图图2-9轴的受力分析及弯矩图2.16.2 计算支承反力计算支承反力公式：Ft=2T/d 4 P106 224=29103/（332）=187.5N公式：Fr= Fttg 4 P106 =187.5tg20=60.90N在水平面上公式：FR1H=(FrL3)/( L2L3) 4 P197 225 =(187.5110)/ ( 11058)=42.398NZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计22 公式：FR2H= FrFR1H 4 P197 226 =60.9042.398=18.502N在垂直面上 公式：FR1V= FR2V= Ft/2 4 P197 227=187.458/2=93.729N2.16.3 画弯矩图（图画弯矩图（图 28） 在水平面上，a-a 剖面左侧公式：MaH= FR1HL2 4 P197 228=42.398110=4663.78Nmm a-a 剖面右侧公式：MaH= FR2H L3 4 P197 229=18.50258=1073.116 Nmm在垂直面上公式：MaV= FR1VL24 P197 230 =93.729110=10310.19 Nmm合成弯矩，aa 剖面左侧公式：Ma=( M2aHM2aV)1/2 4 P197 231=(4663.78210310.192) 1/2=4776.42 Nmmaa 剖面右侧公式：Ma=( M2aHM2aV)1/2 4 P197 232=(1073.116210310.192) 1/2 =10365.886 Nmm2.16.4 画弯矩图（图画弯矩图（图 28） 转距:公式：T=Ftd/2 4 P197 233 =187.45896/2=8997.986 Nmm2.16.4 判断危险剖面判断危险剖面 显然，图 29 所示 aa 截面左侧合成弯矩最大、扭矩为 8997.98 Nmm，该截面左侧可能是危险剖面；bb 截面处合成弯矩最大，也可能是危险剖面。盐城工学院毕业设计说明书 23 2.16.5 轴的弯矩合成强度校核轴的弯矩合成强度校核 查4表 101 得：= 1b=60MPa 0b=100 MPa=1b/0b=60/100=0.6aa 剖面左侧 W=0.1d3bL(dt2)/(2d) 4 P197 234 =0.1203166(2062)/(220) =329.63 e=M2(t)21/2/W 4 P197 235 =4776.422(0.68997.98)2 1/2/329.6 =21.87 MPabb 剖面左侧 W=0.1d3 4 P197 236 =0.1203=8003bb 截面处合成弯矩 Mb Mb= Ma(L228)/L2 4 P197 237 =4776.42（110-28）110=3560.604 Nmm e=M2(t)21/2/W 4 P197 = 3560.6042(0.68997.98)2 1/2/800 =8.084 MPa经以上计算表明：轴的弯扭合成强度是足够的，且弯扭合成强度有富余。所以选的轴径符合要求。2.17 齿轮的强度校核齿轮的强度校核 查4 表 718 查得： YFs1=4.2 YFs2=4.0 取 Y=0.7ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计24F1=2kT YFs1Y/dZ2m3 4 P110 239=21.438997.9844.20.7/13232=87.5678 MPaF1F2=F1 YFs2/ YFs1 4 P110 240=87.56784.0/4.2=83.397F2经以上计算表明：所选齿轮合适。2.18 靠模体的设计靠模体的设计2.18.1 攻螺纹靠模机构的选择攻螺纹靠模机构的选择攻螺纹多轴箱配合攻螺纹靠模头能螺孔的加工精度提高，因靠模螺母和靠模杆是经过磨制并精细研配的。为了提高螺纹的加工精度，选用攻螺纹靠模。靠模头（其厚 L=300）安装在多轴箱的前面，定位由两个柱销与销套保证，用螺钉紧定。各靠模螺纹由多轴箱内润滑泵供油。因为整个工序内容是攻螺纹，所以选择第一类攻螺纹靠模机构。2.18.2 计算靠模体镗孔坐标计算靠模体镗孔坐标根据本工序的螺孔分布计算靠模体镗孔坐标，如下表：表 220 靠模体镗孔坐标表孔 号012345 X(0.000)400.280272.280152.28060.28060.280 Y(0.000)82.92082.92082.920125.920219.920孔 号67891011X60.280180.280286.280400.280477.300(530.000)Y357.920357.920253.920207.920320.000(0.000)3 结构设计部分结构设计部分3.1 设计加工工序图设计加工工序图根据课题要求绘制气缸体的加工工序图，如图 DZS091003 所示。3.2 设计加工示意图设计加工示意图根据切削用量、工作循环、工作行程、工件、刀具、及导向等绘制被加工盐城工学院毕业设计说明书 25 零件的工序图，如图 DZS091003。3.3 设计机床总图设计机床总图绘制的机床总图要要包含的内容：表明机床的配置形式和中布局；完整的反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循总的工作行程和前后行程被量尺寸；标注主要部件规格代号核电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组号，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件。根据计算的动力部件、机床装料高度、夹具轮廓尺寸、中间底座尺寸、多轴箱的轮廓尺寸绘制机床尺寸联系总图，如图 DZS091001。3.4 设计主轴箱的装配图、靠模体及零件图设计主轴箱的装配图、靠模体及零件图根据以上的计算和参考1P145图 76 攻螺纹主轴组件装配结构、1表79 P146攻螺纹主轴组件配套零件表、表 710 P146攻螺纹主轴联系尺寸、表711 P147多轴箱端部尺寸、图 77 P149滚锥轴承传动轴组件装配结构、表713 P150滚锥轴承传动轴组件配套零件表、表 714 P150滚锥轴承传动轴组件联系尺寸绘制图，如图 DZS091301001、DZS091301002、DZS091301003、DZS091301004、DZS091301005、DZS0913010063.5 预期结果预期结果将主轴箱放在平板上，进行各项精度检验：所有主轴内定心直径的径向圆跳动的检验项目及精度标准按 JB304382 进行检验；所有主轴回转轴线相互间的平行度的检验项目及精度标准按 JB304382 进行检验。装机试车经检验各项指标均达到预期结果。4 结论结论本文主要研究 ZH1105 柴油气缸体三面攻螺纹组合机床设计，主要解决了右侧面主轴箱传动系统设计，攻丝靠模。本次设计的组合机床和以前的组合机床相比加工精度有了明显的提高（加工精度达 5H） 、生产效率提高。本设计ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计26也有不足之处如：机床占地面积大等。5 小结和感谢小结和感谢通过毕业设计使我运用理论知识、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合性训练。提高了设计计算、制图、编写技术文件的能力，能正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养理论联系实际、严肃认真的工作作风和独立工作的能力，缩短与工程技术人员之间的差距，学到了盐城工学院毕业设计说明书 27 许多知识和解决问题的方法，为以后从事技术工作打下一个良好的基础。在设计过程中得到指导老师徐文宽主任、江淮动力集团的卢工程师、童工程师的指导和机械系其他老师的帮助在此表示感谢！参考文献参考文献1 谢家赢组合机床设计简明手册第 1 版北京：机械工业出版社，1994年 2 月 2 李云机械制造工艺及设备设计指导手册第 1 版北京：机械工业出版社，1996 年 12 月3 王启义金属切削机床设计第 1 版沈阳：东北工学院出版社，1989 年ZH1105 柴油机气缸体三面攻螺纹组合机床设计2810 月 4 徐锦康机械设计第 2 版北京：机械工业出版社，2001 年 9 月 5 胡家秀机械零件设计简明手册第 2 版北京：机械工业出版社，1999年 10 月6 艾兴肖金属切削用量手册第 2 版北京：机械工业出版社，1996 年 10月7 李益民机械制造工艺设计简明手册第 2 版北京：机械工业出版社，1995 年 10 月8 杨培元液压系统设计手册第2 版北京：机械工业出版社，1995 年 10月9 陈秀宁机械设计课程设计第 1 版浙江：浙江大学出版社出版，2001年 10 月10 胡宜明机械制图第 7 版北京：高等教育出版，1998 年 1 月 附件清单附件清单1、机床联系总图 B9912011DZS091001； A0 1 张2、加工工序图 B9912011DZS091002； A0 1 张3、加工示意图 B9912011DZS091003； A0 1 张4、生产率计算卡 B9912011DZS091004； A4 1 张5、右主轴箱装配图 B9912011DZS091301001； A0 1 张6、右主轴箱装配图装配表 B9912011DZS091301001： A3 1 张盐城工学院毕业设计说明书 29 7、右主轴箱修模补充加工 B9912011DZS091301002； A1 1 张8、右靠模体装配图 B9912011DZS091301003； A2 1 张9、右靠模体修模补充加工 B9912011DZS091301004； A2 1 张10、后盖修模补充加工 B9912011DZS091301005； A2 1 张11、输出轴装配图 B9912011DZS091301006； A3 1 张12、输入轴装配图 B9912011DZS091301007； A3 1 张13、输出轴 B9912011301008； A3 1 张14、齿轮 B9912011301009。 A4 1 张 盐城工学院毕业设计说明书 1