1 前言
本设计的课题是CK-I型精镗车床主轴箱箱体。这个课题来源于江苏高精机电装备有限公司，是针对该公司对气缸盖半精镗，精镗主轴箱箱体加工，其工作效率和精度不高而设计的。主要是为了适合流水线生产，提高目前的生产效率、加工精度，从而降低加工成本。
主轴箱箱体一般都由支承部件（床身、立柱、底座和中间底座）、动力部件（动力滑台和主轴头、动力头）、工件定位夹压和运送部件（夹具、回转工作台、移动工作台、鼓轮等）和控制部件（电气柜、液压站、操纵台等）组成。主轴箱箱体是根据工件加工的需要，以大量的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效的专用机床。主轴箱箱体一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍到几十倍。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，主轴箱箱体有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛运用，并可用来组成自动生产线。多年来机械产品加工中广泛的采用万能机床，但是随着生产的发展，很多企业的产品的产量越来越大，精度越来越高，采用万能机床加工已经不能很好的满足要求。理所当然，生产着用机床可以提高生产效率和加工精度。在主轴箱箱体设计过程中，为了降低主轴箱箱体的制造成本，应尽可能的使用通用件和标准件。目前，我国设计制造的主轴箱箱体，其通用部件和标准件约占零件总数的70—80%，其它20—30%是专用零件。
在进行主轴箱箱体的夹具设计时，首先需要对被加工零件孔的分布情况及所要达到的要求进行分析，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。然后还要深入基层进行实地观察，摸索夹具的工作原理，体会主轴箱箱体的优点。通过认真阅读研究15040081型气缸盖的零件图，了解其材料、硬度、重量等，对内侧面进行半精镗和精镗排气空和进起孔。接下来是总体方案的设计，总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工的零件图，加工的示意图，机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。最后，就是技术设计和工作设计。技术设计就是根据总体设计已经确定的三图一卡，设计夹具等专用部件正式总图；工作设计就是绘制各个专用部件的图样，编制各零件的明细表。
设计的整个过程是艰辛的，在设计过程中必须要考虑到方方面面的问题。由于所学的知识的有限，因此在设计过程中查阅了大量的相关资料，以补充自己的不足之处。
首先，要有丰富的实践经验。整个设计，仅靠一些参考资料是远远不够的。因此，在设计工作开始前，特地到江淮动力股份有限公司、盐城红旗机床厂、高精机电装备有限公司等进行了实地的参观考察，积累了一些宝贵经验。
其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三，触类旁同。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，而且还设计到新的
理念，所以我在设计过程中一边温习以前所学的知识，一边学习新的知识，这样拓宽了我的视眼。
第三，通过自身的努力，结合理论和实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及其对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究分析，找出可以进行改进的地方，通过相互对比，确定一个新的，周全的设计方案。在指导老师吴进老师的悉心指导下，在同课题组三位同学相互讨论学习和帮助下，经过两个月的艰辛劳动，终于完成了这一设计课题。
2 主轴箱箱体工艺方案的拟订
工艺方案的拟订是主轴箱箱体设计的关键一步。工艺方案制定的正确与否是在很大程度上决定了主轴箱箱体的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的形状和加工要求的特点，加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求及生产率要求等，按一定的原则，结合主轴箱箱体常用的工艺方法，充分考虑到各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。选择工艺基面和定位方式是制定工艺方案的关键所在。
2.1 被加工零件的加工工序和加工精度
由于本机床是用于对气缸盖导管孔进行半精镗和精镗加工，根据先粗后精，工序集中原则，现对气缸盖导管孔加工的工艺路线设计如下:
工序1(半精镗) Ⅰ工位:枪铰排气导管孔(刀具直径为Φ14.8mm)，镗排气
阀座孔(刀具直径为Φ47.8mm)，加工精度为H8；
Ⅱ工位:枪铰进气导管孔(刀具直径为Φ14.8mm)，镗进气
阀座孔(刀具直径为Φ44.8mm)，加工精度为H8。
工序2(精镗) Ⅰ工位:枪铰排气导管孔(刀具直径为Φ15mm)，镗排气阀
座孔(刀具直径为Φ48mm)，加工精度为H7；
Ⅱ工位:枪铰进气导管孔(刀具直径为Φ15mm)，镗进气阀
座孔(刀具直径为Φ45mm)，加工精度为H7。
2.2被加工零件的特点
气缸盖的材料为HT250；
硬度为150-225HBS；
生产纲领为年产量5万件，单班制；
在本工序前各主要表面已加工完毕。
3．主轴箱箱体多轴箱设计
3.1多轴箱的组成
大型通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成，其基本结构见多轴箱设计总图。图中箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、分油器、注油标、排油塞、和防油套等为润滑及防油元件。在多轴箱内
腔，安排3排24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间安排24mm宽的齿轮。后盖的厚度为90mm，多轴箱的标准厚度为180mm。
多轴箱的通用箱体类零件配套表见表7-4，选用DZ27型多轴箱；箱体材料为HT300，前、后、侧盖等材料为HT200。多轴箱体基本尺寸系列标准
（GB3668.1-83）规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，多轴箱宽度和高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺寸（表7-1）选择；多轴箱后盖与动力箱法兰尺寸如表7-2所示，其结合面上连接螺纹孔、定位销孔及其位置与动力箱联系尺寸相适应（参阅表5-40）；通用多轴箱体结构尺寸及螺孔位置见表7-3。
多轴箱设计原始依据表：
3.2 通用钻削主轴
该工件加工底孔间距较小，决定了主轴宜采用滚针轴承主轴，前后支承均无内环滚针轴承和推力球轴承，其型号为dT0724-41。
3.3通用传动轴
通用传动轴按用途和支承形式分为图4-5所示六种，表4-4所示为通用传动轴的系列参数六种传动轴结构，配套零件及联系尺寸，其型号为dT0733-41
3.4通用齿轮和套
多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种（见表4-5），
其结构型式、尺寸参数及制造装配要求见表7-21～表7-23。多轴箱用套和防油套综合表参阅表7-24、表7-25。
3.5主轴型式和直径、齿轮模数的确定
主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。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。传动轴直径也可以参考主轴直径大小初步选定。齿轮模数m （单位为mm ）一般用类比法确定，也可按公式估算，即m ≥（30～32）（P/zn ）1/3 式中 P ——齿轮所传递的功率，单位为KW ；
z ——一对啮合齿轮的小齿轮齿数； n ——小齿轮的转速，单位为r/min 。
多轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种，为便于生产，同一多轴箱中的模数最好不要多于两种。 3.6多轴箱的动力计算
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 多轴箱按下列公式计算：
P 多轴箱=P 切削+P 空转+P 损失
=∑=n
i P 1
切削+∑=n
i P 1
空转+∑=n
i P 1
损失
式中 P 切削——切削功率，单位为KW ； P 空转——空转功率，单位KW ；
P 损失——与负荷成正比的功率损失，单位为KW 。
每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根轴的空转功率按表4-6确定；每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1%。轴径为20的主轴的功率为0.046KW 。则： P 多轴箱=P 切削+P 空转+P 损失
=（2+10*0.046）*（1+1%）=2.5KW
3.7 对多轴箱传动的一般要求
3.7.1 在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布
置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改动传动比的方法解决。
3.7.2 尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，也可用一根强度较高的主轴带动1～2根主轴传动方案。
3.7.3 为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为1～1/1.5），后盖内齿轮传动比允许取至1/3～1/3.5；尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。
3.7.4 用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第I排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第III排，以减少主轴端的弯曲变形。
3.7.5 驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。
3.8润滑泵轴和手柄轴的安置
多轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵供油至分油器经油管分送各润滑点。箱体较大、主轴超过30根时用两个润滑泵。油泵安装在箱体前壁上，泵轴尽量靠近油池；通常油泵齿轮放在第I排，以便于维修，当泵体或油管接头与传动轴端相碰时，可改用埋头传动轴。
多轴箱一般设计手柄轴，用于对刀、调整或装配检修时检查这、主轴精度。手柄轴转速尽量高些，其周围应有较大的空间。
3.9 多轴箱传动系统拟定
3.9.1 多轴箱传动系统拟定基本方法
（1）将主轴划分为各种分布类型
被加工零件上加工孔的位置分布是多种多样的，但大致可归纳为：同心圆分布、直线分布和任意分布三种类型。
（2）确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置、
驱动轴的转速按动力箱型号选定，当采用动力滑台时驱动轴旋转方向可任意选择，动力箱与多轴箱连接时，应注意驱动轴中心一般设置于多轴箱箱体宽度的中心线上，其中心高度则决定于所选动力箱的型号规格，驱动轴中心位置在机
床联系尺寸图中已确定。
（3）用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来，在多轴箱设计原始依据图中确定了各主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟订传动方案，选定齿轮模数，再通过计算、作图和多次试凑相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。 3.9.2齿轮齿数、传动轴转速的计算公式：
主
从
从主n n Z Z u ==
Z
Sz m Z Z Z m A *)(=+=
从主
主
从
从从主Z Z n u n n ==
从
主主
主从Z Z n u n n ==
()u m Au
n n m A Z m
A
Z +=+=-=
12)1(22从主从主
()u m A
n n m A Z m
A
Z +=+=-=
12)1(22主
从主从 式中：u －－－啮合齿轮副的传动比, Sz －－－啮合齿轮副的齿数和，
Z 主，Z 从－－－分别为主动和从动齿轮齿数，
N 主，n 从－－－分别为主动和从动齿轮转速，单位r/min A －－－齿轮啮合中心距，单位为mm m －－－齿轮模数，单位为mm
3.9.3 多轴箱传动系统拟定方案
先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴。
（1）拟订传动路线,如图：
把主轴1、2、3、4视为一组同心圆主轴，在其圆心处设中心转动轴11；把主轴5、6、7视为一组同心圆主轴，在其圆心处设中心转动轴12；把主轴8、9、10视为一组同心圆主轴，在其圆心处设中心转动轴15。 （2）确定传动轴位置及齿轮齿数
①确定传动轴15的位置及各轴齿轮齿数，传动轴15的位置为主轴8、9、10同心圆圆心上，查表7-21 传动齿轮综合表 d=20mm, m=2, Z=19～36 连续 m=3, Z=16～45 连续
A=45mm, n8=468r/min, 若取m=2, Z15=25,
20252
45*21528=-=-=
Z m A Z , min /37525
20
*468158815r Z Z n n === ,
由于主轴9、10的类型和8一样，所以有： Z9=Z10=Z8=20
②确定传动轴12的位置及各轴齿轮齿数，传动轴12的位置为主轴5、6、7同心圆圆心上，
A=40mm, n5=468r/min, 若m=2, Z12=20
2020240*21225=-=-=
Z m A Z , min /46820
20
*468125512r Z Z n n === , 由于主轴6、7的类型和5一样，所以有：
Z6=Z7=Z5=20
③确定传动轴12与驱动轴间的传动关系，驱动轴轴心位置与主轴1重合 查表7-22 动力箱齿轮 m=3或m=4 A=53.5mm, n 驱=480r/min, 若取m=3
Z12
480468驱Z = , Z 123
5.53*2212-=-=Z m A Z 驱 , 解得：取Z 驱=17， Z12=18
④确定传动轴11的位置及与驱动轴间的传动关系，传动轴11的位置为主轴1、2、3、4同心圆圆心上，
由于传动轴11也由同一驱动轴传动的，因此 m=3, 又A=52mm 12.17173
52*2211=-=-=驱Z m A Z , 取Z11=17 min /4801717
*8041111r Z Z n n ===驱驱
⑤确定传动轴11与 主轴1、2、3、4间的传动关系， A=52mm ， 若m=3,
975.0480
468111111===n n Z Z , 113
52*21121Z Z m A Z -=-= , 取Z1=18， Z11=17
⑥确定传动轴13的位置及其传动关系，
传动轴13分别与主轴6、8啮合，由于主轴6和8的主轴和齿轮类型及转速一样，故传动轴13根据需要适当选取，从主轴6传到传动轴13，再传至主轴8，现选传动轴13的齿轮模数m=2, Z13=30
在整个传动系统中主轴6和8在作为钻轴的同时，也承担一部分传动轴的作用，经过计算，各主轴的实际转速n=453.3r/mm,接近最大转速n=468r/mm。3.10 传动零件的校核计算
传动系统拟订后，应对总体设计和传动设计中选定的传动轴颈和齿轮模数进行验算，校核是否满足工作要求。验算传动轴的直径按下式计算传动轴所承受的总转矩T总：
T总=T1U1+T2U2+…+T n U n
直径由公式：
d=B（10T）1/4
则T11=T1U1+T2U2+ T3U3+ T4U4=2.38*4*0.944=8.99（N*mm）
d11=B（10T11）1/4=5.2*（10*8.99）1/4=16.0mm〈20mm
T12=T5U5+T6U6+ T7U7 = 2.38*2*1+9.52*1=14.28（N*mm）
d12=B（10T12）1/4=5.2*（10*14.28）1/4=18.0mm〈20mm
T13=T8U8=7.14*1.5=10.71（N*mm）
d13=B（10T13）1/4=5.2*（10*10.71）1/4=16.7mm〈20mm
T15=T9U9+T10U10 =2.38*2*1=4.76（N*mm）
d15=B（10T15）1/4=5.2*（10*4.76）1/4=13.7mm〈20mm
所以所选用的传动轴直径满足要求。
3.11 传动系统的校核计算
传动件系统的校核包括强度和几何干涉校核，强度校核包括轴、齿轮的强度和轴承的寿命校核计算。若发现某一项指标不满足规定要求时，系统将根据可能，修改有关参数。如验算某一轴上受转矩超过允许值，则系统视空间的可能性，自动地将该轴直径加大，然后再次校核；若空间不允许加大轴径，则会打印出错误信息，指出该轴不满足强度要求，应重新设计方案，直至符合要求为止。几何校核的目的是检查传动系统中各传动件、支承件等之间是否有碰撞现象，确保系统正常传动。检查的项目有：①齿轮与非啮合齿轮的碰撞②齿轮与轴、套的碰撞。
③齿轮与箱体四周壁的碰撞。④轴承与轴承的干涉⑤液压泵体及其接头等与传动
轴端的碰撞等。几何干涉校核是穿插在每一个传动系统设计模块之中，即每用一个设计子模块，均需进行一次几何干涉校核。若发现有几何干涉现象，即会显示错误信息，提示设计者予以修正；若是轴承与轴承碰撞，可更换轴承类型解决。
多轴箱图：
4．主轴箱箱体夹具设计
夹具是在机械制造工艺过程中，使工件准确定位，并将其牢固加紧以接受加工的一种工艺装备。无论是在机械加工、装配、检验，还是在焊接、热处理等冷、热工艺中都大量采用各种不同的夹具。
4.1夹具的作用
（1）保证加工精度
由于工件上各有关表面的相互位置精度是通过夹具来保证的，所以工件在加工后能得到较高的位置精度
（2）提高生产效率、降低成本
采用夹具可省去划线工序，缩短工件定位和加紧时间，减少加工时间，因此提高生产效率、降低成本
（3）扩大机床的使用范围
在机床不足的情况下，采用夹具能扩大其使用范围。如在车床上配备镗孔夹具或磨头，以进行镗削和磨削工作。
（4）操作方便，减轻劳动强度
使用夹具安装工件，基本上不用找正，加工精度主要靠夹具保证，基本上不取决于工人的技术水平，因而操作方便，夹具采用机械化、自动化上下料装置和夹紧装置可大大减轻工人的劳动强度，此点对于大中型工件和大批量工件的加工尤为重要。
4.2具的组成
各种夹具尽管用途不同，结构形式也多种多样，但一般都由以下几个部分组成
（1）定位装置
定位装置的用途是使工件的基准面与刀具间获得正确的相对位置，它包括定位元件及其组合，如定位销、定位键、V型块等。
（2）夹紧装置
夹紧装置的作用是将装好的工件夹紧，并保证加工过程中工件定位的稳定性和可靠性，它包括动力装置（如气动、液压、电动等）、传动装置（如螺纹传动、杠杆传动、凸轮传动等）夹紧机构和夹紧元件。
（3）导向装置
导向装置用来引导或确定刀具与工件的相对位置，它包括钻套、镗套、对刀块等。
（4）辅助装置
它的作用是加速工件在夹具中的装卸或形成加工时所必须的辅助运动，辅助装置包括上下料装置、度装置、件顶出装置、润滑装置、冷却装置。
（5）夹具体
它是夹具的基础，在夹具体上安装夹具的所有零件和部件等。
4.3工件的定位
在进行机械加工时，必须把工件放在夹具上，使它在夹紧前获得正确的位置，这就叫工件的定位，定位是通过工件的定位基准和夹具的定位元件或定位装置的相对配合来实现的。
4.4工件的夹紧
工件在加工过程中，由于受切削刀或工件本身重量的作用，常发生位移或振动，因此必须用适当的力将其夹紧，夹具中用来夹紧工件的装置叫夹紧机构，常用的夹紧机构有螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、杠杆夹紧机构、压板夹紧机构、弹簧夹紧机构、定心夹紧机构、联动夹紧机构等。
根据加工零件的尺寸特点，夹具的外型尺寸可由之前初定的方案来制定,具体设计方案如夹具总图
4.5夹具总图：
5．液压系统的设计
液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，在经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。根据对机器的工作情况进行详细的分析，该机床需要快进、工进和快退三步一次进给运动。其工作过程由液压系统来实现。液压滑台是由滑台、滑座及油缸三部分组成，液压滑台是通过电气控制由夜压系统来实现的。滑台的工进速度由节流阀调节，可实现无级调速。电气控制电路一般采用行程、时间原则及压力控制方式。
具有一次进给的液压动力滑台电气控制电路如图所示：
5.1 滑台原位停止
滑台由油缸YG 拖动前后进给，电磁铁YA1、YA2、YA3均为断电状态，滑台原位停止。 5.2 滑台快进
按下SB0按扭， YA1、YA3电磁铁得电，将电磁阀1HF 及2HF 推向右端，于是泵压出的压力油经1HF 流入滑台油缸左腔，右腔流出的油经1HF 、2HF 也流入左腔构成差动快速回路使滑台快进。 5.3 滑台工进
当挡铁压动行程开关SQ1， YA3断电，电磁阀2HF 复位，滑台右腔流出的油只能经节流阀流入油箱，滑台转为工进。 5.4 滑台快退
当滑台工进到终点， YA2得电，使电磁阀1HF 推向左，变量泵压出的压力油经1HF 流入滑台油缸右腔，左腔流出的油经1HF 直接流入油箱，滑台快退。
在上述电路中，若需要使滑台工进到终点，延时停留，即工作循环成为：
快进?→?
工进?→?延时停留?→?快退。 5.5液压系统图：
4.1传动方案拟订
镗削头的传动方式通常有两种：带传动和齿轮传动。
A.带传动的主要优点：
a.缓冲和吸振，传动平稳，噪声小。
b.传动靠摩擦力传动，过载时与轮接触发生打滑，可防止损坏其他零件。
c.适用于两轴中心距较大的场合。
d.结构简单，制造、安装和维护等均较为方便，成本低廉。
B.带传动的主要缺点：
a.不能保证准确的传动比。
b.需要较大的张紧力，增大了轴和轴承的受力。
c.整个传动装置的外部尺寸较大，不够紧凑。
d.带的寿命较短，传动效率低。
C.带传动适用的场合：
a.速度较高的场合，多用于原动机输出的第一级传动。带的工作速度一般
为5-30m/s，高速带可达60m/s。
b.中、小功率传动，通常不超过50Kw
c.传动比不超过7，最大到10。
d.传动比不要十分准确。
D.齿轮传动的一些特点：
a.制造和安装精度较高，需专门设备制造，成本较高，不宜用于较远距离两轴之间的传动。
b.瞬时传动比不变，冲击、振动和噪声小，能保证较好的传动平稳性和较高的运动精度。
c.在尺寸小、质量轻的前提下，齿轮的强度高，耐磨性好，承载能力大，能达到预期的工作寿命。
鉴于以上情况，在设计中选用带传动的方式。并且镗削头的传动属于原动机的第一级传动，而且带传动可防止过载时零件的损坏。齿轮传动的要求相对比较的高，综合比较采用带传动装置。
4.2同步带类型的确定
同步齿型带是近年来发展较快的一种传动技术。带的工作表面制成齿形与有齿的带轮作啮合传动。所以它兼有带、链和齿轮传动三者的优点,应用范围也比较广泛。同步齿型带按带体材料可分为氯丁橡胶带和聚氨酯橡胶带两种。前者强度高，抗疲劳性好，适用范围广；后者用于轻载传动，与三角带类似，所以我们在这里选用同步齿型带的材料为氯丁橡胶。同步齿型带的齿型通常可分为梯形和圆弧齿两种，后者的齿形曲线较为合理，能传递更大的功率，所以我们在这里选用同步齿型带的齿型为圆弧齿。带轮上轮齿的加工应采用专门的滚刀进行滚切加工，材料常用合金铝、钢、铸铁和工程塑料等。同步齿型带由于采用啮合传动，所以承载能力大、传动效率高、不打滑、传动比准确，适用的载荷及速度范围比普通带传动广、结构紧凑；其缺点是对制造和安装的要求高，中心距要求也比较严格。
4.2.1同步带主要参数设定
圆弧齿同步带主要参数，根据参考资料[1]表12-1-50设定。
表4-1同步带主要参数
4.2.2同步带、带轮的设计
A .同步带的设计
a .圆弧齿同步带图，参照[1] 同步带部分。
图4-1圆弧齿同步带
b .圆弧齿带的齿型与齿宽 ，参考[1]表12-1-51。
表4-1圆弧齿带的齿型与齿宽
c .圆弧齿带的节线长度P L
长度代号 1196
节线长 1196P L mm =
齿数 85b z =
B .带轮的设计
a .圆弧齿的齿行尺寸及偏差 ，参考[1]表12-1-59。
表4-2齿行尺寸及偏差
b .圆弧齿带轮直径，参考[1]表12-1-61。
表4-3带轮直径
c .圆弧齿带轮宽度，参考[1]
表12-1-62。
表4-4带轮宽度
C .带轮挡圈设计
a .带轮挡圈尺寸，参考[1]表12-1-63。
表4-5挡圈参数
b .挡圈的设置
一般推荐小带轮两侧均设挡圈，大带轮两侧不设，如图4-2a 所示。 也可在大、小带轮的不同侧各装单侧挡圈，如图4-2b 所示。 当18a d >时，大、小带轮两侧均设挡圈，如图4-2c 所示。
a b c
图4-2挡圈的设置
在这里我们选用第三种情况，在大、小带轮两侧均设挡圈。
D.带轮图
本设计采用圆弧齿带轮，电机端与带轮b连接，主轴端与带轮a连接。
a b
图4-3带轮图
4.2.3同步带设计计算
已知条件：（1）传动功率；（2）小带轮、大带轮转速；（3）传动用途、载荷
绪论 随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。 现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。 本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数 1.1 题目 本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。我主要设计的是主轴部分。 主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。 1.2参数 床身回转空间400mm 尾架顶尖与主轴端面距离1000mm 主轴卡盘外径Φ200mm 最大加工直径Φ600mm 棒料作业能力50～63mm 主轴前轴承内和110～130mm 最大扭矩480N·m 二、主轴的要求及结构 2.1主轴的要求 2.1.1旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。 主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。
毕业设计指导书 设计课题：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计适用：机械设计制造及其自动化专业
前言 液压传动技术是机械设备中发展最快的技术之一，特别是近年来与微电子、计算机技术结合，使液压技术进入了一个新的发展阶段，机、电、液、气一体是当今机械设备的发展方向。在数控加工的机械设备中已经广泛引用液压技术。作为数控技术应用专业的学生初步学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理将是十分必要的。 液压传动在国民经济的各个部门都得到了广泛的应用，但是各部门采用液压传动的处发点不尽相同：例如，工程机械、压力机械采用液压传动的主要原因是取其结构简单、输出力大；航空工业采用液压传动的主要原因是取其重量轻、体积小；机床上采用液压传动的主要原因则是取其在工作过程中能无级变速，易于实现自动化，能实现换向频繁的往复运动等优点。为此，液压传动常在机床的如下一些装置中使用： 1．进给运动传动装置 这项应用在机床上最为广泛，磨床的砂轮架，车床、自动车床的刀架或转塔刀架，磨床、钻床、铣床、刨床的工作台或主轴箱，组合机床的动力头或滑台等，都可采用液压传动。 2．往复主体运动传动装置 龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，都可以采用液压传动来实现其所需的高速往复运动，前者的速度可达60～90m/min，后者的速度可达30～50m/min。这些情况下采用液压传动，在减少换向冲击、降低能量消耗，缩短换向时间等方面都很有利。 3．回转主体运动传动装置 车床主轴可以采用液压传动来实现无级变速的回转主体运动，但是这一应用目前还不普遍。 4．仿形装置 车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来实现，其精度最高可达0.01～0.02mm。此外，磨床上的成型砂轮修正装置和标准四缸校正装置亦
目录 一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------2 1、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------5 4、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------5 5、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------5 6、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6 二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------7 1、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------7 2、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------7 3、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8 三、机构设计--------------------------------------------------------------------------10 1、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------10 4、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------10 7、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11 四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13 五、设计感想--------------------------------------------------------------------------15 六、参考文献--------------------------------------------------------------------------16
摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
设计题目机床主传动系统设计系别机电工程分院 专业机械制造及其自动化学生姓名 专业班级 班级学号 设计日期
车床设计任务书一、设计题目 工件最大回转直径D max=300mm， /r 轴最低转速=355min /r 轴最高转速=1800min 电机功率P=3KW，公比Ф=1.26= 二、运动设计，确定结构式 1. 查表得 250 500 1000 265 530 1060 280 560 1120 300 600 1180 315 630 1250 335 670 1320 355 710 1400 375 750 1500 400 800 1600 425 850 1700 450 900 1800
475 950 1900 355，450，560，710，900，1120，1400，1800（共8级） 或者 Z=8 2.结构式、传动组和传动副数的确定 ①传动组和传动副数可能的方案有： 8=4×2 8= 2×4 8 = 2×2×2 第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。 第二行的方案根据 “前多后少”的原则。取8 = 2×2×2 的方案。 ②结构式或结构网的各种方案的确定 由①知方案有 a.4212228??= b.4122228??= c.2142228??= d.2412228??= e.1422228??= f.1242228??=
选择原则： I)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 降速传动中，主动齿轮的最少齿数受到限制m in u ≥41 ； 避免被动齿轮的直径过大升速传动比最大值max u ≤2（斜齿传动max u = 2.5）尽量减少振动和噪声； 各变速组的变速范围m ax R =max u /m in u ≤8-10 之间； 对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。 8.251 ≤≤进i 。故max 进R 14≤ 在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变 速范围都比它小。应为: max ) 1-(p n R R n x n ≤=? II)基本组与扩大组的排列顺序。 原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。 综上所述，方案4212228??= 较好 三、转速图与传动系统图 1.根据已知参数，取 4级电动机Y100L2-4，额定功率3KW ，满载转速1430min /r 本例所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴。加上电动机轴
组合机床毕业设计开题报告 毕业设计(论文)开题报告 理工类 题目: 载重汽车主传动轴万向节叉端面钻孔组合 机床设计学院: 机械工程学院 专业班级: 机械设计制造及其自动化机械000 学生姓名: 000 学号: 0000 指导教师: 000,教授, 2012年 04 月 1日 淮海工学院毕业设计,论文,开题报告 1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 随着社会的不断进步～机械加工技术的不断发展～传统的机床已不能完全适应新形势的要求。传统的机床只能对一种零件进行单刀～单工位～单轴～单面加工～生产效率低且加工精度不稳定～为了克服传统机床的弊端～工程技术人员相应地设计出了专用机床。但由于专用机床是根据某一工艺要求专门设计制造的～且它的组成部件均是专门设计制造的～因此相对于传统机床而言～专用机床的造价过于昂贵～设计制造周期长。为了解决传统机床与专用机床之间的矛盾组合机床便应运而生了～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～在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削、磨削等工序～生产效率高～加工精度稳定～引起了越来越多工程人员的关注。本课题针对载重汽车主传动轴万向节叉端面钻孔组合机床设计～有利于提高大批量生产的生产效率～提高加工精度稳定性～节约各方面的资源。
最早的组合机床于1911年在美国制成～用于加工汽车零件之后便广泛应用于大批量生产的机械工业中～并且随着机械工业的发展而逐步完善。我国的组合机床的发展已有28年的历史～其科研和生产都具有相当的基础～应用也深入到很多行业～它是提高生产效率和实现高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用～因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制～它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件,近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额,～完成钻孔、扩孔、铰孔～加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台～在孔内镗各种形状槽～以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步～一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐～它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动 淮海工学院毕业设计,论文,开题报告更换～配以可编程序控制器,PLC,、数字控制,NC,等～能任意改变工作循环控制和驱动系统～并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外～近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机,清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线,等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后～国内所需的一些高水平组合机床几乎都从国外进口。第21届日本国际机床博览会上来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进的机床设备中～超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。该届博览会上展出的加工中心中～主轴转速10000-20000r/min～最高进给速度可达20-60m/min,复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时～加工的形状却日益复杂。在工程机械快速发
机床主轴箱设计说明书 一、机床的型号及用途 1、规格 选用型号 CA6140、规格 Φ320×1000 2、用途 CA6140型卧式车床万能性大，适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。加工围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。 二、 机床的主参数和其他主要技术要求 1、主参数和基本参数 1) 主参数 机床主参数系列通常是等比数列。普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。 普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm 。 2) 基本参数 除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。 3）普通车床的基本参数 普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献 【一】中表2的规定，有下列几项数； 刀架上最大工件回转直径1D （mm ） 由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。我国作为参数标准的1D 值，基本上取12D D >/,这样给设计留一定的余地，设计时，在刀架刚度允许的条件下能保证使用要求，可以取较大的1D 值。所以查参考文献【一】（表2）得1D =160mm 。 主轴通孔直径d ﹙mm ﹚
普通车床主轴通孔径主要用于棒料加工。在机床结构允许的条件下，通孔直径尽量取大些。参数标准规定了通孔直径d的最小值。所以由参考文献 【一】（表二）d=36mm。 主轴头号 普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。 主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。根据机床主参数值大小采用不同号数的主轴头（4～15号），号值数等于法兰直径的1/25.4而取其整数值。所以由参考文献【一】（表2）可知主轴头号取4.5 装刀基面至主轴中心距离h(mm) 为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部工具研究所的刀 具杆标准，规定了h=22mm。 最大工件长度L （mm） 最大工件长度L是指尾座在床身处于最后位置，尾座顶尖套退入尾座孔时容纳的工件长度。为了有利组织生产，采用分段等差的长度数列。所以由参考文献【一】（表2）得L=1000mm。 2、主传动的设计 1）主轴极限的确定 由课程设计任务书中给出的条件可知： Z=40 r/min min Z=1800 r/min max 2）公比的确定 主轴极限转速的确定后，根据机床的使用性能和结构要求，选择主轴转速数列的公比值，因为中型通用机床，常用的公比为1.26或是1.41，再根据极限转速，按参考文献【一】中表2—1选出标准转速数列公比 =1.41。 3）主轴转速级数的确定 按任务书要求Z=12 按标准转速数列为40、56、80、115、160、225、315、445、625、880、1250、1800r/min 4）主传动电动机功率的确定 电动机的额定功率为： N =4kW 额
目录 全套图纸加174320523 各专业都有 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4．结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9)
4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.总结 (20) 8.参考文献 (21) 1.概述 1机床课程设计的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 （1）确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =45rpm，最高转速n max =1980rpm，变速级数Z=12，则公比： φ= （n max /n min ）1/（Z－1） =（1980rpm/45rpm）1/（12－1）≈1.41 转速 调整范围： Rn=n max /n min =44 （2）求出转速系列 根据最低转速45r/min，最高转速max n=1980r/min，公比φ=1.41，按《金属切屑机床》（戴曙编）表7-1选出标准转速数列： 2000 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=4kw，根据《金属切削机床简明手册》（范云涨、陈兆年编）表11-32选择主电动机为Y112M-4，其主要技术数据见下表1： 表1 Y90L-4技术参数
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
1前言 在机械制造中，对单件或小批量生产的工件，许多工厂采用通用机床加工。由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的要求，故机床结构一般比较复杂。不仅如此，在实际加工中，由于只能单人单机操作，一道一道工序地完成，所以工人的劳动强度大、生产率低，工件的加工质量也不稳定。 针对以上的问题，组合机床便出现并逐步发展起来。组合机床是根据加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成一种高效组合机床。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法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，有刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现各种加工。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：第一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍也是最实用的做法。第二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计成通用部件，这种机床称为“专用组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批量生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具和刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 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。 该课题是数控气缸盖导管孔组合机床的主轴箱设计。该课题来源于高精公司。这次设计任务是组合机床主轴箱部分的设计。主轴箱设计是该次设计中一个重要的传动部分的设计。首先，在同组同学完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统。这里应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求，避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；第四步，计算并校核主轴是否符强度要求，其中包括对主轴配套轴承的校核；第五步，设计计算同步带传动装置；最后，绘制出相应的主轴箱图和同步带图以及它们的一些零件图。 整个毕业设计，需要查阅大量的资料作为参考，在设计过程中必须考虑各个方面的问题，要从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性以及被加工零件的具体要求出发，确立合理的设计方案。要不断地检查目标的完成情况，这样才能发现自己存在的不足，遇到的问题也要及时请教指导老师，研究坚决的方法，得到进步。最终在老师的耐心和认真负责的指导下，顺利完成了这个毕业设计。
中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生姓名：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：机床课程设计 ——车床主轴箱设计 指导教师：马维金职称: 教授 黄晓斌职称: 副教授 2013年12月28日
目录 一、传动设计 1.1电机的选择 1.2运动参数 1.3拟定结构式 1.3.1 确定变速组传动副数目 1.3.2确定变速组扩大顺序 1.4拟定转速图验算传动组变速范围 1.5确定齿轮齿数 1.6确定带轮直径 1.6.1确定计算功率Pca 1 .6.2选择V带类型 1.6.3确定带轮直径基准并验算带速V 1.7验算主轴转速误差 1.8绘制传动系统图 二、估算主要传动件，确定其结构尺寸 2.1确定传动件计算转速 2.1.1主轴计算转速 2.1.2各传动轴计算转速 2.1.3各齿轮计算转速 2.2初估轴直径 2.2.1确定主轴支承轴颈直径 2.2.2初估传动轴直径 2.3估算传动齿轮模数 2.4片式摩擦离合器的选择及计算 d 2.4.1决定外摩擦片的内径 2.4.2选择摩擦片尺寸 2.4.3计算摩擦面对数Z 2.4.4计算摩擦片片数 2.4.5计算轴向压力Q 2.5V带的选择及计算 a 2.5.1初定中心距 L 2.5.2确定V带计算长度L及内周长 N
2.5.3验算V带的挠曲次数 2.5.4确定中心距a 2.5.5验算小带轮包角 α 1 2.5.6计算单根V带的额定功率 P r 2.5.7计算V带的根数 三、结构设计 3.1带轮的设计 3.2主轴换向机构的设计 3.3制动机构的设计 3.4齿轮块的设计 3.5轴承的选择 3.6主轴组件的设计 3.6.1各部分尺寸的选择 3.6.1.1主轴通孔直径 3.6.1.2轴颈直径 3.6.1.3前锥孔尺寸 3.6.1.4头部尺寸的选择 3.6.1.5支承跨距及悬伸长度 3.6.2主轴轴承的选择 3.7润滑系统的设计 3.8密封装置的设计 四、传动件的验算 4.1传动轴的验算 4.2键的验算 4.2.1花键的验算 4.2.2平键的验算 4.3齿轮模数的验算 4.4轴承寿命的验算 五、设计小结 六、参考文献
课程设计 课程名称：金属切削机床 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2011年 1月15 日 贵州大学机械工程学院
目录 目录 (2) 一、绪论 (4) 二、设计计算 (5) 1机床课程设计的目的 (5) 2机床主参数和基本参数 (5) 3操作性能要求 (5) 三、主动参数的拟定 (6) 1确定传动公比 (6) 2主电动机的选择 (6) 四、变速结构的设计 (6) 1主变速方案拟定 (6) 2变速结构式、结构网的选择 (7) 1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (7) 2. 变速式的拟定 (7) 3. 结构式的拟定 (7) 4. 结构网的拟定 (8) 5. 结构式的拟定 (8) 6. 结构式的拟定 (9) 7. 确定各变速组变速副齿数 (10) 8. 绘制变速系统图 (11) 五、结构设计 (12) 1.结构设计的内容、技术要求和方案 (12) 2.展开图及其布置 (12) 3.I轴（输入轴）的设计 (12) 4.传动轴的设计 (13) 5.主轴组件设计 (14) 1. 内孔直径d (14) 2. 轴径直径 (15) 3. 前锥孔直径 (15) 4. 主轴悬伸量a和跨距 (15) 5. 主轴轴承 (15) 6. 主轴和齿轮的联接 (16) 7. 润滑和密封 (16) 8. 其它问题 (16) 六、传动件的设计 (17) 1带轮的设计 (17)
2传动轴直径的估算 (20) 1 确定各轴计算转速 (20) 2传动轴直径的估算 (21) 3各变速组齿轮模数的确定 (22) 4片式摩擦离合器的选择和计算 (25) 七、本文工作总结 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
科学技术学院 毕业设计（论文）开题报告 题目：卧式双面24轴组合钻床总体设计及左主轴箱设计（双级圆锥-圆柱齿轮减速器箱体底座) 学科部：理工学科部 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机制103班 学号：7011210138 姓名：徐伟龙 指导教师：永平 填表日期：2013 年12 月20 日
一、选题的依据及意义： 组合机床（如图1所示）是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配之以少量的专用部件和按工件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的专用机床。组合钻床一般用于加工箱体类或特殊形状等零件。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、镗孔等加工。 图1 组合机床具有如下的优点：(1)主要用于棱体零件和杂件等的孔面加工。(2)生产率高。因为工序集中，可以多面、多工位、多轴、多刀同时进行加工。(3)加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来确保加工精度的一致。(4)研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本较低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用件可组织批量生产进行预先制造或外购。(5)自动化程度高，劳动强度较低。(6)配置灵活。因结构是横块化、组合化。可按照工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种
类型的组合机床和自动线；机床便于改装：产品或工艺发生变化时，通用部件一般还可以重复使用。 作为机械设计制造专业的学生，通过《金属切削机床》这门课程对组合钻床的了解，结合《机械设计》、《机械原理》等专业课程的学习，对组合钻床有了一定的感性和理性认知，特别是对多面、多工位、多轴、多刀同时加工产生的浓厚的兴趣，组合钻床的设计对我们机械专业学生对本人也是比较大的挑战，所以我才选择组合钻床的设计作业我的毕业设计，这是对我大学四年所学知识的综合运用，也是对我大学四年来的综合考验和考量。 二、国外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 1、国组合机床现状 在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有一定的基础，应用也已深入到许多行业，是当前机械行业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度比较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效率、高质量、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、家电等行业。特别是在中国加入WTO以后，制造业所面临的并存机遇与挑战、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极向上的应对策略，出现了生产、销售两旺的良好势头，截至2005年，组合机床行业企业仅组合机床一项，据统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2004年同比增长了10%，另外组合机床行业增加值、产品销售率、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年都有较大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 近些年来，由于国家加大了基础设施的投入，工程机械需求呈现了增长势头，生产厂家呈现出一年翻一番的良好发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材等行业进行调控，但许多重点工程都陆续开工，工程机械可能不
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 第一章引言 第二章机床的规格和用途 第三章机床主要参数的确定 第四章传动放案和传动系统图的拟定 第五章主要设计零件的计算和验算 第六章结论 第七章参考资料编目
第一章引言 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 第二章机床的规格和用途 CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 第三章主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上………………………………………………………-----……………400毫米在床鞍上…………………………………………………………-----…………210毫米工件最大长度（四种规格）……………………………----…750、1000、1500、2000毫米主轴孔径…………………………………………………-----……………………… 48毫米主轴前端孔锥度…………………………………………-----…………………… 400毫米主轴转速范围： 正传（24级）…………………………………………----…………… 10～1400转/分反传（12级）……………………………………---…-……………… 14～1580转/分加工螺纹范围：
数控车床主轴箱设计 一、设计题目 Φ400 毫米数控车床主轴箱设计。主轴最高转速4000r/min ，最低转速30r/min ，计算转速150r/min ，最大切削功率5.5kw 。采用交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min 。 二、主轴箱的结构及作用 主轴箱是机床的重要的部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。 主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 三、主传动系设计 机床主传动系因机床的类型，性能，规格尺寸等基本因素的不同，应满足的要求也不一样。再设计时结合具体机床进行具体分析，一般应满足下属基本要求： 1）满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动性能能，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数。传动系设计合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。 2）满足机床传递动力要求。主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转矩，具有较高的传动效率。 3）满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度、和抗振性，热变形特性稳定。 4）满足产品设计经济性的要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以节省材料，降低成本。 5）调整维修方便，结构简单、合理、便于加工和装配。防护性能好，使用寿命长。 四、主传动系传动方式 由题目知，我们设计的主轴箱传动方式为交流电动机驱动、机械传动装置的无级变速传动。再者，本题目中对精度要求一般，因此选用集中传动方式。另外主轴箱结构设计只需达到结构紧凑，便于集中操作，安装调整方便即可。 五、电动机的选择 按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。交流电动机驱动中又可分单速交流电动机或调速交流电动机驱动。调速交流电动机又有多速交流电动机和无级调速交流电动机驱动。无级调速交流电动机通常采用变频调速的原理。 根据设计要求采用交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min 。选用FANUC-S 系列8s 型交流主轴电动机。 六、 计算过程 主轴最高转速4000r/min ，最低转速30r/min ，计算转速150r/min ，最大切削功率5.5kw ； 交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min ； 主轴要求的恒功率调速范围max 400026.7150 nN i n R n === 电动机的调速范围450031500dN R == 在设计数控机床主传动时，必须要考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速范围远大于电动机恒功率变速范围，所以在电动机与主轴之间串联一个分级变速箱，以扩大其功率变速范围，满足低速大功率切削时对电动机的输出功率的要求。 根据以上分析，选择交流电动机的型号为： 若取3f dN R ?==，则可得到变速箱的变速级数 99 .2lg /lg ==f nN R Z ψ 所以，Z 可近似取为3，此处我们分别对Z=2、3、4三种情况进行研究，比较。 1） Z=3 根据f nN R Z ψlg /lg =可以得出99.2=f ψ，查表2-5取f ψ的标准值为3.0，dN f R =ψ,即主传动系功率特