裝配圖半軸殼體頂面及側(cè)面孔加工組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)
裝配圖半軸殼體頂面及側(cè)面孔加工組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì),裝配,圖半軸,殼體,側(cè)面,加工,組合,機(jī)床,軸箱,設(shè)計(jì)
洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
半軸殼體頂面及側(cè)面孔加工組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)的題目是:半軸殼體頂面及側(cè)面孔加工組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)。其主要研究?jī)?nèi)容是學(xué)習(xí)并掌握多軸箱內(nèi)各主軸與傳動(dòng)軸如何配合，使動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸把轉(zhuǎn)速傳遞到主軸的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，進(jìn)而確定出上面和側(cè)面多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)；對(duì)主軸的軸徑，齒輪等部件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算；繪制原始依據(jù)圖，多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，多軸箱的坐標(biāo) 檢查圖，多軸箱總體裝配圖設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，按照設(shè)計(jì)要求達(dá)到的轉(zhuǎn)速，和軸要求達(dá)到的力矩。參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，以及畢業(yè)老師的指導(dǎo)，選擇多軸箱主軸類型，軸頸大小。根據(jù)被加工零件上孔的分布，確定出動(dòng)力輸入軸在箱體上的位置，然后參照總體設(shè)計(jì)的加工示意圖，合理的把各主軸分布在箱體上，用齒輪和齒輪副傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)力。最后對(duì)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算檢查。設(shè)計(jì)之后，完成的多軸箱要符合鉆孔需求，精度高，容易，滿足大批量生產(chǎn)。此次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)課程，所有基礎(chǔ)課程的回顧和串聯(lián)運(yùn)用，為以后的實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。該組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，將在下文中展示出來。
關(guān)鍵詞：半軸殼體，組合機(jī)床，多軸箱，系統(tǒng)傳動(dòng)圖
AXLE HOUSING TOP AND SIDE HOLE A MULTI-AXLE BOX MODULAR MACHINE TOOL DESIGN
The graduation design topic is: axle holes and the top of the side of the shell design of multi-spindle box of modular machine tool. Its main research content is main drive of movement design, determines out above and side more axis box drive system figure; on drive pieces for design and calculation; draws original according to figure, more axis box of drive system figure, more axis box of coordinates check figure, more axis box General Assembly figure design is this times graduated design of content, according to design requirements reached of speed, and axis requirements reached of torque. Refer to the mechanical design guides, and graduated from the teacher's Guide, select the type of multi-spindle spindle, shaft size. Depending on where the drive shaft on the multi-axle cases, and rate of rotation, set the position of the spindle, in coordinate calculation. After design, completed a number of axle box to meet the drilling requirements, high accuracy and easy to meet the mass production. The design is the major during college courses, review of all basic courses and tandem use, lay the Foundation for future work. The design of multi-spindle box of modular machine tool and checked, will be demonstrated below.
KEY WORDS: multi-spindle box ，machine tool.，
2
目 錄
前 言 1
第1章 緒論 2
1.1 國內(nèi)組合機(jī)床行業(yè)的現(xiàn)狀 2
1.1.1 制造業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 2
1.1.2我國組合機(jī)床的現(xiàn)狀 2
1.1.3國外組合機(jī)床的現(xiàn)狀 3
第2章 頂面多軸箱的設(shè)計(jì) 4
2.1 組合機(jī)床多軸箱的簡(jiǎn)介 4
2.1.1 多軸箱的種類 4
2.1.2 多軸箱的組成部分 4
2.2 多軸箱原始依據(jù)圖的設(shè)計(jì) 5
2.2.1 主軸、傳動(dòng)軸類型的選擇 6
2.2.2初步估算齒輪的模數(shù)： 7
2.2.3多軸箱所需要?jiǎng)恿Φ挠?jì)算 7
2.2.4設(shè)定多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算 9
第3章 關(guān)于多軸箱的計(jì)算 13
3.1制定本傳動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的參數(shù) 13
3.1.1計(jì)算每一個(gè)主軸對(duì)應(yīng)齒輪的參數(shù)： 13
3.1.2 各軸齒輪的排布及分度圓直徑的計(jì)算 14
`3.2 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算 16
3.2.1 加工基準(zhǔn)的選擇以及坐標(biāo)系的建立 17
3.2.2 主軸及傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算 17
3.2.3 驗(yàn)算中心距誤差 18
第4章 左多軸箱的設(shè)計(jì) 19
4.1 設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 19
4.1.1 初步估算主軸、齒輪的參數(shù)及動(dòng)力的相關(guān)計(jì)算 20
4.2 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 21
4.2.1最小齒數(shù)的確定 22
4.2.2確定各軸上齒輪的參數(shù) 22
4.2.3繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 24
4.3多軸箱坐標(biāo)計(jì)算 25
4.3.1 加工基準(zhǔn)的選擇以及坐標(biāo)系的建立 26
4.3.2 主軸及傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算 26
第5章 軸的選取及校核 28
5.1各主軸、傳動(dòng)軸的選取 28
5.2復(fù)核傳動(dòng)件直徑是否滿足需要 28
5.2.1齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 29
結(jié) 論 34
謝 辭 35
參考文獻(xiàn) 36
外文資料翻譯 37
前 言
科學(xué)技術(shù)在不斷的更新?lián)Q代，生產(chǎn)制造業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，各行各業(yè)都需要制造業(yè)的支持。在這種趨勢(shì)的影響下，不僅對(duì)工人的加工技術(shù)有了嚴(yán)格的要求，同時(shí)對(duì)機(jī)床的要求也越來越嚴(yán)格。各種產(chǎn)品對(duì)機(jī)床要求極高，加工精度高、可以大批量生產(chǎn)、一次加工多個(gè)零部件等等。以往的機(jī)床加工工序單一只可以用一個(gè)刀加工某一部分,沒有復(fù)合機(jī)床,軸的數(shù)量單一、單個(gè)處理某一工件,這樣很容易造成生產(chǎn)效率低下,加工出來的零件粗糙度高,且不穩(wěn)定。為了使傳統(tǒng)機(jī)床滿足加工要求,特殊的專用機(jī)床被工程技術(shù)人員開發(fā)出來。由于一些專用的機(jī)床是對(duì)某一特定的工件制作、制造過程要求的工件專門制造的。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以很理想的加工出所需要的特殊零件，但缺點(diǎn)也很明顯，造價(jià)高，且需要投入大量的人力物力資源。且生產(chǎn)周期長(zhǎng)和設(shè)計(jì)的的成本不是一般公司可以接受設(shè)計(jì)的。所以越來越多的工程師們致力于研發(fā)兼?zhèn)浞€(wěn)定性加工精度，且具有高效率的加工生產(chǎn)的組合機(jī)床，來完成一系列的任務(wù)。此課題對(duì)驅(qū)動(dòng)軸加工孔組合機(jī)床設(shè)計(jì), 生產(chǎn)效率大規(guī)模的提高,加工精度穩(wěn)定性的提高、資源的節(jié)省等方面都有很深遠(yuǎn)的意義。
現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)是機(jī)床制造工業(yè),其中在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具戰(zhàn)略地位的特別是現(xiàn)代制造業(yè)。與我國的工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力密切相關(guān)的制造業(yè)，我國機(jī)床行業(yè)現(xiàn)已具備較高的水平, 制造業(yè)和工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力逐年增強(qiáng)。我國機(jī)床行業(yè)不僅對(duì)國民經(jīng)濟(jì)意義重大,而且對(duì)國家航天航空技術(shù)領(lǐng)域、軍事化建設(shè)起著決定性的作用。了解與探究機(jī)床行業(yè)的發(fā)展情況,有助于幫助我們了解機(jī)床行業(yè)的發(fā)展規(guī)律,找到開發(fā)我國機(jī)床行業(yè)合適的方法。中國制造業(yè)發(fā)展水平和工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力在國際經(jīng)濟(jì)大交流的情況略顯不足,從側(cè)面上說明了我國機(jī)床行業(yè)發(fā)展水平不高有關(guān)。所以加快我國工業(yè)機(jī)床發(fā)展的速度,提高創(chuàng)新技術(shù)和生產(chǎn)管理水平,將對(duì)我國工業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展很有利。作為組合機(jī)床重要特殊部件地主軸箱,它連接動(dòng)力箱與鉆頭，起到傳遞轉(zhuǎn)速的作用，它的設(shè)計(jì)優(yōu)良直接決定加工的精度，所以基體現(xiàn)主軸箱的性能的指標(biāo)。
第1章 緒論
1.1 國內(nèi)組合機(jī)床行業(yè)的現(xiàn)狀
我在新時(shí)代背景下 ,我國面臨著從制造大國到制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變，在國家政策的支持下，制造企業(yè)應(yīng)該準(zhǔn)確的把握住機(jī)會(huì)，積極采取相應(yīng)的策略，以樂觀向上的心態(tài)面對(duì)挑戰(zhàn), 在生產(chǎn)、銷售兩個(gè)重要方面下功夫,對(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù),極大地提高了年的平均水平,可見行業(yè)公司運(yùn)營(yíng)狀況良好。
1.1.1 制造業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化
我國最具權(quán)威的機(jī)床行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的經(jīng)濟(jì)報(bào)告指出，在世界科學(xué)快速進(jìn)步的潮流下，以往的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)時(shí)代的要求。各種車輛的工業(yè)生產(chǎn)、組合機(jī)床企業(yè)主要為貨車、摩托車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、能源、輕工、家電行業(yè)專用設(shè)備,我國先進(jìn)的制造技術(shù)的登上世界的舞臺(tái)，世界進(jìn)一步組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始發(fā)生變化,組合機(jī)床變得完全數(shù)控化與智能化。從近幾年的市場(chǎng)調(diào)查中了解到，制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求有上漲趨勢(shì)，一些國內(nèi)的優(yōu)秀生產(chǎn)廠家，有良好的經(jīng)濟(jì)效益，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向綜合加工的方向發(fā)展。
1.1.2我國組合機(jī)床的現(xiàn)狀
組合機(jī)床及其自動(dòng)化生產(chǎn)具有高效率、能制造出高品質(zhì)的工件，而且制造價(jià)格低廉，大多數(shù)廠家、公司的消費(fèi)者都能夠接受。同時(shí)這種機(jī)床綜合性能高，可以獨(dú)立完成一套的加工工序操作的制造技術(shù)和成套工藝裝備。組合機(jī)床的種類有很多種，其中占重要有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床；以及綜合用的機(jī)床。技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受人們的重視。
目前，我國的自動(dòng)線生產(chǎn)與國外的水平相比，還是處于落后的狀態(tài)，很多加工的廠家如二汽所用的加工機(jī)床，有的是從意大利，德國進(jìn)口。由于高精度加工的設(shè)備大量從國外進(jìn)口導(dǎo)致加工成本大大增加，而另一方面，市場(chǎng)需求不斷增大，且主要用來加工診斷以及監(jiān)控等技術(shù)。為了滿足各類各戶的需求，我國在這方面的技術(shù)還有待提高。
1.1.3國外組合機(jī)床的現(xiàn)狀
1.發(fā)展柔性技術(shù)
近些年來,世界上先進(jìn)的制造公司進(jìn)行的大規(guī)模生產(chǎn)中，由于人力的緊缺，可調(diào)的加工設(shè)備越來越多,加工設(shè)備的靈活性顯得至關(guān)重要。六角頭的先后開發(fā),改變了組合機(jī)床多軸箱的結(jié)構(gòu)。同時(shí),隨著兩個(gè)坐標(biāo)加工中心的開發(fā), 處理單元三坐標(biāo)的模塊化,在以上前提下，柔性生產(chǎn)自動(dòng)線結(jié)構(gòu)的變化,進(jìn)而滿足了多種加工需求迅速調(diào)整敏感的變化,可以很靈活的裝配機(jī)器使之生產(chǎn)。
2.廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)
世界上其他國家的組合機(jī)床設(shè)計(jì)公司有屬于自己的一套運(yùn)用數(shù)控組合機(jī)床通用部件，為了進(jìn)一步提高組合機(jī)床的加工精度和可靠性能，他們?cè)谝话銊?dòng)力部件運(yùn)用了數(shù)控加工技術(shù)，此技術(shù)也用到了換箱裝置的定位與自動(dòng)分度，轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)角，在夾具設(shè)計(jì)中也得以應(yīng)用其運(yùn)動(dòng)節(jié)拍時(shí)間為58秒 。
3.綜合發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)
各種行業(yè)的相互制約，促進(jìn)了制造業(yè)的發(fā)展，大批量的生產(chǎn)導(dǎo)致對(duì)自動(dòng)化制造業(yè)的技術(shù)要求。制造系統(tǒng)高精度、大規(guī)模、效率高的加工，能完成所有零件從毛坯到下線到成品零件的加工，完全滿足機(jī)械加工過程的基本要求,如離線包裝、自動(dòng)疊加等。在新的時(shí)代需求下，促使綜合自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展,因此發(fā)展出了專門一批從事清潔、組裝、檢查、測(cè)試、和其他設(shè)備的專業(yè)制造商,很大程度上提高配套技術(shù)的制造系統(tǒng)。
4.進(jìn)一步提高工序集中程度
國外為了使機(jī)床的數(shù)目大大降低，主要發(fā)展集中度高的組合機(jī)床，力求增加加工過程中的工序數(shù)目。如使用設(shè)置夾具零件、十字滑臺(tái)、多軸箱配件、可動(dòng)多軸箱成形機(jī),雙頭無聊等,采取了甚多措施。集中處理實(shí)施加工過程中改變刀具是集中實(shí)施處理的問題,讓設(shè)備發(fā)揮的效率達(dá)到最大。
第2章 頂面多軸箱的設(shè)計(jì)
2.1 組合機(jī)床多軸箱的簡(jiǎn)介
組合機(jī)床由很多重要的部件裝配組合而成，而多軸箱作為組合機(jī)床最重要的部件之一，由于零件的形狀不同，它在實(shí)際加工中起到的作用是合理布置各軸的位置，是各軸不沖突的工作，由通用的零件組成。各級(jí)齒輪有不同的傳動(dòng)比，把電動(dòng)機(jī)或者動(dòng)力部件提供的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)通過主軸、傳動(dòng)軸和齒輪及齒輪副進(jìn)行變速調(diào)節(jié)，使之的得到加工所需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向
2.1.1 多軸箱的種類
按加工內(nèi)容的不同：在不同的零件生產(chǎn)當(dāng)中，需要的機(jī)床加工的工序不同，有的機(jī)床用來鉆孔，有的用來餃孔，有的用來擴(kuò)孔，有的用來鏜孔，所以就產(chǎn)生多種類的多軸箱，比較常見有通用多軸箱有：
攻絲類
鉆攻復(fù)合袋
按結(jié)構(gòu)和結(jié)鉆銷類
按結(jié)構(gòu)及尺寸大小的不同分為三種類型：
大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱
大型專用主軸箱
小型主軸箱
立式
臥式
2.1.2 多軸箱的組成部分
多軸箱主要由箱體（包含上蓋、前蓋、側(cè)蓋、后蓋）軸（包括主軸、傳動(dòng)軸、六方頭手柄軸）軸套、齒輪（動(dòng)力箱齒輪、電動(dòng)機(jī)齒輪、傳動(dòng)齒輪等）
潤(rùn)滑系統(tǒng)由葉片泵，分油器、銅管、彎頭注油杯、排油塞、通用油盤等組成。
2.2 多軸箱原始依據(jù)圖的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)上面多軸箱，由總體設(shè)計(jì)算的數(shù)據(jù)，可以得到箱體大小尺寸，畫出多軸箱的原始依據(jù)圖如圖2-1:
圖2-1 上面多軸箱原始依據(jù)圖
動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸在箱體的對(duì)稱中心處，且距離箱體底部之距L=124.5mm主軸1、2、3、4分布如上圖。最低主軸與箱體底部D不能小于70。從主軸正面看，主軸1、2、3、4全都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表2-1所示：
表2-1主軸1-4所需的切削用量
軸號(hào)
主軸外伸尺寸
工序內(nèi)容
切 削 用 量
D/d
L
N
（r/min）
V
(m/min)
f
mm/r)
Vf
mm/min)
1-4
38/26
115
鉆Φ12
400
15.7
0.15
60
注： 1被加工零件為半軸殼體頂面和側(cè)面孔
2動(dòng)力部件為1TD25 1HY25 P=1.2Kw
2.2.1 主軸、傳動(dòng)軸類型的選擇
此次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床主要用來鉆孔加工，主軸的形式選擇則由加工 形式?jīng)Q定，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。如鉆孔時(shí)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。滾針軸承精度較低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配，工藝性都較差，除非軸間距限制，一般不選用。對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，主要實(shí)現(xiàn)鉆孔加工，故主軸選用滾珠軸承這種類型，如圖1-2所示：
我們?cè)賮磉x擇傳動(dòng)軸的類型，對(duì)于傳動(dòng)軸來說，由于其只起傳遞轉(zhuǎn)速
圖2-2 滾珠軸承主軸
傳動(dòng)軸的確定：傳動(dòng)軸只用來傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和旋轉(zhuǎn)的方向，因此會(huì)產(chǎn)生少量的徑向力，而上不承受軸向力。為了確保高加工精度，不使加工出的零件達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，故選用滾錐軸承的支承方式。用來減少軸向力的產(chǎn)生這種方式這樣以來更進(jìn)一步的提高加工進(jìn)度。選用類型如圖1-3所示：
圖2-3 滾錐軸承
2.2.2初步估算齒輪的模數(shù)：
由公式m≧(30～32)==1.67 (2-1)
式中：m—估算齒輪模數(shù)
P—齒輪所傳遞率（kw）
Z—對(duì)嚙合齒中的小齒輪齒數(shù)
N—小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）
通用多軸箱的齒輪模數(shù)可以選2、2.5、3、3.5這四種，在生產(chǎn)的時(shí)候，為了避免出現(xiàn)故障，所以一個(gè)多軸箱里的齒輪最多只能用兩種模數(shù)。所以m1=3為多軸箱動(dòng)力輸入軸的模數(shù)，剩下的主軸和傳動(dòng)軸上相配合齒輪模數(shù)取值為m2=2。
2.2.3多軸箱所需要?jiǎng)恿Φ挠?jì)算
多軸箱需要的功率和進(jìn)給力這兩項(xiàng)屬于動(dòng)力計(jì)算當(dāng)中，確定了傳動(dòng)系統(tǒng)之后，其所需功率：Pz=Pq+Pk+Ps
Pz—切削功率，單位：kw
Pk—空轉(zhuǎn)功率，單位：kw
P s—每一個(gè)軸上功率的損失值相加得到的和
查閱機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)切削用量表、圖或者代入相關(guān)計(jì)算公式來確定主軸1、2、3、4的切削功率。由每一根主軸的切削功率，由每根主軸的空轉(zhuǎn)功率按《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P62表4-6來確定。
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》功率計(jì)算公式:
主軸切削功率： (2-2)
M—扭矩
V—切削速度
D—鉆頭直徑
則有
空轉(zhuǎn)功率：p切=4p切14= 4×0.118=0.472kw
由于主軸直徑為25mm，根據(jù)軸的空轉(zhuǎn)功率在表2-2中可以差得
表2-2 軸的空轉(zhuǎn)功率表
軸徑
轉(zhuǎn)速(rmin)
15mm
20mm
25mm
30mm
100
0.004
0.007
0.012
0.017
160
0.007
0.012
0.018
0.027
250
0.010
0.018
0.028
0.042
400
0.017
0.030
0.046
0.067
630
0.026
0.046
0.073
0.105
轉(zhuǎn)速： n=400r/min ，相對(duì)應(yīng)在表中查;
由主軸轉(zhuǎn)速為n=400r/min，根據(jù)插值法：
功率損失：
每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%
因此：
(2-3)
=0.203+0.356+0.006=0.565KW
多軸箱所需的進(jìn)給力可按下式計(jì)：
(2-4)
式中 ——各主軸所需的軸向切削力，單位為N
D—鉆頭直徑
S—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
Kp—修正系數(shù)
已知 D=5.2mm， S=0.1mm/r，Kp==1，F(xiàn)=345.3N
計(jì)算得：
2.2.4設(shè)定多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算
根據(jù)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸在箱體上位置和提供的轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)出中間傳動(dòng)軸，與主軸形成傳動(dòng)鏈。從而把速度傳遞給給主軸，在實(shí)際的時(shí)候就要考慮到主軸的旋轉(zhuǎn)方向是否一致，達(dá)到可以加工零件要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求有以下四點(diǎn)：
1. 多軸箱最重要的性能參數(shù)是要主軸能夠承受力矩的強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)的速度和轉(zhuǎn)向要一致的條件下，應(yīng)使傳動(dòng)軸的類型和齒輪模數(shù)的種類最少。最好的分布方式是讓主軸和傳動(dòng)軸盡可能的呈同心圓分布，這樣就可以用一根中間傳動(dòng)軸來帶動(dòng)多根主軸和傳動(dòng)軸工作，為了減少多軸箱在裝配上的困難，努力安排讓齒輪在同一排。
2. 最不好的方案是使用主軸帶動(dòng)主軸因?yàn)檫@樣的方案會(huì)嚴(yán)重的增大主軸上的負(fù)荷。如果實(shí)在受箱體結(jié)構(gòu)的限制，放置齒輪的地方很小，會(huì)碰觸到箱體內(nèi)壁或者主軸承受的負(fù)荷較小、沒有要求很高的加工精度都時(shí)，也可以用一根高強(qiáng)度的主軸帶動(dòng)1到2根主軸的傳動(dòng)方案。
3. 箱體內(nèi)齒輪連接軸的速度盡量不要用升速傳遞，內(nèi)部軸和齒輪、潤(rùn)滑泵軸、分油器等結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，所以通常情況下齒輪副之間的傳動(dòng)比要大于1/2，后蓋以內(nèi)齒輪傳動(dòng)比數(shù)值允許至1~1/3，盡可能的不用升速傳動(dòng)。當(dāng)有低速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸時(shí)，可以在一定范圍內(nèi)先升速然后再降一些。
4. 為了在裝配時(shí)更加簡(jiǎn)便，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)兩根以下的傳動(dòng)軸。
擬定多軸箱傳動(dòng)的基本方法：被加工零件上加工孔的位置分布是多樣的，但大致可以分為同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。
如果全部或者幾個(gè)主軸是同心圓分布，那么優(yōu)先考慮用用一個(gè)中心傳動(dòng)軸來帶動(dòng)這幾個(gè)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置一個(gè)中間傳動(dòng)軸為直線分布帶動(dòng)同心圓的傳動(dòng)軸。先布在在一個(gè)或者幾個(gè)同心圓上，如果不是同心圓分布的主軸，可用直線的方式帶動(dòng)；但要注意傳動(dòng)軸與主軸的軸心距離，對(duì)于直線分布，可在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)齒輪來帶動(dòng)各主軸。
對(duì)于任意分布，可以根據(jù)“三點(diǎn)共圓”原理，將主軸三個(gè)一組放在同心圓上。其余的采取直線分布。即任意分布可以看做是同心圓和直線分布的混合分布形式。
由所加工零件的孔的大小和位置特征，用最少的傳動(dòng)軸及齒輪副把驅(qū)動(dòng)副和各主軸連接起來。
這樣傳動(dòng)的線路就設(shè)定出來了。
確定出出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如表2-3所示：
表2—3 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷 O1
軸O
1軸
2軸
3軸
4軸
X
0
0
77
308
308
242
Y
0
96
242
112
117
124
主軸1、2、3、4的分布情況是下面圖這樣的，很直觀的可以看到，他們的軸心在一個(gè)同心圓上，這樣就很好設(shè)定中心傳動(dòng)軸的位置，即在中心圓的圓心處。如圖2-4所示：
圖2-4 上多軸箱主軸分布圖
初步設(shè)定了以下兩種方案;
方案1：因?yàn)樗膫€(gè)主軸分布在同一個(gè)圓上，用作圖的方法確定出圓心的具體位置，由動(dòng)力輸入軸帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再用一個(gè)傳動(dòng)軸來帶動(dòng)四個(gè)主軸完成運(yùn)動(dòng)的傳遞。具體如圖2-5所示：
圖2-5 傳動(dòng)方案圖
方案2：
圖2-6 直線分布圖
可以看成四個(gè)主兩兩軸呈直線分布，要求確定其傳動(dòng)方案由與連接電動(dòng)機(jī)連接的動(dòng)力輸入軸O帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由傳動(dòng)軸傳遞到1主軸和2主軸，再由主軸1平級(jí)傳遞到主軸4，由主軸2平級(jí)傳遞到主軸3。
則分布方案可以設(shè)定為如圖2-7所示：
圖2-7 上多軸箱傳動(dòng)方案圖
方案的選擇：
第一種選擇是四主軸呈同心圓分布，選取這樣的傳動(dòng)方案的好處是大大的減少了傳動(dòng)軸的數(shù)目，從而減少了主軸組件因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)引起的摩擦功率，以及把主軸和驅(qū)動(dòng)軸連起來的時(shí)候齒輪副較少。用比較少的主軸和齒輪，這樣設(shè)計(jì)出的多軸箱結(jié)構(gòu)比較緊湊，更好的布置油泵軸使之潤(rùn)滑的效果更好和很好布置手柄軸。
第二種選擇用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)兩主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再由兩主軸分別帶動(dòng)一根主軸，主軸帶動(dòng)主軸，這樣會(huì)使主軸上的負(fù)荷太大，嚴(yán)重影響加工精度。但這樣設(shè)計(jì)在很大程度上節(jié)省多軸箱內(nèi)部空間，可以較為容易的設(shè)計(jì)手柄主軸，油泵軸?？梢钥闯?，第一種方案明顯優(yōu)于第二種方案，第一種的傳動(dòng)軸數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于第二種，這樣設(shè)計(jì)的多軸箱在結(jié)構(gòu)上更為緊湊。綜合考慮以上兩種可以選擇的方案，最終確定選取方案二。
第3章 關(guān)于多軸箱的計(jì)算
3.1制定本傳動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的參數(shù)
3.1.1計(jì)算每一個(gè)主軸對(duì)應(yīng)齒輪的參數(shù)：
由總體設(shè)計(jì)那里得到動(dòng)力輸入軸的轉(zhuǎn)速n=785r/min，主軸直徑 d=25mm，主軸齒輪模數(shù) m=2，用作圖的方法量按比例取動(dòng)力輸入軸O到傳動(dòng)軸5的中心距A1-5=66mm，u總=400/785=1/1.9625
由齒輪傳遞計(jì)算公式：
N主=N從*u (3-1)
U=Z從/Z主 (3-1)
Z主= (3-3)
Z從= (3-4)
得:軸5上的齒輪，m=2，Z5=39，
則主軸1、2、3、4上的齒輪，m=2，Z=27
故軸5的轉(zhuǎn)速n=400×=577.78r/min
軸5與O軸之間的傳動(dòng)比u=
則有：===0.736
AO-5=83.3mm，O軸為驅(qū)動(dòng)軸，設(shè)計(jì)手冊(cè)上明確規(guī)定它上面齒輪的m=3或者4，并且Z驅(qū)只可以取（21~26）之間，則：
Zo=23.56，取Zo=24
Z5=31.55,取整后取Z5=32
主軸的轉(zhuǎn)速： n1=785××=407.59r/mm
則主軸相對(duì)損失==1.9%≦5%，所以滿足鉆孔的需求。
油泵軸6上齒輪的選?。河捅幂S直接由由0軸帶動(dòng)，因?yàn)槿~片液壓泵齒輪只有兩種型號(hào)，為了方便裝配，選用ZIR12-2型葉片液壓泵，其上的齒輪參數(shù)為：Z=24,m=2， 油泵軸與0軸的中心距為L(zhǎng)=72.39mm，則0軸上與之嚙合的齒輪的齒數(shù)
經(jīng)計(jì)算得：Z6’=48.39， 圓整后取值為Z6’=49
手柄軸7上齒輪的選擇:由于手柄軸要求安裝在較高位置，其位置如圖所示，根據(jù)中心距，得Z7=24,Z7’=44,m=3。
3.1.2 各軸齒輪的排布及分度圓直徑的計(jì)算
經(jīng)過考慮齒輪的排布對(duì)多軸箱裝配的影響，選取主軸1~4的齒輪在第Ⅰ排，分度圓半徑都是39，且齒厚h=24，傳動(dòng)軸5上與主軸嚙合的齒輪放置在同一排，其齒輪模數(shù)為m=2 ，取傳動(dòng)軸5上第Ⅲ齒輪模數(shù)為m=3 。
手柄軸上只有一組齒輪，放在第Ⅱ排上，其齒數(shù)Z=36,m=3。
取第Ⅲ排傳動(dòng)軸2的齒輪分度圓半徑為25 mm，傳動(dòng)軸5第Ⅲ的齒輪分度圓半徑為64 mm，
由計(jì)算公式：，可以計(jì)算出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸0軸上齒輪齒頂圓的直徑
將各軸的齒輪進(jìn)行排布，確保能按傳動(dòng)比傳到各個(gè)主軸，并且在箱體上有較大的空間鏜孔，避免各個(gè)主軸發(fā)生干涉使之正常工作，齒輪分布總結(jié)如表3-1所示：
表3.1 各軸的齒輪分布
軸號(hào)
第1排（m/z）
第2排（m/z）
第3排 （m/z）
0
3/25
1
2/39
2
2/39
3
2/39
4
2/39
5
2/27
3/68
3/32
6
3/36
7
2/24
齒輪的材料以及加工工藝熱處理方法：
因?yàn)樵诩庸さ臅r(shí)候，齒輪起傳遞轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的作用，在加工中占有很重的位置。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。
選擇小齒輪的材料為40cr（調(diào)質(zhì)）其硬度為280HBS。
其中 r25, r30, r32, r33, 的齒輪按小齒輪材料選用；
r54, r60, r64, r68, 的齒輪按大齒輪材料選用。
3.2傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制
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)軸和各主軸連接起來，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖。根據(jù)上面計(jì)算的主軸齒輪的參數(shù)，將所有齒輪齒數(shù)、模數(shù)和在第排分布，和軸的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速包括轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小和方向，速度相同的可以不標(biāo)，如果順時(shí)針和逆時(shí)針同時(shí)存在，就要標(biāo)出轉(zhuǎn)向和速度的大小。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；還畫出主軸直徑和軸套直徑，以及油泵軸的位置和手柄軸的位置，潤(rùn)滑系統(tǒng)的布局。銅管和泵體分協(xié)調(diào)。和以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰。
繪制出的上多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖3-1所示：
圖3-1 上面多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖
3.2 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算
計(jì)算多軸箱坐標(biāo)軸的必要性
如何來確定自己設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)是否正確的，可以滿足用來加工零件的要求，坐標(biāo)計(jì)算就顯得尤為重要。在傳動(dòng)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)軸和主軸的分布以及各主軸的轉(zhuǎn)速在上一章已經(jīng)確定，現(xiàn)在就要根據(jù)已知的關(guān)系條件，算出傳動(dòng)軸的坐標(biāo)位置，為了方便在傳動(dòng)系統(tǒng)中檢查，開始制作箱體零件加工圖時(shí)，應(yīng)具體的標(biāo)注出來。
綜合以上計(jì)算，把傳動(dòng)設(shè)計(jì)的所有主軸，傳動(dòng)軸，每個(gè)軸上的齒輪和齒輪副，模數(shù)和齒輪所在的排數(shù)都在傳動(dòng)系統(tǒng)圖中畫出來，油泵軸及手柄軸的坐標(biāo)位置，齒輪規(guī)格也應(yīng)標(biāo)注出來。
3.2.1 加工基準(zhǔn)的選擇以及坐標(biāo)系的建立
坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，在定出的加工基的前提下，計(jì)算出主軸、傳動(dòng)軸的坐標(biāo)位置。并把他們?cè)趥鲃?dòng)系統(tǒng)圖中標(biāo)出來，進(jìn)行準(zhǔn)精確計(jì)算。
各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。
3.2.2 主軸及傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算
為便于加工多軸箱箱體，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系。通常采用直角坐標(biāo)系XOY。根據(jù)多軸箱的安置及加工條件，坐標(biāo)系的橫軸（X軸）選在箱體底面，縱軸（Y軸）通過定位銷孔，這樣可以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致，易于保證加工精度。由零件圖和已知工件定位面與工作臺(tái)面距離，箱體400mm×400mm，畫出相對(duì)坐標(biāo)圖如圖3-2所示：
圖3-2 上多軸箱坐標(biāo)相對(duì)圖
17
根據(jù)上面相對(duì)坐標(biāo)圖，計(jì)算出各個(gè)主軸和傳動(dòng)軸的坐標(biāo)值，將他們的數(shù)值整理在表格里，如下表3-2所示：
表3-2 上多軸箱軸的坐標(biāo)值
軸
X軸坐標(biāo)
Y軸坐標(biāo)
1
242.23
77.85
2
308.17
112.76
3
308.17
112.76
4
242.23
211.4
5
247.72
211.4
6
170.8
114.61
7
98.16
172.12
3.2.3 驗(yàn)算中心距誤差
多軸箱箱體上的孔系是按計(jì)算的坐標(biāo)加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的實(shí)際中心距A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標(biāo)準(zhǔn)中心距R，R與A之間的誤差為：=R-A。
驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)：中心距允許誤差≤（0.001～0.009）mm
以下為幾種傳動(dòng)軸的驗(yàn)算公式：
傳動(dòng)軸與一軸定距驗(yàn)算公式：
=R-A=R- (3-5)
傳動(dòng)軸與二軸定距驗(yàn)算公式：
1== R1 (3-6)
2= (3-7)
傳動(dòng)軸與三軸等距公式： =R-A=R- (3-8)
則有:軸5和主軸1、2、3、4之間的標(biāo)準(zhǔn)中心距分別為、、、即：
==29+27=56mm
=56mm
根據(jù)實(shí)際中心距公式算得誤差分別為：-0.678mm、+0.762mm、+0.976、
-0.543mm，顯然，軸1、2、4滿足要求，軸3采用變位齒輪。
第4章 左多軸箱的設(shè)計(jì)
4.1 設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
從總體設(shè)計(jì)同學(xué)那得到左多軸箱的尺寸，在結(jié)合零件尺寸及殼體左面孔的分布位置。參照有關(guān)多軸箱設(shè)計(jì)資料 ，進(jìn)而畫出原始依據(jù)圖。其具體如圖4-1所示：
圖4-1原始依據(jù)圖
上圖為左多軸箱的原始依據(jù)圖，從圖中可以直觀看到主軸1、2、3、4、5、6分布情況為同心圓分布。其圓心就在各個(gè)主軸圓圓心所構(gòu)成的圓的中心處。中心距A=120mm。
這個(gè)主軸分布的比較均勻，在設(shè)定傳動(dòng)軸時(shí)，可在主軸1、2、3、4、5、6軸所在的圓心處設(shè)立一個(gè)中心傳動(dòng)軸，由中心傳動(dòng)軸來帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而傳遞了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
在原始依據(jù)圖中可以看到主軸的分布情況，很直觀的表現(xiàn)出加工的各個(gè)孔的位置。
主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表 4-1所示：
表4-1 主軸外尺寸及切削用量
軸號(hào)
主軸外伸尺寸
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
20/12
115
鉆 Φ6
550
10.36
0.1
55
注：1．被加工零件編號(hào)及名稱：箱蓋；材料：HT21-40 JB297-62；硬度: HB170-24
2．動(dòng)力部件型號(hào)：1TD25IA動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L-6；功率P＝1.2kw。
4.1.1 初步估算主軸、齒輪的參數(shù)及動(dòng)力的相關(guān)計(jì)算
在上多軸箱的設(shè)計(jì)中，已說明選擇主軸與傳動(dòng)軸的方法。相同的左多軸箱負(fù)責(zé)加工殼體左邊的六個(gè)孔。
齒輪模數(shù)m可按下式估算：
m=(30～32)=32×=1.56 （4-1）
式中：m——估算齒輪模數(shù)
P——齒輪所傳遞率（kw）
Z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù)
N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）
多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m1=3，其余齒輪模數(shù)取m2=2。
4.2 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
根據(jù)原始依據(jù)圖（圖4－1），畫出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如表4-2所示：
表4—2 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷O1
O軸
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
主軸6
X
－175
0
－95
95
95
－95
71
175
Y
0
94.5
180
180
80
80
104
164
傳動(dòng)方案的確定：
因?yàn)橹鬏S分布為同心圓，故在他們的中心處設(shè)立一個(gè)傳動(dòng)軸，這樣大大減少了傳動(dòng)軸的數(shù)目。用作圖法繪制出傳動(dòng)方案圖各個(gè)主軸及傳動(dòng)軸的位置可從圖中看到。在傳動(dòng)方案圖中可以看到，中心傳動(dòng)軸7為主軸1、2、3 、4、5、6所在圓的圓心上，是同心圓分布?？紤]到7軸和主軸的中心距較大，所以增設(shè)傳動(dòng)軸7、8、9，由傳動(dòng)軸連接7軸與主軸。
因?yàn)橹鬏S分布為同心圓，故在他們的中心處設(shè)立一個(gè)傳動(dòng)軸。 這樣傳動(dòng)方案如圖4-2所示，各傳動(dòng)軸的位置后經(jīng)過計(jì)算還要稍微調(diào)整。
圖4-2 主軸和傳動(dòng)軸分布圖
4.2.1最小齒數(shù)的確定
為了使傳動(dòng)齒輪滿足生產(chǎn)所要求的齒根強(qiáng)度，經(jīng)過人們長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)的積累發(fā)現(xiàn)應(yīng)讓齒輪的根部到孔壁或者安裝鍵的槽之間的厚度h大于或者等于2mm,若取驅(qū)動(dòng)軸的直徑為d=30mm,參照有關(guān)的零件設(shè)計(jì)手冊(cè)可以得知，齒輪取t=33.3mm,當(dāng)m1=3時(shí)。驅(qū)動(dòng)軸上最小齒輪齒數(shù)為：
2（t/m1+2+1.25）－d0/m1
=2×(33.3/3+2+1.25)－30/3
=18.9
所以取得動(dòng)力輸入軸上齒輪的齒數(shù)要大于或者等于19。
將傳動(dòng)軸的軸徑數(shù)值取為30mm能夠有效的避免傳動(dòng)軸的種類的過多而引起裝配上的困難，
當(dāng)m2=2，d=20時(shí)，齒輪t=23.3mm。主軸上最小齒輪齒數(shù)為：
2（t/m2+2+1.25）－d0/m2
=2×（23.3/2+2+1.25）－20/2
=19.8
所以主軸齒數(shù)要大于等于20。
4.2.2確定各軸上齒輪的參數(shù)
由傳動(dòng)方案圖可以看到，中心傳動(dòng)軸7為主軸1、2、3 、4、5、6所在圓的圓心上，是同心圓分布。一、由于考慮7軸和主軸的中心距較大，所以增設(shè)傳動(dòng)軸7、8、9，由傳動(dòng)軸連接7軸與主軸。
由總體設(shè)計(jì)那得到相關(guān)主軸數(shù)據(jù)：
主軸直徑d=15mm，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n=758r/min，已知主軸的轉(zhuǎn)速n1=785r/min，則傳動(dòng)比=n1/n0=1/1.43，由于最低主軸距離箱底的高度L=80mm,動(dòng)力輸入軸0與箱底之距L1=124.5mm，則驅(qū)動(dòng)軸0與傳動(dòng)軸7之距A0-7= 75.5mm,由于驅(qū)動(dòng)軸上齒輪Z=（21~26）之間，m=3或者4，取 Z0=21,m=3，由A0-7==3(21+Z7)/2 ,
解得：Z7=29.3,取整之后Z7=29。
則7軸的轉(zhuǎn)速為n7=785=568.4r/min，采用降速傳遞。
再計(jì)算傳動(dòng)軸7與主軸之間相嚙合的齒輪， 7軸與主軸中心距=120mm，理論上可用7軸直接帶動(dòng)六根主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶由于中心距過大，相配合的齒輪不好選取 故增加中間傳動(dòng)軸7、8、9.來帶動(dòng)主軸傳動(dòng)。8軸帶動(dòng)主軸1、.5，9軸帶動(dòng)主軸2、3，軸10帶動(dòng)主軸4、6.由于主軸1~6的直徑相同，且要求具有相同的轉(zhuǎn)速，故三個(gè)傳動(dòng)軸上的齒輪參數(shù)一致，在次只以傳動(dòng)軸8為例作為計(jì)算。
=69.82mm，=568.4mm，則i=550/568.4=1/1.033.
由A=
n主=
Z主=
解得：=31，m=2，
與主軸1~6之間嚙合的齒輪參數(shù)為=36,m=2，
手柄軸可設(shè)在7處，取齒數(shù)Z=24,m=2，各軸上齒輪的分布如表4-3：
表4-3 各軸的齒輪分布
第1排（m/z）
第2排（m/z）
第3排（m/z）
第4排（m/z）
軸號(hào)
0
—
—
3/25
3/21
1~6
—
2/39
—
—
7
2/36
2/36
3/29
8~10
2/31
2/34
—
—
11
2/39
—
—
—
有三種通用傳動(dòng)齒輪類型。第一種為傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床齒輪材料參數(shù)選取按照表4-4選用：
表4-4 齒輪選擇表
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
16～50連續(xù)
16～70
2、2.5、3
2、2.5、3、4
15、20、30、35、40
25、30、35、40、50
傳動(dòng)軸齒輪
44（B型）
45
2
25、30、40、50
輸出軸齒輪
32
37
3
18、22、28、32、36
4.2.3繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖
將上面所設(shè)計(jì)計(jì)算的齒輪齒數(shù)參數(shù)按照規(guī)定，把嚙合齒輪的排數(shù)，齒數(shù)、模數(shù)以及主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)在圖上，這樣就繪制出了傳動(dòng)系統(tǒng)圖。傳動(dòng)系統(tǒng)圖的作用是表示主軸與傳動(dòng)軸、齒輪輪與齒輪的傳動(dòng)關(guān)系，即把確定好的傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)軸與主軸連接起來，繪制在多軸箱原始依據(jù)圖上。
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；還畫出主軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰。繪制的傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖4-3：
圖4-3 左多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖
4.3多軸箱坐標(biāo)計(jì)算
計(jì)算多軸箱坐標(biāo)軸的必要性
如何來確定自己設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)是否正確的，可以滿足用來加工零件的要求，坐標(biāo)計(jì)算就顯得尤為重要。在傳動(dòng)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)軸和主軸的分布以及各主軸的轉(zhuǎn)速在上一章已經(jīng)確定，現(xiàn)在就要根據(jù)已知的關(guān)系條件，算出傳動(dòng)軸的坐標(biāo)位置，為了方便在傳動(dòng)系統(tǒng)中檢查，開始制作箱體零件加工圖時(shí)，應(yīng)具體的標(biāo)注出來。
綜合以上計(jì)算，把傳動(dòng)設(shè)計(jì)的所有主軸，傳動(dòng)軸，每個(gè)軸上的齒輪和齒輪副，模數(shù)和齒輪所在的排數(shù)都在傳動(dòng)系統(tǒng)圖中畫出來。
4.3.1 加工基準(zhǔn)的選擇以及坐標(biāo)系的建立
坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)已知的驅(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)。
4.3.2 主軸及傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算
為便于加工多軸箱箱體，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系。通常采用直角坐標(biāo)系XOY。根據(jù)多軸箱的安置及加工條件，坐標(biāo)系的橫軸（X軸）選在箱體底面，縱軸（Y軸）通過定位銷孔，這樣可以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致，易于保證加工精度。由零件圖和已知工件定位面與工作臺(tái)面距離，箱體400mm×400mm，畫出相對(duì)坐標(biāo)圖，可以得到主軸和傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。
表4-5 Z左多軸箱軸的坐標(biāo)值
軸
X坐標(biāo)軸
Y坐標(biāo)軸
1
175.00
45.00
2
279.18
104.63
3
225.18
278.18
4
175.00
285.00
5
71.33
164.91
6
71.33
164.91
7
175.00
279.18
8
224.54
104.23
9
140.02
235.02
10
140.02
104.63
11
162.02
185.02
為便于加工多軸箱箱體，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系。通常采用直角坐標(biāo)系XOY。根據(jù)多軸箱的安置及加工條件，坐標(biāo)系的橫軸（X軸）選在箱體底面，縱軸（Y軸）通過定位銷孔，這樣可以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致，易于保證加工精度。由零件圖和已知工件定位面與工作臺(tái)面距離，箱體400mm×400mm，
在坐標(biāo)圖中可以很清楚看到各個(gè)主軸以及傳動(dòng)軸的相對(duì)位值，可以很迅速的幫助我們檢查自己所這設(shè)計(jì)的多軸箱主軸和傳動(dòng)軸之間有沒有發(fā)生干涉而不能加工，還是很有必要的。畫出相對(duì)坐標(biāo)圖如圖4-4所示：
圖4-4 左多軸箱坐標(biāo)圖
第5章 軸的選取及校核
5.1各主軸、傳動(dòng)軸的選取
0軸，選直徑d=30mm，n=875r/min
7軸，選取直徑d=30mm，采用滾錐軸承主軸作為傳動(dòng)軸，n7=568r/
min，其型號(hào)為30-1T0731-41
8軸，選用直徑d=30，、型號(hào)為30-1T0731-41,n8=635r/min
主軸1~6，選用直徑d=15，型號(hào)為15-1T0722-41,n8=550r/min
5.2復(fù)核傳動(dòng)件直徑是否滿足需要
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來看傳動(dòng)軸7所承受到的總扭矩最大校核傳動(dòng)軸以受的傳動(dòng)軸7，由它驅(qū)動(dòng)的有主軸8、9、10和手柄軸和液壓泵軸。
主軸扭矩：T1=T4=3274.45N·mm
根據(jù)計(jì)算液壓泵軸扭矩所需要的重要參數(shù)：得到了R12-1A這種型號(hào)的液壓泵的最高壓力為0.3MPa、排量為5.88ml/r。定認(rèn)為它在理論情況下，
即：P·q=T·ω
式中：P——液壓泵的壓力N/㎡
q——液壓泵的排量m3/s
T——輸入扭矩N·m
ω——輸入角速度rad/s
單位換算：P=0.3MPa=0.3×106Pa
n =655.338r/min=10.9223r/s
q=5.88×10.9223=64.22ml/r=64.22×10-6m3/s
ω=2πn/60=2×3.14×655.338/60
=68.56rad/s
代入公式：P·q=T·ω
64.22×10-6×0.3×106=68.56T7
解得：T7=280N·mm
T5=T1/i5-1+T4/i5-4+T7/i5-7
=2×3274.45/0.914+280/0.667
=7584.89N·mm
根據(jù) d=B=2.316×=21.6mm<30mm
因此傳動(dòng)軸7是符合要求的。
5.2.1齒輪模數(shù)的驗(yàn)算
對(duì)多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的軸5上的齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。
齒輪的材料為45鋼，表面淬火，布氏硬度HB=229～286，平均值240HB。設(shè)使用壽命10年。齒輪Z5=30、Z1=28、寬度B=37mm，傳動(dòng)比i5-1=0.914,工作時(shí)間比1.088/2.804=0.39。
注：在校核計(jì)算的過程中所要見的表和圖在《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書中，濮良貴等編著，2013年高等教育出版社。
校核計(jì)算：
接觸疲勞極限бHlim 由圖12.17c得 бHlim =410MPa
齒輪5的圓周速度v5 v5===1.37m/s
精度等級(jí) 選9級(jí)精度
使用系數(shù)KA 由表12.9 KA=1.1
動(dòng)載系數(shù)KV 由圖12.9 KV=1.24
齒間載荷分配系數(shù)KHα 由表12.10先求
Ft=2T5/d5=2×7584.89/60=252.83N
KAFt/b=1.1×252.83/37=7.52N/mm<100N/mm
εα=[1.88－3.2×()]cosβ (β=0)
=1.88－3.2×()
=1.67
Zε===0.88
由此得KHα===1.29
齒向載荷分布系數(shù)KHβ 由參考文獻(xiàn)[2]知:
KBβ=A+B[1+0.6·（）·2]（）·2+C·10-3b
=1.17+0.16×[1+0.6×(37/60)×2] ×(37/60)×2+0.61×10-3×37
=1.28
載荷系數(shù)K K=KAKVKHαKHβ
=1.1×1.24×1.29×1.28
=2.25
彈性系數(shù)ZE 由參考文獻(xiàn)[2] ZE=189.8
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 由參考文獻(xiàn)[2]（X1X2）/(Z1Z2)=0.005
ZH=2.62
接觸最小安全系數(shù)SHmin 由表12.14 SHmin=1.25
總工作時(shí)間th th=10×365×8×0.39=11481.6h
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL1=60γn5th
= 60×3×436.892×11481.6
=9.03×108
NL2=60γn1th
=60×1×478×11481.6
=3.2×108
接觸壽命系數(shù)ZN 由圖12.18 ZN1=1.14
ZN2=1.24
許用接觸應(yīng)力[σH] [σH1]= ==373.92MPa
[σH2]= ==406.7MPa
驗(yàn)算 σH=ZE·ZH·Zε
=189.8×2.62×0.88×
=301.95MPa<373.92 MPa
計(jì)算表明：接觸疲勞強(qiáng)度是合適是，齒輪尺寸無須調(diào)整。
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
重合度系數(shù)Yε Yε= 0.25+0.75/εα=0.25+0.75/1.67=0.7
齒間載荷分配系數(shù)KFα 由表12.10 KFα=1/Yε=1/0.7=1.43
齒向載荷分配系數(shù)KFβ b/h=37/(2.25×2)=8.22
由圖12.14 KFβ =1.2
載荷系數(shù)K K=KAKVKFαKFβ
=1.1×1.24×1.43×1.2
=2.34
齒形系數(shù)YFα 由圖12.21 YFα1=2.37
YFα2=2.56
應(yīng)力修正系數(shù)YSα 由圖12.22 YSα1=1.68
YSα2=1.62
彎曲疲勞極限σFlim 由圖12.23c σFlim=380MPa
彎曲最
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