后桥减速器壳体设计说明书

摘 要

本设计的内容可分为机械加工工艺规程设计和机床专用夹具设计两大部分。首先，通过分析车桥后桥减速器壳体。运用机械制造技术及相关课程的一些知识，解决减速器壳体在加工中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件的加工质量。其次，依据推动架毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定出切实可行的推动架加工工艺规程路线。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出高效、省力、经济合理并且能保证加工质量的夹具。

关键词 机械加工、工艺规程、专用夹具、减速器壳体、后桥减速器

ABSTRACT

The design of the content can be divided into a point of order processing machinery and machine tools designed for the two most fixture design. First of all, through the promotion ofplaner, that promote the planer-processing role. Use of machinery manufacturing technology and related programmes of knowledge, promoting the solution-processing in the position to step up and the line of the arrangement, and so on related issues, establishing the process and choose a suitable size and machine tools, spare parts processing quality assurance . Secondly, the basis for promoting the rough-pieces and production and processing requirements of the Programme of the programme, to promote the development of a practical point of order-processing line. Finally, in accordance with the requirements of the processing parts processing, machine tool fixture design reference manual and related aspects of the books, use of fixture design of the basic principles and methods, the programme drawn up fixture design, design efficient, effort, economic and reasonable to ensure the quality of processing Fixture.

Key words: Machining process planning special fixture

Reducer housing rear axle reducer

主要符号表

第1章 绪 言

1.1 组合机床的发展现状

组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定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专用机床。组合机床是由大量通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。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，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，并可用以组成自动生产线。

组合机床有大型组合机床和小型组合机床两大类，他们不仅在体积和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式等方面也有很大的差异。大型组合机床按配置型式可分为：具有固定式夹具的单工位组合机床、具有移动式夹具的（多工位）组合机床、转塔车桥后桥减速器壳体式组合机床。

目前，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。这类机床常见的有两种，可换车桥后桥减速器壳体式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和车桥后桥减速器壳体、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

车桥后桥减速器壳体是组合机床的主要部件之一，按专门要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。车桥后桥减速器壳体按其结构大小，可分为大型车桥后桥减速器壳体和小型车桥后桥减速器壳体两大类。大型又可分为通用车桥后桥减速器壳体和专用车桥后桥减速器壳体两种。专用车桥后桥减速器壳体根据加工零件特点，及其加工工艺要求进行设计，由大量的专用零件组成，采用刚性主轴来保证加工孔的精度。通用多轴箱按专用要求设计，由通用零件及少量专用零件组成，采用非刚性主轴，加工时，需由导向装置引导刀具来保证被加工孔的位置精度。

1.2 设计目的及要求

1.2.1 目的

机械制造技术基础是以机械制造工艺技术设备为主要内容的技术科学，是机械类专业的一门主要课程，具有很强的实践性。因此在完成了理论教学和实践教学后，还需要对学生进行机械零件加工工艺设计的实际训练，使学生通过工艺设计获得综合运用所学过的全部相关课程（如机械制造技术基础，互换性及技术测量，金属学与热处理学）进行零件工艺及结构设计的基本能力，能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力，培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。

1.2.2 要求

1 掌握编制机械加工工艺规程的方法，能正确解决中等复杂程度零件在加工中的工 ○

艺问题。

2根据已学的知识，提高结构设计的能力，通过设计夹具的训练，根据被加工零件要 ○

求，设计出能保证加工技术要求，经济、高效的工艺装备。

3 认真复习设计有关的知识，并查阅有关的资料，手册让学生会使用与机械加工工 ○

艺和工装设计有关的手册及图纸资料。

1.3 机械加工工艺设计的现状

机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。

在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。

1.3.1 机械加工工艺规程制订

生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、

检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。

机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。

机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步及走刀组成。 规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。机械加工工艺规程的主要作用如下：

1. 机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。

2. 机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。

3. 机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。

1.3.2机械加工工艺规程的种类

机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。

机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。

机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。

1.3.3 制订机械加工工艺规程的原始资料

制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料：

1. 产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。

2. 毛坯图及毛坯制造方法。工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。

3. 车间的生产条件。即了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。

4. 各种技术资料。包括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。

第2章 加工零件的工艺设计

2. 1 计算生产纲领，确定生产类型

如零件图所示为车桥后桥减速器壳体零件，该产品年产量为2000台，设其备品

率为15%，机械加工废品率为2%，现制定该零件的机械加工规程。 技术要求：

1、 未注明的铸造圆角半径为2～3。 2、 退火处理。

N=Qn(1+a%+b%)

=2000×1×(1+15%+2%)件/年 =2340 件/年

车桥后桥减速器壳体零件的年产量为2340年/件，现已知该产品属于轻型机械，查阅教材生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为中批生产。

2.2 零件的分析

车桥后桥减速器壳体零件的图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。由零件图可知其材料为ZG45。该材料具有较高的强度、耐磨性、良好的切削性能，适用于承受较大的应力，要求耐磨的零件。

总之而言，该零件外型轮廓不大，各表面精度、尺寸精度都不高。

2.3 确定毛坯

根据车桥后桥减速器壳体零件材料ZG45确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为2340件/年，该零件轻型机械，可知，其生产类型为中批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。为清除残余应力，铸造完成后应安排人工时效。

2.3.1 铸件尺寸公差

铸件尺寸公差分为16级，由于是中批生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由工艺手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10级，选取铸件错箱值为1.0mm 。

2.3.2 铸件机械加工余量

对中批量生产的铸件加工余量由工艺手册查得，选取MA 为G 级，查得铰孔单边加工余量为0.1mm ，扩孔单边加工余量为0.9mm ，端面粗铣余量为3.5mm ，所以各表面的总余量见表1.1。由工艺手册可得铸件主要尺寸公差见表1.2。

表2.1 各加工表面总余量/mm

表2.2 主要毛坯尺寸及公差/mm

2.3.3 零件—毛坯综合图

零件—毛坯综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。

零件—毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容。 （1）合金牌号。 （2）铸造方法。 （3）铸造的精度等级。

（4）未注明的铸造斜度及圆角半径。 （5）铸件的检验等级。 （6）铸件综合技术条件。

（7）铸件交货状态。如允许浇冒口残根大小等。 （8）铸件是否进行气压或液压试验。 （9）热处理硬度。

零件—毛坯综合图如下图2.1所示。

图2.1

2.4工艺规程设计

2.4.1 定位基准的选择

本零件是一个带角度的铸造车桥后桥减速器壳体，总的各种精度要求不高。为了避免不必要的基准误差，各端面加工采用了互为基准原则，加工两个Φ6H9孔时采用了Φ9H9孔及端面定位，这就使加工遵循了“基准重合”的原则，即设计基准与工序基准重合。

2.4.2 选择加工设备及工艺装备

由于生产类型为中批量生产，且零件的加工精度要求也不是很高，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。

确定工序尺寸一般的方法是由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。

第3章 组合机床设计

3.1 制定工艺方案

零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产效率、总体布局和夹具结构等。通过对被加工零件为车桥后桥减速器壳体分析，其材料为HT20-40，硬度为HB175-255。

因此选用粗镗、半精镗、精镗的工艺方法。由于所加工零件是孔径较大的多层壁孔，所以主轴选用非刚性主轴。

3.2确定切削用量及选择刀具

确定工序间余量：

为使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度，必须合理地确定工序余量。根据《组合机床设计》[1]P52生产中出常用的组合机床对孔加工的工序间余量，见表3-1

表3-1孔加工常用工序余量

加工工序 粗镗 半精镗

加工孔径（mm ）

≥υ40 υ20~υ80 υ80~υ150 ＞υ150

精镗

根据生产经验，在组合机床上进行孔加工的切削用量，推荐按表3-2选取。

表3-2镗孔的切削用量

工序 粗镗 半精镗 精镗

直径上工序间余量(mm)

≥6~7 0.7~1.2 1.0~1.5 1.3~1.6 0.20~0.25 0.25~0.40 0.35~0.50

~υ30 υ30~υ130 ＞υ130

刀具材料 硬质合金钢 硬质合金钢 硬质合金钢

υ（米/分） 20~25 30~50 70~90

f （毫米/转） 0.25~0.80 0.40~1.50 0.12~0.15（H7）

3.3确定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度

根据选定的切削用量（主要指切削速度υ及进给量f ），确定切削力，作为选择动力部件及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理。

根据生产实践及试验研究成果，已经整理出来的硬质合金镗刀在灰铸铁材料上镗孔的切削力P 、切削扭矩M 、切削功率N 、刀具耐用度T 的计算公式由《组合机床设计参考图册》[2]P10可知如下： 刀具耐用度：

轴向力：

P x =0.051t1.2f 0.65HB 1.1K px2 （2）

周向力：

P z =5.14tf0.75HB 0.55K pz2K pz3 （3）

切削功率：

⎡⎤165. 5

T =⎢0. 130. 2⎥×K T2K T3K T4K T5K T6K T7 （1）

1. 75

⎢⎣υt f 200⎥⎦

5

N =

υ

Z

60⨯102

（4）

运用以上公式借助Excel 软件计算出加工各孔的刀具耐用度如表3-3所示，加工各孔受的轴向力、径向力、切削功率如表3-4所示。

表3-3 刀具耐用度

孔

直径

150 53.5 2.2 0.2 粗110 镗 110

38 30

2.42 0.4 2.55 0.4

220 0.77 220 0.77 220 0.77

1 0.77 1 0.59 1 0.59 1 0.59

1 0.59 1 0.59 1 0.59 1 0.59

1 1 1 1

υ

t

s

HB kt2 kt3 kt4

kt5 kt6

kt7

耐用度T 258.4 289.1 289.1 256.9

120 39.87 2.5 0.267 220 0.77

220 0.86 220 0.86 220 0.77 220 0.77 220 0.77 220 0.77 220 0.86 220 0.86 220 0.86

1 0.33 1 0.33 1 0.77 1 0.59 1 0.59 1 0.59 1 0.33 1 0.33 1 0.33 1 0.77 1 0.59 1 0.59 1 0.59 1 0.33 1 0.33 1 0.33

1 0.59 1 0.59 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1

258.8 256.9

90 37.7 2.7 0.2 100 31.5 2.2 0.2 150 110 半110 精120 镗 80

90 100 150 110 精镗

110 120 80 90 100

45 45 45 45 45 45 45 60 60 60 60 60 60 60

1.5 0.4 1.2 0.4 1.1 0.4 1.1 0.4 1.1 0.4 1 1

0.4 0.4

1.5 380.6 1.5 291.7 1.5 291.7 1.5 291.7 1.5 326.3 1.5 292.1 1.5 326.3 1.61 313.9 1.61 312.3 1.61 312.3 1.61 312.3 1.61 267.2 1.61 267.2 1.61 267.2

0.4 0.12 220 0.77 0.38 0.12 220 0.77 0.35 0.12 220 0.77 0.35 0.12 220 0.77 0.3 0.12 220 0.86 0.3 0.12 220 0.86 0.3 0.12 220 0.86

表3-4 加工各孔受的轴向力、径向力、切削功率

孔

直径 150 4.9 粗镗

110 4.5 110 4.5 120 4.5 80

4.5

0.5 220 1.14 0.96 0.4 220 1.14 0.96 0.4 220 1.14 0.96 0.45 220 1.14 0.96 0.4 220 1.14 0.96

1 1 1 1 1

t

f

HB Kpx2 Kpz2 Kpz3

轴向力Px 94.13 73.51 73.51 79.36 73.51

圆周力Pz 279.25 216.93 216.93 236.97 216.93

切削功率

N 1.83 1.42 1.42 1.55 1.42

0.45 220 1.14 0.96 0.4 220 1.14 0.96 0.4 220 1.14 0.96 0.4 220 1.14 0.96 0.4 220 1.14 0.96 0.2 220 1.14 0.96 0.2 220 1.14 0.96 0.2 220 1.14 0.96 0.14 220 1.14 0.96 0.13 220 1.14 0.96 0.13 220 1.14 0.96 0.13 220 1.14 0.96 0.12 220 1.14 0.96 0.12 220 1.14 0.96 0.12 220 1.14 0.96

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

79.36 15.05 15.05 15.05 15.05 9.59 9.59 9.59 2.04 1.37 1.37 1.37 1.30 1.30 1.30

236.97 57.85 57.85 57.85 57.85 34.40 34.40 34.40 8.77 6.23 6.23 6.23 5.86 5.86 5.86

1.55 0.38 0.38 0.38 0.38 0.22 0.22 0.22 0.06 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

100 4.5 150 1.2 110 1.2 半110 1.2 精120 1.2 镗 80

90

1.2 1.2

100 1.2 150 0.4 110 0.3 精镗

110 0.3 120 0.3 80 90

0.3 0.3

100 0.3

3.4 被加工零件图

图3-1 被加工零件图

3.5、组合机床“三图一卡”

3.5.1 内容

加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。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、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要文件。

3.5.2 注意事项

加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面用粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为了简化设计，同一多轴箱上尺寸完全相同的主轴（即指加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸、精度完全相同时）只画一根，但必须在主轴上标记与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以

实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画加工终了位置。采用标准通用结构只画外轮廓，但必须加注规格代号；对一些专用的结构，如专用的刀具、导向、刀杆托架专用接杆或浮动卡头等，需用剖视图表示其结构，并标注尺寸、配合及精度。

3.5.3 选择刀具

选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度, 排屑及生产率等要求。只要条

件允许，应尽量选用标准刀具。刀具锥柄插入接杆孔内长度，在绘制加工示意图时应注意从刀具总长处减去。由于以上条件的限制，本次设计选用的刀具为硬质合金ψ=30°的精镗刀，（GB1439—78）如左图所示。

3.5.4 主轴类型、尺寸和外伸长度的确定

主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的连接结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴——刀具系统结构。如与刀杆有浮动连接或刚性连接，主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸钻孔主轴。综合考虑加工精度和具体工作条件，按表 1—5选定主轴的外伸长度L 、外径D 和内径d 1. 对于精镗类主轴，因其切削转矩较小，如按其来确定主轴直径，则刚性不足。实际生产中，应取较大值，来保证轴的刚度满足要求。

表3-5 各轴基本参数

轴号

加工直径 υ（mm ）

主轴直 径d(mm)

Ⅰ υ110、υ80 υ50 Ⅱ υ110、υ90 Ⅲ υ120、υ100 Ⅴ

υ150

υ50 υ60 υ50

115 115 115 115

101 101 93 85

0.4 0.4 0.45 0.5

40 40 40 40

主轴外伸

n

f

υf

尺寸L(mm) (r/min) (mm/r) (mm/min)

3.5.5 计算主轴直径

(1)各轴转距

转矩=圆周向力×加工孔半径

T=PZ R （5）

由表(1-5)可知各主轴所受的转矩和功率如下表

表1-6主轴转速、功率

轴 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅴ

（2）强度校核

选择45刚做为主轴的材料，根据《机械制造装备设计》[3]P136公式（4-7）提供的在强度条件下计算主轴直径的方法校核。

d≥

∴d Ⅰ≥1.826×20608. 35=50.06

d Ⅰ/d=50.06/50=1.0

d Ⅱ/d =50.9/50=1.02

54.14mm d Ⅲ/d =54.14/50=1.08>1.05 d Ⅲ/d =60/54.14=1.11>1.05

为了安全起见，轴径应大于50，故选择υ60的主轴； dⅤ≥1.826×20943. 75=50.33mm

dⅤ/d =50.33/50=1.01

根据《机械制造装备设计》P136公式（4-8）提供的在强度条件下计算主轴直径的方法校核。

d≥

32T ⨯180⨯1000

G π[θ]

2

孔数 2 2 2 1

圆周力F/N 433.86 433.86 473.94 279.25

转矩T/(N mm) 20608.35 21693 26066.7 20943.75

功率P/KW 2.84 2.84 3.10 1.83

16T

=1. （6） [τ]π

=B （7）

式中：

d----轴的直径

T----轴所承受的转距（N.mm ）

[τ]—许用剪切应力（MPa ）;45钢[τ]=31MPa；

B-----系数，当材料的剪切弹性模量G=8.1×104MPa ，非刚性主轴[θ]=0.50/m,B=1.948;传动轴[θ]=10/m,B=1.638。

∴d Ⅰ≥1.94820608. 35=23.72mm

dⅠ/d=50.06/50=1.0

d Ⅱ≥1.94821693=23.64mm

dⅡ/d =50.9/50=1.02

d Ⅲ≥1.94826066. 7=12.7mm d Ⅲ/d =54.14/50=1.08>1.05 d Ⅲ/d =60/54.14=1.11>1.05

为了安全起见，轴径应大于50，故选择υ60的主轴； d Ⅴ≥1.94820943. 75=23.43mm

d Ⅴ/d =50.33/50=1.01

3.6 确定多轴箱轮廓尺寸

标准中规定：卧式多轴箱总厚度为325mm ；宽度和高度按《组合机床设计参考图册》

[2]

P 标准尺寸系列表选取. 根据《机械制造装备设计》[3]P143的式子, 多轴箱的宽度B 和

高度H 可按下式计算(参阅图2-2)

B=b2+2b1 H=h2+h1+b1

图3-2多轴箱的轮廓尺寸的确定

式中：

b1---------最边缘主轴中心至多轴箱外壁之间的距离;

b 2、h---------分别为工件在宽度和高度方向上相距最远的两加工孔中心距; b1---------最低主轴高度. 根据图2-1可知b 2 =231.57mm,h=275.93mm 取b 1 =100mm, h1 =100mm,则多轴箱的轮廓尺寸为 B= b2 + 2b1 =231.57mm+2×100mm=431.57mm H=h+ h1 + b1 =275.93+100+100mm=475.93mm

根据标准应取B ×H=500mm×500mm 的多轴箱. 通过在侧底座与滑座之间设置的调整垫, 可以保证最低主轴中心与最低被加工孔中心在垂直方向上的等高.

3.7 车桥后桥减速器壳体的原始依据图

根据2.1可知： （1） （2） （3）

车桥后桥减速器壳体轮廓尺寸420×420mm 。 工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸。

工件与车桥后桥减速器壳体相对位置尺寸。

根据这些数据可编制出车桥后桥减速器壳体设计

图3-4原始依据图

3.8 主轴结构型式的选择及动力计算

3.8.1 主轴结构型式的选择

进行镗削加工的主轴，轴向切削力较小，但不能忽略。由于工艺要求，主轴进退都要切削，两个方向都有切削力，所以选用前后支撑均为圆锥滚子轴承的主轴结构。这种支撑可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单，轴承个数少，装配调整比较方便。

3.8.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定

根据《组合机床设计》P90可知齿轮模数的计算方法。

m ≥(30-（8）

式中：

N---------齿轮传递功率（千瓦）；

Z---------一对齿轮中小齿轮的齿数； n---------小齿轮的转速（转/分）。 取Ⅲ轴来计算；

m ≥(30-=1.99 （9） 目前大型组合机床通用车桥后桥减速器壳体中常用的齿轮模数有2、2.5、3、3.5、4等几种。为了方便生产，故可以取模数m=2。

3.8.3 车桥后桥减速器壳体的动力计算

车桥后桥减速器壳体的动力计算，包括计算车桥后桥减速器壳体所需功率和进给力两项。车桥后桥减速器壳体所需要的功率，等于切削功率、空载消耗功率及与负载成正比的功率损失之和，即：

N主=N切+N空+N损 （10） 式中：

N 主---------车桥后桥减速器壳体总功率； N切---------个主轴切削功率的总和； N空---------各轴空载消耗功率的总和； N损---------各轴损失功率的总和。

车桥后桥减速器壳体所需的进给力，就是动力滑台所需的进给力P 进，根据《组合机床设计》[1]P92公式：

P进=∑P=PⅡ+PⅢ+PⅣ+PⅤ （11）

式中：

P Ⅱ、P Ⅲ„„-------- 各主轴切削时产生的轴向力。

根据表（1-5）可得：

P 进 =（94.13+73.51+73.51+79.36+73.51+73.51+79.36）N=546.89N 在考虑滑台移动引起的摩擦阻力时，动力滑台的进给力P 进 应大于各主轴切削产生

的轴向力的总和，即大于546.89N 。

3.9 传动系统的设计与计算

车桥后桥减速器壳体的传动系统设计，就是通过一定的传动链把动力箱驱动轴传进来的动力和转

速按要求分配到各主轴。传动系统设计的好坏，将直接影响车桥后桥减速器壳体的质量、通用化程度、设计和制造工作量的大小以及成本的高低。

拟定多轴箱传动传动系统的基本方法：

1．先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆上分别设置中心传动轴。非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴（如一根传动轴带动多根主轴）；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。

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；由于采用动力滑台，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型号规格。

用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴边接起来，首先分析主轴位置，动力箱的设计为非标设计，驱动轴的位置可根据箱体尺寸确定。

多轴箱的传动设计是根据动力箱驱动轴的位置和转速，各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。

3.9.1 方案分析

通过对图1-1分析，加工零件的加工孔是确定的位置，因此主轴的分布也是确定的。可将靠近的主轴组成同心圆。相距较远的主轴才单独处理。初步确定传动方案：

如图2-4，主轴Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ较靠近，可组成同心圆，Ⅰ轴可单独处理。即Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ轴形成同心圆，由一根传动轴来带动，Ⅰ轴通过另一根传动轴带动。为了尽量减少传动轴的数量，Ⅰ轴可以通过主轴Ⅴ传动，再通过受柄轴来带动。

图3-5 传动图

3.9.2 各主轴总传动比

已知各主轴转速及驱动轴到主轴之间的传动比。

n Ⅰ =101r/min n Ⅱ=101r/min n Ⅲ=93r/min n Ⅴ =85r/min

传动轴 n0 =100r/min 各主轴总传动

i 0-Ⅰ =101/100=1.01 i 0-Ⅱ=101/100=1.01 i 0-Ⅲ=93/100=0.93

i 0-Ⅴ=85/100=0.85

3.9.3 各轴传动比分配

为了便设计，设计和动力头齿轮啮合的齿轮的齿数和动力头齿轮一致。

i 0-1=1

除Ⅰ轴外，其他主轴都是由传动轴直接带动，因此取

i1-Ⅱ =101/100=1.01≈1

i1-Ⅲ=93/100=0.93≈1/1.12 i1-Ⅴ=85/100=0.85≈1/1.12

手柄轴2和传动轴1等速， i2-1 =1

因为要求主轴上齿轮不过大，所以最后一对齿轮取升速。

i2-Ⅴ=85/100≈1/1.12

3.9.4 确定中间传动轴1、2的位置并配对齿轮

1）在CAD 软件上用几何作图法粗略找出1传动轴的圆心位置，首先量出传动轴半径R 1，根据R 1配1轴与Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ轴联结Z Ⅱ / ZⅡ' ，Z Ⅲ / ZⅢ' ，Z Ⅴ / ZⅤ' 的三对齿轮。

R1=125.75mm 取m=2

m (Z +Z ' )

代入公式 A =， （12）

22(Z +Z ' )

得 125. 75=

2

Z Ⅱ+ ZⅡ' =ZⅢ+ ZⅢ' =ZⅤ+ ZⅤ' =125.75

Z Ⅱ / ZⅡ' =1 Z Ⅲ / ZⅢ' =1/1.12 Z Ⅴ / ZⅤ' =1/1.12

解公式（2-）与得

Z Ⅱ =63 ， ZⅡ' =62.6≈63 Z Ⅲ=60.6≈61 ， ZⅢ' =65.2≈65

Z Ⅴ=57.8≈58， ZⅤ' =68

2) 确定中间传动轴2的位置，由于轴Ⅰ与轴Ⅱ同转速, 根据前面确定的传动方案, 确定受柄轴与传动轴的啮合在与轴Ⅴ的啮合在同一平面上。 故可取Z 2' = ZⅤ' =68

2(Z 2+Z 2)

由公式得: 125. 75= => Z2 =58

2

'

由 ZⅡ / Z Ⅱ' = ZⅠ/ Z Ⅴ' 得: Z Ⅰ =69

3) 确定驱动轴0的坐标位置如图2-1，首先量出半径R 3，根据R 2配0轴与1轴联的 Z Ⅰ/ZⅠ' 的齿轮。

R2=182.66mm 取m=4

4(Z +Z ' )

由公式可知 182. 66=

2

由于距离较远, 而电机齿轮最大齿数为25, 故预取电机齿轮齿数为25。 由公式可得与此啮合的传动轴齿数为66。 4) 验证各主轴转速

n Ⅰ=100×

nⅡ=100×n Ⅲ=100×

63

=100转/分 63

61

=94转/分 65

6858×=99转/分 5869

转速相对损失在5%以内，符合设计要求。

5）用中间传动轴2兼作调整手柄轴，其转速如下：

n 2=100×

254242××=117转/分 254242

轴2的转速相对较高，操作时省力，位置适当，可满足要求。

6）采用R12-2型叶片泵，直接由驱动轴0经一对齿轮

25

=114转/分 22

z

4'

=

4

25

直接传动。 22

n 泵 =100×

由《机床设计手册》[5]第三卷n 泵在100-1000转/分之内，满足要求。

图3-6 主轴坐标图

表3-7主轴坐标值

3.10 齿轮尺寸设计

主动齿轮：

根据《机械原理》第六版，齿轮机构机器设计部分提供的计算方法来计算齿形带的外形和传动设计。Ⅱ孔的加工主轴和传动轴1的中心距a 为125.75mm, 模数为2，参照GB/T1356-88，可以得到，α=200，h *=1, c *=0. 25。则齿轮各参数的计算公式如下：

中心距：

a =

m (Ⅱ+1)

2

=

2⨯(Ⅱ+1)

2

=126

总齿数：

z Ⅱ+z =126

1

拟用传动比：

i =

Ⅱ=1 z

z Ⅰ=z Ⅱ=63

1

分度圆直径：

d=zm （13）

d Ⅰ=dⅡ=63×2=126mm

齿顶高：

h a =ha *m （14）

h a Ⅰ=ha Ⅱ=1×2=2mm

齿根高：

h f =(hz*+c*)m （15）

h f Ⅰ=hf =(1+0.25) ×2=2.5mm

齿全高：

h=(2ha *+c*)m （16） 齿顶圆直径：

齿根圆直径：

基圆直径：

齿距：

基圆齿距：

齿厚：

齿槽高：

顶隙：

h=h=(2+0.25) ×2=4.5mm

d *a1=(z+2ha)m d a1=da =(63+2) ×2=130mm

d f =(z-2h**a -c ) d f1=(63-2-0.25) ×2=121.5mm

d b =d1cos α d b1=126×cos200=118.40

p= πm p=3.14×2=6.28mm

p b =pcosα p b =6.28×cos200=5.97mm

s=π m/2=3.14×2/2=3.14 mm e=πm/2=3.14 mm *

m=0.25×2=0.5 mm 17） 18） （19）（20） （21）（22）（23）（24）

（

（ c=c

轴Ⅲ上齿轮的各参数如下：

Z=61

分度圆直径：

d=zm

齿顶高：

齿根高：

齿全高：

齿顶圆直径：

齿根圆直径：

基圆直径：

齿距：

基圆齿距：

d Ⅰ=dⅡ=61×2=122mm

h *a =ha m

h a Ⅰ=ha Ⅱ=1×2=2mm

h *

*

f =(hz+c)m

h f Ⅰ=hf =(1+0.25) ×2=2.5mm

h=(2h**a +c)m

h=h=(2+0.25) ×2=4.5mm

d *a1=(z+2ha)m

d a1=da =(61+2) ×2=126mm

d f =(z-2h*a -c *)

d f1=(61-2-0.25) ×2=117.5mm

d b =d1cos α

d b1=122×cos200=114.6

p= πm

p=3.14×2=6.28mm

p b =pcosα

p b =6.28×cos200=5.97mm

齿厚：

s=π m/2=3.14×2/2=3.14 mm 齿槽高：

顶隙：

c=c轴Ⅴ上齿轮各参数如下：分度圆直径：

齿顶高：

齿根高：

齿全高：

齿顶圆直径：

齿根圆直径：

e=πm/2=3.14 mm *m=0.25×2=0.5 mm Z=58

d=zm

d Ⅰ=dⅡ=58×2=116mm

h *a =ha m

h a Ⅰ=ha Ⅱ=1×2=2mm

h f =(hz*+c*)m

h f Ⅰ=hf =(1+0.25) ×2=2.5mm

h=(2h**a +c)m

h=h=(2+0.25) ×2=4.5mm

d a1=(z+2ha*)m

d a1=da =(58+2) ×2=120mm

d *f =(z-2ha -c *)

d f1=(58-2-0.25) ×2=111.5mm

基圆直径：

d b =d1cos α d b1=116×cos20=109

齿距：

p= πm

基圆齿距：

齿厚：

齿槽高：

顶隙：

c=c轴Ⅰ上齿轮各参数如下：总齿数： Z=69 分度圆直径：

齿顶高：

齿根高：

p=3.14×2=6.28mm

p b =pcosα

p b =6.28×cos200=5.97mm

s=π m/2=3.14×2/2=3.14 mm e=πm/2=3.14 mm *m=0.25×2=0.5 mm d=zm

d Ⅰ=dⅡ=69×2=138mm

h a =h*a m

h a Ⅰ=ha Ⅱ=1×2=2mm

h *f =(hz+c*)m

h f Ⅰ=hf =(1+0.25) ×2=2.5mm

齿全高：

h=(2ha *+c*)m

h=h=(2+0.25) ×2=4.5mm

齿顶圆直径：

d a1=(z+2ha*)m

d a1=da =(69+2) ×2=142mm

齿根圆直径：

d f =(z-2ha *-c *)

d f1=(69-2-0.25) ×2=133.5mm

基圆直径：

d b =d1cos α

d b1=138×cos20=129.68

齿距：

p= πm

p=3.14×2=6.28mm

基圆齿距：

p b =pcosα

p b =6.28×cos200=5.97mm

齿厚：

s=π m/2=3.14×2/2=3.14 mm

齿槽高：

e=πm/2=3.14 mm

顶隙：

c=c*m=0.25×2=0.5 mm

油泵轴的齿轮：

根据《机械原理》[10]第六版，齿轮机构机器设计部分提供的计算方法来计算齿形带的外形和传动设计。参照GB/T1356-88，可以得到，α=200，h *=1, c *=0. 25，取

m=4,又已知Z 0=25，Z 3=22。

根据《机械原理》[10]第六版P327表 （10－4）齿轮各参数的计算公式如下：

中心距：

a=m(Z1+ZⅢ)/2=4×（25＋22）/2=94mm

总齿数：

Z 0+Z3=47

节圆直径：

d=zm

d 3=22×4=88mm

齿顶高：

h a =ha *m

h a 3=1×4=4mm

齿根高：

h f =(hz *+c*)m

h f3=(1+0.25) ×4=5mm

齿全高：

h=(2ha *+c*)m

h 3 (2+0.25) ×4=9mm

齿顶圆直径：

d a =(z+2ha *)m

d a3 (22+2) ×4=96mm

齿根圆直径：

d f =d-2hf

d f388-2×5=78mm

3.11 校核

对各个齿轮进行分析，知主动齿轮比起过桥齿轮和驱动齿轮更容易失效，据《机械设计》[17]（高等教育出版社，濮良贵主编）P202 提供的计算方法校核。

①接触疲劳校核

1. 接触疲劳许用应力：

[σH ]=K HN 1σH lim （25） S H

查得接触疲劳寿命K HN1=0.96

按齿面硬度查得齿轮的接触强度疲劳极限σH lim =600MPa

[σH ]=0.96⨯600

1=576MPa

2. 接触疲劳计算应力：

σu +1

H =u ⨯KF t

bd ⨯Z H ⨯Z E

1

式中：

1

Z E —弹性影响系数，单位为MP a 2；

K —齿轮强度用的载荷系数；

F t —齿轮水平方向受力，单位为N.m ；

d 1—齿轮分度圆直径，单位为mm ；

b —齿轮宽度，单位为mm;

u —齿数比。

计算载荷系数：

K =K A K V K αK β

查得使用系数 K A =1.00

查得动载系数 K V =1.0

齿间载荷分配系数 K α= 1.1

齿向载荷分布系数

K β=1.12+0.18∅2

d +0.23⨯10-3b

=1.12+0.18⨯0.42+0.23⨯10-3⨯24=1.15

所以： K =1.00⨯1.0⨯1.1⨯1.15=1.27

1

对α=20°的直齿齿轮，Z H =2.5，查得Z E =189.8MP

a 2

σH =2.5⨯189.9=16.84MPa

16.84MPa

因此σH ＜[σH ] ，合适

②弯曲疲劳校核

26）27） （ （

1. 弯曲疲劳许用应力：

[σF ]=K FN 1σF lim （28） S F

查得弯曲疲劳寿命K FN1=0.85

按齿面硬度查得齿轮的弯曲强度疲劳极限

σFlim =750MPa

[σ750

F ]=0. 85⨯

1. 4=455MPa

2. 弯曲疲劳计算应力：

σKF t Y Fa Y S a

F =bm

式中：

K —齿轮强度用的载荷系数；

Y Fa —齿形系数；

Y Sa —应力校正系数；

b —-齿轮传动的齿宽系数;

m —齿轮模数。

计算载荷系数K 取法如接触疲劳校核，取K=1.27

查得齿形系数为2.80，应力校正系数为1.55

σF =KF t Y Fa Y S a

bm

=1. 63⨯2762. 5⨯10-3⨯2. 97⨯1. 52

30⨯3=0. 23MPa

因此σF ＜[σF ] ，合适。

29） （

结 论

本次毕业设计主要为了检验过去所学的知识的专业综合应用。通过本次毕业设计，使我对过去所学知识进行了较为系统的回顾，不仅对车桥后桥减速器壳体的作用及工作的效率有了一定的了解，而且初步具备了设计组合机床的能力，组合机床是以大量通用部件为基础，配以少量的专用部件所组成的一种高效专用机床，它因为生产效率高，加工精度稳定，设计研制周期较短，自动化程度高所以特别适用大批量生产。

这次的设计感到颇为有收获，使我在过程中无形的总结了不少的宝贵经验，一笔不小的财富，在我的整个设计过程中，由于老师的悉心指导，加上同学的耐心帮助，使我在大学里最后一个设计中受益匪浅，也是在综合性最强的一次设计中得到了实践性的锻炼最多的一次，为我以后步入工作岗位打下了坚实的基础。对此，学生对您们表示衷心的感谢和深深的敬意。

致 谢

本设计在选题、设计研究及设计说明书的完成整个过程中始终得到指导老师的悉心指导。加上同学的共同努力，历经三个月的毕业设计终于按时完成了。本次生产车桥后桥减速器壳体，组合车床中镗孔的精镗机床设计原理基本正确、结构紧凑、工艺性良好、结构基本合理、加工质量稳定，基本上满足了任务书的要求。当然这次设计对我们这些理论知识不扎实，实际设计水平有限，幸亏有老师的悉心教导和同学的帮助才使我能按时完成设计任务。但是，由于自己缺少对事物理性认识的深刻性，设计中难免存在很多较大的失误和错误，请指导老师给予批正。

在整个设计过程中，老师给予提供图纸和一些参考材料，使我得以顺利完成设计，在此深表感谢！老师对我严格的要求和教诲将在我以后的人生道路上竖起风标指我前航，为以后步入工作岗位打下了坚实的基础。对此，学生对您们表示衷心的感谢和深深的敬意。同时在设计过程中，同学也给予了很的帮助和支持。我们共同研究，互相探讨，使我们之间营造了一个良好的团体协作精神，这也是我们的设计得以顺利完成的另一主要因素。

最后学生向在百忙之中评阅本论文的各位老师表示衷心的感谢!

参考文献

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