三代轮毂轴承内圈法兰孔组合钻床主轴箱设计.docx

三代轮毂轴承内圈法兰孔组合钻床主轴箱设计宋成琳摘要：以提高三代轮毂轴承内圈法兰孔的加工效率为主要目的，根据加工孔直径大小、材料以及工作情况，计算相关的切削用量进而计算轴向力、扭矩和切削功率，确定主轴的形式与直径以及所需动力，选择合理的动力部件，依据三图一卡绘制原始依据图，确定主轴和驱动轴的位置，合理布置传动轴的位置，来完成整个主轴箱传动系统的设计，使主轴获得所需转速从而进行钻孔。此次设计的主轴箱传动系统可以同时加工三代轮毂轴承内圈法兰孔，因此可以提高法兰孔的加工效率和加工精度。关键词：组合钻床主轴箱三代轮毂轴承中图分类号：TH132.41文献标识码：A文章编号：1672-3791（2019）12（a）-0085-021组合钻床设计概述轮毂轴承是汽车承重及为转向系统提供精确导向的重要部件，近年来，随着科技进步和汽车设计开发水平的不断提高，国内汽车轮毂轴承的开发已经到了第四代、广泛应用已经到了第三代[1]，目前国内三代汽车轮毂轴承法兰孔的加工还不能实现同时加工，这样就降低了内圈法兰孔的加工效率和加工精度。2法兰孔技术要求此次设计的工况为要求加工5个Φ14的孔，孔的表面粗糙度为Ra3.2，该孔的材料为65Mn，HB240～270，要求生产纲领为年产量为40000件，采用单班制的生产方式。3组合钻床主轴箱设计下面以通用多轴箱的设计为例进行分析如下。3.1主轴箱所需进给力、功率及动力部件选择（1）所需进给力和功率。根据钻孔的直径是Φ14，5个同心圆分布，材料是65Mn。σb=100MPa，查《机械设计简明手册》[2]选v=9.4m/min，s=0.17mm/r;根据公式可得：P=3.3DS00.7σb0.75=422.63（1）Mkp=1.65D2S0.8σb0.7=1968.33（2）=0.432kW（3）（2）动力部件的选择。动力箱主要是根据主轴所需要的电动机功率选取的，电动机所需要的功率P主=P切+P空+P附。∑P切=Ne×5=0.432×5=2.16kW。P空、P附无法确定，η=0.9，估算P主=2.4kW;由P主=2.4kW，查《组合机床设计简明手册》[3]选择动力箱1TD32-Ⅱ型，电动机型号Y100L2-4，电动机功率P=3.0kW，电动机转速1430r/min，输出轴转速n=715r/min。3.2主轴形式和直径的确定根据《组合机床设计简明手册》[3]，该组合机床主要用来钻孔，因此采用球轴承的主轴。主轴直径可根据公式（4）进行估算：=2.322cm（4）根据《组合机床讲义》表5-26选取主轴直径d=2.5cm=25mm。3.3确定多轴箱的轮廓尺寸标准的多轴箱厚度是一定的，因此主要是确定多轴箱的高度H、宽度B和最低主轴高度h1，根据《组合机床设计简明手册》[3]。根据加工零件图可知，b=114mm，h=103mm;根据书上推荐值取b1=100mm。根据推荐范围取h1=100mm。则可根据尺寸和公式计算出箱体轮廓尺寸为B=314mm。H=303mm。查取轮廓尺寸的标准，确定组合机床的多轴箱的轮廓尺寸为B×H=400×400。3.4多轴箱的传动设计根据所选的电动机查表确定驱动轴位置和转速，然后通过绘图、试凑确定传动链。（1）根据原始依据图计算驱动轴、主轴坐标。驱动轴0（140，94.5）主轴1（140，200）主轴2（216.57，151.63）主轴3（201.14，83.37）主轴4（98.86，83.37）主轴5（83.43，151.63）（2）齿轮模数的选择。齿轮模数可以按照《组合機床设计简明手册》公式（5）来进行估算[3]：（5）取传动比为1.444，则n=715/1.444=495（r/min），最小齿数为2124，取z=21，则m=2.04;根据取驱动轴模数m1=3，主轴模数m2=2.5。3.5确定传动轴的位置及齿轮齿数（1）最小齿数的确定。为了保证齿轮的齿根强度，应使齿根到键槽厚度a>2mm。主轴直径d=25mm，根据《机械工程图学》附表查出：齿轮t=28.3mm，当m2=2.5时，主轴上的齿轮最小齿数为Zmin≥24.8;所以主轴上的齿轮齿数要大于等于25。当驱动轴的直径是d=30mm时，查表得：齿轮t=33.3mm，当m1=3时，驱动轴上的齿轮最小齿数为Zmin≥18.9;所以驱动轴上的齿轮齿数要大于等于19。（2）传动轴位置及模数的确定。传动轴位置及齿轮齿数计算公式如下：（6）A=m×（Z主+Z从）/2=m×s（7）（8）（9）根据主轴箱坐标图得传动轴与主轴1之间距离A11=70，主轴1的模数m2=2.5，齿数取Z1=30，得Z1'=26，n1'=571.75r/min，Z0=20.76则取整数Z0=21;取传动轴的模数m3=2。根据加工工艺及传动系统设计，5根主轴上的齿轮模数和齿数均可以相等。由此可得出此