机床主传动系统设计

机床主传动系统设计多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。

其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻扩铰镗孔等加工工序。

通用主轴箱采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。

5.1大型主轴箱的组成大型通用主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。

有箱体、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、油盘和防油套等为润滑及防油元件。

5.2多轴箱通用零件1．通用箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。

多轴箱的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。

2．通用主轴1)滚锥轴承主轴2)滚针轴承主轴3)滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承。

因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔主轴。

3．通用传动轴通用传动轴一般用45＃钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Cr钢，热处理S0.5～C59。

4．通用齿轮和套多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。

5.3通用多轴箱设计1．多轴箱设计原始依据图1) 多轴箱设计原始依据图图5－1.原始依据图2) 主轴外伸及切削用量表5－1.主轴参数表3) 被加工零件：箱体类零件，材料及硬度，HT200，HB20～400 2．主轴、齿轮的确定及动力的计算 1) 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、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。

钻孔采用滚珠轴承主轴。

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。

传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。

齿轮模数m （单位为mm ）按下列公式估算：(30~m ≥=≈1.9（《组合机床设计简明手册》p62）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规格最好不要多于两种。

因此选用齿轮模数为2、3两种。

2) 多轴箱所需动力的计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需的功率和进给力两项。

传动系统确定之后，多轴箱所需功率P 多轴箱按下列公式计算： 111nnni i ii i i P P P P P P P ====++=++∑∑∑切削损失切削损失多轴箱空转空转（《组合机床设计简明手册》p62）P =多轴箱4.76kw ＋0.074×9kw ＋4.76×1％kw ＝5.48kw 多轴箱所需的进给力F 多轴箱（单位为N ）可按下列公式计算1ni i F F ==∑多轴箱＝187.78×9＝1691N实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于F 多轴箱。

3．多轴箱传动设计多轴箱传动设计，是依据动力箱驱动轴位置和转速、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。

1) 对多轴箱传动系统的一般要求a) 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； b) 尽量不要用主轴带动主轴；c) 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），后盖内齿轮副传动比允许取至1/3～1/3.5;d) 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Ⅱ排，以减少主轴端的弯曲变形。

e) 多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以避免影响加工精度。

f)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。

多轴箱传动设计过程中，当齿轮排数Ⅰ～Ⅳ排不够用时，可以增加排数。

2)拟定多轴箱传动系统的基本方法拟定多轴箱传动系统的基本方法是：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；非同心圆分布的一些轴，也宜设置中间传动轴；然后根据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。

a)所需加工孔为同心圆分布图5－2.需加工孔的位置分布b)确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置图5－3.驱动轴及传动轴的分布位置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主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟定传动方案，选定齿轮齿轮模数，再经过“计算、作图和所次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。

齿轮齿轮模数 传动轴转速的计算公式：（《组合机床设计简明手册》p65）n z u z n ==从主从主()22z m m A z z S =+=从主 n z n n u z ==从从从主主 z n n u n z ==主从主主从222(1)(1)AA Az z u n mm u m n =-==++从主主从222(1)(1)AA Amz n mu m n -==++从主从主z =①驱动轴－传动轴Ⅰ：m ＝2mm A ＝66mm u =1І244Az z m+==驱 21.5z =驱 І21.5z =圆整后均取22 d 驱＝66mm d Ⅰ＝66mm720/min n r =驱 І720/min n r =②传动轴Ⅰ－主轴3：m ＝3mm A ＝92.18.mm u =1.25І3261.45Az z m+== 27z =3 І34z = d Ⅰ3＝102mm d 3＝81mmІ720/min n r = 900/min n r =3主轴4、5、6均与主轴3相同，由传动轴Ⅰ带动。

③传动轴Ⅱ－主轴1：m ＝3mm A ＝61.94mm u =1.25 П1241.29Az z m+== 18.3z =1取18 П22.9z =取23 d Ⅱ＝54mm d 1＝69mmП720/min n r = 900/min n r =1 主轴2和主轴1相同，由传动轴Ⅱ带动。

④传动轴Ⅳ－传动轴Ⅱ：m ＝3mm A ＝91.36mm u =1.74 ПΙV 260.91Az z m+== ΙV 38z = П23z = П69d mm = ΙV 114d mm = П720/min n r = ΙV 414/min n r =⑤传动轴Ⅰ－传动轴Ⅳ：m ＝3mm A ＝91.36mm u =1/1.74ΙΙV 260.91Az z m+== ΙV 38z = Ι23z = Ι69d mm = ΙV 114d mm = Ι720/min n r = ΙV 414/min n r =⑥传动轴Ⅲ－主轴7：m ＝3mm A ＝71.88mm u =1.25 Ш7247.92Az z m+== 721z = Ш27z = 763d mm = Ш81d mm =主轴8、9和主轴7相同，由传动轴Ⅲ带动。

Ш720/min n r = 7900/min n r =⑦传动轴Ⅴ－传动轴Ⅲ：m ＝3mm A ＝89.69mm u =1.19 ШV 259.79Az z m+== V 32z = Ш27z = V 96d mm = Ш81d mm = Ш720/min n r = V 608/min n r =⑧传动轴Ⅰ－传动轴Ⅴ：m ＝3mm A ＝89.69mm u =1/1.19ΙV 259.79Az z m+== V 32z = Ι27z = V 96d mm = Ι81d mm =Ι720/min n r = V 608/min n r =⑨驱动轴－手柄轴：m ＝3mm A ＝66mm u =1244Az z m+==驱手柄 22z =手柄 22z =驱 66d mm =手柄 66d mm =驱720/min n r =驱 720/min n r =手柄⑩传动轴Ⅵ－油泵轴：m ＝2mm A ＝70mm u =2.09 270Az z m+==IV 油泵 24z =油泵 46z =IV 24d mm =油泵 46d mm =IV720/min n r =油泵 376/min n r =IV○11手柄轴－传动轴Ⅵ：m ＝2mm A ＝70mm u =1/2.09 270Az z m+==IV 油泵 24z =手柄 46z =IV 24d mm =手柄 46d mm =IV720/min n r =手柄 376/min n r =IV4) 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至各润滑点。

油泵安装在箱体前壁上，泵轴尽量靠近油池。

油泵轴的齿轮齿数为24，模数为2mm，转速应当不高与800/minr。

通常油泵齿轮放在第Ⅰ排，以便于维修。

当泵体或管接头和传动轴相碰时，可改用埋头传动轴。

多轴箱一般设手柄轴，用于对刀、调整或装配检修时检查主轴精度。

手柄轴转速尽量高些，其周围应有较大孔间。

图5－4.手柄轴和油泵轴的位置4．九孔钻削多轴箱坐标检查图驱动轴，主轴坐标值表（mm）表5－2.主轴坐标值表九孔钻削多轴箱坐标检查图：图5－5.多轴箱坐标检查图5．绘制多轴箱总图通用多轴箱总图设计包括绘制主视图、展开图，明细表，制订技术条件等。