2076 D3115柴油機機體頂面攻絲專用機床主軸箱設計,d3115,柴油機,機體,頂面攻絲,專用,機床,主軸,設計 1D3115 柴油機機體頂面攻絲專用機床主軸箱設計摘要：組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床，主軸箱是組合機床的重要專用部件。本設計中，根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量、位置和切削用量，選定了主軸的類型，詳細準確的設計了傳動系統(tǒng)，并且對箱體結(jié)構(gòu)，傳動零件的選用，攻絲卡頭，靠模裝置，攻絲行程機構(gòu)等做了說明。由于被加工零件孔數(shù)量較多，且間距小，排列分散，采用通常方案排箱無法實現(xiàn) 14 個孔的工序集中，因此在經(jīng)過大量的設計計算之后，采用了立式單工位的加工方法，同時對 14 個孔進行攻絲加工，大大提高了生產(chǎn)效率，滿足了生產(chǎn)要求。關鍵詞：組合機床 主軸箱 傳動設計Abstract:Madular machine is according the workpiece process need, take many general parts as the foundation ,and go together with a little amount appropriation parts constitute a kind of efficiently appropriation machine tool. The spindle box is a important appropriation parts of the modular machine. In this design, according to the cavity’s quantity, position and chip dosage in the process sketch picture. We select the type of the spindle, detail and accurate design the fixture system. And illustrate for the box body structure, fixture parts choose, screw press, depend mold equip, screw trip mechanism. Because of the big quantity ,short distance and arrange dispersion of the cavity. Adopt usually project to line up the box can not consummate the 14 cavities’ work preface concentration. After through a great deal of design calculation, we adopt the stand type and one work step working method to screwing the 14 cavities at the same time. Raise the produce efficiency consumedly, and satisfiy the produce request.Keywords: Modular machine spindle box design of fixture2目 次引言……………………………………………………………………………………31、攻絲主軸箱的設計…………………………………………………………………41.1、主軸箱的組成及表示方法………………………………………………………41.2、主軸箱通用零件…………………………………………………………………51.3、繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖……………………………………………………61.4、主軸的確定………………………………………………………………………71.5、主軸箱的傳動設計………………………………………………………………81.6、主軸箱坐標計算，繪制坐標檢查圖…………………………………………171.7、繪制主軸箱總圖及零件圖……………………………………………………182、攻絲主軸箱的設計特點…………………………………………………………192.1、攻絲專用機床結(jié)構(gòu)方案的選擇………………………………………………192.2、攻絲卡頭及攻絲靠模裝置……………………………………………………202.3、攻絲行程控制機構(gòu)……………………………………………………………212.4、主軸箱的其他問題……………………………………………………………223、機床操作須知……………………………………………………………………23小結(jié)…………………………………………………………………………………24致謝…………………………………………………………………………………25參考文獻……………………………………………………………………………26附一：外文翻譯……………………………………………………………………27附二：外文資料……………………………………………………………………423引 言本課題《D3115 柴油機機體頂面攻絲專用機床主軸箱設計》直接來源于生產(chǎn)第一線——常州機床廠，因此具有一定真實的經(jīng)濟價值。柴油機機體是眾多的柴油機零件中最大的零件，而它的加工內(nèi)容也很多，頂面攻絲是其中一道典型工序。對我們綜合應用所學理論知識與技能方面具有較大的作用，并要求我們必須具備扎實的機械設計基礎，具有全面的機械專業(yè)知識，熟悉組合機床設計原理。最早的組合機床是 1911 年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953 年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。目前，我國許多企業(yè)擁有一定數(shù)量的組合機床，這些機床是針對企業(yè)產(chǎn)品的特定工藝要求而設計的，雖然它們主要由通用部件并配以少量專用部件組合而成，但在購進時就已組合好，機床加工動作流程已固定，基本上也成了加工特定工藝的專用機床組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。主軸箱是工序集中的、高效的組合機床的重要的專用部件之一，是用于布置(按所要求的坐標位置)機床工作主軸及其傳動零件和相應的附加機構(gòu)的重要參考。主軸箱傳動系統(tǒng)的優(yōu)劣和箱體加工方式、方法直接影響機床的可靠性、耐用性、經(jīng)濟性、準確性。因此對主軸箱進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計。由于在本機床上需同時加工14個孔，不僅孔多、間距小，而且孔的排列分散，采用通常方案排箱無法實現(xiàn)14孔的工序集中。因此本攻絲機床的主軸箱傳動系統(tǒng)在對被加工零件進行了深入細致地分析計算的基礎上，將常規(guī)狀況下不能完成的排箱得以實現(xiàn)，而且所設計的主軸箱結(jié)構(gòu)緊湊。主軸箱箱體一般都是主軸箱箱體部件裝配時的基準零件，它在專用機床或箱體部件中的主要作用有：聯(lián)結(jié)有關的組件和零件構(gòu)成具有一定要求的傳動鏈，把電動機的轉(zhuǎn)速和功率按不同需要傳遞到主軸上去；保證箱體內(nèi)部各個組件、零件的正常運轉(zhuǎn)，變速和潤滑等；確保與其他部件準確的相對位置。另外，此次設計的機床所加工的零件由于頂面螺紋孔數(shù)量較多，為了滿足4生產(chǎn)要求，在制訂方案時特制訂采用立式單工位形式的組合機床對多孔進行同時攻絲加工，以提高生產(chǎn)效率。1、攻絲主軸箱的設計1.1 主軸箱的組成及表示方法主軸箱按結(jié)構(gòu)特點分為通用（即標準）和專用主軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用同用的箱體和傳動件；后者結(jié)構(gòu)特殊，往往需要加強主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動件必須專門設計，故專用主軸箱通常指“剛性主軸箱” ，即采用不需要刀具導向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導軌來保證加工孔的位置精度。通用主軸箱則采用標準主軸，借助導向套引導刀具來保證被加工孔的位置精度。本設計中所采用的就是通用主軸箱——ZD27-1 主軸箱。1.1.1、主軸箱的組成主軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構(gòu)等組成。其基本結(jié)構(gòu)中，箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類零件；主軸、傳動軸、傳動齒輪、動力箱和電動機齒輪等為傳動類零件；分油器、注油標、排油塞、和防油套等為潤滑及防油元件。在主軸箱箱體內(nèi)腔，可安排兩排 32mm 寬的齒輪或三排 24mm 寬的齒輪；箱體后壁與后蓋之間可安排一排（后蓋用 90mm 厚時）或兩排（后蓋用 125mm 厚時）24mm 寬的齒輪。本主軸箱考慮到實際情況，在箱體體內(nèi)安排了三排 24mm 寬的齒輪和一排32mm 寬的齒輪。1.1.2、主軸箱總圖繪制方法特點（1）主視圖 用點劃線表示齒輪節(jié)圓，標注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒輪相切處標注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標注各軸軸號及主軸和驅(qū)動軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和方向。（2）展開圖 每根軸、軸承、齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊（左邊或右邊）一半，對于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應的軸號；齒輪可不按比例繪制，在圖形一側(cè)用數(shù)碼箭頭標明齒輪所在排數(shù)。51.2 主軸箱通用零件主軸箱的通用零件的編號方法如下：T07 或 1T07 系指與 TD 或與 1TD 系列動力箱配套的主軸箱同用零件，其標記方法詳見《組合機床設計簡明手冊》中表 4-2、表 4-4、表 4-5 和第七章相應的配套零件表。順序號和零件順序號表示的內(nèi)容隨類別號和小組號的不同而不同。例如：800×630T0711-11，表示寬 800mm，高 400mm 的主軸箱體；30T0731-42，表示有Ⅳ排齒輪，用圓錐滾子軸承、直徑為 φ40mm 的傳動軸；3×40×40T0741-41表示模數(shù)為 3、齒數(shù)為 40、孔徑為 φ20mm 和寬度為 32mm 的齒輪。1.2.1、通用箱體類零件主軸箱的通用箱體類零件配套表詳見《組合機床設計簡明手冊》中表 7-4；箱體材料為 HT200，前、后、側(cè)蓋等材料為 HT150。主軸箱體基本尺寸系列標準（GB3668.1-83）規(guī)定，9 種名義尺寸用相應滑臺的滑鞍寬度表示，主軸箱體寬度和高度是根據(jù)配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（《組合機床設計簡明手冊》中表 7-1）選擇；主軸箱后蓋與動力箱法蘭尺寸見《組合機床設計簡明手冊》中表 7-2，其結(jié)合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔及其位置與動力箱聯(lián)系尺寸相適應（參見《組合機床設計簡明手冊》中表 5-40） ；通用主軸箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置詳見《組合機床設計簡明手冊》中表 7-1 及表 7-3。主軸箱的標準厚度為 180mm，用于臥式主軸箱的前蓋厚度為 55mm，用于立式的因兼作油池用，故加后到 70mm，基型后蓋的厚度為 90mm，變形后蓋厚度為50mm，100mm 和 125mm 三種，應根據(jù)主軸箱的傳動系統(tǒng)安排和動力部件與主軸箱的連接情況合理選用。本設計中主軸箱厚度見附圖中的《主軸箱箱體》所示。61.2.2 通用主軸、通用傳動軸、通用齒輪和套本設計中，通用主軸、通用傳動軸的傳動結(jié)構(gòu)，配套零件及聯(lián)系尺寸，詳見《組合機床設計簡明手冊》中第七章第二節(jié)。主軸箱通用齒輪有：傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪三種（見《組合機床設計簡明手冊》表 4-5） ，其結(jié)構(gòu)型式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求詳見《組合機床設計簡明手冊》表 7-21~7-23。主軸箱用套和防油套綜合表參閱《組合機床設計簡明手冊》表 7-24、表 7-23。1.3 繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖主軸箱設計原始原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其內(nèi)容包括主軸箱設計的原始要求和已知條件。在編制本圖時從“三圖一卡”中已知：（1） 主軸箱輪廓尺寸為 800×630 毫米。（2） 工件輪廓尺寸及個孔位置尺寸。（3） 工件與主軸箱的相對位置尺寸。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出主軸箱設計原始依據(jù)圖。見圖 1-1 和附表 1-1。圖 1-1 原始依據(jù)圖附表：（a） 被加工零件名稱：D3115 柴油機機體材料：HT200硬度：HB200-2407（b）主軸外伸尺寸及切削用量軸號 工序內(nèi)容加工直徑φ（毫米）主軸直徑d（毫米）主軸外伸尺寸D/d（毫米）L=120（毫米） Vm/min nr/min S0mm/r SMmm/min1~14 攻絲 14 25 φ38/φ20 3.52 80 1.5 120表 1-1（C）動力部件1TD50-V 型動力箱電動機功率 7.5 千瓦，轉(zhuǎn)速 1000 轉(zhuǎn)/分，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速 480轉(zhuǎn)/分，其他尺寸查看動力箱裝配圖。1.4 主軸的確定主軸的型式和直徑，主要取決于加工工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。攻螺紋類主軸按支承型式分為兩種：（1）前后支承均為圓錐滾子軸承主軸。（2）前后支承均為推力球軸承和無內(nèi)環(huán)滾針軸承的主軸。1.4.1、主軸型式的確定本設計中根據(jù)加工工藝要求，采用了第一種前后支承均為圓錐滾子軸承主軸。其裝配結(jié)構(gòu)、配套零件及聯(lián)系尺寸詳見《組合機床設計簡明手冊》中第七章第二節(jié)。主軸材料采用了 40Cr 鋼，熱處理 C42。數(shù)量：14 根1.4.2、主軸直徑的確定根據(jù)被加工零件工序圖和加工示意圖中的要求，是采用標準高速鋼絲錐，對 D3115 柴油機機體頂面的 14 個 M14-6H 的螺紋孔進行攻絲。根據(jù)公式：d=6.2 可算出本設計中攻螺紋主軸的大致直徑410T式中：d——主軸直徑（mm）T——轉(zhuǎn)矩（N·m）D——螺距大徑（mm）P——螺距（mm）加工鑄鐵時 T=0.195D P ，由于本設計中 D=14mm，P=1.5mm，所以4.15T=0.195×14 ×1.5 ≈14.4N/m4.1則 d=6.2× =6.2×3.46=21.48mm0×查《組合機床設計簡明手冊》中表 3-5 攻螺紋主軸直徑的確定，得螺紋M14 的主軸直徑 d=25mm 轉(zhuǎn)矩 T=22.2N.mm1.4.3.主軸位置的確定由于是 14 根主軸同時對 14 個 M14 螺紋孔進行攻絲加工，所以 14 根主軸的相對位置應與 14 個螺紋孔的相對位置保持一致。如圖 1-2 主軸布置圖所示。8圖 1-2 主軸布置圖1.5 主軸箱傳動系統(tǒng)設計主軸箱傳動系統(tǒng)設計，是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設計傳動鏈，把驅(qū)動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。1.5.1 對主軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求（1）在保證主軸的強度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。因此，應盡量用用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或略微改動傳動比的方法解決。（2）盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間受到限制或主軸負荷較小、加工精度要求不高時，可用一根強度較高的主軸帶動 1~2 根主軸的傳動方案。（3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于 1/2（最佳傳動比為 1~1/1.5） ，后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至 1/3~1/3.5；盡量避免用升速傳動。當驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時，允許先升速后再降一些，使傳動鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)速較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動比小于等于 2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級經(jīng)常采用升速傳動。（4)用于粗加工主軸上的齒輪，應盡可能設置在第Ⅰ排，以減少主軸的扭曲變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第Ⅲ排，以減少主軸的彎曲變形。（5）主軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始，就分兩條加工路線，以免影響加工路線。（6）驅(qū)動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。1.5.2、擬訂主軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法擬訂主軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能的分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心上分貝設置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設置中間傳動軸（如一根傳動軸帶兩根或三根主軸） ；然后根據(jù)已選定的各中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；最9后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。擬訂了傳動方案，選定齒輪模數(shù)（估算或類比） ，再通過“計算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動軸的位置及轉(zhuǎn)速。齒輪齒數(shù)和傳動軸轉(zhuǎn)速的計算公式如下：u = = （1-1）從主z主從nA = = （1-2）()從主m+2zS2（1-3）主從從主 從 znu（1-4）從主主主從 =（1-5））（）（—從主從從 umAnzmAz +=1212（1-6）zz=）（ 主從主從式中 u——嚙合齒輪副傳動比；S ——嚙合齒輪副齒數(shù)和；zz 、z ——分別為主動和從動齒輪齒數(shù)；主 從n 、n ——分別為主動和從動齒輪轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；主 從A——齒輪嚙合中心距，單位為 mm；M——齒輪模數(shù)，單位為 mm。1.5.3、擬訂傳動系統(tǒng)（1）根據(jù)以上所提到的主軸箱傳動系統(tǒng)的要求和擬訂傳動系統(tǒng)的方法，按照圖 2 中的主軸分布位置，把主軸群 1、7、8、11、12、4 在同心圓上分布，主軸群 3、9、10、13、14、6 在同心圓上分布，在同心圓處分別設置中心傳動軸15 和 16，由其上的一個或幾個（不同排數(shù)）齒輪來帶動各主軸。主軸 2、5 按直線分布，在兩主軸中心連線的中心處設置傳動軸 22，在其上設置一個齒輪來帶動兩主軸。（2）確定驅(qū)動軸轉(zhuǎn)向及其在主軸箱上的位置 根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖中動力箱的型號，選定驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速為 480r/min，轉(zhuǎn)向為順時針，中心位置如圖 1 主軸箱原始依據(jù)圖所示。（3）根據(jù)原始依據(jù)圖 1，算出驅(qū)動軸、主軸坐標尺寸，如下表 1-2 所示：坐標 銷 O1 驅(qū)動軸 0 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5 主軸 6X 0.000 350.000 208.000 350.000 492.000 208.000 350.000 492.00010Y 0.000 169.500 370.000 370.000 370.000 200.000 200.000 200.000坐標 主軸 7 主軸 8 主軸 9 主軸 10 主軸 11 主軸 12 主軸 13 主軸 14X 137.000 279.000 421.000 563.000 137.000 279.000 421.000 563.000Y 328.000 328.000 328.000 328.000 242.000 242.000 242.000 242.000表 1-2 各主軸、驅(qū)動軸的坐標植（4）潤滑油泵安排油泵軸的位置要盡可能靠近油池，離油面高度不大于 400~500 毫米；油泵軸的轉(zhuǎn)速，須根據(jù)工作條件而定，主軸數(shù)目多，油泵轉(zhuǎn)速應選的高些。當用R12-1 型葉片泵時，油泵轉(zhuǎn)速可在 400~800 轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)選擇。當箱體寬度大于800 毫米，主軸數(shù)多于 30 根時，最好采用兩個油泵，以保證充分潤滑。本主軸箱內(nèi)采用了一個 R12-1 型葉片泵（圖 3 中軸 26 處） ，為了便于維修，油泵齒輪布置在了第一排。油泵的安置要使其回轉(zhuǎn)方向保證進油口到排油口轉(zhuǎn)過 270°。事先我用透明紙畫出了油泵外輪廓圖（包括進出油管接頭） 。在定好了傳動系統(tǒng)圖后，發(fā)現(xiàn)管接頭與傳動軸 20 端部相碰，所以將傳動軸 20 該成了埋頭型式。（5)擬訂傳動路線通過“計算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的方法，擬訂了如圖 3 所示的主軸箱傳動樹形圖。圖中，兩個大主軸群分別由中心傳動軸 15、16、連接，再分別通圖 1-3 主軸箱傳動樹形圖11過傳動軸 19、17 和傳動軸 21、20 在合攏軸 18 處合攏，將軸 8 與驅(qū)動軸 0 連接起來，泵軸 26 與合攏軸 18 相連。與中心傳動軸 16 相連的傳動軸23、25、24，中，攻絲行程機構(gòu)軸 27 通過軸 25 傳動，中心傳動軸 22 由軸 24傳動后，再傳動到主軸 2 和主軸 3 上。樹形圖中，主軸 1~14 為“樹梢” ，驅(qū)動軸 0 為“樹根” ，軸 18 為合攏傳動軸；各軸間的傳動副為“樹枝” ，箭頭表示運動傳遞方向（路線） 。（6）已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動軸到主軸之間的傳動比n ~ n =80 轉(zhuǎn)/分14n =480 轉(zhuǎn)/分0則總傳動比 u=80/480=1/6（顯然不符合主軸箱內(nèi)傳動比的要求，須采用增加多根傳動軸，將總傳動比轉(zhuǎn)換成符合主軸箱內(nèi)要求的傳動比）（7）各軸傳動比分配根據(jù)總傳動比 u=1/6，經(jīng)計算，多次試湊，得出以下各軸的傳動比驅(qū)動軸 O~18 軸采用降速傳動 u =1/1.901818 軸~17 軸采用降速傳動 u =1/1.79717 軸~19 軸采用降速傳動 u =1/1.79919 軸~15 軸采用升速傳動 u =1.221515 軸~各主軸采用降速傳動 u =1/1.2主 軸同理：18 軸~20 軸采用降速傳動 u =1/1.79182020 軸~21 軸采用降速傳動 u =1/1.7921 軸~16 軸采用升速傳動 u =1.22616 軸~各主軸采用降速傳動 u =1/1.21主 軸另外：16 軸~23 軸采用降速傳動 u =1/1.3262323 軸~25 軸采用升速傳動 u =1.5525 軸~24 軸采用降速傳動 u =1/1.5424 軸~22 軸采用降速傳動 u =1/1.26222 軸~2、5 主軸采用降速傳動 u =1/1.075,25 軸~27 軸采用降速 u =1/2.187（8）確定中間傳動軸的位置并配各對齒輪①、確定中心傳動軸 15 的位置，如圖 4 各軸粗略位置所示，量出主軸與傳動軸 15 的間距 A=83mm，根據(jù) A=83 配各對齒輪A=83 取 m=3代入公式 （1-2） A = =()從主 zm+2zS2得 83= ）主 軸15312因為 u =1/1.2 即 15主 軸 2.15=主 軸z解得 215=z30主 軸其中 （數(shù)量 2 個，分別設在第Ⅰ、Ⅱ排）15（設在第Ⅰ排）30874z（設在第Ⅱ排）121=※同理可確定軸 16 的位置，及其與各主軸之間的配對齒輪，如下：（數(shù)量 2 個，分別設在第Ⅰ、Ⅱ排）516z（設在第Ⅰ排）3019=（設在第Ⅱ排）43z②、確定軸 19 的位置，配其與 15 軸聯(lián)接的 一對齒輪，如圖 4 所示，'159/z量出其與軸 15 之間的距離 A=137mm，取 m=3，代入公式 A = ()從主 zm+2得 137= ）'159(23z+由 u =1.22 即 195.'159解得 （設在第Ⅳ排）019=z（設在第Ⅳ排）4'5※同理 （設在第Ⅳ排）'16z13圖 1-4 各軸粗略位置圖③、確定軸 17 的位置，如圖 4 所示，配 17 軸與 19 軸聯(lián)接的 / 齒輪17z9因為 u =1/1.79 1795019=z所以 =28 （設在第Ⅳ排）z④、確定合攏軸 18 的位置，如圖 4 所示，配 18 軸與 17 軸、驅(qū)動軸 O 聯(lián)接的 / 及 / 兩對齒輪18'7o'18取 =21 m=3z因 u =1/1.9 則018=40'18z定出 18 軸位置后，量出 18 軸與 17 軸之間的距離 A=117mm，取 m=3，代入公式 A = ()從主zm+2得 117= ）'178(23z+由 u =1/1.79 即 187 79.1'8=解得 =28 （設在第Ⅲ排）18z14=50 （設在第Ⅲ排）'17z※由于軸 20、軸 21 與軸 17、軸 19 關于驅(qū)動軸 O 和軸 18 的軸心線對稱，所以軸 20 和軸 21 上的齒輪與軸 17 和軸 19 上的一樣，即=50 （設在第Ⅲ排）'20z=28 （設在第Ⅳ排）（設在第Ⅳ排）521=z⑤、確定軸 22 的位置，配軸 22 與主軸 2、5 間聯(lián)接的 / 和 / 兩對2z25z齒輪。軸 22 分布在主軸 2 和主軸 5 的軸心線的中點上，且中心距 A=85mm，取m=3，代入公式 A = ()從主 zm+得 85= ）、主 軸 5223由 u =1/1.07 即 =25, 5.2z071解得 （設在第Ⅲ排）432=z（設在第Ⅲ排）05⑥、確定軸 23 的位置，如圖 4 所示因為 且 u =1/1.32，所以經(jīng)41'6=z623計算得 （設在第Ⅳ排）523=z⑦、確定軸 25 和軸 24 的位置，并配與之聯(lián)接的各隊齒輪，如圖 4 所示。根據(jù)傳動比 u =1.5 u =1/1.5 u =1/1.2623525424計算得 （設在第Ⅳ排）36z（設在第Ⅳ排）24=（設在第Ⅳ排）'z全部傳動系統(tǒng)圖如圖 5 所示15圖 1-5 主軸箱傳動系統(tǒng)圖（9）驗算各主軸轉(zhuǎn)速480× × ×==== 14312109876431 nnnn 0258× × ≈80.3 轉(zhuǎn)/分52435480× × × × × × × × ×520114365436≈79.6 轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速相對損失在 5%以內(nèi)，符合設計要求（10）采用 R12-1 型葉片泵，由軸 18 經(jīng)一對齒輪 傳動2486'1=z× × =504 轉(zhuǎn)/分480=泵n2148在 400~800 轉(zhuǎn)/分的范圍之內(nèi)，滿足要求泵（11）蝸桿軸 27 與傳動軸 25 之間配 一對齒輪4827'5=z=480× × × × × × × ≈50 轉(zhuǎn)/分27n4015281036符合絲錐攻到全深時，蝸桿傳動蝸輪引帶擋鐵盤回轉(zhuǎn)相應的角度1.5.4、傳動零件的校核16（1）驗算傳動軸的直徑 按下式計算傳動軸所承受的總轉(zhuǎn)矩 ：總T…+ （1-+=321UT總 n7）式中 ——作用在第 n 個主軸上的轉(zhuǎn)矩，單位 N/mnT——傳動軸至第 n 個主軸之間的傳動比U注意上式中不包括對于只有一排傳動齒輪的轉(zhuǎn)矩計算，因為傳動軸上只有一排齒輪時，其承載的轉(zhuǎn)矩理論上等于零。算出 后，按《組合機床設計簡總T明手冊》表 3-4 中公式 [τ]驗算所選用的傳動軸直徑是否滿足要求?！堞裌T其中 ——軸的抗扭截面模數(shù)（ ） ≈0.33mρW3d[τ]——許用剪切應力（Pa）45 鋼的[τ]=31× Pa610※以 15 軸為例： =22.2× ×6=111N/m =30mm15T2. 15則： = ≈20×10 Pa＜[τ] 符合要求ρW305.×6經(jīng)過驗算，設計中所選傳動軸的軸徑 = =30mm， =35mm， =40mm，1d617d18= =25mm， =35mm， =30mm， =30mm， =30mm， =30mm 都符合19d220d2232425要求。其中：軸 27 為攻螺紋用蝸桿軸，其直徑按標準已確定，即 d=25mm（見《組合機床設計簡明手冊》表 4-4） 。（2）齒輪強度的驗算一般只對主軸箱中承受載荷最大、最薄弱的齒輪進行接觸強度和彎曲強度驗算，驗算公式如下：接觸疲勞強度 = ≤[ ] （1-8）HσZEεubdKT12+?Hσ彎曲疲勞強度 = ≤[ ] （1-9）FSaFYm1εF式中 ——節(jié)點區(qū)域系數(shù)、彈性系數(shù)、重合度系數(shù)；HZEεK——載荷系數(shù)；——小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩（N/mm） ；1Tb——齒輪寬度（mm） ；17——小齒輪分度圓直徑；1d——齒輪比， = ， 、 為小、大齒輪齒數(shù)比；uu12z2zm——模數(shù)；、 ——齒形系數(shù)與齒根應力修正系數(shù)；FaYS——重合度系數(shù)；ε[ ]、[ ]——齒輪材料的許用接觸應力和許用彎曲應力。HσF※現(xiàn)選取軸 18 上的第Ⅲ排齒輪，其 m=3，z=28則 =2.5×189.8×0.87×H 28501841.03226+?×　=418MP<[ ]=550MPHσ= ×2.65×1.6×0.65Fσ384105.26×=50.7MP<[ ]=480MPFσ所以該齒輪傳動齒面接觸強度和彎曲強度足夠。1.6 主軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖坐標計算就是就是根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸的位置及傳動關系，精確計算各中間傳動軸的坐標。目的是為主軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪制坐標檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否合理。主軸箱坐標計算步驟及要求如下：1.6.1、選擇加工基準坐標 XOY，計算主軸、驅(qū)動軸坐標（1）加工基準坐標系的選擇 為便于加工主軸箱體，設計時必須采用基準坐標系。通常采用直角坐標系 XOY。根據(jù)主軸箱的安置及加工條件，常有兩種方法：a、坐標原點選在定位銷孔上：適用于主軸箱安裝在動力箱上。b、坐標系的橫軸（x 軸）選在箱體底面，縱軸（Y 軸）通過定位銷孔：適用于主軸箱以底面為基準直接安裝在滑臺上?！驹O計中我們選擇 a、坐標原點選在定位銷孔上的坐標 XOY18（2）計算主軸和驅(qū)動軸的坐標 根據(jù)主軸箱設計原始依據(jù)圖，按選定的基準坐標系 XOY，計算各主軸及驅(qū)動軸的坐標（計算精度要求精確到小數(shù)點后三位） 。如果零件上孔距尺寸帶有單向或雙向不等公差，則在標注坐標時，應把公差考慮進去，使孔距的坐標尺寸恰好位于公差帶的中央?！驹O計中，主軸箱各主軸、驅(qū)動軸坐標植見表 1。1.6.2、計算傳動軸的坐標計算傳動軸坐標時，先算出與主軸有直接傳動關系的傳動軸坐標，然后計算其他傳動軸坐標。傳動軸的傳動形式很多，一般分為三類：與一軸定距；與二軸定距；與三軸等距。※ 經(jīng)過計算，各傳動軸、定位銷孔 的坐標結(jié)果如下表 1-3 所示：21o、軸號 1O215 16 17 18 19X 0.000 700.000 207.408 491.408 234.777 350.000 139.687Y 0.000 0.000 285.000 285.000 98.316 78.000 166.484軸號 20 21 22 23 24 25 26 27X 465.222 559.966 350.000 562.658 297.857 431.367 400.911 404.161Y 98.317 166.966 284.000 408.409 419.836 439.837 128.912 523.000表 1-3 各傳動軸、定位銷孔 的坐標21o、1.6.3、驗算中心誤差主軸箱上的孔系是按計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗算根據(jù)坐標計算確定的實際中心距 A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標準中心距 R，R 與 A 的差值 δ 為：δ=R-A驗算標準：中心距允差[δ]≤（0.001~0.009）mm。三種傳動軸的驗算公式見《組合機床設計簡明手冊》第 74 頁。經(jīng)計算，在軸 15 與主軸 1 之間，軸16 與主軸 3 之間需采用變位系數(shù)為 0.834 的變位齒輪；軸 15 與主軸 8 之間，軸 15 與主軸 12 之間，軸 16 與主軸 10 之間，軸 16 與主軸 14 之間需采用變位系數(shù)為 0.338 的變位齒輪；軸 22 與主軸 2 之間需采用變位系數(shù)為 0.667 的變位齒輪。1.6.4、繪制坐標檢查圖（圖 6）19圖 1-6 坐標檢查圖繪制坐標及傳動關系檢查圖，用以全面檢查傳動系統(tǒng)的正確性。通過齒輪嚙合，檢查坐標位置是否正確；檢查主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向；進一步檢查個零件間有無干涉現(xiàn)象；檢查液壓泵、封油器等附加機構(gòu)的位置是否符合。1.7 繪制主軸箱總圖及零件圖主軸箱總圖及零件圖見附加圖紙中所示。2、攻絲主軸箱的設計特點202.1 攻絲專用機床結(jié)構(gòu)方案的選擇2.1.1、組合機床上常用的攻絲方法在組合機床上常用絲錐攻制螺紋，其特點是當絲錐攻入螺孔 1~2 扣之后，則絲錐自行引進，主運動和進給運動之間的嚴格關系由絲錐自身保證，這是所謂“自引法“攻絲，若絲錐每分鐘回轉(zhuǎn) n 轉(zhuǎn)，則有： tS?=錐式中： ——絲錐每分鐘自行引進量（毫米/分） ；錐Sn——絲錐每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)/分） ；t——絲錐的螺距，多頭螺紋為導程（毫米） 。為了保證絲錐穩(wěn)定可靠的攻入工件和不干擾絲錐的自行引進，要求攻絲主軸系統(tǒng)向前進給與絲錐的自行引進完全同步。即： =fV錐S——主軸系統(tǒng)的前進量（毫米/分） 。fV實際上，無論哪種攻絲主軸系統(tǒng)都難于達到這一點。因此，在組合機床上，絲錐和攻絲主軸系統(tǒng)絕大多數(shù)都不是剛性連接，而是在二者之間設有進給差的補償環(huán)節(jié)，補償越靈活則加工出的螺紋精度越高。2.1.2、常用攻絲組合機床的結(jié)構(gòu)方案通用機床加工螺紋的特點是主運動和進給運動之間保持嚴格的傳動比關系，即內(nèi)聯(lián)系傳動。攻絲組合機床也不例外。根據(jù)實現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動系統(tǒng)所選用的機構(gòu)不同，攻絲組合機床可以分為下列兩大類：（1）采用攻絲動力頭的攻絲組合機床（2）采用攻絲靠模裝置的攻絲組合機床※本設計中采用的即是第（2）類：采用攻絲靠模裝置的攻絲組合機床。用攻絲靠模裝置加工內(nèi)螺紋的特點是，攻絲主軸系統(tǒng)的進給運動由攻絲靠模機構(gòu)得到。靠模機構(gòu)由靠模螺桿和靠模螺母組成，其螺距應等于被加工螺孔的螺距，當靠模螺桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，則帶動絲錐向前進給一個螺距 ，要求 盡桿t桿t量接近 。工t攻絲靠模應用于攻絲裝置中的情況是：電動機傳動主軸通過靠模螺桿帶動絲錐回轉(zhuǎn)，靠模螺桿通過攻絲接桿與絲錐連接，攻絲接桿是攻絲主軸靠模系統(tǒng)進給量與絲錐自行引進量的補償環(huán)節(jié)。當主軸及靠模螺桿正轉(zhuǎn)時，由于靠模螺母的作用，使靠模螺桿按螺母的螺距帶動絲錐進給，攻絲結(jié)束后，主軸反轉(zhuǎn)，絲錐退回。由于攻絲過程中，只是靠模螺桿帶動絲錐軸向移動，因此主軸于靠模螺桿連接處，軸向可以相對滑動，一般用滑鍵連接，滑動的最大距離即攻絲的最大行程。按標準設計，一般不超過 60 毫米。至于整個攻絲裝置，只要保留快速、調(diào)整等輔助運動即可。此種攻絲方法，靠?？梢越?jīng)磨制得到較準確的螺距，由于靠模桿帶動絲錐進給比較輕巧，再加上又有攻絲接桿補償攻絲主軸靠模系統(tǒng)與絲錐自行引進的21進給差，則攻絲時可得到較高的精度。與攻絲動力頭相比，攻絲裝置除了具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低的特點外，還由于每根靠模桿都有各自的螺距數(shù)值，因此可用一個攻絲裝置方便的加工處不同尺寸規(guī)格的螺紋，且可各自選用合理的切削用量。攻絲的工作循環(huán)如下：2.2 攻絲卡頭及攻絲靠模裝置2.2.1、攻絲卡頭攻絲卡頭用于連接絲錐和攻絲主軸，其主要作用是：1）保證絲錐與被加工的螺紋底孔自動對中，并保證絲錐順利的引進。2）補償絲錐每分鐘引進量與攻絲主軸每分鐘進給量之差值，保證絲錐引進與主軸進給同步。因此，所選用的攻絲卡頭具有很好的定心性和補償靈活性，徑向尺寸較小。2.2.2、攻絲靠模裝置在組合機床上攻制螺紋多采用攻絲靠模裝置。其原理仍然是“自引法”攻絲。這種攻絲裝置的進給運動，直接由靠模螺桿、螺母得到。常用的靠模裝置有：TO281 型攻絲靠模裝置和 TO282 型靠模裝置。※本設計中采用了通用的 TO281 型攻絲靠模裝置這種靠模裝置有攻絲靠模和攻絲卡頭配合組成，并由攻絲裝置配置成攻絲組合機床。動力由攻絲主軸通過雙鍵傳到攻絲靠模桿，再經(jīng)平鍵傳遞給攻絲卡頭上的絲錐。靠模螺母通過結(jié)合子和彈簧裝在套筒內(nèi)，套筒由壓板壓在靠模板誰上。攻絲時，靠模桿邊轉(zhuǎn)動邊向前移動，其進給量與絲錐引進量相同。壓板的壓力要適當，以保證絲錐遇到故障不能前進，扭力增大，靠模桿與靠模螺母同時轉(zhuǎn)動，停止進給，避免破壞傳動件或扭轉(zhuǎn)絲錐。這種裝置易于調(diào)整，只要松開壓板，則可方便的將攻絲靠模取出，且在變動加工螺孔規(guī)格時，易裝卸調(diào)換。222.3 攻絲行程控制機構(gòu)攻絲行程控制機構(gòu)用來控制攻絲工作循環(huán)，常見的形式有兩種：1、回轉(zhuǎn)式攻絲行程控制機構(gòu)，2、直線式攻絲行程控制機構(gòu)※本設計中采用了回轉(zhuǎn)式攻絲行程控制機構(gòu)中的 T7942 型控制機構(gòu)，它配置了組合行程開關。攻絲主軸正向切削回轉(zhuǎn)時，通過齒輪蝸桿、蝸輪，帶動擋鐵盤回轉(zhuǎn)，當攻絲到全深，盤相應的轉(zhuǎn)過一定的角度，盤上的反向擋鐵壓下組合開關中的反向觸點，攻絲電機反轉(zhuǎn)帶動絲錐反轉(zhuǎn)退回，盤亦隨之反轉(zhuǎn)，待絲錐退到原位，盤上原位擋鐵重新壓下原位觸點，切斷電機電源，主軸停止轉(zhuǎn)動，至此一個攻絲循環(huán)結(jié)束。若原位或反向觸點失靈，互鎖擋鐵隨即壓下互鎖觸點，使攻絲電機斷電起保護作用。根據(jù) T7942 攻絲行程控制機構(gòu)組合開關和擋鐵的布置關系，在完成一個攻絲行程時，擋鐵的回轉(zhuǎn)角度須在 120°~300°范圍內(nèi)，約為 0.33~0.83 圈?！驹O計中， ，其中 = =50 轉(zhuǎn)/分蝸桿盤 zn×=27蝸桿z24127n則 ≈2 轉(zhuǎn)/分盤因完成一個攻絲行程的時間 T= /80=0.366 分5.1所以完成一個攻絲行程，擋鐵會轉(zhuǎn)過 0.366×2=0.73 圈設計符合要求。232.4 主軸箱的其他問題2.4.1、攻絲電機功率及轉(zhuǎn)速的選擇確定攻絲電機功率，應考慮絲錐鈍化的影響，一般按計算功率的 1.5~2.5倍選取。 η切 削主 軸 箱 P=式中： ——消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為 kw；切 削——主軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取 0.8~0.9，加工有色金屬時取 0.7~0.8，主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值。則： = = ≈1.68kw切 削PDTVπ974014.3529×= =2.1kw主 軸 箱 8.61=2.5 =6.25kw電 機 主 軸 箱所以通過查表選擇電動機功率為 7.5kw。由于攻絲主軸的的轉(zhuǎn)速一般都比較低，為了便于設計和簡化傳動系統(tǒng)，通常采用 n=1000 轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速。2.4.2、攻絲主軸的制動攻絲主軸制動的目的是消除攻絲主軸——靠模系統(tǒng)在其電機反轉(zhuǎn)停止時的轉(zhuǎn)動慣量，使絲錐迅速而準確的停止在原位上。除一些主軸數(shù)少且轉(zhuǎn)動慣量小的攻絲主軸箱外，一般攻絲主軸都要制動。常用的制動方式有制動電機和電磁抱閘兩種。※本設計中采用制動電機，因為其結(jié)構(gòu)簡單，制動效果好。243、機床操作須知3.1、機床使用須知： 3.1.1、全面了解本機床的作用；3.1.2、機床工作前必須檢查：（1） 、冷卻液是否足夠。（2） 、各擋鐵和刀具位置是否正確，緊固是否可靠。（3） 、使機床空運行幾個循環(huán)，檢查動作是否正常，節(jié)拍時間，工作速度是否合乎要求，潤滑是否充分，冷卻是否正常。3.1.3、發(fā)生故障時的處理：（1） 、立即按下按鈕，使機床停止工作。（2） 、檢查，分析故障原因，并采取相應措施排除故障。（3） 、將轉(zhuǎn)換開關置于‘調(diào)整’位置，使各動力部件點動復位。（4） 、檢查機床受損情況并視情況酌情處理，必要時請機修人員進行修理。（5） 、機床修復后，須空運行幾個工作循環(huán)，情況正常才能繼續(xù)工作。3.1.4、機床工作結(jié)束時的處理：（1） 、要使機床停止在原位狀態(tài)。（2） 、切斷電源開關。（3） 、掃除切屑，將機床清理干凈，定位面等部位須擦干凈并涂上干凈潤滑油。3.1.5、加強日常維護保養(yǎng)工作，按要求定期更換潤滑油3.2、機床操作順序人工上料→手動按夾緊按鈕(工件夾緊)→主電機正轉(zhuǎn)（攻進）→到位發(fā)訊→主電機反轉(zhuǎn)（攻退）→至原位發(fā)訊、主電機停止→人工下料。完成一工作循環(huán)。3.3、機床調(diào)整環(huán)節(jié)3.3.1 重要的互鎖條件：夾具未處于夾緊狀態(tài)時，攻絲機構(gòu)不允許動作。3.4、一般故障排除的方法:3.4.1、動力部件至終點不退回，檢查終點開關或壓力繼電器信號是否發(fā)出；3.4.2、動力部件不運動，檢查電源是否接通，各運動部件原位信號是否齊全。3.4.3、各運動部件速度不正常，檢查主軸箱的齒輪選擇是否正確；3.4.4、刀具切削刃磨損過快，檢查刀具材料是否正確。3.5、潤滑說明25主軸箱由內(nèi)部潤滑泵供油潤滑，主軸軸承采用高速鋰基脂潤滑。潤滑油應 10 周更換，油的牌號為 30#，容積 18L。小 結(jié)經(jīng)過一個學期緊張而有序的工作，我們的畢業(yè)設計終于畫上了句號。在設計過程中，從查閱資料，翻譯外文，方案設計到最后形成裝配圖，大到總體結(jié)構(gòu)，小到每個螺釘，無不親身恭為。在指導教師張宇副教授的悉心指導下，D3115 柴油機機體頂面攻絲專用機床主軸箱設計得以順利完成。這里值得注意的是，主軸箱傳動系統(tǒng)的設計，傳動軸的位置布置應該有多種方式，只要能夠滿足主軸箱內(nèi)的傳動要求就可以了。除了專業(yè)知識能“溫故而知新” ，還學到了更多課堂上沒接觸過的專業(yè)知識，同時也領略了機械設計知識的博大精深。而且，學以致用，把理論知識用于實踐，加強了獨立思考能力和動手能力。并一絲不茍地反復計算各種參數(shù)，校核和繪圖。其次，在設計的過程中，我鞏固并強化了對 AUTOCAD 等計算機繪圖軟件和OFFICE 辦公軟件的操作，增強了對計算機和英語知識的理解和運用，獲益非淺。26致 謝為期近 3 個月的畢業(yè)設計結(jié)束了，在此，我非常感謝我的指導老師——張宇副教授，以及給我指點和幫助的徐紅麗老師，還有江蘇多棱數(shù)控機床有限公司的高級工程師——夏老師！在整個設計過程中，張宇副教授一直認真負責地指導我，她嚴謹認真的做學問的態(tài)度值得我去學習，我遇到無法解決的難題時，她經(jīng)常能幫助我分析出問題的關鍵點，特別是在主軸箱的設計中，我的設計相當?shù)臒┈?，是她教導我如何做下去。同時，我也非常感謝大學四年，所有關心和教育過我的所有老師，你們教導我的話語，我一直銘記心中，并將激勵我在將來的生活中不斷的努力。在我即將畢業(yè)之際，我想對你們說：“老師您辛苦了！”此外感謝我的母?！Ｖ莨W院，感謝她給了我成長與鍛煉的機會！27參考文獻[1] 徐灝.機械設計手冊 [S].機械工業(yè)出版社.1991[2] 大連組合機床研究所 .組合機床設計[M].機械工業(yè)出版社. 1999[3] 任嘉卉.公差與配合手冊[S]. 機械工業(yè)出版社.1990[4] 清華大學機械設計組聯(lián)合出版.機床原理[M].中央廣播電視大學出版社.1990[5] 謝家瀛.組合機床設計簡明手冊[M].機械工業(yè)出版社.1994[6] 哈爾濱工業(yè)大學 ,哈爾濱市教育局,《專用機床設計與制造》編寫組. 專用機床設計與制造[M].黑龍江人民出版社.1979[7] 林學文,顧貽善.機床主軸部件和主軸箱剛度的試驗研究. 機械制造[J] 1992,4:12-13[8] 皮作良.英國的組合機床制造業(yè)——對英國幾家組專機床生產(chǎn)廠考察的報告. 組合機床與自動化加工技術[J] 1988,5:18-19[9] 樓競.組合機床總體方案的優(yōu)化設計與評估. 組合機床與自動化加工技術[J] 1987,5:16-1728附一：外文翻譯一個綜合于運動學和動力學并聯(lián)運動的高速鉆床Reuven Katz, Zhe LiEngineering Research Center, Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109-2125, USAReceived 2 March 2003; received in revised form 20 February 2004; accepted 22 April 2004摘要典型地, 稱為“高速鉆床”說法就是主軸具有高的切削速率的能力。高速鉆床(HSDM)的定義擴充，包含有非?？斓暮驼_的點到點的運動。 新的 HSDM由有一個帶有輸入二個線性電動機的平面并聯(lián)機械裝置組成。論文把重心集中在這一個綜合運動學和動力學的并聯(lián)機器(PKM)上。綜合運動學是介紹了一種為了理想鉆孔操作和正確的點到點定位的輸入運動計劃的新方法。綜合動力學的目的是減少PKM使用彈簧機械要素時的輸入動力。#2004 Elsevier 公司版權(quán)所有。關鍵詞: 并聯(lián)運動機床; 高速鉆床; 運動學和動力學的綜合1.介紹在最近的幾年里，各式各樣的PKM被研究所和工業(yè)協(xié)會所介紹出來。 大部分, 但不是所有, 這些機器以眾所周知的斯圖爾特月臺[1]為基礎結(jié)構(gòu)。 這些并聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是高公稱的負載重量比，好的位置精度和堅固的結(jié)構(gòu)[2]。斯圖爾特式 PKM的主要缺點是相對機床尺寸的小工作空間和相對慢的操作速度 [3,4]。機床刀具的工作空間是指刀具尖端能夠移動和切削材料所需要的容積。平面的斯圖爾特月臺的設計在[5]中被提到，像是對無CNC機器作翻新改進的方法需要塑料的鑄模機制一樣。PKM[5]的設計允許可以調(diào)整幾何學已經(jīng)被規(guī)定了的最佳的再配置的任何路徑。 一般的，改變一根或較多連桿的長度是以PKM受約束的順序來做幾何學的調(diào)整。在機床設計中，“定長度連桿”的PKM應用比“不定長度連桿”的共同點要少的多。一個優(yōu)秀“定長度連桿”型的機器例子被顯示在 [6]。Renault-Automation Comau已經(jīng)建造叫做“Urane SX”的機器。在此HSDM被描述成是一個利用帶有“定長度連桿”組成的并聯(lián)機械裝置。鉆床操作在文學[7]中被很好的介紹了。汽車中工業(yè)，一項廣泛的實驗研究關于高速鉆孔的操作在[8]中被報告。數(shù)據(jù)從數(shù)百個鉆床控制實驗被收集起來，是為了具體指定鉆床質(zhì)量所必須的參數(shù)。理想的鉆床運動和制造高質(zhì)量鉆床的指導方針通過理論和實驗的研究被呈現(xiàn)在[9]中。在被建議的PKM綜合中，我們遵循[9]中的結(jié)論。新推出的PKM的詳細機械結(jié)構(gòu)在[10,11]被介紹，機器的大致結(jié)構(gòu)顯示在圖1中；它有大的工作空間，高速點到點的高速運動和非常高的鉆速。并聯(lián)的機械29裝置提供給了Y和Z軸的動作，X軸動作是由工作臺提供的。為了達成高速的運轉(zhuǎn)，用了二個線性馬達來驅(qū)駛機械裝置和用一個高速的主軸來鉆孔。這篇論文的目的就是描述新的運動學的和動力學綜合的方法的發(fā)展，為改良機器的運轉(zhuǎn)。經(jīng)過為鉆床輸入動作計劃和點到點定位，機器的誤差將會被減少，而且完成孔的質(zhì)量能被極大的提高。通過增加一個彈簧機械要素到PKM，輸入動力就能被最小化以便機器的尺寸和能量損耗就被降低。數(shù)字模擬的正確查證和熱交換率的方法呈現(xiàn)在這篇論文中。2.PKM模型的運動學和動力學的運動方程式PKM模型的概要線圖在圖2中被顯示。由于機床刀具庫的一致，Z軸是沿著工具運動的方向的。PKM模型有部分1和部分6二個輸入指示(二個線性電機)，和一個刀具的輸出動作。在PKM模型應用中，定位和鉆孔運動分別通過 ( y 軸動作相對點到點的定位)和 (z軸動作相對鉆孔)表示。剛體和柔性體的PKM模型運動方程式都被發(fā)展了。剛體方程式被用來綜合輸入鉆床的動作計劃和輸入力量還原。柔性體方程式被用來在刀具點到點定位之后的剩余振動控制。302.1.剛性連桿的PKM模型的運動方程式機械裝置[12]表現(xiàn)使用了數(shù)字集成,刀具設備(含工作臺，主軸和刀具3 部份)的運動學方程式的發(fā)展依下列各項。刀具的變位是且其中b是點B和點C之間的距離,r是連桿AB的長度(連桿AB、CD和CE的長度是相等的)。刀具的速度是其中刀具的加速度是其中PKM模型的動力學方程式的發(fā)展如方程（7）所示，使用了拉格朗日的第二個類型的方程式[13]。其中t是系統(tǒng)的總動能； 和 是總坐標值和速度值; 是總力對應到 的的值。k是坐標系中總的獨立數(shù)目。在這里,