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根据组合机床的使用经验，适宜机床负荷率为?负?0.75~0.90，但本次设计由于客车厂年生产气缸盖的数量不大，所以机床负荷率偏小，可见机床的工作效率可进一步提高。
2.4.2 编制生产率计算卡
生产率计算卡是按一定格式要求编制的反映零件在机床上的加工过程、工作时间、机床生产率、机床负荷率的简明表格。具体内容生产率计算卡（见附表）。
3 组合机床主轴箱设计
3.1 组合机床主轴箱设计内容简介
3.1.1 组合机床主轴箱的用途及分类
主轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，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。
3.1.2 设计的具体内容
主轴箱按专业要求设计，由通用件组成。通用主轴箱主要由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套、轴承等零件和附加机构组成。
1.箱体类零件
其中箱体类零件：主轴箱体、前后上侧盖等。卧式主轴箱厚度为325mm，传动类零件有主轴、传动轴、手柄轴(供更换、调整刀具和主轴箱装配及维修检查主轴精度时回转主轴用)传动齿轮、动力箱或电机齿轮等为传动类零件。
叶片泵、分油器、注油杯、排油塞、通用油盘和防油套等为润滑和密封元件。 主轴箱体编号500?500、前后盖材料HT15?33、前盖编号为T0711?12、后盖编号为T0711?13，主轴箱体厚180mm，前盖厚度为55mm、后盖厚度为90mm；泵的齿轮安排在第IV排，前后壁间安排为55mm，箱体类零件采用铸铁材料。
2.轴类零件
由于本次设计主轴箱属于钻孔主轴箱。 按支承型式不同可分为2种：
(a)前、后支承均为圆锥滚子轴承的主轴(简称滚锥主轴)。 (b)前后支承均为推力球轴承和无内圈滚子轴承的主轴。
主轴材料一般为40Cr钢，热处理C42，有滚针轴承的主轴材料为20Cr钢，热处理S0.5~C59。
通用主轴的最小轴间距可参看有关资料。 通用主轴的最小系列参数见表(3-1).
表3-1通用传动轴的系列参数
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传动轴类型 滚锥传动轴 滚针传动轴 埋头传动轴 手 柄 轴 油泵传动轴 钻孔用蜗杆轴
传动轴采用滚针传动轴；前后支承均为滚针轴承，手柄轴、油泵轴材料45钢，调质处理T215。通常齿轮有三种，传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮，材料为45钢。热处理为齿部高频淬火G54。通用齿轮的系列参数见表(4-3).
动力箱齿轮有A型(宽度为84mm)和B型(宽度为44mm)两种。当采用90mm厚的基型后盖时，选A型；当采用50mm厚后盖和100mm、125mm厚的加后盖时，均采用B型动力齿轮。
表3-2通用齿轮的系列参数
齿轮 宽度种类 (mm) 24 传动 齿轮 32 16~50连续 传 动 轴 直 径 (mm) 20 20 20 25 25 25 25 30 30 30 30 35 35 40 40 40 40 50 50 60 种 类 17 8 8 6 1 2 齿 数 模数(mm) 孔径(mm) 数量 2 2.5 3 15、20、25、30、35、395 40 597 16~17(16~50连续，2 2.5 3 4 25、30、35、40、50、50~70仅有偶数齿) 60 动力84 21～26 3、4 25、30、40、50 40 箱齿 44 轮 电机 79 齿轮 21~26 3 18、22、28、32、36 20
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3.2 主轴箱设计
3.2.1 绘制主轴箱设计原始依据图
在绘制主轴箱图是根据“三图一卡”中已知： (1)主轴箱轮廓尺寸为500?500mm。 (2)工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸。 (3)工件与多轴箱相对位置尺寸。 附表：
(1)被加工零件名称：气缸盖； 材料：HT 150； 硬度：HB163～HB229 (2)主轴外伸尺寸及切削用量 (3)动力部件
1TD32?II型动力箱，电动机型号为Y100L2?4型，电动机功率为P?3.0kw，电动机转速为n?1440rmin，输出转速为720rmin，输出轴距箱底面距离为125mm。其它尺寸可查动力箱联系尺寸图 表(3-3)
轴号 工序内容 加工直径 主轴直径 主轴外伸度 (mm) (mm) f Vf mm mmrrmin min 0.15 14 n 1、2 3、4 钻 孔 5、6 1、主轴结构形式的选择
主轴结构型式由原零件加工工艺决定，并应考虑主轴的工作条件和受力情况。进行钻削加工的主轴，周向切削力较大，采用推力球轴承承受轴向力，用向心球轴承承受径向力，钻削时轴向力是单向的。因此推力球轴承在主轴前端安排即可。
2、主轴直径和齿轮模数的初步确定
动力滑台的最大进给力F进应大于各主轴切削产生的轴向力的总和。这是因为还要克服滑台移动引起的磨擦阻力的缘故。 3、传动系统的设计与步骤
传动系统是通过一定的传动链把动力箱输出轴传进来的动力和转速按要求分配到各主轴。 4、对传动系统的一般要求
在保证主轴强度、刚度、转速和转向的前提下，力求使主要传动件的规格小，数量少，体积小。因此，要注意以下几点：
?9 ?20 ?30/?20 500 18
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（1）尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。 （2）一般情况下，尽量不采用主轴带动主轴的方案。 （3）多轴箱内齿轮传动副传动比为1—1.5。
（4）若驱动轴转速较高，可采用逐步降速传动，若驱动轴转速较低，可选使速度升高一点再降速。
（5）主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承以减少主轴的扭转变形。 （6）驱动轴直接带动的传动轴不超两根。
综上所述，该图一般应包括下列内容：
(1)所有主轴的位置尺寸及工件与多轴箱的相关尺寸。在标注主轴的位置及相关尺寸时，首先要注意多轴箱和被加工零件在机床上是面对面摆放的，因此多轴箱横截面上的水平方向尺寸应与被加工零件工序图的水平尺寸方向相反。其次，多轴箱上的坐标尺寸基准和被加工零件工序图的基准常不相重合，应根据多轴箱和被加工零件的相对位置找出统一基准，并标注出其相对位置关系尺寸。如图3-1中被加工零件中心 与多轴箱中心线与多轴箱中心线重合，可作为水平方向的尺寸基准，所有轴孔的水平方向尺寸都由此基准算起。零件与多轴箱相对位置确定之后，可在多轴箱上设置坐标，根据工序图各孔位置尺寸，计算出多轴箱上各主轴的坐标，具体计算可参照《组合机床设计》主轴箱设计部分。
(2)应该在图中标注主轴转向。由于标准刀具多为右旋，因此要求主轴一般为逆时针旋转(面对主轴方向看)，逆时针转向可不标注，只注顺时针转向。如图3-1中各轴均为逆时针转向，所以全不标注方向。
(3)图中应标出主轴箱的外形尺寸。
(4)列表标明工件材料，加工表面要求，并注出各主轴的工序内容，主轴外伸部分尺寸和切削用量等。如图3-1中的附表部分表(3-3)中所示。
(5)注明动力箱型号，功率P(kw)，转速n(rmin)和其它主要参数。
3.2.2 轴结构型式的选择及动力计算
(一)主轴结构型式的选择
主轴结构型式由零件加工工艺决定，并应该考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承型式是主轴部件结构的主要特征，由于本次设计零件的加工需要进行钻孔加工的主轴，径向切削力较大，最好用滚锥轴承承受径向力。 轴结构型式的选择及动力计算 （二）主轴直径和齿轮模数的初步确定
主轴直径经计算得为?20mm；在由表(3?1)和(3?2)可确定传动轴径为
?30mm；驱动轴径为?25mm；油泵传动轴径为?20mm；手柄轴径为?30mm。 初选模数可由下式估算，再通过类比确定：
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m?(30~20)3式中：
P(mm) z?n P——齿轮传递功率(KW)；
z——一对齿轮中小齿轮的齿数； n ——小齿轮的转数(rmin)；
驱动齿轮Z驱与其配合齿轮Z7的参数计算
1.确定驱动轴Z驱和与其配合齿轮Z7齿轮类型、精度等级
1）驱动齿轮与其配合齿轮材料均为45钢，硬度均为240HBS. 2）按传动方案选驱动齿轮齿数Z驱?21，Z7=56.
3）钻孔机床为小型组合机床，速度不高，故选用7级精度.
2.按齿面接触强度设计
kT?(u?1)ZE由设计计算公式d1t?2.3233t1?du[?H]22
1) 确定公式内的各计算数值 （1） 试选载荷系数 kt=1.3； （2） 计算齿轮传递的扭矩；
95.5?105P95.5?105?1.134?N?mm?15146N?mm； T1?n驱715（3） 由〈〈机械设计〉〉表10-7选取齿宽系数?d?1；
（4） 由上书表10-6查得材料的弹性影响系数ZE?189.8MPa；
（5） 由上书图10-21c按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限?Hlim1?750MPa;配合齿轮Z8的接触疲劳强度极限?Hlim2?680MPa; （6） 由式N1?60njLh?60?715?1?(2?8?300?15)?3.09?109 N2?N1/u?3.09?109/2.66?1.16?109；
（7） 由上书图10-19查得接触疲劳强度寿命系数KHN1?0.94,KHN2?0.95； （8） 计算接触疲劳许用应力
失效概率为1%，安全系数S=1，
K?0.94?750由式[?H]1?HN1Hlim1??705MPa,
S1K?0.95?680[?H]2?HN2Hlim2??646MPa；
S120
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