三代輪轂軸承內(nèi)圈法蘭孔組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)

宋成琳

摘? 要：以提高三代輪轂軸承內(nèi)圈法蘭孔的加工效率為主要目的，根據(jù)加工孔直徑大小、材料以及工作情況，計(jì)算相關(guān)的切削用量進(jìn)而計(jì)算軸向力、扭矩和切削功率，確定主軸的形式與直徑以及所需動(dòng)力，選擇合理的動(dòng)力部件，依據(jù)三圖一卡繪制原始依據(jù)圖，確定主軸和驅(qū)動(dòng)軸的位置，合理布置傳動(dòng)軸的位置，來完成整個(gè)主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使主軸獲得所需轉(zhuǎn)速從而進(jìn)行鉆孔。此次設(shè)計(jì)的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)可以同時(shí)加工三代輪轂軸承內(nèi)圈法蘭孔，因此可以提高法蘭孔的加工效率和加工精度。

關(guān)鍵詞：組合鉆床? 主軸箱? 三代輪轂軸承

中圖分類號(hào)：TH132.41 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（a）-0085-02

1? 組合鉆床設(shè)計(jì)概述

輪轂軸承是汽車承重及為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供精確導(dǎo)向的重要部件，近年來，隨著科技進(jìn)步和汽車設(shè)計(jì)開發(fā)水平的不斷提高，國內(nèi)汽車輪轂軸承的開發(fā)已經(jīng)到了第四代、廣泛應(yīng)用已經(jīng)到了第三代[1]，目前國內(nèi)三代汽車輪轂軸承法蘭孔的加工還不能實(shí)現(xiàn)同時(shí)加工，這樣就降低了內(nèi)圈法蘭孔的加工效率和加工精度。

2? 法蘭孔技術(shù)要求

此次設(shè)計(jì)的工況為要求加工5個(gè)Φ14的孔，孔的表面粗糙度為Ra3.2，該孔的材料為65Mn，HB240～270，要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)量為40000件，采用單班制的生產(chǎn)方式。

3 組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)

下面以通用多軸箱的設(shè)計(jì)為例進(jìn)行分析如下。

3.1 主軸箱所需進(jìn)給力、功率及動(dòng)力部件選擇

（1）所需進(jìn)給力和功率。

根據(jù)鉆孔的直徑是Φ14，5個(gè)同心圓分布，材料是65Mn。

σb=100MPa，查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》[2]選v=9.4m/min，

s=0.17mm/r;根據(jù)公式可得：

P=3.3DS00.7 σb0.75=422.63? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

Mkp=1.65D2S0.8 σb0.7=1968.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

=0.432kW? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

（2）動(dòng)力部件的選擇。

動(dòng)力箱主要是根據(jù)主軸所需要的電動(dòng)機(jī)功率選取的，電動(dòng)機(jī)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附無法確定，η=0.9，估算P主=2.4kW;由P主=2.4kW，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》[3]選擇動(dòng)力箱1TD32-Ⅱ型，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L2-4，電動(dòng)機(jī)功率P=3.0kW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1430r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速n=715r/min。

3.2 主軸形式和直徑的確定

根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》[3]，該組合機(jī)床主要用來鉆孔，因此采用球軸承的主軸。

主軸直徑可根據(jù)公式（4）進(jìn)行估算：

=2.322cm ? ? ? ?（4）

根據(jù)《組合機(jī)床講義》表5-26選取主軸直徑d=2.5cm=25mm。

3.3 確定多軸箱的輪廓尺寸

標(biāo)準(zhǔn)的多軸箱厚度是一定的，因此主要是確定多軸箱的高度H、寬度B和最低主軸高度h1，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》[3]。

根據(jù)加工零件圖可知，b=114mm，h=103mm;根據(jù)書上推薦值取b1=100mm。根據(jù)推薦范圍取h1=100mm。則可根據(jù)尺寸和公式計(jì)算出箱體輪廓尺寸為B=314mm。H=303mm。

查取輪廓尺寸的標(biāo)準(zhǔn)，確定組合機(jī)床的多軸箱的輪廓尺寸為B×H=400×400。

3.4 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)

根據(jù)所選的電動(dòng)機(jī)查表確定驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速，然后通過繪圖、試湊確定傳動(dòng)鏈。

（1）根據(jù)原始依據(jù)圖計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)。

驅(qū)動(dòng)軸0（140，94.5）主軸1（140，200）

主軸2（216.57，151.63）主軸3（201.14，83.37）

主軸4（98.86，83.37）主軸5（83.43，151.63）

（2）齒輪模數(shù)的選擇。

齒輪模數(shù)可以按照《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》公式（5）來進(jìn)行估算[3]：

（5）

取傳動(dòng)比為1.444，則n=715/1.444=495（r/min），最小齒數(shù)為2124，取z=21，則m=2.04;

根據(jù)取驅(qū)動(dòng)軸模數(shù)m1=3，主軸模數(shù)m2=2.5。

3.5 確定傳動(dòng)軸的位置及齒輪齒數(shù)

（1）最小齒數(shù)的確定。

為了保證齒輪的齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到鍵槽厚度a>2mm。

主軸直徑d=25mm，根據(jù)《機(jī)械工程圖學(xué)》附表查出：齒輪t=28.3mm，當(dāng)m2=2.5時(shí)，主軸上的齒輪最小齒數(shù)為Zmin≥24.8;所以主軸上的齒輪齒數(shù)要大于等于25。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸的直徑是d=30mm時(shí)，查表得：

齒輪t=33.3mm，當(dāng)m1=3時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪最小齒數(shù)為Zmin≥18.9;所以驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪齒數(shù)要大于等于19。

（2）傳動(dòng)軸位置及模數(shù)的確定。

傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)計(jì)算公式如下：

（6）

A=m×（Z主+Z從）/2=m×s ? ? ? ?（7）

（8）

（9）

根據(jù)主軸箱坐標(biāo)圖得傳動(dòng)軸與主軸1之間距離A11=70，主軸1的模數(shù)m2=2.5，齒數(shù)取Z1=30，得Z1'=26，n1'=571.75r/min，Z0=20.76則取整數(shù)Z0=21;取傳動(dòng)軸的模數(shù)m3=2。

根據(jù)加工工藝及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，5根主軸上的齒輪模數(shù)和齒數(shù)均可以相等。由此可得出此次設(shè)計(jì)的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如圖1所示。

4? 結(jié)語

依據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)原理設(shè)計(jì)出此傳動(dòng)系統(tǒng)，可以有效的改善三代汽車輪轂軸承的加工條件，提高三代汽車輪轂軸承加工效率和加工精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋祥峰.輪轂軸承的定義、分類和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（12）：178-180.

[2] 楊黎明，楊志勤.機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[3] 謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.