ca6140車床主軸箱的設(shè)計(jì)改孟杰說(shuō)明書(shū)

1、調(diào)研大學(xué)三年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，大學(xué)學(xué)習(xí)生活中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)也是最重要一個(gè)環(huán)節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是對(duì) CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗(yàn)證、機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算（伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇或設(shè)計(jì)、編碼盤安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）、主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理等。對(duì)普通車床主軸箱的設(shè)計(jì)符合我國(guó)國(guó)情，即適合我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，又是國(guó)內(nèi)許多企業(yè)提高生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平和精密程度的主要途徑，在我國(guó)有著廣闊的市場(chǎng)。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，該設(shè)計(jì)既有機(jī)床結(jié)構(gòu)方面內(nèi)容，又有機(jī)加工方面內(nèi)容，有利于將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用。雖然設(shè)

2、計(jì)者未曾系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)床設(shè)計(jì)的課程，但通過(guò)該設(shè)計(jì)拓寬了知識(shí)面，增強(qiáng)了實(shí)踐能力，對(duì)普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床都有了進(jìn)一步的了解。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為在大學(xué)校園里的最后一堂課、最后一項(xiàng)測(cè)試，它既是一次鍛煉，也是一次檢驗(yàn)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我獲益匪淺。在此，我要衷心感謝和細(xì)致指導(dǎo)。對(duì)關(guān)心由于畢業(yè)設(shè)計(jì)是第一次綜合性設(shè)計(jì)，無(wú)論是設(shè)計(jì)本人的紕漏還是經(jīng)驗(yàn)上的缺乏都難免導(dǎo)致設(shè)計(jì)的一些和，在此，懇請(qǐng)老師和給以指正。摘 要作為主要的車削加工機(jī)床，CA6140 機(jī)床廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)中，本設(shè)計(jì)主要針對(duì) CA6140 機(jī)床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有機(jī)床主要參數(shù)的確定，傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定，對(duì)主要零件 進(jìn)行了計(jì)算和

3、驗(yàn)算，利用三維畫(huà)圖進(jìn)行了零件的設(shè)計(jì)和處理。：CA6140 機(jī)床主軸箱 零件 傳動(dòng)Abstractmechanical prosing industry, the main design for the spindox CA6140 machine design, determine the design is the main content of the mainparameters ofthe machine, draws up the transmis plan and thetransmis system, the mainparts of the calculation and ch

4、ecking, for the design and prosing parts of the 3D drawing software.Keywords: CA6140 machine tool spindox parts transmisAs a major turning prosing machine, CA6140 machine is widely used in第一章 引言普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的 65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。CA6140 型普通車床的主要組成杠、絲杠和床身。主軸箱：又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)一系

5、列的變速機(jī)有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機(jī)床的使用價(jià)值就會(huì)降低。進(jìn)給箱：又稱走刀箱，進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)，調(diào)整其變速機(jī)構(gòu)，到所需的進(jìn)給量或螺距，通過(guò)光杠或絲杠將運(yùn)動(dòng)傳至刀架以進(jìn)行切削。絲杠與光杠：用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動(dòng)。絲杠是專門用來(lái)車削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面車削時(shí)，只用光杠，不用絲杠。要結(jié)合溜板箱的內(nèi)容區(qū)分光杠

6、與絲杠的區(qū)別。溜板箱：是車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成刀架直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，通過(guò)光杠傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，通過(guò)絲杠帶動(dòng)刀架作縱向直線運(yùn)動(dòng)，以便車削螺紋。第二章 機(jī)床的規(guī)格和用途CA6140 機(jī)床可進(jìn)行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。主軸三支撐均采用滾動(dòng)軸承；進(jìn)給系統(tǒng)軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)；縱向與橫向進(jìn)給由手柄，并附有快速電機(jī)。該機(jī)床剛性好、功率大、操作方便。第三章 主要技術(shù)參數(shù)工件最大回轉(zhuǎn)直徑：在床面上-400 毫米在床鞍上-210 毫米工件最大長(zhǎng)度（四種規(guī)格）-750、1000、1500、2000 毫米主軸孔徑-48 毫米主軸前端

7、孔錐度 -400 毫米主軸轉(zhuǎn)速范圍：正傳（24 級(jí)）-101400 轉(zhuǎn)/分反傳（12 級(jí)）-141580 轉(zhuǎn)/分加工螺紋范圍：公制（44 種）-1192 毫米英制（20 種）-224 牙/英寸模數(shù)（39 種）-0.2548 毫米徑節(jié)（37 種）-196 徑節(jié)進(jìn)給量范圍：細(xì)化 0.0280.054 毫米/轉(zhuǎn)縱向（64 種）正常 0.081.59 毫米/轉(zhuǎn)加大1.716.33 毫米/轉(zhuǎn)細(xì)化 0.0140.027 毫米/轉(zhuǎn)正常 0.040.79 毫米/轉(zhuǎn)橫向（64 種）加大0.863.16毫米/轉(zhuǎn)刀架快速移動(dòng)速度：縱向-橫向 -主電機(jī)：4 米/分4 米/分功率-7.5 千瓦轉(zhuǎn)速-1450 轉(zhuǎn)/分快速

8、電機(jī)：功率-370 瓦轉(zhuǎn)速-2600 轉(zhuǎn)/分冷卻泵：功率-90 瓦流量-25 升/分工件最大長(zhǎng)度為 1000 毫米的機(jī)床：外形尺寸（長(zhǎng)寬高）-266810001190 毫米重量約-2000 公斤第四章 傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定4.1 確定極限轉(zhuǎn)速已知主軸最低轉(zhuǎn)速 nmin 為 10mm/s,最高轉(zhuǎn)速 nmax 為 1400mm/s，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為 Rn=nmax/nmin=144.2確定公比選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為1.12求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z Z=lgRn/lg+1= lg14/lg1.12+1=24確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 24=2322繪制轉(zhuǎn)速圖4.34.44.5（1）選定電一般金屬切削機(jī)床的

9、驅(qū)動(dòng)，如無(wú)特殊性能要求，多采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電。Y 系列電高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。根據(jù)機(jī)床所需功率選擇 Y160M-4，其同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min。（2）分配總降速傳動(dòng)比總降速傳動(dòng)比為 uIin/nd=10/15006.67103,nmin 為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動(dòng)比。然后，將總降速傳動(dòng)比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動(dòng)比。確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)傳動(dòng)軸數(shù)變速組數(shù)+定比傳動(dòng)副數(shù)+1=6繪制轉(zhuǎn)速圖先按傳動(dòng)軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)格距 lg

10、畫(huà)出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上，先分配從電轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在串聯(lián)的雙軸傳動(dòng)間畫(huà)上 u(kk+1)min.再按結(jié)構(gòu)式的級(jí)比分配規(guī)律畫(huà)上各變速組的傳動(dòng)比射線，從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。CA6140 傳動(dòng)系統(tǒng)圖第五章 主要設(shè)計(jì)零件的計(jì)算和驗(yàn)算5.1 主軸箱的箱體主軸箱中有主軸、變速機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等。主軸箱除應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)外，還應(yīng)具有較高的傳動(dòng)效率，傳動(dòng)件具有足夠的強(qiáng)度或剛度，噪聲較低，振動(dòng)要小，操作方便，具有良好的工藝性，便于檢修，成本較低，防塵、防漏、外形美觀等。箱體材料以中等強(qiáng)度的灰鑄鐵 HT150 及 HT200 為最廣泛,本設(shè)計(jì)選用材料為 HT20-40.箱體鑄造

11、時(shí)的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸(長(zhǎng)寬高),按下表選取.長(zhǎng)寬高(綜合考慮其它后，將箱體上各軸安裝空的位置確定如下圖：上圖中 XIV、XV 軸的位置沒(méi)有表達(dá)清楚具置參見(jiàn)零件圖。箱體在床身上的安裝方式，機(jī)床類型不同，其主軸變速箱的定位安裝方式亦不同。有固定式、移動(dòng)式兩種。車床主軸箱為固定式變速箱，用箱體底部平面與底部突起的兩個(gè)小垂直面定位，用螺釘和壓板固定。本主軸箱箱體為一體式鑄造成型，留有安裝結(jié)構(gòu)，并對(duì)箱體的底部為安裝進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。箱體的顏色根據(jù)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)確定，并考慮機(jī)床實(shí)際使用地區(qū)人們心理上對(duì)顏色的喜好及風(fēng)俗。箱體中預(yù)留了潤(rùn)滑油路的安裝空間和安裝螺紋孔及油溝，具體表達(dá)見(jiàn)箱體零件圖。傳動(dòng)系

12、統(tǒng)的 I 軸及軸上零件設(shè)計(jì)普通 V 帶傳動(dòng)的計(jì)算普通 V 帶的選擇應(yīng)保證帶傳動(dòng)不打滑的前提下能傳遞最大功率，同時(shí)要有足夠的疲勞強(qiáng)度，以滿足一定的使用。設(shè)計(jì)功率故Mn955常用 10 或 15 鋼，表面滲碳 0.30.5（mm）,淬火硬度達(dá) HRC5262。5.2.3 齒輪的驗(yàn)算驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為符合強(qiáng)度要求5.2.4 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無(wú)須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行

13、剛度驗(yàn)算。軸的抗彎斷面慣性矩（5.2.5 軸承疲勞強(qiáng)度校核機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。其額定傳動(dòng)系統(tǒng)的軸及軸上零件設(shè)計(jì)齒輪的驗(yàn)算驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為驗(yàn)算 222.25 的齒輪：傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力5.3.3 軸組件的剛度驗(yàn)算兩支撐主軸組件的合理跨距主軸組件的跨距對(duì)其剛度的影響很大，在繪制主軸組

14、件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對(duì)合理跨距 L。進(jìn)行計(jì)算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于 L。時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。機(jī)床設(shè)計(jì)的教科主軸組件柔度方程系在主軸端部 C 點(diǎn)家在時(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為：傳動(dòng)系統(tǒng)的軸及軸上零件設(shè)計(jì)齒輪的驗(yàn)算驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為N=M 955104 N (N mm) =扭nj5.4.3 軸組件的剛度驗(yàn)算兩支撐主軸組件的合理跨距主軸組件的跨距對(duì)其剛度的影響很

15、大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對(duì)合理跨距 L。進(jìn)行計(jì)算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于 L。時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。機(jī)床設(shè)計(jì)的教科主軸組件柔度方程系在主軸端部 C 點(diǎn)家在時(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為：機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。其額定結(jié)論CA6140 的主軸箱是機(jī)床的動(dòng)力源將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給機(jī)床主軸的基本環(huán)節(jié)，其機(jī)構(gòu)復(fù)雜而巧妙，要實(shí)現(xiàn)其全部功能在中的模擬仿真工作量非常大。這次設(shè)計(jì)的效果沒(méi)有預(yù)計(jì)的完美，有一些硬件方面的原因，在模擬仿真的時(shí)候，由于計(jì)算機(jī)的配置不能達(dá)到所需要求，致使運(yùn)行速度非常慢，不但時(shí)間上拖了下來(lái)，而且所模擬的效果很不理想。我接

16、受的設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì) CA6140 車床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)。主軸箱的結(jié)構(gòu)繁多，考慮到實(shí)際硬件設(shè)備的承受能力。在設(shè)計(jì)中也遇到了其它許多棘手，例如，每個(gè)人采用的度量標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致裝配的時(shí)候產(chǎn)生了，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題采用互相調(diào)節(jié)的方法，需要相互配合的兩個(gè)零件的設(shè)計(jì)者相互協(xié)調(diào)，最后實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的效果。對(duì)于一次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，總體安排很重要。這次設(shè)計(jì)由于總體安排剛開(kāi)始的時(shí)候沒(méi)有很合理的制定，所以工作量的實(shí)際大小與工作的具體性質(zhì)不是很明確，以致在開(kāi)始的幾天里沒(méi)實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。在隨后的工作過(guò)程中大家都注意了這一點(diǎn)，所以進(jìn)度勉強(qiáng)趕了上來(lái)，不過(guò)時(shí)間還是緊了點(diǎn)。對(duì)但最終大家努力完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。第七章在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師給予致謝很多的支持和幫助，在此我對(duì)在設(shè)計(jì)中對(duì)的指點(diǎn)和教導(dǎo)表示衷心的感謝！在此對(duì)那些在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助過(guò)家的幫助才能使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。同學(xué)以及了老師表示衷心的感謝。因?yàn)榇蟮诎苏?參考資料編目1.任殿閣，主編設(shè)計(jì)手冊(cè)遼寧科學(xué)技術(shù)1991 年 9 月2.3.主編計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)理工大學(xué)2003 年 3 月交通大學(xué)主編機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)