CA6140車床主軸箱的設計【含3張CAD高清圖紙、說明書】【LB0】

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畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 王旻涵 題目 車床主軸箱CA6140的設計 評 閱 人 評 語 該生論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能夠達到綜合訓練目的，題目有難度，工作量較大。按照選題要求做了詳盡的理論計算，能較好地運用技術用語和計量單位、格式、圖表、數(shù)據(jù)。論文語言表達流暢，格式符合規(guī)范要求；參考了相關課題的文獻資料，有一定的實踐指導意義。圖紙按規(guī)范進行折疊。 同意參加答辯。 簽字： 年 月 日 ? 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 王旻涵 題目 車床主軸箱CA6140的設計 指 導 教 師 評 語 該同學該學生基礎扎實,對基本知識,基本理論和基本技能的掌握比較完整和全面。論文切合現(xiàn)實的需要,較好地解決了現(xiàn)實生產生活工作中對該內容的需求，該同學能在老師的指導下完成畢業(yè)設計工作和論文的撰寫，論文符合要求。有良好的查閱、運用各種資料的能力；能夠進行選題要求的計算且結果合理；能夠熟練應用CAD軟件繪圖和運用辦公軟件進行排版。論文格式標準、層次清晰、文理通順。從完成論文情況來看該同學已具備了較強的實際動手能力和綜合運用知識的能力，達到了本科畢業(yè)設計論文要求。同意答辯。 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)答辯記錄 專業(yè):機械設計制造及其自動化 班級:1102 學號：311202302 姓名: 王旻涵 答辯內容記錄: 記錄人： 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科生畢業(yè)設計成績考核評價表 畢業(yè)設計 名 稱 車床主軸箱 CA6140的設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 王旻涵 評價人 權重 評價點 得分 指導教師 10 圖紙完備、整潔，設計說明書的撰寫質量 5 分析、計算、論證的綜合能力 5 能綜合運用所學知識和專業(yè)知識，獨立工作能力強 5 畢業(yè)實習表現(xiàn)、進度表書寫情況 評閱人 10 設計的有重大改進或獨特見解，有一定應用價值 5 設計的難度和工作量，結合本專業(yè)情況 5 計算、圖紙、公式、符號、單位是否符合工程設計規(guī)范 5 說明書的條理性、語言、書寫、圖表水平 答辯小組 10 設計規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度 10 答辯掛圖準備情況 10 答辯中思維敏捷，知識面寬厚程度 10 回答問題的正確性，有無錯誤 10 是否有創(chuàng)新意識，設計是否有新意 教師、評閱人和答辯小組按以上各條的相應評價點給出得分，合計總分數(shù)。 在總成績分數(shù)中，90-100分為優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79為中等，60-69為及格，不足60分為不及格，列入本表右側成績欄中。 注意：有嚴重抄襲現(xiàn)象的學生成績應定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴重的學生成績應降檔處理。指導教師、評閱人及答辯小組對此應切實注意，如有不可解決的分歧，可交于院系答辯委員會裁定。 合計分數(shù) 成績 答辯小組： 年 月 日 沈陽化工大學科亞學院 畢業(yè)設計（論文）答辯成績評定 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計（論文）答辯委員會于2015 年 6 月 5 日 審查了機械設計制造及其自動化專業(yè) 王旻涵 的畢業(yè)設計（論文）。 設計（論文）題目： 車床主軸箱CA6140的設計 設計（論文）專題部分： 設計方案的選擇與計算 選擇合適的傳動機構 設計（論文）共 42 頁，設計圖紙 3張 指導教師： 評 閱 人： 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會意見： 成績： 學院答辯委員會 主任委員（簽章） 年 月 日 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 文獻綜述 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述 車床主軸箱CA614O的設計文獻綜述 姓名：王旻涵 班級：機制1102 指導教師：侯志敏 摘要： 伴隨著國民經濟的快速發(fā)展，機械行業(yè)的市場呈現(xiàn)出一片光明的景象，國外的先進技術和經驗我們通過消化吸收，將其優(yōu)點轉化成我們的優(yōu)勢資源，利用其優(yōu)點我們將在制造業(yè)中占有一席之地。主軸箱是機床中的重要零部件，它承擔著整臺機床動力傳動的任務，機床的工作效率也受主軸箱的好壞影響，由此可見主軸箱的重要程度。 在機械加工行業(yè)中，CA6140機床作為主要的車削加工機床，被廣泛的應用該行業(yè)的零件加工中，此設計主要是對CA6140機床的主軸箱進行設計的，設計內容包括機床主要參數(shù)的確定，傳動方案以及傳動系統(tǒng)圖的擬定，對主要零件進行計算并用二維畫圖軟件對零件進行設計和處理。 普通車床又稱為臥式車床，因其主軸以水平方式放置的緣故，而被稱為臥式車床，是車床中應用最廣泛的一種，約占總數(shù)的65%。 組成的主要部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 主軸箱：將主電機傳來的旋轉運動經過一系列的變速機構,得到正反兩種轉向的不同轉，速使主軸得到所需的，同時進給箱接收到主軸箱分出部分動力，是主軸箱的主要任務。在主軸箱中車床的關鍵零件是主軸。直接影響工件的加工質量的主要因數(shù)是主軸在軸承上運轉的平穩(wěn)性，降低了主軸的旋轉精度，就等于降低機床的使用價值。 進給箱：進給箱：又被稱為走刀箱，進給運動的變速機構裝在進給箱中，他的進給量或螺距可通過調整其變速機構，切削可以通過光杠或絲杠將運動傳傳送至至刀架來進行。 絲杠與光杠：進給箱與溜板箱用用其進行連接，溜板箱所需的接受進給箱的運動和動力，溜板箱做縱向直線運動。車削各種螺紋是通過絲杠來做的，只用光杠進行工件的其他表面車削，而不用絲杠。 溜板箱：作為車床進給運動的操縱箱其實就是溜板箱，被固定在刀架底部的它，可可以和刀架一同進行做縱向、橫向進給、快速移動或螺紋加工。為了方便操作機床，各種操作手柄和按鈕被裝在溜板箱上。刀架：刀架部件位于床鞍上，其功能是裝夾車刀，并使車刀做縱向、橫向或斜向運動。 尾架：它位于床身的尾座軌道上，并可沿導軌縱向調整位置。尾座的功能是用后頂尖支撐工件。在尾座上還可以安裝鉆頭等加工刀具，以進行孔加工。 床身：床身固定在左床腿和右床腿上。床身是機床的基本支撐件。在床身上安裝著機床的各個主要部件，工作時床身使它們保持準確的相對位置。 主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身是組成CA6140車床的組成部。滾動軸承作為的主軸三支撐；雙軸滑移共用齒輪機構構成進給系統(tǒng)用；縱向與橫向進給由十字手柄操縱，并附有快速電機。該機床剛性好，功率大，操作方便。 CA6140機床廣泛的應用于機械加工行業(yè)中，CA6140機床主軸箱的作用就是把運動源的恒定轉速改變?yōu)橹鬟\動執(zhí)行件（主軸、工作臺、滑枕等）所需的各種速度；傳遞機床工作時所需的功率和扭矩；實現(xiàn)主運動的起動、停止、換向和制動。加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋均可用CA6140車床進行。 縱向、橫向進給、快速移動或螺紋加工。在溜板箱上裝有各種操作手柄及按鈕，工作時工人可以方便地操作機床。 正文： 隨著技術的發(fā)展，機床主軸箱的設計會向較高的速度精度，而且要求連續(xù)輸出的高 轉矩能力和非常寬的恒功率運行范圍。另外還會改善機床的動平衡，避免震動、污染和 噪音等。 本設計為 CA6140 機床的主軸箱。 作為主要的車削加工機床， CA6140 機床廣泛的應 用于機械加工行業(yè)中。 CA6140 機床主軸箱的作用就是把運動源的恒定轉速改變?yōu)橹鬟\動 執(zhí)行件（主軸、工作臺、滑枕等）所需的各種速度；傳遞機床工作時所需的功率和扭矩； 實現(xiàn)主運動的起動、停止、換向和制動。 主軸箱通常主要由下列裝置和機構組成：齒輪變速裝置；定比傳動副；換向裝置； 起動停止裝置；制動裝置；操縱裝置；密封裝置；主軸部件和箱體。根據(jù)機床的用途和 性能不同，有的機床主軸箱可以只包括其中的部分裝置和部件。 主軸箱是支承主軸并安裝主軸的傳動變速裝置，使主軸獲得各種不同轉速，以實現(xiàn) 主切削運動。該機床主軸箱剛性好、功率大、操作方便。CA6140 機床可進行各種車削工 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軸承；進給系統(tǒng)用 雙軸滑移共用齒輪機構；縱向與橫向進給由十字手柄操縱，并附有快速電機。該機床剛 性好、功率大、操作方便。 機床設計和制造的發(fā)展速度是很快的。 由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工 件間的某些相對運動關系和零件的一定強度和剛度， 發(fā)展至今日的高度科學技術成果綜 合應用的現(xiàn)代機床的設計，也包括計算機輔助設計（CAD）的應用。但目前機床主軸變 速箱的設計還是以經驗或類比為基礎的傳統(tǒng)（經驗）設計方法。因此，探索科學理論的 應用，科學地分析的處理經驗，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機床設計和制造水平，也將促進 設計方法的現(xiàn)代化。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械產品日趨精密、復雜，改型也日益頻繁，對機床的性能、精度、自動化程度等提出了越來越高的要求。機械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)上 述要求的重要技術措施之一，不僅能提高產品質量和生產率，降低生產成本，還能改善 工人的勞動條件。為此，許多企采用自動機床、組合機床和專用機床組成自動或半自動 生產線。但是，采用這種自動、高效的設備，需要很大的初期投資以及較長的生產準備 周期，只有在大批量的生產條件（如汽車、拖拉機、家用電器等工業(yè)主要零件的生產） 下、才會有顯著的經濟效益。 在機械制造工業(yè)中，單件、小批量生產的零件約占機械、加工的 70%～80%?？茖W技 術的進步和機械產品市場競爭的日益激烈，致使機械產 主軸箱的基本環(huán)節(jié)是將機床的動力源和運動傳遞給機床主軸，復雜而巧妙是其機構的特點，本設計對主軸箱總體方案進行了研究，不僅分析機床用途和規(guī)格以及特性，還對組成主軸箱的箱體、傳動系統(tǒng)和軸及軸上零件進行了結構上的設計和計算。 主軸、變速機構，操縱機構和潤滑系統(tǒng)等組成了主軸箱。保證運動參數(shù)和較高的傳動效率是主軸箱應該做到的，足夠的強度或剛度，較低噪聲，較小振動，操作方便，良好的工藝性傳動件是傳動件應具備的特性。 扭轉剛度下降10%-20%是受到箱體軸承孔的影響，導致彎曲剛度大幅下降，通過用凸臺和加強筋來補足因開口而受到削弱的剛度；還可適當增加壁厚來進一步保證。 支承和定位是箱體在主軸箱中的作用。共有15根軸在主軸箱中，通過安裝孔的位置可以完成軸的定位，由此可見，確定箱體上安裝孔的位置很重要?？紤]齒輪之間的嚙合及相互干涉是確定各軸安裝孔位置的主要問題，箱體上軸安裝孔位置確定可通過各對配合齒輪的中心距及變位系數(shù)來得出。 不同類型機床，定位安裝主軸變速箱的方式亦不同，分別是固定式、移動式。在箱體底部，在平面的底部，突起的兩個小垂直面位子，用螺釘和壓板固定,稱為固定式。一體式鑄造成型是本主軸箱箱體，因安裝需要對箱體的底部進行了相應的調整。通過床的總體設計及使用人們對顏色的喜好來確定箱體的顏色，箱體中預留了安裝空間。 普通V帶應保證帶傳動即不打滑又能傳遞最大功率，而且疲勞強度足夠，使用壽命得到一定的滿足。 對多片式摩擦離合器進行設計時，離合器的尺寸首先根據(jù)機床結構確定，在確定了安裝方式為軸裝式時，花鍵軸應外摩擦片的內徑d比小2～6mm，而離合器的徑向和軸向尺寸受內部摩擦片整體直徑d的確定的影響，嚴重的話主軸箱內部布局結構都會受影響，所以應合理選擇。 選取摩擦片的厚度通常為1、1.5、1.75、2（mm），0.2～0.4（mm）為內外層分離時 的最大間隙為,摩擦片的材料常用10或15鋼，摩擦片應具有較高的耐磨性、較大的摩擦系數(shù)、抗高溫、抗膠合性好等特點，0.3～0.5（mm）的表面滲碳,及HRC52～62的淬火硬度。 驗算齒輪強度，應選相同的模數(shù)，所承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，計算器接觸應力和彎曲應力。驗算齒面接觸應力是對高速傳動齒輪而言的，驗算齒根彎曲應力則是對低速傳動齒輪。而驗算齒根彎曲應力對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪來說，是必須的。 就傳動軸來說，除了過載軸外，一般其他的不必進行強度校核，僅剛度驗算。滾動軸承作為機床的傳動軸，導致失效主要原因是疲勞破壞，因此需要對疲勞進行驗算 總結： 主軸箱里有各種變速齒輪、主軸、制動裝置的載體，箱體在主軸箱中起到了重要作用，主要是起支承和定位的作用，主軸箱中包含了15根軸，而箱體有對軸起到了定位的作用。確定箱體上安裝孔在的位置的很重要。對軸和齒輪的設計也是至關重要的。確定主軸箱的整體設計是否合格，需要對軸的剛度以及軸承疲勞強度和齒輪強度、接觸應力、彎曲應力進行計算。最后通過CAD等一些繪圖軟件將設計畫出來。 在設計的過程中并不是一帆風順的，在設計期間遇到了很多的問題，像在齒輪的設計中，如何正確確定嚙合條件就遇到了問題，但是通過老師的指導和查閱大量的資料，最終問題解決了，并得出了準確的結論：輪齒的分布必須使主、從動齒輪相鄰同側齒廓在嚙合線上所卡的線段（法節(jié)）相同等等。 參考文獻 [1].任殿閣,張佩勤主編.《設計手冊》．遼寧科學技術出版社.1991年9月. 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[14].隋明明主編,史藝農審.《機械設計基礎》.機械工業(yè)出版社出版. 4 摘 要 伴隨著國民經濟的快速發(fā)展，機械行業(yè)的市場呈現(xiàn)出一片光明的景象，國外的先進技術和經驗我們通過消化吸收，將其優(yōu)點轉化成我們的優(yōu)勢資源，利用其優(yōu)點我們將在制造業(yè)中占有一席之地。主軸箱是機床中的重要零部件，它承擔著整臺機床動力傳動的任務，機床的工作效率也受主軸箱的好壞影響，由此可見主軸箱的重要程度。 在機械行業(yè)中，CA6140機床為主體的切割機，已廣泛應用于零件加工行業(yè)，這樣的設計主要是為CA6140車床主軸箱設計，設計內容包括確定主參數(shù)，傳輸方案及驅動系統(tǒng)圖，主要部分是通過使用二維繪圖軟件設計和零部件加工計算。 關鍵詞: CA6140； 機床； 主軸箱； 零件 Abstract With the rapid development of machinery industry, the market is bright, through the digestion and absorption of foreign advanced technology and experience to the advantage of our resources into, and thus a place in the manufacturing sector. Machine tool spindle box is an important component, it bears the entire power transmission task machine tools, spindle box also directly affects good and bad machine's efficiency, can be imagined importance spindle box. In machinery industry, the CA6140 machine as the main cutting machine, has been widely applied in the industry of parts processing, this design is mainly for CA6140 lathe spindle box design, determination of main parameters design content including machine tools, transmission scheme and drive system chart of the main parts is calculated by using two-dimensional drawing software to design and parts processing Key words: CA6140; Mahine tools; Spindle box; parts 目 錄 第一章 引言 1 第二章 機床的規(guī)格和用途 2 第三章 主要技術參數(shù) 3 第四章 擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖 5 4.1極限轉速的確定 5 4.2公比的確定 5 4.3主軸轉速級數(shù)Z的求算 5 4.4結構網或結構式的確定 5 4.5轉速圖的繪制 5 第五章 計算和驗算主要設計零件 7 5.1主軸箱的箱體 7 5.2. 設計I軸及軸上零件 8 5.2.1計算普通V帶傳動 8 5.2.2計算多片式摩擦離合器 10 5.2.3驗算齒輪 12 5.2.4驗算傳動軸 14 5.2.5疲勞強度校核——軸承 16 5.3. 設計Ⅱ軸及軸上零件 17 5.3.1驗算齒輪 17 5.3.2驗算傳動軸 20 5.3.3驗算軸組件的剛度 22 5.4 Ⅲ軸及軸上零件設計 24 5.4.1驗算齒輪 24 5.4.2 驗算傳動軸 27 5.4.3 驗算軸組件的剛度 29 5.5設計Ⅳ軸及軸上零件 32 5.5.1驗算齒輪 32 5.5.2驗算傳動軸 35 5.5.3驗算軸組件的剛度 36 5.6. 設計Ⅴ軸及軸上零件 36 5.6.1驗算齒輪 37 5.6.2驗算傳動軸 38 5.6.3驗算軸組件的剛度 39 總結 40 參考文獻 41 致謝 42 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目： 車床主軸箱CA6140的設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機制1102 學生姓名： 王旻涵 指導教師： 侯志敏 論文提交日期：2015年6月1日 論文答辯日期：2015年6月5日 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1102班 姓名:王旻涵 畢業(yè)設計（論文）題目:車床主軸箱CA6140的設計。 畢業(yè)設計（論文）內容：1、零號圖紙1張，二號圖紙3張（裝配圖，零件圖）； 2、計算說明書一份（A4紙，小4字30頁以上）。 畢業(yè)設計（論文）專題部分： 通過查閱資料及調研，要求設計一車床主軸箱CA6140的設計。 1. 設計方案的選擇與計算 －－－ 選合適的傳動機構，適合小廠生產的零部件。 2.撰寫設計說明書；總體結構和成套圖紙。 起止時間： 2015年3月6至2015年6月5日 指導教師簽字： 年 月 日 摘 要 伴隨著國民經濟的快速發(fā)展，機械行業(yè)的市場呈現(xiàn)出一片光明的景象，國外的先進技術和經驗我們通過消化吸收，將其優(yōu)點轉化成我們的優(yōu)勢資源，利用其優(yōu)點我們將在制造業(yè)中占有一席之地。主軸箱是機床中的重要零部件，它承擔著整臺機床動力傳動的任務，機床的工作效率也受主軸箱的好壞影響，由此可見主軸箱的重要程度。 在機械行業(yè)中，CA6140機床為主體的切割機，已廣泛應用于零件加工行業(yè)，這樣的設計主要是為CA6140車床主軸箱設計，設計內容包括確定主參數(shù)，傳輸方案及驅動系統(tǒng)圖，主要部分是通過使用二維繪圖軟件設計和零部件加工計算。 關鍵詞: CA6140； 機床； 主軸箱； 零件 Abstract With the rapid development of machinery industry, the market is bright, through the digestion and absorption of foreign advanced technology and experience to the advantage of our resources into, and thus a place in the manufacturing sector. Machine tool spindle box is an important component, it bears the entire power transmission task machine tools, spindle box also directly affects good and bad machine's efficiency, can be imagined importance spindle box. In machinery industry, the CA6140 machine as the main cutting machine, has been widely applied in the industry of parts processing, this design is mainly for CA6140 lathe spindle box design, determination of main parameters design content including machine tools, transmission scheme and drive system chart of the main parts is calculated by using two-dimensional drawing software to design and parts processing Key words: CA6140; Mahine tools; Spindle box; parts 目 錄 第一章 引言 1 第二章 機床的規(guī)格和用途 2 第三章 主要技術參數(shù) 3 第四章 擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖 5 4.1極限轉速的確定 5 4.2公比的確定 5 4.3主軸轉速級數(shù)Z的求算 5 4.4結構網或結構式的確定 5 4.5轉速圖的繪制 5 第五章 計算和驗算主要設計零件 7 5.1主軸箱的箱體 7 5.2. 設計I軸及軸上零件 8 5.2.1計算普通V帶傳動 8 5.2.2計算多片式摩擦離合器 10 5.2.3驗算齒輪 12 5.2.4驗算傳動軸 14 5.2.5疲勞強度校核——軸承 16 5.3. 設計Ⅱ軸及軸上零件 17 5.3.1驗算齒輪 17 5.3.2驗算傳動軸 20 5.3.3驗算軸組件的剛度 22 5.4 Ⅲ軸及軸上零件設計 24 5.4.1驗算齒輪 24 5.4.2 驗算傳動軸 27 5.4.3 驗算軸組件的剛度 29 5.5設計Ⅳ軸及軸上零件 32 5.5.1驗算齒輪 32 5.5.2驗算傳動軸 35 5.5.3驗算軸組件的剛度 36 5.6. 設計Ⅴ軸及軸上零件 36 5.6.1驗算齒輪 37 5.6.2驗算傳動軸 38 5.6.3驗算軸組件的剛度 39 總結 40 參考文獻 41 致謝 42 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 第一章 引言 普通車床又稱為臥式車床，因其主軸以水平方式放置的緣故，而被稱為臥式車床，是車床中應用最廣泛的一種，約占總數(shù)的65%。 主要部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 主軸箱：主電機旋轉經過一系列的變速機構，從一開始轉正，負2種不同轉向，使主軸得到需要，在同一時間進給箱接收主軸箱分離的力量，是主軸箱的任務。主軸是主軸箱的關鍵部件。直接影響工件的加工質量是在軸承運行穩(wěn)定性是主要因素，減小主軸的旋轉精度，是減少使用機床的價值。 進給箱：被安裝在進給箱中的變速機構，是調節(jié)進給運動的，其饋送或間距可以通過變速機構來調節(jié)，刀架接收通過光杠或絲杠傳遞的運動。 溜板箱：作為車床進給運動控制箱實際上是滑板箱，被固定在刀架底部，可以和刀架一同進行做縱向、橫向進給、快速移動或螺紋加工。為了方便操作機床，各種操作手柄和按鈕被裝在溜板箱上。 44 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 機床的規(guī)格和用途 第二章 機床的規(guī)格和用途 主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身是組成CA6140車床的組成部。滾動軸承作為的主軸三支撐；雙軸滑移共用齒輪機構作為進給系統(tǒng)；用十字手柄操作縱向與橫向進給，伴有快速電機。剛性強，功率高，操作簡潔是此機床的特點。 CA6140機床廣泛的應用于機械加工行業(yè)中。加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋均可用CA6140車床進行。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 主要技術參數(shù) 第三章 技術參數(shù) 工件最大回轉直徑： 在床面上 在床鞍上 工件最大長度： 主軸孔徑： 主軸前端孔錐度： 主軸轉速范圍： 正傳 反傳 加工螺紋范圍： 公制 模數(shù) 徑節(jié)徑節(jié) 進給量范圍： 細化 縱向正常 加大 細化 橫向正常 加大 刀架快速移動速度： 縱向 橫向 主電機： 功率 轉速 快速電機： 功率 轉速 冷卻泵： 功率 流量 工件最大長度為的機床： 外形尺寸毫米mm 重量約 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖 第四章 擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖 4.1極限轉速 為主軸最小轉速（）, 1400mm/s為最大轉速（），轉速調整范圍。 4.2公比 是主軸轉速數(shù)列的公比 4.3主軸轉速級數(shù)Z 4.4結構式 4.5畫轉速圖 （1）所選電動機 無特殊要求，用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機，來作為金屬切削機床的驅動。Y系列電動機效率高，節(jié)能，噪聲小，振動小，起動轉矩大，運行安全，選擇Y160M - 4是根據(jù)機床來確定，1500轉/分的同步轉速。 （2）總降速傳動比 是總降速傳動比，主軸最低轉速nmin，通過增加定比傳動副，來減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，從而使總降速傳動比分擔開來。串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比是由總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配來的。 （3）傳動軸軸數(shù) 傳動軸數(shù) （4）畫轉速圖 畫轉速圖可用傳動軸數(shù)、主軸轉速級數(shù)格距。在圖上，電動機轉速到主軸最低轉速的總降速比是先分配的，在串聯(lián)的雙軸傳動間. 各變速組的傳動比射線按結構式的級比分配規(guī)律畫上，傳動副的傳動比就確定了。見圖1，CA6140主軸運動轉速圖。 圖1 CA6140主軸運動轉速圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 計算和驗算主要設計零件 第五章 計算和驗算主要設計零件 5.1箱體 主軸箱中包含主軸、變速機構、操作機構和潤滑系統(tǒng)等。確保運動參數(shù)和較高的傳動效率是主軸箱應該做到的，充足的強度，較低噪聲，操作方便，良好的工藝性傳動件是傳動件應具備的特性。 這種設計材料的選擇中等強度，灰鑄鐵HT150及HT200最為最廣泛, HT200為選用材料，根據(jù)其外形輪廓尺寸(長×寬×高)選取最小壁厚， 體積小于500×500×300，壁厚選取8-12mm； 體積大于500×500× 300-800×500×500，壁厚選取10-15mm； 體積大于800×800×500，壁厚選取12-20mm。 扭轉剛度下降10%-20%是受到箱體軸承孔的影響，導致彎曲剛度大幅下降，通過用凸臺和加強筋來補足因開口而受到削弱的剛度；還可適當增加壁厚來進一步保證。 支撐和定位的作用是身在主軸箱。在主軸箱中，有通過安裝孔位置可以完成15根軸的定位，從而，確定盒體上的安裝孔的位置是非常重要的?？紤]到安裝之間的齒輪嚙合并相互干擾是決定軸孔的位置，在箱主體的主要問題由軸安裝孔的位置測定每個以適應齒輪和變位系數(shù)的中心距來畫，計算公式為： ) （5-1) 因此得出箱體上各軸安裝孔的位置，見圖2，安裝孔位置圖 圖2 安裝孔位置圖 不同類型的機床，定位安裝主軸傳動方式也有所不同，是固定的，移動的。在箱上的兩個小垂直平面座的平面底部的盒子，以及壓力板的底部固定有螺栓，稱為固定式。單件式鑄造成型是其軸箱體，由于安裝的需要進行了相應的調整，以在箱體的底部。通過床的整體設計、使用喜好顏色的人，以確定框的顏色，框具有保留詳見身體部位在圖中的空間。 5.2. 設計I軸及軸上零件 5.2.1計算普通V帶傳動 普通V帶應保證帶傳動不打滑和能夠提供的最大功率和疲勞強度、壽命必須滿足 設計功率（kW）， （5-2） 其中，工況系數(shù) 通過《機床設計指導》，得1.1； 130mm； 帶速 230 mm； 1000mm初選中心距，表示, 可從總體布局的。過小，帶彎曲數(shù)增加；相反，易振動。 (5-3) 通過《機床設計指導》得,帶基準長度; 40為帶撓曲次數(shù)，表示； 實際中心距 故 小帶輪包角 通過《機床設計指導》得,單根V帶的基本額定功率； V帶基本額定功率增量 其中，彎曲影響系數(shù), ，傳動比系數(shù),1.12 故； 帶的根數(shù) 其中，包角修正系數(shù)，0.93； ，帶長修正系數(shù)，1.01； 故 圓z取4； 單根帶初拉力 （5-4） q是帶每米重量，0.10； 由上得 軸受帶的壓力，見圖3，帶對軸壓力圖 圖3 帶對軸壓力圖 （5-5） 5.2.2計算多片式摩擦離合器 窗體頂端 窗體底端 對于片式摩擦離合器的設計，首先根據(jù)機床結構選擇離合器的尺寸，確定為軸裝式時，外摩擦片的內徑d比小2～6mm，而離合器的徑向和軸向尺寸由內部摩擦片整體直徑d確定，d會影響主軸箱內部布局結構都會，所以應正確選取。 計算摩擦片對數(shù) b[p] （5-6） 其中 Mn，扭矩； Mn＝955×η/＝1.28×; Nd，額定功率； ，計算轉速； η，傳動效率； K，安全系數(shù)，取1.3～1.5； f，摩擦系數(shù)，磨擦片材質是淬火鋼，通過《機床設計指導》得，f=0.08； ，平均直徑; ； B，接觸寬度； ； ，許用壓強； ＝ ，基本許用壓強，通過《機床設計指導》，得1.1； ，速度修正系數(shù)。 ＝× 平均圓周速度，通過《機床設計指導》得1.00； ，接合次數(shù)修正系數(shù)，通過《機床設計指導》得1.00； ，摩擦結合面數(shù)修正系數(shù)，通過《機床設計指導》得0.76。 b[p]＝11 按空載功率損耗可確定臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩， ＝0.4＝4.4 摩擦離合器的軸向壓緊力Q可最后確定，計算如下： Q=b(N)＝3.57× 符號意義同上。 選擇所述襯里的厚度通常為1、1.5、1.75、2（mm），0.2～0.4（mm），用于內外層分離的最大間隙，常用10或15鋼摩擦片材料，襯里應該已高耐磨損性，較大的摩擦系數(shù)，良好的耐高溫性，0.3～0.5（mm）的表面滲碳,及HRC52～62的淬火硬度。 圖4 多片式摩擦離合器圖。 5.2.3齒輪的驗算 檢查齒輪的強度，應選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應力的齒數(shù)和彎曲應力計算。通用齒輪齒面接觸應力計算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應力計算低速驅動。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應力 驗算接觸應力的公式如下 [] （5-7） 驗算彎曲應力的公如下 （5-8） 其中N，傳遞功率，； （5-9） T，工作期限（）內齒輪總工作時間（h），，同一變速組 總工作時間。 ， P，傳動副數(shù)； ，最低轉速； ，基準循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機床設計指導》） M，疲勞曲線指數(shù)； ，速度轉化系數(shù)； ，功率利用系數(shù)； ，材料強化系數(shù)； 是極限值，，當時，=；當時，=； ，工作情況系數(shù)，中等沖擊主運動，； ，動載荷系數(shù)； ，齒向載荷分布系數(shù)； Y，標準齒輪齒形系數(shù)； []，許用接觸應力； []，許用彎曲應力）。 驗算，或不合格時，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調整或齒模數(shù)的選擇。 采用整淬的方式對I軸上的齒輪進行熱處理。 傳至I軸時最大轉速： = 離合器兩齒輪，齒數(shù)最少為，齒寬 = 符合要求。 驗算的齒輪： =] 符合強度要求，見圖5，齒輪圖。 圖5 齒輪圖 5.2.4驗算傳動軸 傳動軸的方面，除了過載軸，強度，其他不必，通常僅剛度檢查。 計算花軸鍵軸抗彎斷面慣性矩I ≈7.42*104mm4 (5-10） 其中d，小徑； I，大徑； b，鍵寬； N，鍵數(shù)； 計算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險段： = （5-11） 其中 N，最大功率； ，計算轉速； 齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷 （5-12） 其中D，直徑。 徑向力： （5-13） 其中α，嚙合角； Ρ，齒面摩擦角； Β，螺旋角0 故 驗算側擠壓應力 擠壓應力為： （5-14） 其中 ，傳遞的最大轉矩； D，大徑； D，小徑； L，工作長度，； N，鍵數(shù)； K，載荷分布不均勻系數(shù)； 故合格，見圖6，花鍵軸圖 圖6 花鍵軸圖 5.2.5疲勞強度校核——軸承 滾動軸承為傳動軸，導致無法工作的原因是疲勞破壞，所以需要疲勞驗算。計算額定壽命的公式： 2 （5-15） 或按計算符合Cj的計算公式進行計算： （5-16） 其中Ln，定壽命； Cj，計算動載荷； T，工作期限，取10000-15000小時。 C，額定負載, ，速度系數(shù)， ，，計算轉速 ，壽命系數(shù)， ， ，壽命系數(shù)，球軸承等于3，滾子軸承等于； ，工作情況系數(shù)，； ，功率利用系數(shù)； ，速度轉化系數(shù)； 齒輪輪換工作系數(shù)； 當量動載荷用； 故合格。 5.3. 設計Ⅱ軸及軸上零件 5.3.1驗算齒輪 檢查齒輪的強度，應選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應力的齒數(shù)和彎曲應力計算。通用齒輪齒面接觸應力計算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應力計算低速驅動。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應力 驗算接觸應力: （MPa）≤[] （5-17） 驗算彎曲應力： （5-18） ； U，齒數(shù)之比（大齒輪與小齒輪），當u大于等于1，“+”號外嚙合，“-”號內嚙合； ， 壽命系數(shù)： 其中代表工作期限系數(shù)： （5-19） T，工作期限（）內齒輪總工作時間（h），，同一變速組 總工作時間 是極限值，，當時，=；當時，=； 驗算，或不合格時，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調整或齒模數(shù)的選擇。 采用整淬的方式對雙聯(lián)滑移齒輪熱處理。 傳至Ⅱ軸時最大轉速為： =5.77kw 雙聯(lián)滑移齒輪，齒數(shù)最少，齒寬 [] 符合標準。 驗算齒輪： 采用整淬 [] 齒輪合格。 驗算齒輪： 采用整淬 齒輪合格。 驗算齒輪： 采用整淬 齒輪合格。 5.3.2驗算傳動軸 傳動軸的方面，除了過載軸，強度，其他不必，通常僅剛度檢查。 計算花軸鍵的軸抗彎斷面慣性矩I如下 ≈7.42*104mm4 （5-20） 計算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險段： （5-21） 齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷 （5-22） 齒輪的徑向力： （5-23） （5-24） 符合條件。 驗算側擠壓應力 側表面的擠壓應力： （5-25） 故合格，見圖7，花鍵軸圖 圖7 花鍵軸圖 5.3.3驗算軸組件的剛度 具有在主軸部件的剛度有很大的影響是跨度，畫主軸組件的結構后，計算合理跨距L。，對圖的修改更加有力，L。遠小于跨距時，三支撐結構應被考慮。 主軸組件的靈活性式系統(tǒng)在主井和靈活性的軸承兩相疊加主軸終點C，極值公是 （5-26） 其中 L。，合理跨距； C ，主軸懸伸梁； ，后支撐軸承剛度； ，前支撐軸承剛度； 求解可得一實根： 滾動軸承為傳動軸，導致無法工作的原因是疲勞破壞，所以需要疲勞驗算。計算額定壽命的公式： （5-27） 按符合的公式計算： （5-28） 故合格，見圖8，軸承圖 圖8 軸承圖 5.4 設計Ⅲ軸及軸上零件 5.4.1驗算齒輪 .1驗算齒輪 檢查齒輪的強度，應選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應力的齒數(shù)和彎曲應力計算。通用齒輪齒面接觸應力計算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應力計算低速驅動。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應力。 驗算接觸應力： [ （5-29） 驗算彎曲應力： （5-30） U齒數(shù)之比，當u大于等于1，“+”號外嚙合，“-”號內嚙合； （5-31） ，同一變速組 ，總工作時間 是極限值，，當時，=；當時，=； 驗算，或不合格時，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調整或齒模數(shù)的選擇。 采用整淬的方式對三聯(lián)滑移齒輪熱處理 傳至三軸時的最大轉速為： 三聯(lián)滑移齒輪，齒數(shù)最少，齒寬 符合標準。 驗算齒輪： 齒輪采用整淬 故合格。 驗算齒輪： 齒輪采用整淬 故合格 驗算齒輪： 齒輪采用整淬 故合格，見圖9，齒輪圖。 圖9 齒輪圖 5.4.2 驗算傳動軸 傳動軸的方面，除了過載軸，強度，其他不必，通常僅剛度檢查。 計算花軸鍵的軸抗彎斷面慣性矩I （5-32） 計算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險段： （5-33） 齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷 （5-34） 齒輪的徑向力： （5-35） 符合條件。 驗算側擠壓應力 側表面的擠壓應力： （5-36） K取0.7～0.8; 故合格，見圖10，三軸花鍵圖。 圖10 三軸花鍵圖 5.4.3 驗算軸組件的剛度 具有在主軸部件的剛度有很大的影響是跨度，畫主軸組件的結構后，計算合理跨距L。，對圖的修改更加有力，L。遠小于跨距時，三支撐結構應被考慮。 主軸組件的靈活性式系統(tǒng)在主井和靈活性的軸承兩相疊加主軸終點C，極值公是 （5-37） 求解可得一實根： 滾動軸承為傳動軸，導致無法工作的原因是疲勞破壞，所以需要疲勞驗算。計算額定壽命的公式： （5-38） 或按符合Cj的公式計算： （5-39） ； ； 故合格，見圖11，軸承圖。 圖11 軸承圖 5.5設計Ⅳ軸及軸上零件 5.5.1驗算齒輪 檢查齒輪的強度，應選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應力的齒數(shù)和彎曲應力計算。通用齒輪齒面接觸應力計算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應力計算低速驅動。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應力。 驗算接觸應力： （5-40） 驗算彎曲應力： （5-41） U，齒數(shù)之比，當u大于等于1，“+”號外嚙合，“-”號內嚙合； 壽命系數(shù)用表示： 其中代表工作期限系數(shù)： (5-42) 取=15000~20000h，同一變速組，總工作時間， 是極限值，，當時，=；當時，=； 為中等沖擊主運動，=1.2~1.6； 驗算，或不合格時，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調整或齒模數(shù)的選擇。 采用整淬方式直齒齒輪熱處理 傳至Ⅸ軸時的最大轉速為： 模數(shù)與齒數(shù)為齒輪，齒寬 符合標準。 驗算齒輪： 齒輪采用整淬 故合格，見圖12，齒輪圖。 圖12 齒輪圖 5.5.2驗算傳動軸 傳動軸的方面，除了過載軸，強度，其他不必，通常僅剛度檢查。 計算花軸鍵的軸抗彎斷面慣性矩I如下 （5-43） 計算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險段： = （5-44） 齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷 （5-45） 齒輪徑向力： （5-46） =22.32mm （5-47） 符合條件。 驗算花鍵軸鍵側擠壓應力 工作在花鍵鍵側表面的擠壓應力： （5-48） K取0.7～0.8； 故合格，見圖13，花鍵軸圖, 圖13 花鍵軸圖 5.5.3軸組件的剛度驗算 具有在主軸部件的剛度有很大的影響是跨度，畫主軸組件的結構后，計算合理跨距L。，對圖的修改更加有力，L。遠小于跨距時，三支撐結構應被考慮。 主軸組件的靈活性式系統(tǒng)在主井和靈活性的軸承兩相疊加主軸終點C，極值公是 （5-49） 其中，后支撐軸承剛度； ，前支撐軸承剛度； 求解可得一實根： 滾動軸承為傳動軸，導致無法工作的原因是疲勞破壞，所以需要疲勞驗算。計算額定壽命的公式： （5-50） 或按符合Cj的公式計算： （5-51） ； 故合格，見圖14，軸承圖 圖14 軸承圖 5.6. 傳動系統(tǒng)的Ⅴ軸及軸上零件設計 5.6.1齒輪的驗算 檢查齒輪的強度，應選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應力的齒數(shù)和彎曲應力計算。通用齒輪齒面接觸應力計算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應力計算低速驅動。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應力。 驗算接觸應力： （5-52） 驗算彎曲應力： （5-53） U代表齒數(shù)之比（大齒輪與小齒輪），當u大于等于1，“+”號外嚙合，“-”號內嚙合； 壽命系數(shù)用表示： 其中代表工作期限系數(shù)： （5-54） 取=，同一變速組，總工作時間， 是極限值，，當時，=；當時，=； ； 驗算，或不合格時，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調整或齒模數(shù)的選擇。 采用調質處理的方式對軸上的斜齒輪進行熱處理 傳至五軸時的最大轉速為： 斜齒輪，齒寬 故符合標準，見圖15，斜齒輪圖 圖15 斜齒輪圖 齒輪驗算： 采用調質熱處理對80×2.5齒輪 = 故合格，見圖16，斜齒輪圖， 圖16 斜齒輪圖 齒輪,驗算齒輪： 采用調質熱處理對齒輪 齒輪合格。見圖17，齒輪圖。 圖17 齒輪圖 5.6.2傳動軸的驗算 傳動軸的方面，除了過載軸，強度，其他不必，通常僅剛度檢查。 計算花軸鍵的軸抗彎斷面慣性矩I如下， (5-53） 計算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險段： （5-54） 其中N，最大功率； ，計算轉速； 齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷 （5-55） 其中 D，齒輪節(jié)圓直徑, 齒輪的徑向力： （5-56） （5-57） 符合條件。 驗算側擠壓應力 側表面的擠壓應力： （5-58） ； 五軸花鍵軸合格。見圖18，傳動軸圖 圖18 傳動軸圖 5.6.3軸組件的剛度驗算 具有在主軸部件的剛度有很大的影響是跨度，畫主軸組件的結構后，計算合理跨距L。，對圖的修改更加有力，L。遠小于跨距時，三支撐結構應被考慮。 主軸組件的靈活性式系統(tǒng)在主井和靈活性的軸承兩相疊加主軸終點C，極值公是 （5-59） 滾動軸承作為機床的傳動軸，導致失效主要原因是疲勞破壞，因此需要對疲勞進行驗算。 （5-60） 或按符合Cj的公式計算： （5-61） ； 軸承校核合格，見圖19，軸承圖， 圖19 軸承圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 總結 總結 主軸箱的基本環(huán)節(jié)是將機床的動力源和運動傳遞給機床主軸，復雜和巧妙的運動是其組織的特點，研究的主軸箱的總體方案中，機床分析不僅包含用途和規(guī)格及功能，，還對箱體、傳動系統(tǒng)和軸及軸上零件進行了結構上的設計和計算。 主軸箱是各種變化的齒輪，軸，剎車裝置的載體，起到了主軸箱的重要作用，箱主要是支持和定位主軸箱中的作用包含15個軸和外殼的軸的定位。確定框體安裝在所述的事項的孔的位置。軸和齒輪的設計也很重要。確定主軸箱的整體設計是否合格，需要對軸的剛度和承載疲勞強度和齒輪的強度，接觸應力和彎曲應力計算。最后通過CAD等一些繪圖軟件將設計畫出來。 在設計的過程中并不是一帆風順的，在設計期間遇到了許多問題，如在齒輪的設計中，如何正確地確定嚙合條件被滿足，而是通過教師的引導和訪問大量數(shù)據(jù)，最后的問題得以解決，并且準確的結論：牙齒的分布必須在同一側鄰接卡上的嚙合線的同一行（法）等主，從動齒輪齒廓 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 [1].任殿閣,張佩勤主編.《設計手冊》．遼寧科學技術出版社.1991年9月. 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