311202236機(jī)床主軸設(shè)計(jì)

311202236機(jī)床主軸設(shè)計(jì),機(jī)床,主軸,設(shè)計(jì) 1 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述機(jī)床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3文獻(xiàn)綜述姓名:程學(xué)博 班級(jí):機(jī)制1101班 指導(dǎo)教師:趙艷春引言：金屬切削機(jī)床是用切削的方法使得金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制作機(jī)器的機(jī)器，所以又稱(chēng)為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”，習(xí)慣上叫做機(jī)床。在新中國(guó)成立以后建立起來(lái)的機(jī)床工業(yè)。在半封建半殖民地的舊中國(guó)，根本上就沒(méi)有機(jī)床制造工業(yè)。一直到解放不久，全國(guó)只有十分少數(shù)幾個(gè)機(jī)械修配廠生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的少量機(jī)床。1949年機(jī)床年產(chǎn)量?jī)H僅1500多臺(tái)。在解放后的幾十年時(shí)間里頭，我國(guó)的機(jī) 床工業(yè)獲得高速發(fā)展。眼前我國(guó)已經(jīng)是布局十分合理，比較完善的機(jī)床工業(yè)體系。但是，我國(guó)的機(jī)床工業(yè)與世界先進(jìn)水平還是有非常較大的差距。所以，我國(guó)的機(jī)床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務(wù)，必須不斷學(xué)習(xí)發(fā)展并且引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，大力發(fā)揚(yáng)科學(xué)研究，以便早日趕上世界先進(jìn)步伐。機(jī)床可進(jìn)行各種車(chē)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)用雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)；縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱，并附有快速電機(jī)。該機(jī)床剛性好、功率大、操作方便。機(jī)床是將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱(chēng)為工作母機(jī)或工具機(jī)，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)床。現(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的 零件，一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。在一般的機(jī)器制造中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機(jī)器總制造工作量的 40%-60%，機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。自從 20 世紀(jì)中葉以來(lái)，全球加工技術(shù)及其裝備在制造過(guò)程中占有重要地位:制造裝備中 80%以上零件需進(jìn)行加工,而且加工過(guò)程周期長(zhǎng),約占新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期30～40%,占批量生產(chǎn)產(chǎn)品工時(shí)40～50%,加工費(fèi)用高,全世界約1億噸鋼和非鐵材料變成切屑,切削加工的耗費(fèi)每年在 2500 億美元以上。因此機(jī)床工業(yè)是備工業(yè)的基礎(chǔ),世界發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)其發(fā)展非常重視,機(jī)床產(chǎn)值持續(xù)增長(zhǎng)我國(guó)機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量呈快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。近年來(lái)數(shù)控機(jī)床無(wú)論從產(chǎn)量、消費(fèi)量還是進(jìn)口量上都加快了增長(zhǎng)速度,但進(jìn)口量增長(zhǎng)率始終大于產(chǎn)量 2 增長(zhǎng)率,國(guó)外數(shù)控產(chǎn)品始終對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床保持著壓力。雖然增長(zhǎng)率差額由 3.3%減小到了 0.9%,但簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床占到近 70%,高中檔數(shù)控機(jī)床幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口,結(jié)構(gòu)矛盾依然突出。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)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)算和驗(yàn)算，利用三維畫(huà)圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計(jì)和處理。機(jī)床主軸箱是機(jī)床中重要的傳動(dòng)部件。其將機(jī)床電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸聯(lián)結(jié)起來(lái)，將動(dòng)力和扭矩由電機(jī)傳遞到主軸，從而使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)以加工工件。其主要作用是通過(guò)變速裝置調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和扭矩，從而使電機(jī)運(yùn)行在最佳正文： 車(chē)床主軸是車(chē)床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車(chē)床類(lèi)總數(shù)的65%，因其主軸以水平方式放置故稱(chēng)為臥式車(chē)床。普通車(chē)床的主軸箱又稱(chēng)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)一系列的變速機(jī)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(chē)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。本文對(duì)機(jī)床主軸箱進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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)其全部功能在軟件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。我接受的設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)CA6140車(chē)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，在進(jìn)行三維造型的時(shí)候在不影響模擬仿真的情況下，我省去了很多細(xì)部結(jié)構(gòu)。1．溜板部分的機(jī)動(dòng)進(jìn)給操作型車(chē)床的縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給(feed)和快速移動(dòng)采用單手柄操縱。自動(dòng)進(jìn)給手柄在 溜板箱右側(cè)，可沿十字槽縱、橫扳動(dòng)，手柄扳動(dòng)方向與刀架運(yùn)動(dòng)方向一致。手柄在十字槽中 央位置時(shí)，停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在自動(dòng)進(jìn)給手柄頂部有一快進(jìn)按鈕，按下此鈕，快移電動(dòng)機(jī)工作， 床鞍或中滑板按手柄扳動(dòng)方向作縱向或橫向快速移動(dòng)；松開(kāi)按鈕，快移電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)．快 速移動(dòng)中止。溜板箱正面右側(cè)有一開(kāi)合螺母操作手柄，用于控制溜板箱與絲杠之間的運(yùn)動(dòng)聯(lián) 系。車(chē)削非螺紋表面時(shí)，開(kāi)合螺母手柄位于上方；車(chē)削螺紋時(shí)，壓下開(kāi)合螺母手柄，使開(kāi)合 螺母閉 合并與絲杠?chē)Ш?，將絲杠的運(yùn)動(dòng)傳遞給溜板箱，使溜板箱、床鞍按預(yù)定的螺距(或 3 導(dǎo)程) 作縱向進(jìn)給。車(chē)完螺紋應(yīng)立即將開(kāi)臺(tái)螺母手柄扳回原位。(1)用自動(dòng)進(jìn)給手柄作床鞍的縱向和中滑板的橫向進(jìn)給的機(jī)動(dòng)進(jìn)給練習(xí)。(2)用手動(dòng)進(jìn)給手柄和手柄頂部的快進(jìn)按鈕作縱向、橫向的快速移動(dòng)操作。(3)操作進(jìn)給箱上的絲杠、光杠變換手柄，使絲杠回轉(zhuǎn)，將溜板箱向右移動(dòng)足夠遠(yuǎn)的距離， 扳下開(kāi)臺(tái)螺母，觀察床鞍是否按選定螺距作縱向進(jìn)給。扳下和抬起開(kāi)合螺母的操作應(yīng)果斷有力，練習(xí)中體會(huì)手的感覺(jué)。(4)左手操作中滑板手柄， 右手操作開(kāi)合螺母． 兩手配合動(dòng)作練習(xí)每次車(chē)完螺紋時(shí)的橫向退刀。（5）操作車(chē)床主軸變速手柄得到各擋轉(zhuǎn)速按車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速銘牌上的主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)記， 轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)床 主軸變速手柄，調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速分別為 16 r／皿 n、450 r／mln 和 1 400∥…，確認(rèn)后啟動(dòng)車(chē)床并觀察。 2．操作車(chē)床進(jìn)給量手柄得到各擋進(jìn)給量。按車(chē)床進(jìn)給量銘牌確定選擇縱向進(jìn)給量為 0 46 mm／r、橫向進(jìn)給量為 0 20 mm／r 時(shí)手輪 和手柄的位置，并進(jìn)行調(diào)整。按前面步驟調(diào)整車(chē)床進(jìn)給量手輪和手柄，使車(chē)床得到各擋進(jìn)給量。(1)沿床身導(dǎo)軌手動(dòng)縱向移動(dòng)尾座至合適位置， 逆時(shí)針?lè)较虬鈩?dòng)尾座緊固手柄． 將尾座固定。 注意移動(dòng)尾座時(shí)用力不要過(guò)大。(2)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)套筒鎖緊手柄(松開(kāi))，搖動(dòng)手輪，使套筒作進(jìn)、退移動(dòng)。3．手動(dòng)操作車(chē)床床鞍、中滑板、小滑板手柄 (1)搖動(dòng)床鞍手柄，使床鞍向左或向右作縱向移動(dòng)。手輪軸t的刻度盤(pán)圓周等分．300 格，手輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一格，床鞍縱向移動(dòng) 1 mm。順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，床鞍向右運(yùn)動(dòng)；逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，床 鞍向左運(yùn)動(dòng)。(2)用左手、右手分別按順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较驌u動(dòng)中滑板手柄，使中滑板作橫向進(jìn)給和退出移動(dòng)。中滑板絲杠上的刻度盤(pán)圓周等分 100 格，手柄每轉(zhuǎn)過(guò)1格，中滑板橫向移動(dòng) o．05 mm。順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，中滑板向遠(yuǎn)離操作者方向運(yùn)動(dòng)(即橫向進(jìn)刀)；逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，中滑板向靠近操作者方向運(yùn)動(dòng)(即橫向退刀)。 (3)用雙手交替搖動(dòng)小滑板手柄，使小滑板作縱向短距離的左、右移動(dòng)。小滑板絲杠上的刻 度盤(pán)圓周等分 100 格，手柄每轉(zhuǎn)過(guò) 1 格，小滑板縱向移動(dòng) 0 05mm。小滑板手柄順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小滑板向左運(yùn)動(dòng)；小滑板手柄逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小滑板向右運(yùn)動(dòng)。(4)左手搖動(dòng)車(chē)床床鞍手柄，右手同時(shí)搖動(dòng)中滑板手柄，橫向快速趨近和快速退離工件。 縱、 (5)左手搖動(dòng)中滑板手柄，右手同時(shí)搖動(dòng)小滑板手柄。 4．啟動(dòng)車(chē)床 (1)檢查車(chē)床各變速手柄是否處于空擋位置． 離合器(clutch)是 4 否處于正確位置，操縱桿是否處于停止?fàn)顟B(tài)，確認(rèn)無(wú)誤后，合上車(chē)床電源總開(kāi)關(guān)。(2)按下床鞍上的綠色啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)(elettdc molor)啟動(dòng)。 (3)向上提起溜板箱右側(cè)的操縱桿手柄，主軸正轉(zhuǎn)；操縱桿手柄回到中間位置，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)；操縱桿手CA6140機(jī)床可進(jìn)行各種車(chē)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)用雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)；縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱，并附有快速電機(jī)。該機(jī)床剛性好、功率大、操作方便。機(jī)床主軸箱是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)部件。表達(dá)主軸箱中各傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系。 總結(jié)： 傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈1.傳動(dòng)路線(xiàn)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩末端件是主電動(dòng)機(jī)和主軸。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)（7.5Kw，1450r/min）經(jīng)V帶輪傳動(dòng)副? 130mm/? 230mm傳至主軸箱中的軸I。在軸I上裝有雙向多片摩擦理合器 1M ，使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、或停止。它就是主換向機(jī)構(gòu)。當(dāng)壓緊離合器 1M 左部的摩擦片時(shí)，軸I的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副56 38 或5143 傳給軸? ，使軸? 獲得兩種轉(zhuǎn)速。壓緊右部摩擦片時(shí)，經(jīng)齒輪50（齒數(shù)）、軸V? 上的空套齒輪34傳給軸? 上的固定齒輪30。這時(shí)軸I至軸? 間多了一個(gè)中間齒輪34，故軸? 的轉(zhuǎn)向與經(jīng) 1M 左部傳動(dòng)時(shí)相反。反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一種。當(dāng)離合器處于中間位置時(shí)，左、右摩擦片都沒(méi)有被壓緊。軸I的運(yùn)動(dòng)不能傳至軸? ，主軸停轉(zhuǎn)。軸? 的運(yùn)動(dòng)可通過(guò)軸? 、??? 間三對(duì)齒輪的任一對(duì)傳至軸??? ，故軸??? 正轉(zhuǎn)共有2?3=6種轉(zhuǎn)速。運(yùn)動(dòng)由軸??? 傳往主軸有兩條線(xiàn)路：（1）高速傳動(dòng)路線(xiàn) 主軸上的滑移齒輪50移至左端，使之與軸??? 上右端的齒輪 63嚙合。運(yùn)動(dòng)由軸??? 經(jīng)齒輪副6350 直接傳給主軸，得到450～1400r/min的6種高轉(zhuǎn)速。（2）低速傳動(dòng)路線(xiàn) 主軸上的滑移齒輪50移至右端，使主軸上的齒式離合器 2M 嚙 5 合。軸??? 的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副2080 或5050 傳給軸V? ，又經(jīng)齒輪副2080 或5180 傳給軸V 、再經(jīng)齒輪副2658 和齒式離合器 2M 傳至主軸，使主軸獲得10～500r/min的低轉(zhuǎn)速。 圖1 轉(zhuǎn)速圖由上面的傳動(dòng)路線(xiàn)分析，現(xiàn)確定以下數(shù)據(jù)：（1）確定極限轉(zhuǎn)速主軸最低轉(zhuǎn)速 minn 為10r/min,最高轉(zhuǎn)速 maxn 為1400r/min，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為nR = m a x m in/n n =14（2）確定公比選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ＝1.12（3）求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z Z=lgRn/lgφ+1= lg14/lg1.12+1=24（4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式24=2×3×2×2（5）繪制轉(zhuǎn)速圖，選定電動(dòng)機(jī)： 6 一般金屬切削機(jī)床的驅(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動(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)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。分配總降速傳動(dòng)比：總降速傳動(dòng)比為uII=nmin/nd=10/1500≈6.67×10－3,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l(xiāng)gφ畫(huà)出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上，先分配從電動(dòng)機(jī)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(k→k+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(xiàn)，從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。 7 參考文獻(xiàn):[1]任殿閣,張佩勤.機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)（第三版）[J]．北京：北京工業(yè)出版社,2002：76-80[2]劉朝儒,彭福萌.機(jī)械制圖（第四版）[J].北京：高等教育出版社,2006.12[3]楊德武，鄢利群．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]．長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2006：191-220[4]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）．第1卷[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002：76-80[5]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）．第2卷[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002：430-436 [6]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.第3卷[M].北京：北京工業(yè)出版社，2002:32-40[7]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.第4卷[M].北京：北京工業(yè)出版社,2002:256-187[8]劉杰，趙春雨,宋偉剛等．機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2003：46-61[9]張玉,劉平．幾何量公差與測(cè)量技術(shù)（第3版）[M]．沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2006：17-97[10]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械零件[M].北京：高等教育出版社，1995:47-97[11]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2006：34-57[12]張桂芳,滑動(dòng)軸承[M].北京高等教育出版社，1985:78-98 [13]邱宣懷．機(jī)械設(shè)計(jì)[J]．高等教育出版社．1995:47-97[14]吳宗澤,羅圣國(guó)．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[J]．高等教育出版社．1982：76-80[15]曹桄，高學(xué)滿(mǎn)．金屬切削機(jī)床掛圖[J]．上海交通大學(xué)出版社．1984：430-436