ca6140車床主軸箱的設(shè)計改孟杰說明書

1、調(diào)研大學三年的學習生活即將結(jié)束，大學學習生活中的最后一個環(huán)節(jié)也是最重要一個環(huán)節(jié)畢業(yè)設(shè)計，是對所學知識和技能的綜合運用和檢驗。本人的畢業(yè)設(shè)計課題是對 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計，其內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗證、機械部分的設(shè)計計算（伺服進給機構(gòu)設(shè)計、自動轉(zhuǎn)位刀架的選擇或設(shè)計、編碼盤安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計）、主運動自動變速原理等。對普通車床主軸箱的設(shè)計符合我國國情，即適合我國目前的經(jīng)濟水平、教育水平和生產(chǎn)水平，又是國內(nèi)許多企業(yè)提高生產(chǎn)設(shè)備自動化水平和精密程度的主要途徑，在我國有著廣闊的市場。從另一個角度來說，該設(shè)計既有機床結(jié)構(gòu)方面內(nèi)容，又有機加工方面內(nèi)容，有利于將大學所學的知識進行綜合運用。雖然設(shè)

2、計者未曾系統(tǒng)的學習過機床設(shè)計的課程，但通過該設(shè)計拓寬了知識面，增強了實踐能力，對普通機床和數(shù)控機床都有了進一步的了解。畢業(yè)設(shè)計作為在大學校園里的最后一堂課、最后一項測試，它既是一次鍛煉，也是一次檢驗，在整個設(shè)計過程中，我獲益匪淺。在此，我要衷心感謝和細致指導。對關(guān)心由于畢業(yè)設(shè)計是第一次綜合性設(shè)計，無論是設(shè)計本人的紕漏還是經(jīng)驗上的缺乏都難免導致設(shè)計的一些和，在此，懇請老師和給以指正。摘 要作為主要的車削加工機床，CA6140 機床廣泛的應(yīng)用于機械加工行業(yè)中，本設(shè)計主要針對 CA6140 機床的主軸箱進行設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容主要有機床主要參數(shù)的確定，傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定，對主要零件 進行了計算和

3、驗算，利用三維畫圖進行了零件的設(shè)計和處理。：CA6140 機床主軸箱 零件 傳動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)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系

5、列的變速機有：主軸箱、進給箱、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，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。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，則機床的使用價值就會降低。進給箱：又稱走刀箱，進給箱中裝有進給運動的變速機構(gòu)，調(diào)整其變速機構(gòu)，到所需的進給量或螺距，通過光杠或絲杠將運動傳至刀架以進行切削。絲杠與光杠：用以聯(lián)接進給箱與溜板箱，并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的，在進行工件的其他表面車削時，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：是車床進給運動的箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運動變成刀架直線運動的機構(gòu)，通過光杠傳動實現(xiàn)刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動，通過絲杠帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。第二章 機床的規(guī)格和用途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)軸滑移共用齒輪機構(gòu)；縱向與橫向進給由手柄，并附有快速電機。該機床剛性好、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）-101400 轉(zhuǎn)/分反傳（12 級）-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)進給量范圍：細化 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)刀架快速移動速度：縱向-橫向 -主電機：4 米/分4 米/分功率-7.5 千瓦轉(zhuǎn)速-1450 轉(zhuǎn)/分快速

8、電機：功率-370 瓦轉(zhuǎn)速-2600 轉(zhuǎn)/分冷卻泵：功率-90 瓦流量-25 升/分工件最大長度為 1000 毫米的機床：外形尺寸（長寬高）-266810001190 毫米重量約-2000 公斤第四章 傳動方案和傳動系統(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床的

9、驅(qū)動，如無特殊性能要求，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、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據(jù)機床所需功率選擇 Y160M-4，其同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min。（2）分配總降速傳動比總降速傳動比為 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副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“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比。確定傳動軸的軸數(shù)傳動軸數(shù)變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6繪制轉(zhuǎn)速圖先按傳動軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格距 lg

10、畫出網(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)的雙軸傳動間畫上 u(kk+1)min.再按結(jié)構(gòu)式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線，從而確定了各傳動副的傳動比。CA6140 傳動系統(tǒng)圖第五章 主要設(shè)計零件的計算和驗算5.1 主軸箱的箱體主軸箱中有主軸、變速機構(gòu)，機構(gòu)和潤滑系統(tǒng)等。主軸箱除應(yīng)保證運動參數(shù)外，還應(yīng)具有較高的傳動效率，傳動件具有足夠的強度或剛度，噪聲較低，振動要小，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。箱體材料以中等強度的灰鑄鐵 HT150 及 HT200 為最廣泛,本設(shè)計選用材料為 HT20-40.箱體鑄造

11、時的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸(長寬高),按下表選取.長寬高(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 軸的位置沒有表達清楚具置參見零件圖。箱體在床身上的安裝方式，機床類型不同，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)，并對箱體的底部為安裝進行了相應(yīng)的調(diào)整。箱體的顏色根據(jù)機床的總體設(shè)計確定，并考慮機床實際使用地區(qū)人們心理上對顏色的喜好及風俗。箱體中預留了潤滑油路的安裝空間和安裝螺紋孔及油溝，具體表達見箱體零件圖。傳動系

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

13、剛度驗算。軸的抗彎斷面慣性矩（5.2.5 軸承疲勞強度校核機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進行疲勞驗算。其額定傳動系統(tǒng)的軸及軸上零件設(shè)計齒輪的驗算驗算齒輪強度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。接觸應(yīng)力的驗算公式為驗算 222.25 的齒輪：傳動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 軸組件的剛度驗算兩支撐主軸組件的合理跨距主軸組件的跨距對其剛度的影響很大，在繪制主軸組

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

15、大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對合理跨距 L。進行計算，以便修改草圖，當跨距遠大于 L。時，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。機床設(shè)計的教科主軸組件柔度方程系在主軸端部 C 點家在時主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為：機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進行疲勞驗算。其額定結(jié)論CA6140 的主軸箱是機床的動力源將動力和運動傳遞給機床主軸的基本環(huán)節(jié)，其機構(gòu)復雜而巧妙，要實現(xiàn)其全部功能在中的模擬仿真工作量非常大。這次設(shè)計的效果沒有預計的完美，有一些硬件方面的原因，在模擬仿真的時候，由于計算機的配置不能達到所需要求，致使運行速度非常慢，不但時間上拖了下來，而且所模擬的效果很不理想。我接

16、受的設(shè)計任務(wù)是對 CA6140 車床的主軸箱進行設(shè)計。主軸箱的結(jié)構(gòu)繁多，考慮到實際硬件設(shè)備的承受能力。在設(shè)計中也遇到了其它許多棘手，例如，每個人采用的度量標準不一致，導致裝配的時候產(chǎn)生了，對于這個問題采用互相調(diào)節(jié)的方法，需要相互配合的兩個零件的設(shè)計者相互協(xié)調(diào)，最后實現(xiàn)設(shè)計的效果。對于一次設(shè)計來說，總體安排很重要。這次設(shè)計由于總體安排剛開始的時候沒有很合理的制定，所以工作量的實際大小與工作的具體性質(zhì)不是很明確，以致在開始的幾天里沒實質(zhì)性的進展。在隨后的工作過程中大家都注意了這一點，所以進度勉強趕了上來，不過時間還是緊了點。對但最終大家努力完成了設(shè)計任務(wù)。第七章在這次設(shè)計過程中，設(shè)計指導老師給予致謝很多的支持和幫助，在此我對在設(shè)計中對的指點和教導表示衷心的感謝！在此對那些在做畢業(yè)設(shè)計過程中幫助過家的幫助才能使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。同學以及了老師表示衷心的感謝。因為大第八章 參考資料編目1.任殿閣，主編設(shè)計手冊遼寧科學技術(shù)1991 年 9 月2.3.主編計算機輔助機械設(shè)計實訓理工大學2003 年 3 月交通大學主編機械優(yōu)化設(shè)計