畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）CA6140數(shù)控機(jī)床畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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1、西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目錄 摘 要 1 Abstract 2 第1章 緒論 3 1.1 工程背景與意義 3 1.2 國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3 1.3 本課題研究內(nèi)容 4 1.3.1 CA6140普通臥式車床知識簡介 4 1.3.2 設(shè)計(jì)重點(diǎn) 6 第2章 傳動方案設(shè)計(jì) 7 2.1 確定結(jié)構(gòu)方案 7 2.2 確定基本參數(shù) 7 2.3 主運(yùn)動鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定 8 2.3.1 傳動組和傳動副數(shù)目得確定 8 2.3.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)各種方案的選擇 8 2.3.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 9 2.4 齒輪齒數(shù)的確定 11 2.5 繪制傳動系統(tǒng)圖 12 2.6 確定各軸轉(zhuǎn)

2、速 12 2.6.1 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 12 2.6.2 各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 13 2.6.3 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 13 2.7 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 13 第3章 傳動原件設(shè)計(jì) 14 3.1 帶傳動設(shè)計(jì) 14 3.2 齒輪設(shè)計(jì) 15 3.2.1 齒輪材料選擇 15 3.2.2 模數(shù)計(jì)算 16 3.2.3 齒輪的幾何尺寸 17 3.2.4 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局 18 3.3 各軸徑的設(shè)計(jì) 19 3.3.1 選材 19 3.3.2 軸上零件的定位 19 3.3.3 各軸最小直徑 19 3.3.4 各軸幾何尺寸的確定 20 3.4 鍵的設(shè)計(jì) 20 3.5 其他零部件的

3、選取 21 第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 第5章 傳動件的校核 24 5.1 齒輪的校核 24 5.2 軸承的校核 25 34 5.3 鍵的校核 25 5.4 軸的校核 26 5.4.1 傳動軸的校核 26 5.4.2 主軸的校核 27 第6章 結(jié)論 29 總結(jié) 30 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 附錄 33 摘要 作為主要的車削加工機(jī)床，CA6140機(jī)床廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)中，適用于車削內(nèi)外圓柱面，圓錐面及其它旋轉(zhuǎn)面，車削各種公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，并能進(jìn)行鉆孔，鉸孔和拉油槽等工作。 其主要部件有：主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給箱、溜板箱以及床身等。

4、本設(shè)計(jì)主要針對CA6140機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì)。機(jī)床主軸箱是一個比較復(fù)雜的傳動部件。設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括確定機(jī)床的主要參數(shù)，擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，計(jì)算和校核了主要零部件，并且利用專業(yè)制圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計(jì)和處理。 關(guān)鍵詞：CA6140機(jī)床；主軸箱；傳動 Abstract As the main turning processing machine tool, the CA6140 machine tool was widespread used in the machine-finishing profession, it

5、 is used in turning inside and outside the turning the round cylinder, taper and gyre, turning each kind of metric system, the British system, the modulus and the diameter festival thread, and can carry on the drill hole and pulls work and so on fuel tank. The CA6140 machine tool’s major componen

6、t includes: headstock, tool slide, tailstock, feedbox, apron and bed. This design mainly aims at the headstock of the CA6140 machine tool .The headstock of machine tool is a quite complex transmission part. The design content mainly includes determines the machine tool’s main parameter, Draws up the

7、 transmission plan and the transmission scheme, Calculated and examined the main spare part，And used specialized charting software to carry on the components design and processing. Keywords: CA6140 machine tool； headstock；transimssion 第1章 緒論 1.1 工程背景與意義 改革開放后我國的機(jī)床工業(yè)在技術(shù)

8、上、產(chǎn)量上發(fā)展迅猛。用戶遍布各行各業(yè)的同時(shí)還陸續(xù)出口。由于經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展、科技不斷提升、機(jī)床市場需求越來越旺盛，在2001年—2010年的10年間，金屬切削機(jī)床產(chǎn)量倍增；數(shù)控機(jī)床和加工中心產(chǎn)量，增長速度更是驚人。在世界四大國際機(jī)床展覽會上，都有展出，特別是在中國國際機(jī)床展上，新品種更是琳瑯滿目，彰顯出中國機(jī)床工業(yè)的欣欣向榮而且越來越國際化。 如果說機(jī)床的發(fā)展是整個機(jī)械工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),那么車床的發(fā)展對整個機(jī)械工業(yè)的發(fā)展有不可估量的貢獻(xiàn)和影響。機(jī)床中最普遍的是車床,約占整個機(jī)床產(chǎn)量的1/4以上。 就中國機(jī)械業(yè)的發(fā)展來看，普通車床立下了不朽的功勞，車床中最典型的代表就是CA6140型普通臥式車床。

9、 CA6140型普通臥式車床為目前最常見的型號之一，是我國自行設(shè)計(jì)，制造的機(jī)床。該機(jī)床通用性好，適用于加工各種軸類，套筒類，輪盤類零件的回轉(zhuǎn)面。 1.2 國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給制造業(yè)帶來了革命性的變化，數(shù)控加工技術(shù)具有柔性好加工精度高，生產(chǎn)效率高，減輕操作者勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要設(shè)備。進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與世界全面接軌，機(jī)械業(yè)也受世界的影響，數(shù)控技術(shù)迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)受到很大的沖擊，各種數(shù)控設(shè)備以日新月異的速度出現(xiàn)，進(jìn)入

10、各種制造領(lǐng)域，很多普通機(jī)械設(shè)備被陸續(xù)的取代。 但就中國的機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀來說，普通機(jī)床在未來的幾年乃至10年內(nèi)還不會被數(shù)控及全自動化的機(jī)械取代。普通機(jī)床仍有其存在的價(jià)值，就CA6140來說，它沒有數(shù)控車床精度高，生產(chǎn)效率高，它靠齒輪和絲桿螺母副傳動，再加上運(yùn)動副間存在間隙，手工操作不準(zhǔn)確，重復(fù)精度較低。測量時(shí)需停車后手工測量，測量誤差較大。但是它適合批量較小，精度要求不高，零活類零件，加工范圍很廣，通用性好。它的投資較數(shù)控車床來看低很多很多，因而降低了生產(chǎn)成本。比如說，一家機(jī)械廠生產(chǎn)一套組裝設(shè)備，那些件數(shù)少的零件就可以用CA6140這類型的普通車床來加工。再比如說當(dāng)一套設(shè)備生產(chǎn)并組裝好后，

11、發(fā)現(xiàn)還缺少一個小法蘭盤之類的小零件，這是就是CA6140顯示其本事的時(shí)候，如果這時(shí)動用數(shù)控車床，就像是殺雞用牛刀，大材小用，費(fèi)錢費(fèi)神。而且數(shù)控車床的維護(hù)保養(yǎng)和維修費(fèi)用和普通車床比高很多。所以就此情況再結(jié)合中國現(xiàn)在的機(jī)械業(yè)發(fā)展情況來說，普通機(jī)床還暫時(shí)不會被完全淘汰，仍然有其生存之道。 1.3 本課題研究內(nèi)容 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是完成CA6140變速級數(shù)為12級的機(jī)床主傳動系統(tǒng)主軸變速箱設(shè)計(jì)。 1.3.1 CA6140普通臥式車床知識簡介 CA6140型普通臥式車床其主要組成部分包括：進(jìn)給箱、溜板箱、主軸箱、刀架、尾座、和床身等。如圖1-1所示： 圖1-1 CA6140型普通

12、車床外形 1.進(jìn)給箱 進(jìn)給箱又稱走刀箱，進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運(yùn)動的換置機(jī)構(gòu)，包括變換螺紋導(dǎo)程和進(jìn)給量的變速機(jī)構(gòu)，變換公制螺紋與英制螺紋路線的移換機(jī)構(gòu)，絲桿和光杠的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)以及潤滑系統(tǒng)。 2.溜板箱 溜板箱是車床進(jìn)給運(yùn)動的操縱箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成刀架直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，通過光杠傳動實(shí)現(xiàn)刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動、橫向進(jìn)給運(yùn)動和快速移動，通過主軸箱絲杠帶動刀架作縱向直線運(yùn)動，以便車削螺紋。 3.絲杠與光杠 絲杠與光桿用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(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

13、杠。要結(jié)合溜板箱的內(nèi)容區(qū)分光杠與絲杠。 4.主軸箱 主軸箱又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向不同的轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部分動力將運(yùn)動傳給進(jìn)給箱。主軸箱中主軸是車床的關(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)值就會降低。 主軸箱的功用是支撐主軸并使其實(shí)現(xiàn)啟動、停止、旋轉(zhuǎn)、變速和換向等。因此，主軸箱中通常包含有主軸及其軸承、傳動機(jī)構(gòu)、啟動、停止以及換向裝置、制動裝置、操縱機(jī)構(gòu)和潤滑裝置等。 （1）主軸及其軸承 主軸及其軸承是主軸箱最重要的部分。主軸前端可裝卡盤，用于

14、夾持工件，并由其帶動旋轉(zhuǎn)。主軸的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形等對工件的加工精度和表面粗糙度有直接的影響。因此，對主軸及其軸承要求較高。 臥式車床的主軸大多數(shù)采用滾動軸承，一般為前后兩點(diǎn)支承。例如，CA6140型普通臥式車床的主軸部件，前支承為固定端，由帶錐孔的雙列圓柱滾子軸承固定，承受徑向載荷，可以借錐孔在軸頸上移動，以調(diào)整軸承的徑向游隙，并可以實(shí)現(xiàn)軸向預(yù)緊，以提高主軸的剛度。根據(jù)前軸徑，后支承也選用帶錐孔的雙列圓柱滾子軸承，借助內(nèi)圈和滾子相對外圈的移動，來適應(yīng)軸的熱脹伸長，并可以調(diào)整游隙和進(jìn)行預(yù)緊。中支撐采用單系列的圓柱滾子軸承。前軸承的間隙，可由螺母通過套筒進(jìn)行調(diào)整，并由螺母固定調(diào)好的

15、軸向位置。后軸承及推力球軸承的間隙由螺母來調(diào)整。主軸的軸承由液壓泵供給潤滑油進(jìn)行充分的潤滑。為防止?jié)櫥屯饴?，前、后支承處都有油溝式密封裝置。在螺母和套筒的外圓上有鋸齒形環(huán)槽，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠離心力的作用，把經(jīng)過軸承向外流出的潤滑油甩到前、后軸承端蓋的接油槽里，然后經(jīng)過油孔流回主軸箱。臥式車床的主軸是空心階梯軸。其內(nèi)孔用于通過長棒料以及氣動、液壓等夾緊驅(qū)動裝置（裝在主軸后端）的傳動桿，也用于穿入鋼棒卸下頂尖。主軸的前端有精密的莫氏錐孔，供安裝頂尖及心軸之用。主軸前端安裝卡盤、撥盤或其他夾具。CA6140型普通臥式車床主軸前端為短錐法蘭式結(jié)構(gòu)，它以短錐和軸肩端面作定位面?？ūP、撥盤等夾具通過卡盤

16、座，用螺栓固定在主軸上，由裝在主軸軸肩端面上的圓柱形端面鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。按裝卡盤時(shí)，只需將預(yù)先擰緊在卡盤座上的螺栓連同螺母一起從主軸肩和鎖緊盤上的孔中穿過，然后將鎖緊盤轉(zhuǎn)過一個角度，使螺栓進(jìn)入鎖緊盤上寬度較窄的圓弧槽內(nèi)，把螺母卡住，接著再把螺母擰緊，就可以把卡盤等夾具緊固在主軸上。這種主軸軸端結(jié)構(gòu)的定心精度高，連接剛度好，卡盤懸伸長度小，裝卸卡盤也比較方便，在新型號的車床上應(yīng)用很普遍。 （2）開停和換向裝置 開停裝置用于控制主軸的啟動和停止。中型車床多用機(jī)械式摩擦離合器實(shí)現(xiàn)，少數(shù)機(jī)床也采用電磁離合器或液壓離合器。尺寸較小的車床，由于電動機(jī)功率較小，為簡化結(jié)構(gòu)，常直接由電動機(jī)開停來實(shí)現(xiàn)。 換向

17、裝置用于改變主軸旋轉(zhuǎn)方向。若主軸的開停由電動機(jī)直接控制，則主軸換向通常采用改變電動機(jī)轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)。若開停采用摩擦離合器，則換向裝置由同一離合器和圓柱齒輪組成，大部分中型臥式車床都采用這種換向裝置。 CA6140型普通臥式車床采用的控制主軸開停和換向的雙向多片式摩擦離合器機(jī)構(gòu)。它由機(jī)構(gòu)相同的左、右離合器組成。均不接合時(shí)主軸停止轉(zhuǎn)動。下面以左離合器為例來說明其結(jié)構(gòu)原理。多個內(nèi)摩擦片和外摩擦片相間安裝，內(nèi)摩擦片以花鍵與軸相連接，外摩擦片以其4個凹齒與空套雙聯(lián)齒輪相連接。內(nèi)、外摩擦片未被壓緊時(shí)，彼此互不聯(lián)系，軸不能帶動雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)用操縱機(jī)構(gòu)撥動滑套至右邊位置時(shí)，滑套將羊角擺塊的右角壓下，使它繞軸順

18、時(shí)針擺動，其下端凸起部分推動拉桿向左，通過固定在拉桿左端的圓銷，帶動壓套和螺母將左離合器內(nèi)、外摩擦片壓緊在止推片上，通過摩擦片間的摩擦力，使軸和雙聯(lián)齒輪連接，于是主軸沿正向旋轉(zhuǎn)。右離合器的機(jī)構(gòu)和工作原理同左離合器一樣，只是內(nèi)、外摩擦片數(shù)量少一些。當(dāng)撥動滑套至右邊位置時(shí)，右離合器接合，主軸反向旋轉(zhuǎn)?；滋幱谥虚g位置時(shí)，左、右兩離合器的摩擦片都松開，斷開主軸的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)制動裝置作用，主軸迅速停轉(zhuǎn)。摩擦片間的壓緊力可用擰在壓套上的螺母來調(diào)整。壓下彈簧銷，然后轉(zhuǎn)動螺母，使其相對壓套做小量軸向位移，即可改變摩擦片間的壓緊力，從而也調(diào)整了離合器所能傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，調(diào)妥后彈簧復(fù)位，插入螺母的槽口中，使螺母在

19、運(yùn)轉(zhuǎn)中不能自行松開。 （3）制動裝置 制動裝置的功用是在車床停車過程中克服主軸箱中各運(yùn)動件的慣性，使主軸迅速停止轉(zhuǎn)動，以縮短輔助時(shí)間。臥式車床主軸箱中常用的制動裝置有閘帶式制動器和片式制動器。當(dāng)直接由電動機(jī)控制主軸開停時(shí)，也可以采用電動機(jī)制動方式，如反接制動、能耗制動等。 CA6140型普通臥式車床上采用的閘帶式制動器，它由制動輪、制動帶和杠桿等組成。制動輪是一個鋼制圓盤，與傳動軸用花鍵連接。制動帶為一鋼帶，其內(nèi)側(cè)固定著一層銅絲石棉，以增加摩擦面的摩擦系數(shù)。制動帶繞在制動輪上，它的一端通過調(diào)節(jié)螺釘與主軸箱體連接，另一端固定在杠桿的上端。杠桿可繞軸擺動，當(dāng)它的下端與齒條軸上的圓弧形凹部接觸

20、時(shí)，制動帶處于放松狀態(tài)，制動器不起作用；移動齒條軸，其上凸起部分與杠桿下端接觸時(shí)，杠桿繞軸逆時(shí)針擺動，使制動帶抱緊制動輪，產(chǎn)生摩擦制動力矩，軸通過傳動齒輪使主軸迅速停止擺動。制動時(shí)制動帶的拉緊程度，可用螺釘進(jìn)行調(diào)整，使停車的主軸能迅速停轉(zhuǎn)，開車時(shí)制動帶能完全松開。 片式制動器分為多片式和單片式兩種。多片式制動器的結(jié)構(gòu)與摩擦離合器類似，只是其中的外摩擦片與機(jī)床的禁止部分連接。 （4）操作機(jī)構(gòu) 主軸箱中的操作機(jī)構(gòu)用于控制主軸啟動、停止、制動、變速、換向以及變換左、右螺紋等。為使操縱方便，常采用集中操縱方式，即用用一個手柄操縱幾個傳動件，以控制幾個動作。 CA6140型普通臥式車床控制主軸開

21、停、換向和制動操縱機(jī)構(gòu)。為了便于操作，在操縱桿上裝有兩個手柄，一個在進(jìn)給箱右側(cè)；另一個在溜板箱右側(cè)。向上扳動手柄時(shí)，通過由曲柄組成的杠桿機(jī)構(gòu)，使軸和齒扇順時(shí)針轉(zhuǎn)動，傳動齒條軸及固定在其左端的拔叉右移，帶動滑套右移，使雙向多片式摩擦離合器的左離合器結(jié)合，使主軸正轉(zhuǎn)。當(dāng)手柄扳至下面時(shí)，主軸反轉(zhuǎn)；當(dāng)手柄扳到中間位置時(shí)，主軸停轉(zhuǎn)。此時(shí)，齒條軸的凸起部分壓著制動器杠桿的下端，將制動帶拉緊，導(dǎo)致主軸制動。當(dāng)齒條軸移向左端位置時(shí)，離合器結(jié)合，主軸啟動旋轉(zhuǎn)。此時(shí)齒條軸上圓弧形凹入部分與杠桿接觸，制動帶松開，主軸不受制動。 1.3.2 設(shè)計(jì)重點(diǎn) 此設(shè)計(jì)最難和最關(guān)鍵的部分是主傳動系統(tǒng)運(yùn)動的設(shè)計(jì)。首先要選擇最佳

22、的傳動副組合，由于12級的主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合，就要進(jìn)行比較選擇，當(dāng)確定傳動副組合后，其傳動組的擴(kuò)大順序又有多種形式，還需要進(jìn)行比較。繪制轉(zhuǎn)速圖，再查表確定各傳動組齒輪的齒數(shù)。估算傳動件參數(shù)，確定其結(jié)構(gòu)尺寸，包括主軸、各傳動軸、各齒輪，估算傳動軸直徑，估算傳動齒輪模數(shù)，離合器的選擇，軸承的選取，鍵的設(shè)計(jì)，Ｖ帶的選擇與計(jì)算，換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 第2章 傳動方案設(shè)計(jì) 傳動方案的是設(shè)計(jì)的第一步，它將確定出整個設(shè)計(jì)的大體結(jié)構(gòu)，和相關(guān)的基本參數(shù)，進(jìn)而做出傳動鏈的設(shè)計(jì),確定出齒輪齒數(shù)和各軸轉(zhuǎn)速。 2.1 確定結(jié)構(gòu)方案 1．主傳動系統(tǒng)采用Ｖ帶和齒輪傳動； 2．傳動形式采用集中

23、式傳動； 3．主軸換向采用雙向片式摩擦離合器； 4．變數(shù)系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。 2.2 確定基本參數(shù) 1．尺寸參數(shù) 主參數(shù)[11]D-床身上最大加工直徑（mm）,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取車床的最大回轉(zhuǎn)直徑為：400mm。 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 : 所以d =200mm。 通過主軸孔最大奉料直徑：； 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑： 400mm； 刀架上的最大回轉(zhuǎn)直徑： 200mm； 主軸通孔直徑： 40mm； 主軸前錐孔： 莫式6號； 最大加工工件長度： 1000mm。 2．運(yùn)動參數(shù) 以回轉(zhuǎn)為主運(yùn)動的機(jī)床，主運(yùn)動參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速(r/min)與切削速度

24、（m/min)的關(guān)系是： 式中 n- 轉(zhuǎn)速(r/min)； V- 切削速度(m/min)； d- 工件或刀具直徑(mm)， 。 切削速度主要與刀具和工件的材料有關(guān)，常用的刀具材料有高速鋼和合金鋼等，工件材料有鋼，鑄鐵以及銅鋁等有色金屬。 根據(jù)CA6140的一般工作情況，確定主軸最高轉(zhuǎn)速[11]由采用YT15硬質(zhì)合金刀車削碳鋼工件獲得，主軸最低轉(zhuǎn)速[11]由采用W16Cr4V高速鋼刀車削鑄鐵件獲得。 根據(jù)[11]表7-1選擇標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值，選擇機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為1400r/min，最低轉(zhuǎn)速為31.5/min。 公比[9]取1.41，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=12。當(dāng)確定了最高和最

25、低轉(zhuǎn)速后，就應(yīng)選取公比，從使用性能方面考慮，公比最好選的小一些，以減少相對轉(zhuǎn)速損失，但公比越小級數(shù)就越多，將使機(jī)床的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對于一般生產(chǎn)要求的普通機(jī)床，減少相對轉(zhuǎn)速損失是主要的，所以公比取得較小。結(jié)合CA6140實(shí)際常用的公比，選取公比 2.3 主運(yùn)動鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定 2.3.1 傳動組和傳動副數(shù)目得確定 實(shí)現(xiàn)12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合： A．12=3*4 B. 12=4*3 C. 12=3*2*2 D．12=2*3*2 E. 12=2*2*3 以上方案中，A和B方案可以省掉一根軸。缺點(diǎn)是其中一個傳動組內(nèi)有4個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移齒

26、輪，則會增加軸向尺寸；如果采用2個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止2個滑移齒輪同時(shí)嚙合。所以一般不采用。C、D、E方案根據(jù)“前多后少”原則比較：從電機(jī)到主軸，一般為降速傳動。接近電動機(jī)的零件轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如果是傳動副較多的傳動組合在接近電動機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，就節(jié)省材料了。所以選擇C方案：12=3*2*2 。 2.3.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)各種方案的選擇 在上述的C方案12=3*2*2　中，又因基本組和擴(kuò)大順序排列的不同而出現(xiàn)不同的方案?？赡艿牧N方案，其結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-1所示： A.12=31*23*26 C.12=32

27、*21*26 E.12=32*26*21 B.12=31*26*23 D.12=34*21*22 F.12=34*22*21 圖2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)方案 在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸增大，常限制最小傳動比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。檢查傳動組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個擴(kuò)大組，即第二擴(kuò)大組，因?yàn)槠渌麄鲃咏M的變速范圍都比他小。根據(jù)式（2-1）應(yīng)為： (2-1) 方案A、B、C、E的第二擴(kuò)大組。 ，是可行的。 方案D和F，，是不可行的。 在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證

28、中間傳動軸的變速范圍最小， 因?yàn)槿绻鞣桨竿杺鲃虞S的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動件的尺寸也就可以小些。在可行的四種方案中，A的中間傳動軸變速范圍最小，故A方案最好。 根據(jù)中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-2所示： 圖2-2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖 2.3.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 1.選擇電動機(jī) 一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動機(jī)[10]，根據(jù)選擇原則和使用條件選擇Y-132M-4型Y系列籠式三相異步電動機(jī)。額定功率為7.5KW，同步轉(zhuǎn)速為1440r/min。 2.分配總降速傳動比 總降速傳動比 ：。 3.確定傳動軸

29、軸數(shù) 本次設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)式共有三個傳動組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸，加上電動機(jī)軸一共5根軸。 4.確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由 ，確定各級轉(zhuǎn)速。 查表7-1，得到12級的轉(zhuǎn)速值： 31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400 r/min。 在五根軸中，除去電動機(jī)軸，其余四軸按傳動順序依次設(shè)為軸Ⅰ、軸Ⅱ、軸Ⅲ、軸Ⅳ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ之間的傳動組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的轉(zhuǎn)速。 （1）確定軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速 在傳動組c中，它的變速范圍為，根據(jù)結(jié)式： 確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能：125、180、250、3

30、55、500、710r/min。 （2）確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速 傳動組b的級比指數(shù)為3，在傳動比極限值的范圍內(nèi)，軸Ⅱ轉(zhuǎn)速最高可為500、710、1000r/min,最低可為180、250、355r/min.希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，為了避免升速，又不致傳動比太小，可取 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min。 (3)確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為1,可?。? 確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為710r/min。由此也可確定加在電動機(jī)與主軸之間的定傳動比。由此繪制出轉(zhuǎn)速圖（電動機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）如圖2-3所示： 圖2-3 轉(zhuǎn)速圖 2.4 齒輪齒數(shù)的確

31、定 傳動比i采用的是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方，齒數(shù)和以及小齒輪齒數(shù)查[9]表8-1。 1.傳動組a 時(shí)：……60、63、66、69、72、75、78…… 時(shí)：……60、63、65、67、68、70、72、73…… 時(shí)：……60、62、64、66、68、70、72、74、76…… 可取72,則可從表中查出軸Ⅰ上小齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，，。 可得軸Ⅱ上的齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。 在此傳動組中，軸Ⅱ上將采用三聯(lián)滑移齒輪。當(dāng)軸Ⅰ、Ⅱ上的齒數(shù)為36/36的齒輪嚙合時(shí)，三聯(lián)滑移齒輪左移。齒數(shù)為42的齒輪將從軸Ⅰ的齒數(shù)為24的齒輪旁邊滑移過去。

32、要使這兩個齒輪外圓不相碰，這兩個齒輪的齒頂圓半徑之和應(yīng)等于或小于中心距。對于不變位的標(biāo)準(zhǔn)齒，三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差，應(yīng)大于或等于4。此設(shè)計(jì)中，48-42=6>4.滿足要求。 2.傳動組b 查[9]表8-1 時(shí)：……69、72、73、76、77、80、81、84、87…… 時(shí)：……70、72、74、76、78、80、82、84、86…… 可取 ，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42 于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為62、42。 3. 傳動組c 查[9]表8-1 時(shí)：……84、85、89、90、94、95…… 時(shí)：

33、 ……72、75、78、81、84、87、89、90…… 可取 90。 為降速傳動，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為18；為升速傳動，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。 于是得,得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。 各傳動組齒數(shù)如下表2-1所示: 表 2-1 齒輪齒數(shù)表 變數(shù)組 第一變速組 a 第二變速組 b 第三變速組 c 齒數(shù)和 72 84 90 齒輪 z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10 z11 z12 z13 z14 齒數(shù) 24 48 30 42 36 36 22

34、64 42 42 18 72 60 30 2.5 繪制傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機(jī)等已知條件，可畫出系統(tǒng)圖，如圖2-4所示。 2-4 傳動系統(tǒng)圖 2.6 確定各軸轉(zhuǎn)速 2.6.1 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速[9]為： 2.6.2 各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸Ⅲ可從主軸90r/min按72/18的傳動副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：125r/min；軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。 2.6.3 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動組c中，18/72只需計(jì)算z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/3

35、0只需計(jì)算z = 30的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min；傳動組b計(jì)算z = 22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；傳動組a應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。 2.7 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 主軸各級實(shí)際轉(zhuǎn)速值用式(2-2)[9] (2-2) i1、i2、i3 分別為第一、第二、第三變速組齒輪傳動比，為電動機(jī)轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對誤差的絕對值表示： 式中 —主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速（r/min） —主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速（r/min） —公比 計(jì)算得出轉(zhuǎn)速誤差，如表2-2所示： 表2-2 轉(zhuǎn)速誤差

36、表 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 31.5 45 63 90 125 180 實(shí)際轉(zhuǎn)速 30.6 43.72 61.2 86.25 123.2 172.5 轉(zhuǎn)速誤差% 3.08 2.84 2.8 0.42 1.44 4.17 主軸轉(zhuǎn)速 n7 n8 n9 n10 n11 n12 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 250 355 500 710 1000 1400 實(shí)際轉(zhuǎn)速 244.8 349.8 489.7 690 985.7 1380 轉(zhuǎn)速誤差% 2.08 1.46 2.06 2.8

37、 1.43 1.4 由上表可知轉(zhuǎn)速誤差在允許范圍之內(nèi)，所以設(shè)計(jì)滿足使用要求。 第3章 傳動原件設(shè)計(jì) 傳動原件主要包括V帶的選取，齒輪的設(shè)計(jì)和各軸最小直徑的計(jì)算。 3.1 帶傳動設(shè)計(jì) 電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動比i=2.03，兩班制， 一天運(yùn)轉(zhuǎn)16個小時(shí)，工作年數(shù)10年。 1.確定計(jì)算功率 查[8]表6-6，取工礦系數(shù)，則設(shè)計(jì)功率： 2.選取V帶類型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，查[8]圖6-10，選B型帶。 3.確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查[8]表6-7和圖6-10選取小帶輪基準(zhǔn)直徑: 取。 驗(yàn)算帶速:一般應(yīng)

38、使帶速在5～25m/s的范圍內(nèi)。 式中 -小帶輪轉(zhuǎn)速（r/min） -小帶輪直徑(mm) 故設(shè)計(jì)的V帶滿足要求。 4.確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度 設(shè)中心距為a0,中心距過大引起帶的顫動，過小則單位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)過多，疲勞壽命降低，按下式（3-1）初定中心距: （3-1） 于是,初取中心距為。 帶長： 查表取相近的基準(zhǔn)長度:。 帶傳動實(shí)際中心距: 安裝時(shí)需要最小中心距： 緊張或補(bǔ)償伸長所需要最大中心距： 5.驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于1200，包角過小，帶傳動的能力減低。 故合適。 6.確定帶

39、的根數(shù) 根據(jù)[8]式(3-2)計(jì)算尺V帶的根數(shù) (3-2) 式中 -單根V帶的基本額定功率，查[11]表6-4(C)， - 時(shí)額定功率的增量； -小帶輪包角修正系數(shù)，查表6-9得=0.95 -帶長修正系數(shù)；查表6-2得=0.90 為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10。 取整數(shù)Z＝4。 7.計(jì)算單根Ｖ帶的初拉力 根據(jù)公式[8]（3-3）計(jì)算V帶的出拉力 (3-3) 式中 -帶的傳動功率（KW） v-帶速（m/s） q-每米帶的質(zhì)量（kg/m）查表6-3取q=0.17kg/m 計(jì)算得： 8.計(jì)算作用

40、在軸上的壓軸力 3.2 齒輪設(shè)計(jì) 3.2.1 齒輪材料選擇 齒輪材料的選擇可以根據(jù)以下原則進(jìn)行選?。? ①當(dāng)齒數(shù)比時(shí)，大小齒輪均用同樣硬度的材料； ②當(dāng)齒數(shù)比時(shí),小輪硬度應(yīng)比大輪硬度高40HBS； ③當(dāng)齒數(shù)比時(shí),兩輪硬度差還可以比40HBS更大； ④當(dāng)齒輪材料的最低硬度大于或等于400HBS時(shí)，兩輪一般用相同硬度。 1. 傳動組a 軸Ⅰ上齒輪z1、z3、z5　與軸上的齒輪Ⅱz2、z4、z6嚙合 所以每對齒輪都可以采用相同的材料。均選用40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 2.傳動組b 軸Ⅱ上齒輪z7、z9與軸Ⅲ上的齒輪z8、z10嚙合 齒輪z7應(yīng)比z8

41、硬度高40HBS。 z7選用40Cr, z8選用45，都經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。齒輪z9和z10 可以采用相同硬度的材料，選用40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 3.傳動組c 軸Ⅲ上齒輪z11、z13和軸Ⅳ上z12 、z14相互嚙合。 齒輪z11應(yīng)比z12 硬度高40HBS. z11用40Cr, z12用45都調(diào)質(zhì)處理。 齒輪z13和z14用相同硬度的材料.均選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理。 3.2.2 模數(shù)計(jì)算 同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，故可以以最小的齒輪進(jìn)行計(jì)算，然后取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)作為傳動組的模數(shù)。 1. 傳動組a 以z1=24計(jì)算 ①系數(shù)的選擇：查[11]表8-5，選取 載荷系數(shù)的選擇

42、：原動機(jī)為平穩(wěn)工作的電動機(jī)，為機(jī)床提供平穩(wěn)的動力，載荷沖擊較小，查[11]表8-3，取K=1.0～1.2，取K=1.0。 ② 算齒輪軸上的扭矩 式中 P-電動機(jī)額定功率 n-齒輪轉(zhuǎn)速 ③ 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1）對于直齒圓柱齒輪，以大齒輪材料決定的接觸應(yīng)力為準(zhǔn)，對于45鋼取由[11]表8-7取較低極限應(yīng)力值：由[11]表8-6取安全系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞的壽命系數(shù)。 應(yīng)力循環(huán)基數(shù)，可取，因N>N0,故，所以許用接觸應(yīng)力為： 2）根據(jù)[11]式（8-8）說明，得區(qū)域系數(shù)，彈性影響系數(shù)。 3）利用[11]式（8-11）,得小齒輪分度圓直徑： 4）計(jì)算模數(shù):,

43、取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4。 2．傳動組b 計(jì)算得模數(shù)m=4。 3．傳動組c 計(jì)算得模數(shù)m=4.5。 3.2.3 齒輪的幾何尺寸 此次設(shè)計(jì)的齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)的直齒圓柱齒輪，其幾何參數(shù)的計(jì)算可以參考[11]關(guān)于直齒圓柱齒輪的公式進(jìn)行計(jì)算： ① 分度圓： ② 齒頂圓： ③ 齒根圓： ④ 齒寬： ⑤ 中心距： ⑥ 節(jié)圓速度： ⑦ 選擇精度等級：查[11]表8-4 注：查表4-10 ； ； 和為相互嚙合的兩齒輪的分度圓，為小齒輪，為大齒輪。為主動輪轉(zhuǎn)速。 利用上面所述的相關(guān)方法計(jì)算出各個齒輪的具體參數(shù)，詳細(xì)尺寸如表3-1所： 表3-1 齒輪參數(shù)表 傳

44、 動 組 模 數(shù) m 齒 數(shù) 和 齒 輪 齒 數(shù) 分 度 圓 d 齒 頂 圓 齒 根 圓 齒 寬 中 心 距 節(jié) 圓 速度： 精 度 等 級 傳 動 組 a 4 72 Z1 24 96 104 86 22 144 3.57 7 Z2 48 192 200 182 20 72 Z3 30 120 128 110 26 144 4.46 6 Z4 42 168 176 156 24 72 Z5 36 144 152 134

45、30 144 5.35 6 Z6 36 144 152 134 28 傳 動 組 b 4 84 Z7 22 88 96 78 24 168 1.64 7 Z8 62 248 256 238 22 84 Z9 42 168 176 158 34 138 2.68 7 Z10 42 168 176 158 32 傳 動 組 c 4.5 90 Z11 18 81 90 69 22 202.5 1.67 7 Z12 72 324 333 312 20 90

46、Z13 60 270 279 258 32 202.5 1.96 7 Z14 30 135 144 123 30 3.2.4 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局 1．結(jié)構(gòu)形式： 由上表可以知，齒輪z1、z3、z5、 z2、z4、z6、z7、z9、z10、z11、z12的齒數(shù)均不大,設(shè)計(jì)成直齒圓柱齒輪輪. Z8、z12、z13、設(shè)計(jì)為自由鍛造齒輪.具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)畫法參考[6]關(guān)于鍛造齒輪的畫法。 2．布局： 設(shè)計(jì)中使用到了三聯(lián)滑移齒輪和雙聯(lián)滑移齒輪，其布局應(yīng)滿足圖4-1所示關(guān)系。 圖3-1 齒輪布局關(guān)系圖

47、 3.3 各軸徑的設(shè)計(jì) 3.3.1 選材 主軸選用40Cr并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，該材料一般用于載荷較大，強(qiáng)度要求高，無很大沖擊的重要軸。其余各軸選用應(yīng)用比較廣泛的45鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，該材料強(qiáng)度高，一般用于較重要的軸。 3.3.2 軸上零件的定位 軸上

48、零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸承端蓋和軸用彈性擋圈來定位的。 軸上零件的周向定位以鍵、花鍵和過盈配合來定位的，此次設(shè)計(jì)中各軸的部分軸段均設(shè)計(jì)為花鍵軸，Ⅰ軸還采用了鍵定位。 3.3.3 各軸最小直徑 1.軸Ⅰ的直徑 ，查[11]表2-3，V帶的傳動效率 取。 2.軸Ⅱ的直徑 查[11]表2-3，齒輪的傳動效率分別為0.98，0.99，0.99。所以 取。 3.軸Ⅲ的直徑 查[11]表2-3，齒輪Z9,Z7的傳動效率分別為0.98，0.99。 取。 4.主軸的直徑 查[11]表2-3，齒輪Z13,Z11的傳動效率分別為0.99，0.98。

49、 取。 3.3.4 各軸幾何尺寸的確定 1.軸Ⅰ的各軸段尺寸 ①直徑尺寸的確定 由于軸Ⅰ最小直徑，為與標(biāo)件離合器相配合，故取，取便于與軸承相配合，選取軸承為30207型。取與齒輪Z5孔徑相配合。取,與齒輪Z1相配合。取與齒輪Z3相配合。取與軸承相配合，并選取軸承型號為30207型。 ②長度尺寸的確定 第一段軸長，比離合器尺寸稍長，形成過渡，要比箱體壁稍長，長度略小與齒輪輪轂的長度。，有三聯(lián)滑移齒輪布局關(guān)系確定，，比箱壁寬，同時(shí)要是齒輪Z3不碰到箱壁。 2.軸Ⅱ各軸段尺寸 與軸承30207配合; 設(shè)計(jì)為花鍵軸; ，軸肩定位軸承；與軸承30207配合。 3.軸Ⅲ各軸段尺寸

50、 與軸承30208配合; 設(shè)計(jì)為花鍵軸; ，軸肩定位軸承；與軸承30208配合。 4.主軸各軸段尺寸 主軸尺寸如圖3-2所示： 圖3-2主軸尺寸簡圖 3.4 鍵的設(shè)計(jì) 1.選擇鍵的類型 為保證齒輪傳動嚙合良好，要求軸榖對中型好，故選用A型普通平鍵聯(lián)接。 2.選擇鍵的材料 設(shè)計(jì)的鍵均選用應(yīng)用比較廣泛的Q345鋼。 3.選擇鍵的主要尺寸 鍵1按軸徑d=44mm由[8]表16-1查得鍵寬b=12mm,鍵高h(yuǎn)=8mm,鍵的長度考慮到與其配合的齒輪齒寬b=30mm,故鍵長應(yīng)比其短，并且還要小于齒輪輪轂的長度，所以鍵長取L=22mm.標(biāo)記為鍵12&#

51、215;22GB1096-79。 鍵Ⅱ： 12×16GB1096-79。 鍵Ⅲ： 12×18GB1096-79。 鍵Ⅳ：14×25GB1096-79。 鍵Ⅴ：14×18GB1096-79。 鍵Ⅵ：16×25GB1096-79。 鍵Ⅶ：16×18GB1096-79。 3.5 其他零部件的選取 離合器的選擇參考 [7]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊聯(lián)軸器、離合器與制動器》一書，軸承端蓋的設(shè)計(jì)參考[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》。 第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

52、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是對主軸箱各原件進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，包括V帶與軸Ⅰ的結(jié)構(gòu)，主軸換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，齒塊設(shè)計(jì)，軸承選取，系統(tǒng)潤滑設(shè)計(jì)，密封裝置設(shè)計(jì)。 1.帶輪設(shè)計(jì) 由前面的設(shè)計(jì)選取相對應(yīng)得B型V帶，在軸Ⅰ安裝摩擦離合器及傳動齒輪，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，采用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)。 2.主軸換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本機(jī)床是適用于機(jī)械加工的普通臥式車床。主軸換向比較頻繁，采用雙向片式摩擦離合器。這種離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、止推片、壓塊和空套齒輪組成。離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器結(jié)合時(shí)主軸正轉(zhuǎn)，用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，片數(shù)較多。右離合器結(jié)合時(shí)主軸反轉(zhuǎn)，主要用于退回刀具，片數(shù)較少。

53、這種離合器的工作原理是，Ⅰ軸的花鍵裝在內(nèi)摩擦片的花鍵孔上，隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片的孔為圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4個凸起，嵌在空套齒輪的缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝。用桿通過銷向左推動壓塊時(shí)，將內(nèi)片與外片相互壓緊。Ⅰ軸的轉(zhuǎn)矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪，使主軸正傳。同理，當(dāng)壓塊向右時(shí)，使主軸反轉(zhuǎn)。壓塊處于中間位置時(shí)，左、右離合器都脫開，Ⅱ軸以后的各軸停轉(zhuǎn)。 3.齒輪塊設(shè)計(jì)[9] 機(jī)床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)各傳動軸的工作特點(diǎn)，基本組、第一擴(kuò)大組以及第二擴(kuò)大組的滑移齒輪均采用了整體式滑移齒輪。所有滑移齒輪與傳動軸間均采用花鍵軸聯(lián)接。為節(jié)約成本，軸Ⅰ上與離合器配合的軸

54、段采用花鍵軸，與齒輪配合的軸段采用平鍵來聯(lián)接，主軸上的齒輪和軸也采用鍵聯(lián)接。 各軸采用的花鍵分別為： 軸Ⅰ：； 軸Ⅱ：； 軸Ⅲ：； 4.軸承的選擇 主軸；前支撐：N7014；后支承：N2214 軸Ⅰ：前支承：30207;后支承：30207 軸Ⅱ：前支承：30207;后支承：30207 軸Ⅲ：前支承：30208;后支承：30208 5.潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主軸箱內(nèi)采用飛濺式潤滑[11]，油面高度為65mm左右，甩油環(huán)浸油深度為10mm左右。潤滑油型號為IIJ30。 卸荷式皮帶輪軸承采用脂潤滑方式。潤滑脂型號為：鈣質(zhì)潤滑脂。 6.密封裝置設(shè)計(jì) 軸Ⅰ的軸頸較小，線速度較低，

55、為了保證密封效果，采用皮碗式接觸密封。而主軸直徑大、線速度較高，則采用了非接觸式密封。卸荷式皮帶輪的潤滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進(jìn)入。 第5章 傳動件的校核 為保證所設(shè)計(jì)的各傳動原件能滿足使用要求，必須對其進(jìn)行相關(guān)的校核。 齒輪主要進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核。軸承對使用壽命進(jìn)行驗(yàn)算。鍵對擠壓強(qiáng)度進(jìn)行校核。各軸對強(qiáng)度進(jìn)行校核。 5.1 齒輪的校核 校核傳動組a的齒輪。校核第一對傳動齒輪，齒數(shù)Z1=24，Z2=48，確定各項(xiàng)參數(shù) 1.確定許

56、用應(yīng)力 這對齒輪材料均為40Cr并進(jìn)行調(diào)制處理。 查[11]圖6-14： 查[11]圖6-15： 查[11]表6-5：安全系數(shù) 傳動比： 使用時(shí)間： 查[11]圖6-16：接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù) 查[11]圖6-17：彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù) 2.驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 計(jì)算工作轉(zhuǎn)矩： 查[11]表6-2：使用系數(shù) 確定動載荷系數(shù):齒輪精度為7級， 非對稱布置： 查[11]圖6-12：區(qū)域系數(shù) 查[11]表6-3：彈性影響系數(shù) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。 3.驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查[11]表6-4： ,查[11]

57、得 兩齒輪的齒根強(qiáng)度滿足要求。 所以齒輪設(shè)計(jì)合格。 用上述方法算得傳動組a中的其他齒輪，傳動組b和傳動組c中的齒輪均滿足使用要求。 5.2 軸承的校核 機(jī)床的一般傳動軸用的滾動軸承，主要是由于疲勞破壞而失效，故應(yīng)對軸承進(jìn)行疲勞壽命驗(yàn)算[11]。下面對按軸頸尺寸及工作狀況選定的滾動軸承型號進(jìn)行壽命驗(yàn)算： 式中 -額定壽命 P-當(dāng)量動載荷[N ] ε- 壽命系數(shù)，對于球軸承：ε= 3 ；對于滾子軸承：ε=10/3 C-滾動軸承尺寸表所示的額定動負(fù)荷[N] - 速度系數(shù)，= -工作情況系數(shù)，查[11]表36可取為1.1 - 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速，為各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速

58、- 壽命系數(shù)，不考慮交變載荷對材料的強(qiáng)化影響:； - 功率利用系數(shù)，查表為0.58； -工作期限系數(shù)，按前面的工作期限系數(shù)計(jì)算； -齒輪輪換工作系數(shù)，可由[11]表38查得； 使用上述公式對各軸承進(jìn)行壽命校核，所選軸承均符合設(shè)計(jì)要求。 5.3 鍵的校核 對鍵Ⅰ進(jìn)行校核，由齒輪設(shè)計(jì)時(shí)可知： 查[11]表16-2，鋼的，由[11]式（16-1），計(jì)算鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度 同理計(jì)算出鍵Ⅱ、鍵Ⅲ均滿足要求。 5.4 軸的校核 5.4.1 傳動軸的校核 由于機(jī)床主軸箱中各軸的應(yīng)力都比較小，驗(yàn)算時(shí)，通常用復(fù)合應(yīng)力公式[4]進(jìn)行計(jì)算： 式中 -許用應(yīng)力，考慮應(yīng)力集中和載

59、荷循環(huán)特性等因素。 W - 軸的危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面系數(shù) 花鍵軸的抗彎斷面系數(shù)： 式中 d-花鍵軸內(nèi)徑 D- 花鍵軸外徑 b-花鍵軸鍵寬 z- 花鍵軸的鍵數(shù) T -在危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩： P- 該軸傳遞的最大功率 M-該軸上的主動被動輪的圓周力、徑向力所引起的最大彎矩 -該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒輪的圓周力：,D為齒輪節(jié)圓直徑。 直齒圓柱齒輪的徑向力 ： 求得齒輪的作用力，即可計(jì)算軸承處的支承反力，由此得到最大彎矩。 對于軸Ⅰ、Ⅱ查[4]表11-4得軸的許用彎曲應(yīng)力；對于軸Ⅲ ， 。 由上述計(jì)算公式可計(jì)算出： 軸Ⅰ：； 軸Ⅱ：； 軸Ⅲ：。 故傳動軸的強(qiáng)度校驗(yàn)符

60、合設(shè)計(jì)要求。 5.4.2 主軸的校核 主軸的計(jì)算簡圖如圖5-1所示： 圖5-1 主軸計(jì)算見圖 1.主軸跨距 前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承。 2.當(dāng)量外徑 3.主軸剛度 由于故根據(jù)式[10]（10-8） 4.對于機(jī)床的剛度要求 由于這種機(jī)床屬于高效通用機(jī)床，主軸的剛度可根據(jù)自激振動穩(wěn)定性決定。取阻尼比；當(dāng)時(shí)， 代入[10]式（10-16）得 根據(jù)穩(wěn)定性指標(biāo)規(guī)定，工件長度。加上卡盤，共長200mm,。根據(jù)[10]式（10-18）計(jì)算 根據(jù)[10]式（10-9） 可以看出，該機(jī)床主軸

61、是合格的。 第6章 結(jié)論 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了對CA6140車床主軸箱的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容是完成變速級數(shù)為12級的機(jī)床主傳動系統(tǒng)主軸變速箱的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)已知條件確定有關(guān)的尺寸參數(shù)，運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)。根據(jù)所確定的有關(guān)參數(shù)及選定的公比，寫出結(jié)構(gòu)式，校驗(yàn)轉(zhuǎn)速范圍，繪制轉(zhuǎn)速圖。確定出各變速組傳動副的傳動比值，確定齒輪齒數(shù)，帶輪直徑。并校驗(yàn)三聯(lián)滑移齒輪齒頂是否相碰，校驗(yàn)各級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差。再進(jìn)行傳動元件的設(shè)計(jì)，包括帶輪、齒輪、各軸、鍵的設(shè)計(jì)，其他零部件的選取。并對傳動件進(jìn)行

62、校核，以保證所設(shè)計(jì)的零部件安全可用。 最后完成了主軸箱展開圖一張，表達(dá)了主軸和傳動件的空間位置及有關(guān)結(jié)構(gòu)，繪制出零件圖2張，分別是軸Ⅰ和齒輪Z8的零件圖。 總結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)有了一個比較系統(tǒng)的了解，對車床系統(tǒng)有了更深入的學(xué)習(xí)。對V帶、齒輪、軸、鍵的具體設(shè)計(jì)有了更深的了解，設(shè)計(jì)中要畫展開圖和零件圖，由于很久沒有用CAD軟件畫圖，很多功能都遺忘了，但碰巧我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前已在公司實(shí)習(xí)了2個星期，實(shí)習(xí)時(shí)要經(jīng)常使用CAD畫圖，我在短短的2個星期內(nèi)對CAD有了

63、比較深入的學(xué)習(xí)，使此次設(shè)計(jì)畫圖的效率提高了很多，同時(shí)也學(xué)會了更多的畫圖技巧。 在設(shè)計(jì)的過程中，也使我認(rèn)識到了自身存在的不足，對知識掌握的不清粗，有的已經(jīng)遺忘了，甚至有的東西當(dāng)時(shí)就沒有學(xué)懂，在設(shè)計(jì)時(shí)一系列問題就出現(xiàn)了，以至于很多東西都要從新學(xué)過。這使我明白了知識這東西不懂就要問，要溫故而知新，才會學(xué)的扎實(shí)，才不會遺忘， 才能更好的學(xué)以致用。 設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的強(qiáng)大，所以不管是設(shè)計(jì)還是以后工作，在尋找參考資料時(shí)，除了參考設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)書本外，更要充分的利用現(xiàn)代社會豐富的網(wǎng)絡(luò)資源。 馬上就要走出學(xué)校，進(jìn)入社會，參加工作，為了不被社會淘汰，為了更好的適應(yīng)日新月異的社會，我們還要不斷的學(xué)習(xí)，

64、不斷的充電，學(xué)習(xí)是永無止境的，活到老學(xué)到老。 致 謝 踉踉蹌蹌地忙碌了三個多月，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也將告一段落。總是覺得有很多不盡人意的地方，譬如思路不是特別清晰……?？墒?，我又會有點(diǎn)自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過于在乎最終的結(jié)果，可貴的是過程中的收獲。以此語言來安撫我尚沒平復(fù)的心。 畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我大學(xué)生涯交上的最后一個作業(yè)了。在此，想借機(jī)會感謝四年以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，當(dāng)我遇到困難想退縮時(shí)，是你們的關(guān)心和積極鼓勵，使我不斷的在困難面前站起來，增強(qiáng)了我的自信心，你們的友誼是我人生的財(cái)富，

65、是我生命中不可或缺的一部分。在這里我要特別感謝我的指導(dǎo)老師宋春華，我因?yàn)槭窃诠具厡?shí)習(xí)邊做設(shè)計(jì)的，時(shí)間很緊，設(shè)計(jì)中遇到困難很多，是他的耐心指導(dǎo)讓我能夠順利地完成此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后，我要感謝學(xué)院以及學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)，是他們給了我這次挑戰(zhàn)自我的機(jī)會，讓我在挑戰(zhàn)中成長并養(yǎng)成獨(dú)立思考問題，解決問題的習(xí)慣。 大學(xué)生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過?！贝髮W(xué)四年，它給我的影響是不能用時(shí)間來衡量，這四年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點(diǎn)，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好

66、，屬于我們的未來會是絢爛繽紛的。 參考文獻(xiàn) [1] 陳立德．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M]．高等教育出版社，2004； [2] 王茂元．機(jī)械制造技術(shù)．機(jī)械工業(yè)出版社[M].2001.2；44-79 [3] 鄧志平．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]．第二版．西南交通大學(xué)出版社；2008.8；119-141 [4] 楊明忠．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．武漢理工大學(xué)，2001.10 [5] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊滾動軸承[M]．機(jī)械工業(yè)出版社 [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊齒輪傳動[M]．機(jī)械工業(yè)出版社 [7] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊聯(lián)軸器、離合器與制動器[M]．機(jī)械工業(yè)出版社 [8] 邱永成．機(jī)械基礎(chǔ)[M]．中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.5；201-299 [9] 戴曙．金屬切削機(jī)床[M]．機(jī)械工業(yè)出版社,2009.1；22-41 [10] 晏初宏．金屬切削機(jī)床[M]．機(jī)械工業(yè)出版社．2007.9 [11] 西華大學(xué)教研室．機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M] [12] 寇世窯．機(jī)械制圖[M]．高等教育出版社，2004.2；