C6140主軸箱的設(shè)計含7張CAD圖
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外文資料
Hardened gear reducer prices and Analysis
The purpose of the pump ,to give pressure to the oil ; in other words, to give power to the machine .The purpose of the valves is to control the flow of oil and to apply the power when and where it may be needed .To illustrate as simply as possible how this is accomplished in a “circuit”, that is , in the run of oil from the reservoir ,through the pump , the valves , the driven unit , and back to the reservoir, references are made to the diagrams shown in Figs,11.1 and 11.2.
Every fluid-power system used one or more pumps to pressurize the hydraulic fluid the fluid under pressure, in turn, performs work in the output section of the fluid-power system. Thus, the pressurized fluid may be used to move a piston in a in a cylinder or to turn the shaft of a hydraulic motor.
So we find that find that every modern fluid –power system used at least one pump to pressurize the fluid.
TYPES OF PUMPS
Three types pumps find use in fluid-power systems: rotary , reciprocating, and centrifugal pumps .
Simples hydraulic systems may use but one type of pump, The trend is to use pumps with the most satisfactory characteristics for the specific tasks involved . In matching the characteristics of the pump to the requirements of the hydraulic system, it is not unusual to find two types of pumps in series . For example , a centrifugal pump may be may be used to supercharge a reciprocating pump , or a rotary pump may be used to supply pressurized oil for the controls associated with a reversing variable-displacement reciprocating pump .
ROTARY PUMPS
These are built in many different designs and are extremely popular in modern fluid-power system. The most common rotary-pump designs used today are spur gear , internal-gear , generated rotor , sliding-vane , and screw pump . Each type has advantages that make it most suitable for a given application.
Spur-Gear Pumps. These pumps (Fig.11.3) have two mating gears are turned in a closely fitted casing. Rotation of one gear, the driver, causes the second , or follower gear , to turn . The driving shaft is usually connected to the upper gear of the pump .
When the pump is first started , rotation of gears forces air out the casing and into the dis-charge pipe . This removal of air from the pump casing produces a partial vacuum on the suction side of the pump . Fluid from an external reservoir is forced by atmospheric pressure into the pump inlet . Here the fluid is trapped between the teeth of the upper and lower gears and the pump casing. Continued rotation of the gears forces the fluid out of the pump discharge.
Pressure rise in a spur-gear pump is produced by the squeezing action on the fluid as it is expelled from between the meshing gear teeth and casing . A vacuum is formed in the cavity between the teeth as they unmeshed , causing more fluid to be drawn into the pump . A spur-gear pump is a constant-displacement unit ;its discharge is constant at a given shaft speed . The only way the quantity of fluid discharged by a spur-gear pump of the type in Fig,11.3 can be regulated is by varying the shat speed . Modem gear pumps used in fluid-power systems develop pressure up to about 3000psi.
SLIDING-VANE PUMPS SLIDING
These pumps have a number of vanes which are free to slide into or out of slots in the pump rotor . When the rotor is turned by the pump driver , centrifugal force , springs , or pressurized fluid causes the vanes to move outwad in their slots and bear against the inner bore of the pump casing or against a cam ring . As the rotor revolves, fluid flows in between the vanes when they pass the suction port . This fluid is carried around the pump casin until the discharge port is reached . Here the fluid is forced out of the casing and into the discharge pipe.
CONTROL VALVES
Pressure control valves are used in hydraulic circuits to maintain desired pressure levels in various parts o the circuits . A pressure-control valve maintains the desired pr4essure level by diverting higher-pressure fluid to a lower-pressure area , or restricting flow into another area . Valve that divert fluid can be safety , relief , counter-balance , sequence , and unloading types , Valves that restrict flow into another area can be of the reducing type .
A pressure-control valve may also be defined as either a normally closed or normally open two-way valve . Relief , sequence , unloading and counterbalance valves are normally closed , two-way valves that are partially or fully open while performing their design function . A reducing valve is a normally open valve that restricts and finally blocks fluid flow into a secondary area . With either type of operation , the valve can be said to create automatically an orifice to provide the desired pressure control . An orifice is not always created when the valve is piloted from an external source .One valve of this type is the unloading valve –it is not self-operating ; it depends on a singal from an external source . Relief , reducing counterbalance , and sequence valves can be fully automatic in operation , with the operating signal taken from within the envelop .
TYPE OF PRESSURE-CONTROL VALVES
Some popular devices for pressure-control service are ;
Safety valve . Usually a poppet-type two-way valve intended to release find to a secondary area when the fluid pressure approaches the set opening pressure of the valve. This type of valve protects piping and equipment from excessive pressure .
Relief valve . Valve which limits the maximum pressure that can be applied in that protion of the circuit to which it is connected .
Counterbalance valve . Valve which maintains resistance against flow in one direction but permits free flow in the other direction .
Sequence valve .Valve which directs flow to more than one portion of a fluid circuit , in sequence .
Unloading valve . Valve which allows pressure to build up to an adjustable setting , then by-passes the flows as long as remote source maintains the preset pressure on the pilot port .
Ppressure-reducing valve . Valve which maintains a reduced pressure at its outlet regardless of the higher inlet pressure .
CONTROLS
Volume or flow control valves are used to regulate speed , As was developed in earlier chapters ,the speed of an actuator depends on how much oil is pumped into it per unit of time . It is possible to regulate flow with a variable displacement pump , but in many circuits it is more practical to use a fixed displacement pump and regulate flow with a volume control valve .
FLOW CONTROL METHODS
There are three basic methods of applying volume . control valves to control actuator speeds . They are meter-out and bleed-off .
Meter-In Circuit In meter-in operation . the flow control valve is place between the pump and actuator . In the way , it control the amount of fluid going into the actuator . Pump delivery in excess of the metered amount is diverted to tank over the relief valve .
With the flow control valve installed in the cylinder line as shown , flow is controlled in one direction . A check valve must he included in the flow control or placed in parallel with it for return flow . If it is desired to control speed in both directions . the flow control can be installed in the pump outlet line prior to the directional valve .
The meter-in method is highly accurate. It is used in application s where the load continually resists movement o the actuator , such as raising a vertical cylinder under load or pushing a load at a controlled speed .
Meter-Out Circuit . Meter-out control is used where the load might tend to “run away“ The flow control is located where it will restrict exhaust flow from the actuator .To regulate speed in both directions , the valve is installed in the tank line from the directional valve .More often control is needed in only one direction and it is placed in the line between the actuator and directional valve. Here too a bypass check valve would be required for a rapid return stroke.
Bleed-Off Circuit. IN a bleed –off arrangement ,the flow control is bleed off the supply line from the pump and determines the actuator speed by metering a portion of the pump delivery to tank .The advantage is that the pump operates at the pressure required by the work , since excess fluid returns to tank through the flow control instead of through the relief valve.
Its disadvantage s some less of accuracy because the measured flow is to tank rather than into the cylinder , making the latter subject to variations in the pump delivery due to changing work loads .
Bleed-off circuits should not be used in applications where there is a possibility of the load running away.
TYPES OF FLOW CONTROLS
Flow control valves fall into two basic categories ;pressure compensated and non-pressure compensated , the latter being used where load pressures remain relatively constant and feed rates are not too critical .They may be as simple as a fixed orifice or an adjustable needle valve,although more sophisticated units may even include a check valve for free flow in the reverse direction.Use of non-pressure compensated valves is somewhat limited,since flow through an orifice is essentially proportional to the square rot of the pressure drop ( p) across it .This means that any appreciable change in the work load would load would affect the feed rate.
THE APPLICATION OF HYDRAULIC POWER TO MACHINE TOOLS
The application of hydraulic power to the operation of machine tools is by no means new, though its adoption on such a wide scale as existe at present, is comparatively recent. It was infact the development of the modern self-contained pump unit that stimulated the growth of this form of machine tool operation.
Hydraulic machine tool drive offers a great many advantages.one of them is that it can give infinitely-variable speed control over wide ranges.In addition they can change the direction of drive as easily as they can vary the speed.Asin many other types of machine,many complex mechanical linkages can be simplified or even wholly eliminated by the use of hydraulics.
The flexibility and resilience of hydraulic of hydraulic power is another great virtue of this form of dirve.Apart from the smoothness of oreration thus obtained, a great improvement is usually found in the surface finish on the word and the tool can make heavier cuts without detriment and will will last considerably longer without regrinding.
By far the greater proportion of machine tool hydraulic drives are confined to the linear motions ,a rotary pump being used to actuate one or more kinear hydraulic motors in the form of double-acting hydraulic rams, usually of the piston type. In some cases, as in certain hydraulic lathes both the linear motions of the cutting tool and the rotary motion of the work may be hydraulic.ally driven and /or controlled. Such rotary motions are produced by the use of a rotary hydraulic motor.
外文翻譯
硬吃面齒輪減速取得價格狀況及分析
齒輪類減速器包括了各類展開式圓柱齒輪減速器、同軸齒輪減速器、行星齒輪減速器各類專用齒輪裝置以及各類組派生產(chǎn)品，齒輪采用滲碳、淬火、磨齒工藝、精度4~7級，廣泛應(yīng)用于冶金、起重、礦山、石化、建筑、建材、輕工及能源等行業(yè)?，F(xiàn)對硬齒面齒輪減速器的價格現(xiàn)狀進行簡要的分析。
1．齒輪減速器產(chǎn)品的價格目前波動在2.5~6萬/噸之間，視單機重量、精度高低、材質(zhì)種類、配套件水平等而有所不同。一般平臺重量輕者、要求采用進口配套件或材質(zhì)及精度要求較高者，價格偏上限，通用產(chǎn)品價格偏下限應(yīng)當(dāng)說明的是，由于國內(nèi)目前市場秩序的不規(guī)范和個別生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝的不嚴(yán)肅性，市場上充斥著一定比例的未嚴(yán)格按硬齒面生產(chǎn)工藝要求進行生產(chǎn)的產(chǎn)品，其突出特征是壽命短，由于齒面未進行磨削，噪聲也較大，該類產(chǎn)品以低價格沖擊市場，部分用戶由于對減速器產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝情況并不熟悉，或由于其它原因，采購中一味地只以價格作為主要采購依據(jù)，常導(dǎo)致正規(guī)廠家產(chǎn)品難以進入采購視野，給用戶也造成了不應(yīng)有的損失，也給不法生產(chǎn)廠家以可乘之機，嚴(yán)重影響了一個成熟的減速器產(chǎn)品市場的發(fā)展和成長。
2．行星齒輪減速器又包括了許多產(chǎn)品種類，如一般低速重載行星齒輪箱，各類專用回轉(zhuǎn)行星齒輪箱和行星傳動裝置等，一般外齒輪滲碳淬火磨齒，內(nèi)齒輪調(diào)質(zhì)或氮化，價格方面對通用產(chǎn)品一般在3~6萬/噸左右，對于單臺重量輕的回轉(zhuǎn)類行星減速器，多以臺計價，價格略高于前者，總體而言，對行星齒輪減速器，由于制造裝配工藝均較為復(fù)雜，因此價格較硬齒面圓柱齒輪減速器要高些。如要求配套件為進口軸承，并采購優(yōu)質(zhì)齒輪鋼，則價格會更高些。
3．價格分析，根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)減速器企業(yè)的數(shù)量，現(xiàn)狀及水平，行業(yè)價格競爭在一定范圍和時間內(nèi)仍會十分激烈。特別是隨著入世的迫近，國外產(chǎn)品也必將大舉進入國內(nèi)市場，有的國外廠商也已開始了他們的本土化戰(zhàn)略，因而導(dǎo)致產(chǎn)品競爭，包括價格競爭也會更趨激烈。
然而不容回避的是，由于受生產(chǎn)手段、管理水平、企業(yè)規(guī)模及自主開發(fā)能力的制約，國內(nèi)企業(yè)目前的價格競爭還多集中在一般層面的產(chǎn)品上，隨著用戶質(zhì)量意識的進一步增強。行業(yè)競爭的進一步分化及國內(nèi)知名品牌的崛起，市場競爭包括價格競爭將會農(nóng)步趨于理性和規(guī)范。縱觀該行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及對比，有兩點應(yīng)引起國內(nèi)業(yè)界的關(guān)注:
（1）規(guī)?；a(chǎn)優(yōu)勢應(yīng)不容忽視，只有達到一定規(guī)模才有可能形成經(jīng)濟規(guī)模，才能降低成本和提升競爭力，因此有條件的企業(yè)可通過規(guī)模擴張，資本運作等手段盡快提升企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，進而增強市場競爭能力。
（2）產(chǎn)品開發(fā)能力的加強，要特別注意研究市場的變化，及時調(diào)整產(chǎn)品的研發(fā)戰(zhàn)略，及時更新老一代產(chǎn)品，不斷地用適應(yīng)于規(guī)?；a(chǎn)的新產(chǎn)品取代老產(chǎn)品，用較高技術(shù)含量的產(chǎn)品占領(lǐng)市場，目前國內(nèi)齒輪減速器行業(yè)還沒有出現(xiàn)能有適應(yīng)規(guī)模及水平與國外同行競爭的企業(yè)，在產(chǎn)品開發(fā)及更新?lián)Q代方面也步履蹣跚，產(chǎn)品規(guī)格、種類和總體水平較之國外同行們有一定差距，這一狀況如不盡快改變，將對入世后我國傳動基礎(chǔ)件行業(yè)的生存發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此應(yīng)予高度重視，希望行業(yè)同仁團結(jié)一致，共同努力，盡快改變上述狀況，使我國的減速器行業(yè)在公平、有序的競爭中健康地向前發(fā)展。減速器以固定的傳動比實現(xiàn)減速的齒輪傳動裝置。常安裝在箱體內(nèi)成為獨立部件。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運動準(zhǔn)確可靠、潤滑良好、使用壽命長、維護簡單且可成批生產(chǎn)，所以在現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用。
減速器種類很多，按傳動類型分，有齒輪減速器、蝸桿減速器、齒輪蝸桿減速器、行星齒輪減速器等；按傳動級數(shù)分，有1級減速器、2級減速器、 3級減速器和多級減速器；按軸的位置分，有立式和臥式減速器；按功率傳遞路線分，有展開式、同軸式和分流式減速器。減速器的箱體應(yīng)具有足夠的剛度，以免受載后變形過大而影響傳動質(zhì)量，一般用灰鑄鐵鑄成，少量生產(chǎn)時可用焊接結(jié)構(gòu)，大量生產(chǎn)小型減速器可采用板材沖壓而成。減速器中傳動的潤滑一般采用油池潤滑，對于重載或高速傳動宜采用噴油潤滑；軸承的潤滑一般采用飛濺潤滑(圓周速度在2～3米／秒以上)或刮油潤滑（圓周速度在2～3米／秒以下）等。另外，與減速器類似，在少數(shù)場合下也使用增速器，它是封閉在箱體內(nèi)具有固定傳動比的齒輪增速傳動裝置。
XXXXX
設(shè)計任務(wù)書
畢業(yè)生
姓名
專業(yè)
指導(dǎo)教師
姓名
類別
學(xué)號
班級
職稱
外聘√ 本校
一、畢業(yè)設(shè)計題目
C6140主軸箱的設(shè)計
二、畢業(yè)設(shè)計提供的原始數(shù)據(jù)資料
C6140車床是適合加工各種材質(zhì)的軸類、套筒類和盤類等具有回轉(zhuǎn)表面零件的通用機床。在實際應(yīng)用中，可用來加工內(nèi)、外圓柱表面、圓錐面、各種常用螺紋以及鉆孔、鏜孔等。設(shè)計要求最大工件的回轉(zhuǎn)直徑400mm，主軸內(nèi)孔48mm，主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速12級，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速6級。參考數(shù)據(jù)：
三、畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成主要內(nèi)容：
1、畢業(yè)設(shè)計說明書：
1）根據(jù)用途和功能，查閱相關(guān)手冊，計算最大切削力和功率，選用電機。計算總速比，并分配速比。
2）繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖。
3）傳動系統(tǒng)設(shè)計。
4）關(guān)鍵部件的剛度、強度校核。
2、畢業(yè)設(shè)計圖紙：
1）主軸箱轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖（A圖紙各一張）。
2）主軸箱展開圖（A圖紙1張）、外形圖（A圖紙1張）以及表達所需主要剖面圖和向視圖三張。
3）繪制主軸零件圖（A圖紙1張）。
四、畢業(yè)生應(yīng)提交的畢業(yè)設(shè)計資料要求
1、畢業(yè)設(shè)計說明書：
根據(jù)主要內(nèi)容完成設(shè)計說明書，正文在4000字左右，說明書的具體格式和要求見校園網(wǎng)上。
2、畢業(yè)設(shè)計圖紙：
1）主軸箱轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖（A圖紙各1張）。
2）主軸箱展開圖（A圖紙1張）、外形圖（A圖紙1張）以及表達所需主要剖面圖和向視圖三張。
3）繪制主軸零件圖（A圖紙1張）。
五、設(shè)計進度安排（從第五周起）
序號
時間
周次
設(shè)計任務(wù)完成的內(nèi)容及質(zhì)量要求
1
3月24日~3月30日
第05周
收集資料、調(diào)研
2
3月31日~4月06日
第06周
初定方案
3
4月07日~4月13日
第07周
確定方案，進行相關(guān)的計算，寫設(shè)計說明書
4
4月14日~4月20日
第08周
繪制轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖
5
4月21日~4月27日
第09周
完成說明書粗稿，完成主軸箱展開圖、外形圖
6
4月28日~5月04日
第10周
完成說明書粗稿，完成主軸箱主要剖面圖和向視圖
7
5月05日~5月11日
第11周
說明書定稿，完成主軸箱主軸零件圖
8
5月12日~5月18日
第12周
說明書定稿，修改各部件圖、零件圖
9
5月19日~5月25日
第13周
檢查設(shè)計說明書及圖紙
10
5月26日~6月01日
第14周
檢查設(shè)計說明書及圖紙
11
6月02日~6月08日
第15周
打印和裝訂
12
6月09日~6月15日
第16周
教師評閱和開始答辯
六、主要參考文獻資料
1、工具書：
機械設(shè)計手冊
2、參考資料：
1）金屬切削機床設(shè)計
2）機械裝備設(shè)計
3）金屬切削機床概論
4）機械制造基礎(chǔ)
5）理論力學(xué)
6）機械設(shè)計
7）材料力學(xué)
七、簽字欄
簽 字 欄
畢業(yè)生
姓名
專業(yè)
班級
要求設(shè)計工作起止日期
2014年4月1日~~~2014年6月10日
教師審核
指導(dǎo)教師（簽字）
日期
2014年 月 日
教研室主任審查（簽字）
日期
2014年 月 日
系主任批準(zhǔn)（簽字）
日期
2014年 月 日
第3頁 共 3頁
太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院-----畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
C6140主軸箱的設(shè)計
前 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部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、 刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。
（1）主軸箱。它固定在機床身的左端，裝在主軸箱中的主軸（主軸為中空，不僅可以用于更長的棒料的加工及機床線路的鋪設(shè)還可以增加主軸的剛性），通過夾盤等夾具裝夾工件。主軸箱的功用是支撐并傳動主軸，使主軸帶動工件按照規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
（2）床鞍和刀架部件。它位于床身的中部，并可沿床身上的刀架軌道做縱向移動。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。
（3）尾座。它位于床身的尾座軌道上，并可沿導(dǎo)軌縱向調(diào)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。
（4）進給箱。它固定在床身的左前側(cè)、主軸箱的底部。其功能是改變被加工螺紋的螺距或機動進給的進給量。
（5）溜板箱。它固定在刀架部件的底部，可帶動刀架一起做縱向、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。
（6）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(zhǔn)確的相對位置。
目錄
前 言 1
摘 要 4
1.概述 6
1. 車床的規(guī)格系列和用處 6
2.參數(shù)的擬定 6
2.1 確定極限轉(zhuǎn)速 6
2.2 主電機選擇 7
3.傳動設(shè)計 7
3.1 主傳動方案擬定 7
3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 8
3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 8
3.2.2 傳動式的擬定 8
3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定 8
3.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 9
4. 傳動件的估算 10
4.1 V帶傳動的計算 10
4.2 傳動軸的估算 13
4.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 13
4.2.2 傳動軸直徑的估算 13
4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計算 15
4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定 15
4.3.2 齒輪模數(shù)的計算 16
4.3.4齒寬確定 18
4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 19
4.5 軸承的選擇 19
4.6 片式摩擦離合器的選擇和計算 19
5. 動力設(shè)計 21
5.1 軸驗算 21
5.2 主軸驗算 23
5.2 齒輪校驗 26
6.結(jié)構(gòu)設(shè)計 27
6.1 I軸（輸入軸）的設(shè)計 27
6.2 齒輪塊設(shè)計 28
6.3其他問題 29
6.4 傳動軸的設(shè)計 29
6.5 主軸組件設(shè)計 30
6.5.1 各部分尺寸的選擇 31
6.5.2 主軸軸承 31
6.5.3 主軸與齒輪的連接 33
6.5.4 潤滑與密封 33
6.5.5 其他問題 33
總 結(jié) 35
參考文獻 36
致 謝 37
摘 要
普通中型車床主軸箱設(shè)計，主要包括三方面的設(shè)計，即：根據(jù)設(shè)計題目所給定的機床用途、規(guī)格、主軸極限轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比或級數(shù)，確定其他有關(guān)運動參數(shù)，選定主軸各級轉(zhuǎn)速值；通過分析比較，選擇傳動方案；擬定結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)機床類型和電動機功率，確定主軸及各傳動件的計算轉(zhuǎn)速，初定傳動軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動帶型號及根數(shù)，摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖完成后要驗算傳動件（傳動軸、主軸、齒輪、滾動軸承）的剛度、強度或壽命。最后，完成運動設(shè)計和動力設(shè)計后，要將主傳動方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進行傳動軸組件、主軸組件、變速機構(gòu)、箱體、潤滑與密封、傳動軸及滑移齒輪零件的設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】車床、主軸箱、變速系統(tǒng)、主軸組件。
Abstract
Ordinary medium-sized lathe headstock design, including the three aspects of the design, namely: According to a design by the use of a given machine, specifications, spindle speed limit, speed series of common ratio or series, to determine other relevant motion parameters, the selected axis of the grade speed value; through analysis and comparison, select the drive scheme; proposed structure or structure network, development of speed diagram; determine gear and pulley diameter; drawing transmission system map. Secondly, according to machine type and motor power, and the transmission parts to determine the calculation of the spindle speed, an initial diameter of shaft, gear module to determine the belt type and root number, size and number of friction plate; Assembly Draft Checking transmission parts after completion of (shaft, spindle, gear, bearing) stiffness, strength or life. Finally, the complete design and dynamic design exercise, the main transmission scheme to the "structural", the design of spindle gearbox assembly drawing and part drawings, focusing on the drive shaft assembly, spindle assembly, transmission organizations, box, lubrication and sealing , drive shaft and the sliding gear with the design.
Key words ：lathe, the spindle box, transmission, shaft components.
1.概述
1. 車床的規(guī)格系列和用處
普通機床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計時應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計的是普通型車床CA6140主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。
車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582-79，JB/Z143-79）
工件最大回轉(zhuǎn)直徑
D(mm)
正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速
( )
電機功率
N（kw）
公比
轉(zhuǎn)速級數(shù)Z
反轉(zhuǎn)
400
1450
7.5
1.41
12
級數(shù)Z反=Z正/2；n反max≈1.07n正max
2.參數(shù)的擬定
2.1 確定極限轉(zhuǎn)速
，
又∵=1.41∴ 得=43.79. 取 =45；
，去標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速列.
所以正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速數(shù)列是
n1 =31.5r/min n2 =45r/min n3 =63r/min n4 =90r/min
n5 =125r/min n6 =180r/min n7 =250r/min n8 =355r/min
n9 =500r/min n10 =710r/min n11 =1000r/min n12 =1400r/min。
反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速最大為,則反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速數(shù)列是
n1 =47.5r/min n2 =95r/min n3 =190r/min n4 =375r/min
n5 =750r/min n6 =1500r/min。
2.2 主電機選擇
合理的確定電機功率N，使機床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。
已知電動機的功率是7.5KW，根據(jù)《車床設(shè)計手冊》附錄表2選Y132M-4，額定功率7.5，滿載轉(zhuǎn)速1440 ，最大轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)矩2.2倍。
3.傳動設(shè)計
3.1 主傳動方案擬定
擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、幻想、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。
傳動方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。
傳動方案有多種，傳動型式更是眾多，比如：傳動型式上有集中傳動，分離傳動；擴大變速范圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動等型式；變速箱上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。
顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計中，我們采用集中傳動型式的主軸變速箱。
3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇
結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案，就并非十分有效。
3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目
級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有、、……個傳動副。即
傳動副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適， 可以有三種方案：
12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3；
3.2.2 傳動式的擬定
12級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。
在Ⅰ軸如果安置換向摩擦離合器時，為減少軸向尺寸，第一傳動組的傳動副數(shù)不能多，以2為宜。
主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個傳動組的傳動副常選用2。
綜上所述，傳動式為12=2×3×2。
3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定
對于12=2×3×2傳動式，有6種結(jié)構(gòu)式。分別為：
， ， ，
， ， ，
根據(jù)傳動順序與擴大順序相一致的原則，選的方案。
最后擴大組變速范圍符合要求，其他變速組變速范圍也肯定符合要求。
3.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定
圖3-1 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖
圖3-2 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖
圖3-3主傳動系圖
4. 傳動件的估算
4.1 V帶傳動的計算
V帶傳動中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動，使傳動平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機床中常用作電機輸出軸的定比傳動。
(1) 選擇V帶的型號
根據(jù)機械設(shè)計公式8.18
式中P---電動機額定功率，--工作情況系數(shù)(此處取為1.1)。
查《機械設(shè)計》圖8.6，因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為頂寬，節(jié)寬，高度，槽角。
(2)確定帶輪的計算直徑，
帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查《機械設(shè)計》取主動輪基準(zhǔn)直徑=125。
由公式
式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.02。
所以 ，
由《機械設(shè)計》V帶帶輪基準(zhǔn)直徑的標(biāo)準(zhǔn)系列，取圓整為250mm。
實際傳動比
傳動比誤差相對值
一般允許誤差5%，所選大帶輪直徑可選。
(3)確定三角帶速度
按公式
在5～25m/s之間，滿足帶速要求。
初定中心距
(4)初定中心距
帶輪的中心距，通常根據(jù)機床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)機械設(shè)計公式即，取=700mm.
(5)三角帶的計算基準(zhǔn)長度
由《機械設(shè)計》表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計算長度
(6)驗算三角帶的撓曲次數(shù)
，符合要求。
(7)確定實際中心距
(8)驗算小帶輪包角
，主動輪上包角合適。
(9)確定三角帶根數(shù)
根據(jù)《機械設(shè)計》式8-22得
傳動比
查表8.11，8.9得= 0.17KW,= 1.93KW
查表8.8，=0.973；查表8.3，=1.03
所以取Z=4根
(10)驗算V帶的撓曲次數(shù)
，符合要求。
(11)計算帶的張緊力和軸上載荷
查《機械設(shè)計》表8.5，q=0.1kg/m
單根帶的張緊力
帶輪軸的壓軸力
4.2 傳動軸的估算
傳動軸除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。
4.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速
(1) 確定主軸計算轉(zhuǎn)速：主軸的計算轉(zhuǎn)速為
(2) 各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速：
軸Ⅲ可從主軸90r/min找上去，軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速
125r/min；軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為500r/min；軸Ⅰ的計算轉(zhuǎn)速為710r/min。
4.2.2 傳動軸直徑的估算
根據(jù)傳動軸傳動的功率大小，用扭轉(zhuǎn)剛度公式進行初步的計算。
式中 d——受扭部分的最小直徑（mm），計算值應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列；
K——鍵槽系數(shù)，按表選取；
A——根據(jù)許用扭轉(zhuǎn)角確定的系數(shù)，按表2.1選?。?
d——傳動軸受扭部分的直徑（mm）；
P——電動機額定功率 （kW）；
η——從電動機到所計算的軸的機械效率，見表2
——被估算的傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（）。
表2.1 估算軸徑時A和K值
[]
0.25
0.5
1
1.5
2
A
130
110
83
77
K
無鍵
單鍵
雙鍵
花鍵
1
1.04~1.05
1.07~1.1
1.05~1.09
表2.2各傳動機械效率的概略值
類別
傳動件
平均機械效率
齒輪傳動
直齒圓柱齒輪，磨齒
0.99
帶傳動
V帶
0.96
滾動軸承
滾子軸承
0.99
電動機的額定功率。
各軸計算轉(zhuǎn)速：
（1）Ⅰ軸軸徑的估算
由于Ⅰ軸為花鍵軸，所以取
且
根據(jù)機械零件手冊取
（2）Ⅱ軸軸徑的估算
由于Ⅱ軸為花鍵軸，所以取
且
根據(jù)機械零件手冊取
（3）Ⅲ軸軸徑的估算
由于Ⅲ軸為花鍵軸，所以取
且
根據(jù)機械零件手冊取取
（4）主軸軸徑的估算
由于主軸為空心軸，根據(jù)機械制造裝備設(shè)計表3-1確定主軸前軸頸直徑，后軸頸直徑,取
主軸內(nèi)孔直徑，取
4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計算
4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定
當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-9（機械制造裝備設(shè)計）中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。
第一組齒輪：
傳動比：,
查《機械制造裝備設(shè)計》表3-9，齒數(shù)和取84
=42，=42，=35，=49；
第二組齒輪：
傳動比：,，
齒數(shù)和取90：
=45，=45，=30，=60，=18，=72；
第三組齒輪：
傳動比：,
齒數(shù)和取110：
=73，=37，=22，=88，
反轉(zhuǎn)齒輪：
傳動比：，
，
4.3.2 齒輪模數(shù)的計算
（1）初步計算齒輪模數(shù)時，按簡化的接觸疲勞強度公式進行。一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負荷最重的小齒輪進行計算。從等強度的觀點出發(fā)，可減小其它齒輪的寬度，使齒輪基本上處于在相近的接觸應(yīng)力或彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。這樣一來，還可以縮短該傳動組的軸向尺寸。
式中 ——按接觸疲勞強度估算的齒輪模數(shù)（mm），應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值；
P——電動機額定功率（kW）；
——被估算齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min）；
u——大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比；
Z——小齒輪齒數(shù)；
φm——齒寬系數(shù)， φm=B/m=6～10，B為齒寬，m為模數(shù)；
[σj]——許用接觸應(yīng)力（）。
齒輪計算轉(zhuǎn)速：軸Ⅲ-Ⅳ，軸Ⅱ-Ⅲ，軸Ⅰ-Ⅱ
根據(jù)指導(dǎo)書表2.3選擇齒輪材料為45鋼（淬火處理），其接觸應(yīng)力σj，取
1）第一組齒輪：
；；；
取標(biāo)準(zhǔn)值
2）第二對齒輪：
； ；；
取標(biāo)準(zhǔn)值
3）第三對齒輪：
；；；
取標(biāo)準(zhǔn)值
(2) 標(biāo)準(zhǔn)齒輪：
從機械原理 表5-3查得以下公式：
齒頂圓
齒根圓
分度圓
齒頂高
齒根高
齒輪的具體值見表
齒輪尺寸表
齒輪
齒數(shù)z
模數(shù)m
分度圓d
齒頂圓
齒根圓
齒頂高
齒根高
1
42
3
126
132
118.5
3
3.75
2
42
3
126
132
118.5
3
3.75
3
35
3
105
111
97.5
3
3.75
4
49
3
147
153
139.5
3
3.75
5
18
3
54
60
46.5
3
3.75
6
72
3
216
222
208.5
3
3.75
7
45
3
135
141
127.5
3
3.75
8
45
3
135
141
127.5
3
3.75
9
30
3
90
96
82.5
3
3.75
10
60
3
180
186
172.5
3
3.75
11
73
3
219
225
211.5
3
3.75
12
37
3
111
117
103.5
3
3.75
13
22
3
66
72
58.5
3
3.75
14
88
3
264
270
256.5
3
3.75
15
42
3
126
132
118.5
3
3.75
16
25
3
75
81
67.5
3
3.75
4.3.4齒寬確定
由公式(6～10,m為模數(shù))得：
第一套嚙合齒輪
第二套嚙合齒輪
第三套嚙合齒輪
反轉(zhuǎn)嚙合齒輪
一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計上，應(yīng)主動輪比小齒輪齒寬大
所以，，，
4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計
查《機械設(shè)計》表8-5確定參數(shù)得：
帶輪寬度：
大帶輪外徑：
小帶輪外徑：
4.5 軸承的選擇
Ⅰ軸： 深溝球軸承
Ⅱ軸： 圓錐滾子軸承
Ⅲ軸： 圓錐滾子軸承 深溝球軸承
Ⅳ軸： 雙向推力球軸承 雙列圓柱滾子軸承
4.6 片式摩擦離合器的選擇和計算
片式摩擦離合器目前在機床中應(yīng)用廣泛，因為它可以在運轉(zhuǎn)中接通或脫開，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機床主傳動。
(1) 確定摩擦片的徑向尺寸：
摩擦片的外徑尺寸受到外形輪廓的限制，內(nèi)徑又由安裝它的軸徑d來決定，而內(nèi)外徑的尺寸決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離合器的結(jié)構(gòu)與性能。表示這一特性系數(shù)是外片內(nèi)徑D1與內(nèi)片外徑D2之比，即
一般外摩擦片的內(nèi)徑可取：D1=1.5d=1.536=42mm;
機床上采用的摩擦片值可在0.57～0.77范圍內(nèi)，此處取=0.67，則內(nèi)摩擦片外徑 ，取
(2) 按扭矩確定摩擦離合面的數(shù)目Z：
Z≥
其中T為離合器的扭矩；
K——安全系數(shù)，此處取為1.3；
[P]——摩擦片許用比壓，取為1.2MPa；
f——摩擦系數(shù)，查得f=0.06；
S——內(nèi)外片環(huán)行接觸面積，
S（D22 — D12）=1730.93mm2;
——誘導(dǎo)摩擦半徑，假設(shè)摩擦表面壓力均勻分布，則=37.53mm；
KV——速度修正系數(shù)，根據(jù)平均圓周速度查表取為1.08；
——結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，查表為1.5；
——摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)， 查表取為1；
將以上數(shù)據(jù)代入公式計算得Z=11.8≥11.1，圓整為整偶數(shù)12，離合器內(nèi)外摩擦片總數(shù)i=Z+1=13。
(3) 計算摩擦離合器的軸向壓力Q：
(4) 摩擦片厚度b = 1，1.5，1.75，2毫米，一般隨摩擦面中徑增大而加大。內(nèi)外片分離時的最小間隙為（0.2～0.4）mm。
(5) 反轉(zhuǎn)時摩擦片數(shù)的確定：
普通車床主軸反轉(zhuǎn)時一般不切削，故反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗確定。普通車床主軸高速空轉(zhuǎn)功率Pk一般為額定功率P的20～40%，取Pk = 0.4P，計算反轉(zhuǎn)靜扭矩為Pk = 2.2KW，代入公式計算出Z=6.98≥4.5，圓整為整偶數(shù)8，離合器內(nèi)外摩擦片總數(shù)為9。
根據(jù)JB/T9190-1999選用機械式多片雙聯(lián)離合器，因為安裝在箱內(nèi)，所以采取濕式。查表可得離合器參數(shù)H=2.5，模數(shù)m=2.5。查《離合器手冊》表1.2.6選用編號為2的離合器。
5. 動力設(shè)計
5.1 軸驗算
按彎扭合成校核
經(jīng)分析選危險軸Ⅰ軸進行校驗
（1）畫受力簡圖
畫軸空間受力簡圖，將軸上作用力分解為垂直面受力圖和水平面受力圖分別求出垂直面上的支反力和水平面內(nèi)的支反力。對于零件作用于軸上的分布載荷或轉(zhuǎn)矩當(dāng)作集中力作用于軸上零件的寬度中心。
（2）軸上受力分析
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：
齒輪的圓周力：
齒輪的徑向力：由機械設(shè)計取，
(3)計算作用于軸上的支反力
水平面內(nèi)的支反力:
,
垂直面內(nèi)的支反力
,
(4)計算軸的彎、轉(zhuǎn)矩,并畫彎、轉(zhuǎn)矩圖
分別作出垂直面和水平面上的彎矩圖，
并按進行彎矩合成.畫轉(zhuǎn)矩圖。
（5）校驗軸的強度
一般而言，軸的強度是否滿足只需對危險截面進行校驗即可，
而軸的當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑最小處。
截面處的當(dāng)量彎矩為
轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化計算，取，則
=128367
強度校合：考慮鍵槽的影響，查機械設(shè)計附表12.8計算，
選擇軸材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查機械設(shè)計表12.3
顯然，校驗合格，故軸安全。
軸上受力分析及彎矩、轉(zhuǎn)矩圖
5.2 主軸驗算
5.2.1 選定前端懸伸量a，參考《機械裝備設(shè)計》P121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定a=120mm.
5.2.2 主軸支承跨距L的確定
一般最佳跨距考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=540mm。
5.2.3 計算C點撓度
1）周向切削力的計算
其中
故，，，
軸上受力分析
，
2）驅(qū)動力Q的計算
參考《車床主軸箱指導(dǎo)書》，
其中
所以
3）軸承剛度的計算
這里選用雙列圓柱滾子軸承
根據(jù)求得：
4）確定彈性模量，慣性距I；；和長度。
①軸的材產(chǎn)選用45鋼，查《簡明機械設(shè)計手冊》P6，有
②主軸的慣性距I為：
主軸a段的慣性距可近似地算：
③切削力P的作用點到主軸前支承支承的距離S=C+W，對于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。
則：
④根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=60mm
⑤計算切削力P作用在S點引起主軸前端C點的撓度
代入數(shù)據(jù)并計算得=0.1299mm。
⑥計算驅(qū)動力Q作用在兩支承之間時，主軸前端C點的撓度
計算得：=-0.0026mm
⑦求主軸前端C點的終合撓度
水平坐標(biāo)Y軸上的分量代數(shù)和為
，計算得：=0.0297mm.。綜合撓度。綜合撓度方向角，又。因為，所以此軸滿足要求。
5.2 齒輪校驗
在驗算算速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗算。這里要驗算的是齒輪2，齒輪7，齒輪12這三個齒輪。
齒輪12的齒數(shù)為18，模數(shù)為4，齒輪的應(yīng)力：
1）接觸應(yīng)力：
u----大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比；
---齒向載荷分布系數(shù)；----動載荷系數(shù)；----工況系數(shù)；----壽命系數(shù)
查《機械設(shè)計》表10-4及圖10-8及表10-2分布得
假定齒輪工作壽命是48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為
查《機械設(shè)計》圖10-18得，所以：
2） 彎曲應(yīng)力：
查《金屬切削手冊》有Y=0.378，代入公式求得：=158.5Mpa
查《機械設(shè)計》圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選45鋼（整淬處理），大齒輪、小齒輪的硬度為60HRC，故有，從圖10-21e讀出。因為：
，故滿足要求，另外兩齒輪計算方法如上，均符合要求。
6.結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.1 I軸（輸入軸）的設(shè)計
將運動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強軸的剛度或使軸部受帶的拉力（采用卸荷裝置）。I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。
車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時退刀。車螺紋時，換向頻率較高。實現(xiàn)政反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車的狀態(tài)下進行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。
在確定軸向尺寸時，摩擦片不壓緊時，應(yīng)留有0.2～0.4的間隙，間隙應(yīng)能調(diào)整。
離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意：
1） 摩擦片的軸向定位：由兩個帶花鍵孔的圓盤實現(xiàn)。其中一個圓盤裝
在花鍵上，另一個裝在花鍵軸上的一個環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過一個花鍵齒，和軸上的花鍵對正，然后用螺釘把錯開的兩個圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向德兩個自由度，起了定位作用。
2） 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動實現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉
系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。
3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)使加力環(huán)推動擺桿和鋼球的運動是不可逆的，即操縱力撤
消后，有自鎖作用。
I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時才和軸一起轉(zhuǎn)動。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮這點。
齒輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承?；瑒虞S承在一些性能和維修上不如滾動軸承，但它的徑向尺寸小。
空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。
6.2 齒輪塊設(shè)計
齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個齒輪上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計時，應(yīng)充分考慮這些問題。
齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：
1） 是固定齒輪還是滑移齒輪；
2） 移動滑移齒輪的方法；
3） 齒輪精度和加工方法；
變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實際結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。
工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運動誤差要大，所以這兩項精度應(yīng)選高一級。
為了控制噪聲，機床上主傳動齒輪都要選用較高的精度。大都是用7—6—6，圓周速度很低的，才選8—7—7。如果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時，制造費用將顯著提高。
不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不同。
8級精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達到。
7級精度齒輪，用較高精度滾齒機或插齒機可以達到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。
6級精度的齒輪，用精密滾齒機可以達到。淬火齒輪，必須磨齒才能達到6級。
機床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。
6.3其他問題
滑移齒輪進出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。
選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機械加工時的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。
齒輪磨齒時，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。有時為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。
要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠?；讫X輪在軸向位置由操縱機構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時最后調(diào)整確定。
6.4 傳動軸的設(shè)計
機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機構(gòu)能正常工作。
首先傳動軸應(yīng)有足夠的強度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。
傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸。
花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。
軸的部分長度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。
機床傳動軸常采用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。
同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時加工幾個同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對于支撐跨距長的箱體孔，要從兩邊同時進行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進刀）伸進鏜桿，同時加工各孔；對中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計時應(yīng)盡可能避免。
既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來達到支撐孔直徑的安排要求。
兩孔間的最小壁厚，不得小于5～10，以免加工時孔變形。
花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。
一般傳動軸上軸承選用級精度。
傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。
回轉(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時應(yīng)注意：
二、 軸的長度。長軸要考慮熱伸長的問題，宜由一端定位。
三、 軸承的間隙是否需要調(diào)整。
四、 整個軸的軸向位置是否需要調(diào)整。
五、 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。
六、 加工和裝配的工藝性等。
6.5 主軸組件設(shè)計
主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運動，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計時主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個方面考慮。
6.5.1 各部分尺寸的選擇
主軸形狀與各部分尺寸不僅和強度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。
1） 內(nèi)孔直徑
車床主軸由于要通過棒料，安裝自動卡盤的操縱機構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。
2） 軸頸直徑
前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計時，一般先估算或擬定一個尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進行核算。
3） 前錐孔直徑
前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。
4） 支撐跨距及懸伸長度
為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇啵话阃扑]?。?=3～5，跨距小時，軸承變形對軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時，應(yīng)選大值，軸剛度差時，則取小值。
跨距的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時力求接近上述要求。
6.5.2 主軸軸承
1）軸承類型選擇
主軸前軸承有兩種常用的類型：
雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。
與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種：
600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。
推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。
向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機床。
2）軸承的配置
大多數(shù)機床主軸采用兩個支撐，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個支撐的主要支撐，第三個為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.03～0.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時，輔助支撐軸承才起作用。
軸承配置時，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長方向以及結(jié)構(gòu)的負責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機床的實際要求確定。
在配置軸承時，應(yīng)注意以下幾點：
① 每個支撐點都要能承受經(jīng)向力。
② 兩個方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。
③ 徑向力和兩個方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負荷都由機床支撐件承受。
3）軸承的精度和配合
主軸軸承精度要求比一般傳動軸高。前軸承的誤差對主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級。
普通精度級機床的主軸，前軸承的選或級，后軸承選或級。選擇軸承的精度時，既要考慮機床精度要求，也要考慮經(jīng)濟性。
軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。
一、 軸承間隙的調(diào)整
為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負間隙，形成一定的預(yù)負載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預(yù)負載對提高剛度沒有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會增大，軸承壽命將因此而降低。
軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動時，由于1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。
其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。特別要注意：調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長，誤差的影響越小。
螺母端面對螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。
6.5.3 主軸與齒輪的連接
齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取1：15左右）。錐面配合對中性好，但加工較難。平鍵一般用一個或者兩個（相隔180度布置），兩國特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。
6.5.4 潤滑與密封
主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨的油管將油引到軸承處。
主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種：
1）堵——加密封裝置防止油外流。
主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.1～0.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個或幾個并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。
在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。
2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐罚褂湍茼樌亓骰氐接拖洹?
6.5.5 其他問題
主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。
當(dāng)后支承采用推力軸承時，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個杯形套孔解決，套孔單獨在車床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。
主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號鋼材的彈性模量基本一樣，對剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為50～55。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220～250。
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，在這次的畢業(yè)設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。
畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行畢業(yè)設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)．
在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。
在此感謝我們的老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次設(shè)計的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計。
同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼。
由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。
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致 謝
面對畢業(yè)，在我們心中最深刻的意識是畢業(yè)設(shè)計的制作與完成。從選定題目到論文的完成，過程是辛苦的，但成果確實讓人欣慰的。不論是以前的試驗還是實訓(xùn)，自己都很少完成一件作品，在將近一個月的時間里，通過自己的不懈努力終于完成了我的設(shè)計。
首先，我要向我的指導(dǎo)老師韓變枝老師致以由衷的感謝和誠摯的敬意，她的指導(dǎo)為我們提供了設(shè)計的主題思想，在設(shè)計過程中，她在自己的繁忙工作之余指導(dǎo)我們，檢查并排除了我們設(shè)計過程中的諸多漏洞。無論是理論的運用，還是零部件的設(shè)計計算，都給我們解惑答疑，我都有很大的收獲。在論文的編寫過程中，她給我提出寶貴的意見，并且給與細致的指導(dǎo)，不斷地完善和改進。最重要的是她教會我們許多分析、解決問題的方法，這在書本中無法學(xué)到的，她的教誨培養(yǎng)了我科學(xué)的思維方法和一絲不茍的工作態(tài)度，淵博的學(xué)識更使我受益匪淺。
其次，我要感謝大學(xué)四年所有教過我的老師和我們的輔導(dǎo)員，感謝他們四年來對我的諄諄教誨和無私幫助。還要感謝我們10機制本所有的同學(xué)，正是可愛的你們，我的大學(xué)生活才如此的豐富多彩！
最后要感謝的，是我的家人，是他們養(yǎng)育我，教我做人做事的道理，同時將這篇論文獻給他們。感謝他們在生活上給我的支持和照顧，在學(xué)習(xí)上給我的關(guān)心和鼓勵，我才能安心、順利的完成大學(xué)學(xué)業(yè)。
時間過得真快，大學(xué)時光就這樣悄然溜走了，我會把所有老師的教誨銘記在心！在此向機電工程系的全體老師表示忠誠的謝意，謝謝你們孜孜不倦的教誨，謝謝你們?nèi)陙淼男燎谠耘?！謝謝你們教我的做人的道理！我相信，我一定能夠把畢業(yè)設(shè)計做好，不辜負老師們的寄托！
由于自己所學(xué)知識有限，經(jīng)驗不足，又是初次設(shè)計這種程序。在此過程中難免存在一些錯誤和不足之處，懇請各位老師給予批評和指正。
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