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

目錄摘 要1Abstract2第1章 緒論31.1 工程背景與意義31.2 國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢31.3 本課題研究內(nèi)容41.3.1 CA6140普通臥式車床知識簡介41.3.2 設(shè)計(jì)重點(diǎn)6第2章 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)72.1 確定結(jié)構(gòu)方案72.2 確定基本參數(shù)72.3 主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定82.3.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)目得確定82.3.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)各種方案的選擇82.3.3 繪制轉(zhuǎn)速圖92.4 齒輪齒數(shù)的確定112.5 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖122.6 確定各軸轉(zhuǎn)速122.6.1 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速122.6.2 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速132.6.3 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速132.7 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差13第3章 傳動(dòng)原件設(shè)計(jì)143.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)143.2 齒輪設(shè)計(jì)153.2.1 齒輪材料選擇153.2.2 模數(shù)計(jì)算163.2.3 齒輪的幾何尺寸173.2.4 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局183.3 各軸徑的設(shè)計(jì)193.3.1 選材193.3.2 軸上零件的定位193.3.3 各軸最小直徑193.3.4 各軸幾何尺寸的確定203.4 鍵的設(shè)計(jì)203.5 其他零部件的選取21第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22第5章 傳動(dòng)件的校核245.1 齒輪的校核245.2 軸承的校核255.3 鍵的校核255.4 軸的校核265.4.1 傳動(dòng)軸的校核265.4.2 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。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(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)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(dòng)方案和傳動(dòng)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(dòng) AbstractAs the main turning processing machine tool, the CA6140 machine tool was widespread used in the machine-finishing profession, it 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 tools major component 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 tools main parameter, Draws up the 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)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(huì)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(gè)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),那么車床的發(fā)展對整個(gè)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(gè)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。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(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)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(huì)被數(shù)控及全自動(dòng)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(dòng)，再加上運(yùn)動(dòng)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，發(fā)現(xiàn)還缺少一個(gè)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(dòng)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(huì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)的操縱箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成刀架直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，通過光杠傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，通過主軸箱絲杠帶動(dòng)刀架作縱向直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)和動(dòng)力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動(dòng)。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(dòng)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(dòng)力將運(yùn)動(dòng)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(huì)降低。 主軸箱的功用是支撐主軸并使其實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、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(dòng)機(jī)構(gòu)、啟動(dòng)、停止以及換向裝置、制動(dòng)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，用于夾持工件，并由其帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)，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(dòng)，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?、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(dòng)、液壓等夾緊驅(qū)動(dòng)裝置（裝在主軸后端）的傳動(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)機(jī)功率較小，為簡化結(jié)構(gòu)，常直接由電動(dòng)機(jī)開停來實(shí)現(xiàn)。換向裝置用于改變主軸旋轉(zhuǎn)方向。若主軸的開停由電動(dòng)機(jī)直接控制，則主軸換向通常采用改變電動(dòng)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(dòng)。下面以左離合器為例來說明其結(jié)構(gòu)原理。多個(gè)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(gè)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(dòng)雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)用操縱機(jī)構(gòu)撥動(dòng)滑套至右邊位置時(shí)，滑套將羊角擺塊的右角壓下，使它繞軸順時(shí)針擺動(dòng)，其下端凸起部分推動(dòng)拉桿向左，通過固定在拉桿左端的圓銷，帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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，使螺母在運(yùn)轉(zhuǎn)中不能自行松開。（3）制動(dòng)裝置 制動(dòng)裝置的功用是在車床停車過程中克服主軸箱中各運(yùn)動(dòng)件的慣性，使主軸迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以縮短輔助時(shí)間。臥式車床主軸箱中常用的制動(dòng)裝置有閘帶式制動(dòng)器和片式制動(dòng)器。當(dāng)直接由電動(dòng)機(jī)控制主軸開停時(shí)，也可以采用電動(dòng)機(jī)制動(dòng)方式，如反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)等。CA6140型普通臥式車床上采用的閘帶式制動(dòng)器，它由制動(dòng)輪、制動(dòng)帶和杠桿等組成。制動(dòng)輪是一個(gè)鋼制圓盤，與傳動(dòng)軸用花鍵連接。制動(dòng)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(dòng)帶繞在制動(dòng)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(dòng)，當(dāng)它的下端與齒條軸上的圓弧形凹部接觸時(shí)，制動(dòng)帶處于放松狀態(tài)，制動(dòng)器不起作用；移動(dòng)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(dòng)，使制動(dòng)帶抱緊制動(dòng)輪，產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力矩，軸通過傳動(dòng)齒輪使主軸迅速停止擺動(dòng)。制動(dòng)時(shí)制動(dòng)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(dòng)帶能完全松開。片式制動(dòng)器分為多片式和單片式兩種。多片式制動(dòng)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(dòng)、停止、制動(dòng)、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(gè)手柄操縱幾個(gè)傳動(dòng)件，以控制幾個(gè)動(dòng)作。CA6140型普通臥式車床控制主軸開停、換向和制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)。為了便于操作，在操縱桿上裝有兩個(gè)手柄，一個(gè)在進(jìn)給箱右側(cè)；另一個(gè)在溜板箱右側(cè)。向上扳動(dòng)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(dòng)，傳動(dòng)齒條軸及固定在其左端的拔叉右移，帶動(dòng)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(dòng)器杠桿的下端，將制動(dòng)帶拉緊，導(dǎo)致主軸制動(dòng)。當(dāng)齒條軸移向左端位置時(shí)，離合器結(jié)合，主軸啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。此時(shí)齒條軸上圓弧形凹入部分與杠桿接觸，制動(dòng)帶松開，主軸不受制動(dòng)。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(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)。首先要選擇最佳的傳動(dòng)副組合，由于12級的主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫成多種傳動(dòng)副組合，就要進(jìn)行比較選擇，當(dāng)確定傳動(dòng)副組合后，其傳動(dòng)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(dòng)組齒輪的齒數(shù)。估算傳動(dòng)件參數(shù)，確定其結(jié)構(gòu)尺寸，包括主軸、各傳動(dòng)軸、各齒輪，估算傳動(dòng)軸直徑，估算傳動(dòng)齒輪模數(shù)，離合器的選擇，軸承的選取，鍵的設(shè)計(jì)，帶的選擇與計(jì)算，換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。第2章 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案的是設(shè)計(jì)的第一步，它將確定出整個(gè)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)采用帶和齒輪傳動(dòng)；2傳動(dòng)形式采用集中式傳動(dòng)；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)11D-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(dòng)參數(shù)以回轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速(r/min)與切削速度（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(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定2.3.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)目得確定實(shí)現(xiàn)12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫成多種傳動(dòng)副組合：A12=3*4 B. 12=4*3 C. 12=3*2*2D12=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(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有4個(gè)傳動(dòng)副。如果用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪，則會(huì)增加軸向尺寸；如果采用2個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止2個(gè)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(dòng)。接近電動(dòng)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(dòng)副較多的傳動(dòng)組合在接近電動(dòng)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*21*26 E.12=32*26*21B.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(dòng)中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸增大，常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組，即第二擴(kuò)大組，因?yàn)槠渌麄鲃?dòng)組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)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小， 因?yàn)槿绻鞣桨竿杺鲃?dòng)軸的最高轉(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(dòng)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(dòng)軸變速范圍最小，故A方案最好。根據(jù)中間傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)比總降速傳動(dòng)比 ：。3.確定傳動(dòng)軸軸數(shù)本次設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)式共有三個(gè)傳動(dòng)組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸，加上電動(dòng)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(dòng)機(jī)軸，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為軸、軸、軸、軸。與、與、與之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由（主軸）開始，確定軸、的轉(zhuǎn)速。（1）確定軸的轉(zhuǎn)速在傳動(dòng)組c中，它的變速范圍為，根據(jù)結(jié)式： 確定軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能：125、180、250、355、500、710r/min。（2）確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組b的級比指數(shù)為3，在傳動(dòng)比極限值的范圍內(nèi)，軸轉(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(dòng)比太小，可取 軸的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min。(3)確定軸的轉(zhuǎn)速對于軸，其級比指數(shù)為1,可?。?確定軸轉(zhuǎn)速為710r/min。由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比。由此繪制出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)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)的確定傳動(dòng)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(dòng)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,則可從表中查出軸上小齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，。 可得軸上的齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。在此傳動(dòng)組中，軸上將采用三聯(lián)滑移齒輪。當(dāng)軸、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的齒輪將從軸的齒數(shù)為24的齒輪旁邊滑移過去。要使這兩個(gè)齒輪外圓不相碰，這兩個(gè)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(dòng)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 ，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42于是 ，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為62、42。3. 傳動(dòng)組c查9表8-1 時(shí)：84、85、89、90、94、95 時(shí)： 72、75、78、81、84、87、89、90可取 90。為降速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為18；為升速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為30。于是得,得軸兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。各傳動(dòng)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728490齒輪z1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11z12z13z14齒數(shù)24483042363622644242187260302.5 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件，可畫出系統(tǒng)圖，如圖2-4所示。 2-4 傳動(dòng)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(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸可從主軸90r/min按72/18的傳動(dòng)副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：125r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。2.6.3 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組c中，18/72只需計(jì)算z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30只需計(jì)算z = 30的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min；傳動(dòng)組b計(jì)算z = 22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；傳動(dòng)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(dòng)比，為電動(dòng)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)速誤差表主軸轉(zhuǎn)速n1n2n3n4n5n6標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速31.5456390125180實(shí)際轉(zhuǎn)速30.643.7261.286.25123.2172.5轉(zhuǎn)速誤差%3.082.842.80.421.444.17主軸轉(zhuǎn)速n7n8n9n10n11n12標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速25035550071010001400實(shí)際轉(zhuǎn)速244.8349.8489.7690985.71380轉(zhuǎn)速誤差%2.081.462.062.81.431.4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(dòng)原件設(shè)計(jì)傳動(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動(dòng)比i=2.03，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16個(gè)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)使帶速在525m/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(dòng)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(dòng)，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(dòng)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(dòng)的能力減低。 故合適。6.確定帶的根數(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)Z4。7.計(jì)算單根帶的初拉力根據(jù)公式8（3-3）計(jì)算V帶的出拉力 (3-3)式中 -帶的傳動(dòng)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)行選取：當(dāng)齒數(shù)比時(shí)，大小齒輪均用同樣硬度的材料；當(dāng)齒數(shù)比時(shí),小輪硬度應(yīng)比大輪硬度高40HBS；當(dāng)齒數(shù)比時(shí),兩輪硬度差還可以比40HBS更大；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(dòng)組a軸上齒輪z1、z3、z5與軸上的齒輪z2、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(dòng)組b軸上齒輪z7、z9與軸上的齒輪z8、z10嚙合 齒輪z7應(yīng)比z8 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(dòng)組c軸上齒輪z11、z13和軸上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(dòng)組的模數(shù)。1. 傳動(dòng)組a以z1=24計(jì)算系數(shù)的選擇：查11表8-5，選取載荷系數(shù)的選擇：原動(dòng)機(jī)為平穩(wěn)工作的電動(dòng)機(jī)，為機(jī)床提供平穩(wěn)的動(dòng)力，載荷沖擊較小，查11表8-3，取K=1.01.2，取K=1.0。 算齒輪軸上的扭矩式中 P-電動(dòng)機(jī)額定功率n-齒輪轉(zhuǎn)速 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):,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4。2傳動(dòng)組b計(jì)算得模數(shù)m=4。3傳動(dòng)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： 分度圓： 齒頂圓： 齒根圓： 齒寬： 中心距： 節(jié)圓速度： 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(dòng)輪轉(zhuǎn)速。利用上面所述的相關(guān)方法計(jì)算出各個(gè)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)表傳動(dòng)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(dòng)組a472Z1249610486221443.577Z2481922001822072Z330120128110261444.466Z4421681761562472Z536144152134301445.356Z63614415213428傳動(dòng)組b484Z722889678241681.647Z8622482562382284Z942168176158341382.687Z104216817615832傳動(dòng)組c4.590Z111881906922202.51.677Z12723243333122090Z136027027925832202.51.967Z1430135144123303.2.4 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 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，軸還采用了鍵定位。3.3.3 各軸最小直徑1.軸的直徑，查11表2-3，V帶的傳動(dòng)效率 取。2.軸的直徑查11表2-3，齒輪的傳動(dòng)效率分別為0.98，0.99，0.99。所以 取。3.軸的直徑查11表2-3，齒輪Z9,Z7的傳動(dòng)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(dòng)效率分別為0.99，0.98。 取。3.3.4 各軸幾何尺寸的確定1.軸的各軸段尺寸直徑尺寸的確定由于軸最小直徑，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。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.軸各軸段尺寸與軸承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(dòng)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1222GB1096-79。鍵： 1216GB1096-79。鍵： 1218GB1096-79。鍵：1425GB1096-79。鍵：1418GB1096-79。鍵：1625GB1096-79。鍵：1618GB1096-79。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(dòng)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)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，在軸安裝摩擦離合器及傳動(dòng)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。這種離合器的工作原理是，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(gè)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(dòng)壓塊時(shí)，將內(nèi)片與外片相互壓緊。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，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(dòng)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(dòng)軸間均采用花鍵軸聯(lián)接。為節(jié)約成本，軸上與離合器配合的軸段采用花鍵軸，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：；軸：；軸：；4.軸承的選擇主軸；前支撐：N7014；后支承：N2214軸：前支承：30207;后支承：30207軸：前支承：30207;后支承：30207軸：前支承：30208;后支承：302085.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) 軸的軸頸較小，線速度較低，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(dòng)件的校核為保證所設(shè)計(jì)的各傳動(dòng)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(dòng)組a的齒輪。校核第一對傳動(dòng)齒輪，齒數(shù)Z1=24，Z2=48，確定各項(xiàng)參數(shù)1.確定許用應(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(dòng)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(dòng)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(dòng)組a中的其他齒輪，傳動(dòng)組b和傳動(dòng)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(dòng)軸用的滾動(dòng)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(dòng)軸承型號進(jìn)行壽命驗(yàn)算：式中 -額定壽命P-當(dāng)量動(dòng)載荷N - 壽命系數(shù)，對于球軸承：= 3 ；對于滾子軸承：=10/3C-滾動(dòng)軸承尺寸表所示的額定動(dòng)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- 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、鍵均滿足要求。5.4 軸的校核5.4.1 傳動(dòng)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(dòng)被動(dòng)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、查4表11-4得軸的許用彎曲應(yīng)力；對于軸 ， 。由上述計(jì)算公式可計(jì)算出：軸：；軸：；軸：。故傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校驗(yàn)符合設(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(dòng)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(dòng)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(dòng)參數(shù)及動(dòng)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(dòng)副的傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)件進(jìn)行校核，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(dòng)件的空間位置及有關(guān)結(jié)構(gòu)，繪制出零件圖2張，分別是軸和齒輪Z8的零件圖?？偨Y(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(gè)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(gè)星期，實(shí)習(xí)時(shí)要經(jīng)常使用CAD畫圖，我在短短的2個(gè)星期內(nèi)對CAD有了比較深入的學(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(huì)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(huì)學(xué)的扎實(shí)，才不會(huì)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(huì)豐富的網(wǎng)絡(luò)資源。馬上就要走出學(xué)校，進(jìn)入社會(huì)，參加工作，為了不被社會(huì)淘汰，為了更好的適應(yīng)日新月異的社會(huì)，我們還要不斷的學(xué)習(xí)，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(gè)多月，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也將告一段落?？偸怯X得有很多不盡人意的地方，譬如思路不是特別清晰。可是，我又會(huì)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(gè)作業(yè)了。在此，想借機(jī)會(huì)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(lì)，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，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(huì)，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(gè)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，屬于我們的未來會(huì)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；44-793 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；119-1414 楊明忠機(jī)械設(shè)計(jì)M武漢理工大學(xué)，2001.105 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊滾動(dòng)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(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊齒輪傳動(dòng)M機(jī)械工業(yè)出版社7 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊聯(lián)軸器、離合器與制動(dòng)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；201-2999 戴曙金屬切削機(jī)床M機(jī)械工業(yè)出版社,2009.1；22-4110 晏初宏金屬切削機(jī)床M機(jī)械工業(yè)出版社2007.911 西華大學(xué)教研室機(jī)械設(shè)計(jì)教程M12 寇世窯機(jī)械制圖M高等教育出版社，2004.2；