《CA6140機(jī)床三維建模與裝配設(shè)計(jì)說明書【全套圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《CA6140機(jī)床三維建模與裝配設(shè)計(jì)說明書【全套圖紙】（47頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘要摘要 本設(shè)計(jì)是根據(jù)任務(wù)書的要求，對 CA6140 機(jī)床進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)并運(yùn)用 Solidworks 軟件對其進(jìn)行 三維建模及實(shí)現(xiàn)動畫模擬過程。首先通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中 主要包括主軸箱和進(jìn)給箱零部件的設(shè)計(jì)。其次使用 Solidworks 軟件完成機(jī)械零部件的 設(shè)計(jì)，零件和裝配符合實(shí)際要求。最后在完成裝配設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行動靜干涉檢查，動 畫模擬工作。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字：CA6140 主軸箱 Solidworks 三維建模 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) Abstract tThis design is based on the requirements of

2、the project, to CA6140 machine assembly design and use Solidworks software on the 3 d model and realization process animated simulation. First through the machine mechanical variable speed drive system main movement to structure design, which mainly includes spindle box and feed box parts design. Se

3、cond use Solidworks software completed the design of mechanical parts, parts and assembly accord with the actual requirement. Finally complete assembly design in the same time action interference, animated simulation work. Keywords: CA6140 spindle-box Solidworks 3 d model 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄目錄 摘要摘要I ABSTR

4、ACTII 第第 1 1 章章 三維建模技三維建模技術(shù)術(shù)概述概述1 第第 2 2 章章 機(jī)床總體設(shè)計(jì)機(jī)床總體設(shè)計(jì)2 2.1 設(shè)計(jì)目的2 2.2 主軸箱設(shè)計(jì)步驟2 2.2.1 運(yùn)動設(shè)計(jì)2 2.2.2 動力設(shè)計(jì)7 2.2.3 齒輪強(qiáng)度校核11 2.2.4 主軸撓度的校核15 2.2.5 主軸最佳跨距的確定16 2.2.6 各傳動軸支承處軸承的選擇17 2.3 進(jìn)給箱設(shè)計(jì)步驟17 2.3.1 進(jìn)給箱的傳動機(jī)構(gòu)17 2.3.2 進(jìn)給箱切螺紋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)18 2.3.3 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比19 第第 3 3 章章 機(jī)床三維設(shè)計(jì)機(jī)床三維設(shè)計(jì)21 3.1 軸類零件建模設(shè)計(jì).21 3.2 齒輪類零件建模設(shè)計(jì)23

5、3.2.1 構(gòu)造齒輪23 3.2.2 對軸心孔倒角24 3.3 端蓋類零建模設(shè)計(jì)25 3.3.1 構(gòu)建圓柱組合體25 3.3.2 生成臺階孔27 3.3.3 生成均布圓孔30 3.4 軸承類零件建模設(shè)計(jì)34 3.4.1 打開標(biāo)準(zhǔn)庫并生成軸承零件34 3.4.2 選擇軸承的參數(shù)生成軸承34 3.5 裝配的過程及干涉分析35 3.5.1 裝配過程35 3.5.2 干涉分析40 3.6 運(yùn)動模擬設(shè)計(jì)41 3.6.1 運(yùn)動模擬設(shè)計(jì)是虛擬樣機(jī)技術(shù)的組成41 3.6.2 運(yùn)動模擬設(shè)計(jì)41 結(jié)論結(jié)論42 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)43 致謝致謝44 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第第 1 1 章章 三維建模技術(shù)概述三維建

6、模技術(shù)概述 solidworks 是生信國際有限公司推出的基于 windows 的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件。生信公司是 一家專業(yè)化的信息高速技術(shù)服務(wù)公司，在信息和技術(shù)方面一直保持與國際 cad/cae/cam/pdm 市場同步。該公司提倡的“基于 windows 的 cad/cae/cam/pdm 桌面集成 系統(tǒng)”是以 windows 為平臺，以 solidworks 為核心的各種應(yīng)用的集成，包括結(jié)構(gòu)分析、 運(yùn)動分析、工程數(shù)據(jù)管理和數(shù)控加工等，為中國企業(yè)提供了夢寐以求的解決方案。 solidworks 是微機(jī)版參數(shù)化特征造型軟件的新秀，該軟件旨在以工作站版的相應(yīng)軟 件價(jià)格的 1/41/5 向廣大機(jī)械設(shè)計(jì)人

7、員提供用戶界面更友好，運(yùn)行環(huán)境更大眾化的實(shí)體 造型實(shí)用功能。 solidworks 是基于 windows 平臺的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分方便地實(shí)現(xiàn) 復(fù)雜的三維零件實(shí)體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟 件可以應(yīng)用于以規(guī)則幾何形體為主的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中，其價(jià)位適中。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第第 2 2 章章 機(jī)床總體設(shè)計(jì)機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.12.1 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的 通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過 程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件 和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立

8、正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并 具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。 2.22.2 主軸箱設(shè)計(jì)步驟主軸箱設(shè)計(jì)步驟 2.2.12.2.1 運(yùn)動設(shè)計(jì)運(yùn)動設(shè)計(jì) 2.2.1.12.2.1.1 已知條件已知條件 (1)確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速,主軸最大轉(zhuǎn)速 nmax = 1700r/minmin/ 5 . 37 min rn (2)確定公比：41 . 1 (3)轉(zhuǎn)速級數(shù)：12z 2.2.1.22.2.1.2 結(jié)構(gòu)分析式結(jié)構(gòu)分析式 (1)確定結(jié)構(gòu)方案： 主軸傳動系統(tǒng)采用 V 帶、齒輪傳動； 傳動形式采用集中式傳動； 主軸換向制動采用雙片式摩擦離合器和帶式制動器； 變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速

9、； (2)主傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計(jì)： 擬定結(jié)構(gòu)式： 確定變速組傳動副數(shù)目 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： A12=3*4 B12=4*3 C12=3*2*2 D12=2*3*2 E12=2*2*3 方案 A 、B 可節(jié)省一根傳動軸。但是，其中一個(gè)傳動組內(nèi)有四個(gè)變速傳動副，增大 了該軸的軸向尺寸。這種方案不宜使用。 根據(jù)傳動副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則，方案 C 是可取的。但是，由于主軸 采用雙向離合器結(jié)構(gòu)，致使 1 軸尺寸過大，此方案不宜使用。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 從電動機(jī)到主軸主要為降速運(yùn)動，若使用傳動副較多的傳動組放在較接近電動機(jī) 處可使小尺寸零件多一些，大

10、尺寸零件少一些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動副前多后 少的原則，因此取 12=2*3*2，即 D 方案。再降速過程中，防止齒輪論直徑過大而使 徑向尺寸限制最小傳動比min1/4;再升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制i 最大的轉(zhuǎn)速比max2. 在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍 Rmax=i max/min810.再設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動軸的變速范圍最小。故選用 D 方ii 案。 B 確定變速組擴(kuò)大順序： 12=2*3*2 的傳動組合，其傳動組的擴(kuò)大順序又可以分為以下 6 種形式： A12=213226 B12=21 34 22 C12=233126 D12=263123 E12=223421

11、F.12=263221 根據(jù)級比指數(shù)非陪要“前疏后密”的原則，應(yīng)選用第一種方案。然而，對于設(shè) 的機(jī)構(gòu)，將會出現(xiàn)兩個(gè)問題： a b c 圖 1.1 方案比較 第一組變速組采用降速傳動圖 2.1a時(shí)，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，使得 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 軸的齒輪直徑不能太小，軸上的齒輪會成倍增大。這樣，不僅使軸間中心距 加大，而且軸間的中心距也會加大，從而使整個(gè)傳動結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動不 宜采用。 如果第一變速組采用升速傳動圖 2.1b,則軸至主軸間的降速傳動只能由后兩個(gè) 變速組承擔(dān)。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的極限值，常常需要增加一個(gè)定比降速傳動 組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種傳動也是不理

12、想的。 所以采用方案 C，即 12=233126，即可解決上述存在的問題圖 2.1c.其結(jié)構(gòu)如 圖 2.2 所示： 圖 1.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 2.2.1.32.2.1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖繪制轉(zhuǎn)速圖 (1)驗(yàn)算傳動組變速范圍： 第二擴(kuò)大組的變速范圍是 R2=8,符合設(shè)計(jì)原則要求。 6 (2)分配降速比： 該車床主軸傳動系統(tǒng)共設(shè)有四個(gè)傳動組，其中一個(gè)是帶傳動。根據(jù)降速比應(yīng)“前慢后 快”的原則及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動組最小傳動比。 U= = 1440 5 . 37 4 . 38 1 = 10.35 1 53 . 1 1 2 1 3 1 4 1 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 （3）繪制轉(zhuǎn)速圖：見圖 2

13、.3 1180 850 600 425 300 212 150 106 75 53 1700 37.5 Z3/Z5 Z1/Z2 Z13/Z14 Z9/Z10 Z7/Z8 Z5/Z6 Z11/Z12 電 圖 1.3 轉(zhuǎn)速圖 4繪制傳動系統(tǒng)圖 確定齒輪齒數(shù)： 利用查表法求出各傳動組齒輪齒數(shù)如下表 表 1.1 各傳動組齒輪齒數(shù) 變速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組 齒數(shù)和 96 102 114 齒輪 z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10 z11 z12 z13 z14 齒數(shù) 32 64 56 40 27 75 34 68 42 60 23 91 76 38 傳動過程中，

14、會采用三聯(lián)滑移齒輪，為避免齒輪滑移中的干涉，三聯(lián)滑移齒輪中 最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差大于 4。所選齒輪數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差： 主軸各級實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 n=nE*(1 - )u1 u2 u3 式中 u1 u2 u3 分別為第一，第二，第三變速組齒輪傳動比， 取 0.05， 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： n= n - 10 （ -1）% n - n n 其中 n主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 表 1.2 轉(zhuǎn)速誤差表 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 37.5 53 75 106 150 212 實(shí)際轉(zhuǎn)速 38.7 53

15、.4 74.8 170.6 149.5 209.3 轉(zhuǎn)速誤差 % 3.2 0.7 0.2 1.5 0.3 1.2 主軸轉(zhuǎn)速 n7 n8 n9 n10 n11 n12 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 300 425 600 850 1180 1700 實(shí)際轉(zhuǎn)速 304.2 422.5 591.5 851.5 1183 1656.3 轉(zhuǎn)速誤差 % 1.4 0.5 1.4 0.2 0.3 2.5 轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 2.2.1.42.2.1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖繪制傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖： 圖 1.4 傳動系統(tǒng)圖 2.2.22.2.2 動力設(shè)計(jì)動力設(shè)計(jì) 2.2

16、.2.12.2.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速確定各軸轉(zhuǎn)速 (1)確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/106r41 . 1 37.5nn 1 3 12 1 3 z min IV (2)各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸 90r/min 按 72/18 的傳動副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 125r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 355r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 710r/min。 (3)各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸可從主軸為 106r/min 按各傳動軸上的傳動副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 150r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 425r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 850r/min； 綜上所述，各軸的計(jì)算

17、轉(zhuǎn)速如下： 表 1.3 各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下 軸序號 電 主 計(jì)算轉(zhuǎn)速 1440 850 425 150 106 （r/min） 2.2.2.22.2.2.2 帶傳動設(shè)計(jì)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) 16.1 小時(shí)，工作年數(shù) 10 年。 (1)確定計(jì)算功率 取1.1，則 A K25KW . 8 5 . 71 . 1PKP Aca (2)選取 V 帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選 B 型帶。 (3)確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑,mmd125 1 mmid25403 . 2 125125 2 驗(yàn)算

18、帶速成 100060 11 nd v 其中-小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； 1 n -小帶輪直徑，mm； 1 d ，合適。25, 5/42 . 9 100060 144012514 . 3 smv (4)確定帶傳動的中心距和帶的基準(zhǔn)長度 設(shè)中心距為,則 0 a 055（）a2（） 21 dd 21 dd 于是 208.45a758,初取中心距為400mm。 0 a 帶長 0 2 12 2100 4 )( )( 2 2 a dd ddaL mm1405 4004 )125254( )254125( 2 14 . 3 4002 2 查表取相近的基準(zhǔn)長度，。 d LmmLd1400 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)

19、9 帶傳動實(shí)際中心距mm LL aa d 5 . 397 2 0 0 (5)驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。 120 。合適。 120 4 . 161 3 . 57180 12 1 a dd (6)確定帶的根數(shù) L ca kkpp p Z )( 00 其中： -時(shí)傳遞功率的增量； 0 p1i -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； k -長度系數(shù)； L k 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。 4 90 . 0 95. 0)46. 019 . 2 ( 25. 8 Z (7)計(jì)算帶的張緊力 0 F 2 0 ) 5 . 2 (500qv k k vZ p F ca

20、 其中： -帶的傳動功率,KW； ca p v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取 q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 NF 7 . 19342 . 9 17 . 0 ) 95 . 0 9 . 05 . 2 ( 442 . 9 25 . 8 500 2 0 (8)計(jì)算作用在軸上的壓軸力 NZFFQ1530 2 4 . 161 sin 7 . 19342 2 sin2 1 0 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 2.2.2.32.2.2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核 (1)模數(shù)的確定： a 傳動組： 1-2 軸取 Z1=3

21、2, 由于 3 22 1 ) 1( 16338 jm d nz N m 其中: -公比 ； = 2； -電動機(jī)功率； = 7.5KW； d N d N -齒寬系數(shù)； m -齒輪傳動許允應(yīng)力; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。 j n ， 取= 600MPa,安全系數(shù) S = 1。 S KN lim lim 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取9 . 0 N K MPa540 1 6009 . 0 ，取 S=1，。90 . 0 N K MPaMPa S K HN 540 1 60090 . 0 1lim mmm72 . 3 7105402248 5 . 7) 12( 163383 22 1 取 m = 4mm。 按齒數(shù) 30

22、 的計(jì)算，可取 m = 4mm；mmm13 . 3 2 按齒數(shù) 36 的計(jì)算，, 可取 m = 4mm。mmm39 . 3 3 于是傳動組 a 的齒輪模數(shù)取 m = 4mm，b = 32mm。 軸上齒輪的直徑： 。mmdmmdmmd aaa 96244120304144364 321 ； 軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： mmdmmdmmd aaa 192484168424144364 3 2 1 ； b 傳動組： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 2-3 軸 取 Z5=27 確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。 3 22 ) 1( 16338 jm d nz N m 按 22 齒數(shù)的齒輪計(jì)算： min/3558

23、. 2rnj， 可得 m = 4.8mm；取 m = 5mm。 按 42 齒數(shù)的齒輪計(jì)算： 可得 m = 3.55mm； 于是軸兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為 m = 5mm。 于是軸兩聯(lián)齒輪的直徑分別為： mmdmmd bb 210425110225 21 ； 軸上與軸兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為： mmdmmd bb 210425310625 2 1 ； c 傳動組： 3 軸 取 Z11=23，取 m = 5mm。 軸上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為： mmdmmd cc 30060590185 21 ； 2.2.32.2.3 齒輪強(qiáng)度校核齒輪強(qiáng)度校核 2.2.3.12.2.3.1 校核校核 a a 傳

24、動組齒輪傳動組齒輪 計(jì)算公式 bm YYKT SaFa F 1 2 校核齒數(shù)為 24 的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=710r/min, mmNnPT 566 101 . 1710/25 . 8 1055 . 9 /1055 . 9 確定動載系數(shù)：sm dn v/57 . 3 100060 71096 100060 齒輪精度為 7 級，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)05 . 1 v K mmmb m 3248 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)1 d 非對稱 223 1.120.18 1 0.60.23 10 Hdd Kb 42 . 1 321023 . 0 )6

25、 . 01 (18 . 0 12 . 1 3 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得4)24/(32/hb27 . 1 F K 確定齒間載荷分配系數(shù): N d T Ft2290 96 101 . 122 5 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得mN b FK tA /10056.71 32 22900 . 1 1.2 HF KK 確定動載系數(shù): 6 . 127 . 1 2 . 105 . 1 0 . 1 HFvA KKKKK 查表 10-5 65 . 2 Fa Y58 . 1 Sa F 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 aFE Mp540 圖 10-18 查得 ,S = 1.39 . 0 N K aF Mp374

26、3 . 1 5409 . 0 ， 3 . 89 58 . 1 65 . 2 374 SaFa F YY 故合適。 3 . 89 6 . 28 432 22906 . 1 bm KFt 2.2.3.22.2.3.2 校核校核 b b 傳動組齒輪傳動組齒輪 校核齒數(shù)為 22 的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mmNnPT 566 1022 . 2 355/25 . 8 1055 . 9 /1055 . 9 確定動載系數(shù)：sm dn v/04 . 2 100060 355110 100060 齒輪精度為 7 級，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)0 . 1 v K 河北工程大學(xué)畢業(yè)

27、設(shè)計(jì) 13 mmmb m 4058 確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)1 d 非對稱 223 1.120.18 1 0.60.23 10 Hdd Kb 42 . 1 401023 . 0 )6 . 01 (18 . 0 12 . 1 3 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得9 . 2)8 . 25/(40/hb27 . 1 F K 確定齒間載荷分配系數(shù): N d T Ft4040 110 1022 . 2 22 5 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得mN b FK tA /100101 40 40400 . 1 1 . 1 HF KK 確定動載系數(shù): 397 . 1 27 . 1 1 . 10 . 10 . 1 HFvA KKKKK 查

28、表 10-5 72 . 2 Fa Y57 . 1 Sa F 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 aFE Mp540 圖 10-18 查得 ,S = 1.39 . 0 N K aF Mp374 3 . 1 5409 . 0 ， 5 . 87 57 . 1 72 . 2 374 SaFa F YY 故合適。 5 . 87 2 . 28 540 4040397 . 1 bm KFt 2.2.3.32.2.3.3 校核校核 c c 傳動組齒輪傳動組齒輪 校核齒數(shù)為 18 的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mmNnPT 566 1022 . 2 355

29、/25 . 8 1055 . 9 /1055 . 9 確定動載系數(shù)：sm dn v/67 . 1 100060 35590 100060 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 齒輪精度為 7 級，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)9 . 0 v K mmmb m 4058 確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)1 d 非對稱 223 1.120.18 1 0.60.23 10 Hdd Kb 42 . 1 401023 . 0 )6 . 01 (18 . 0 12 . 1 3 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得2)45/(40/hb27 . 1 F K 確定齒間載荷分配系數(shù): N d T Ft4930 90 1022 . 2 22 5 由機(jī)械

30、設(shè)計(jì)查得mN b FK tA /100123 40 49300 . 1 1 . 1 HF KK 確定動載系數(shù): 2573 . 1 27 . 1 1 . 19 . 00 . 1 HFvA KKKKK 查表 10-5 91. 2 Fa Y53 . 1 Sa F 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 aFE Mp540 圖 10-18 查得 ,S = 1.39 . 0 N K aF Mp374 3 . 1 5409 . 0 ， 84 53 . 1 91 . 2 374 SaFa F YY 故合適。8499.30 540 49302573 . 1 bm KFt 2.2.4 主軸撓度

31、的校核主軸撓度的校核 2.2.4.12.2.4.1 確定各軸最小直徑確定各軸最小直徑 (1)軸的直徑：min/710,96 . 0 11 rn 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 mm n d29 710 96 . 0 5 . 7 91 5 . 7 91 4 4 (2)軸的直徑：min/355,922 . 0 99 . 0 99 . 0 98 . 0 212 rn mm n d34 355 922 . 0 5 . 7 91 5 . 7 91 4 4 (3)軸的直徑：min/125,89 . 0 99 . 0 98 . 0 323 rn mm n d44 125 89 . 0 5 . 7 91 5 .

32、7 91 4 4 (4)主軸的直徑：min/ 5 . 31,85 . 0 98 . 0 98 . 0 99 . 0 434 rn mm n d61 5 . 31 85 . 0 5 . 7 91 5 . 7 91 4 4 2.2.4.22.2.4.2 軸的校核軸的校核 軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對軸中點(diǎn) 處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核 NdTF mNnPT t 2017)1096/( 8 . 962/2 8 . 96710/96 . 0 5 . 71055 . 9 /1055 . 9 3 66 ,228,330 10200,36: 285

33、2 9 22 mmbmmx PaEmmd NFFFP tt 已知 mmy12 . 0 403 . 0 mm lIE bxlxbF YB 3 3 4 3 4 9 4 3222 222 1098 . 0 1068510 64 36 102006 103302286853302282852 6 。 所以合格,yYB 軸、軸的校核同上。 2.2.52.2.5 主軸最佳跨距的確定主軸最佳跨距的確定 400mm 車床，P=7.5KW. 2.2.5.12.2.5.1 選擇軸頸直徑選擇軸頸直徑, ,軸承型號和最佳跨距軸承型號和最佳跨距 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 前軸頸應(yīng)為 75-100mm,初選=100mm

34、,后軸頸取,前軸承為 NN3020K, 1 d 12 )9 . 07 . 0(ddmmd70 2 后軸承為 NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度mma75 1 2.2.5.22.2.5.2 求軸承剛度求軸承剛度 考慮機(jī)械效率 主軸最大輸出轉(zhuǎn)距N P T676 90 85 . 0 9550 床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 60%,取 50%即 200,故半徑為 0.1.mmm 切削力 NFC6760 1 . 0 676 背向力 NFF CP 338067605 . 05 . 0 故總的作用力 NFFF CP 7558 22 次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半, 故主軸軸端受力為

35、 NF37792/ 先假設(shè) mmlal225753, 3/ 前后支撐分別為 BAR R N l aF R N l alF R B A 1260 225 75 3779 2 5039 225 75225 3779 2 根據(jù) 9 . 19 . 0801 . 0 cos)(39 . 3 izlF d dF K ar r r v 30, 2, 1,17, 8 .10,8 . 8 1260,5039 AABBaBaA vBvA ziizlmml NFNF NK NK B A 11070cos172 8 . 10126039 . 3 18090cos3028 . 8503939 . 3 9 . 1 9 .

36、 0 8 . 01 . 0 9 . 1 9 . 0 8 . 01 . 0 658 . 0 10075 . 0 1809 1039 . 2 101 . 2 1039 . 2 046 . 0 085 . 0 05 . 0 852/70100 63 . 1 1107 1809 / 6 3 611 3 4644 aK EI mI mmd KK A e BA 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 。mmlal225375, 3/ 0 與原假設(shè)相符查線圖 2.2.62.2.6 各傳動軸支承處軸承的選擇各傳動軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K 軸 前支承：30

37、207;后支承：30207 軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 軸 前支承：30208;后支承：30208 2.32.3 進(jìn)給箱設(shè)計(jì)步驟進(jìn)給箱設(shè)計(jì)步驟 2.3.12.3.1 進(jìn)給箱的傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)給箱的傳動機(jī)構(gòu) CA6140 型臥式車床進(jìn)給箱又叫走刀箱，它固定在床身左前面，內(nèi)裝有進(jìn)給 變速機(jī)構(gòu)，用來變換進(jìn)給量和各種螺紋的導(dǎo)程，進(jìn)給運(yùn)動鏈?zhǔn)沟都軐?shí)現(xiàn)縱向或橫向的進(jìn) 給運(yùn)動及變速換向。如圖 3-1 所示： 進(jìn)給鏈從主軸起經(jīng)換向機(jī)構(gòu)、掛輪、進(jìn)給箱，再經(jīng)光杠或絲杠，溜板箱最后至縱溜板或 橫溜板。 電動機(jī)主換向機(jī)構(gòu)主 軸刀 架 車 縱 圖 3-1 CA6140 普通車床傳動原理圖

38、 普通車床的特有功能是車準(zhǔn)螺距數(shù)列來變化。所以普通車床進(jìn)給傳動鏈的變速機(jī)構(gòu) （包括掛輪和進(jìn)給箱的變速機(jī)構(gòu)）主要削一定范圍內(nèi)的各種螺紋，要求進(jìn)給傳動鏈的變 速機(jī)構(gòu)能嚴(yán)格準(zhǔn)確地按照標(biāo)是依據(jù)各種螺紋的標(biāo)準(zhǔn)螺距數(shù)列的有要求，同時(shí)兼顧到以便 車削的進(jìn)給量范圍來設(shè)計(jì)的。 傳動鏈中的螺紋進(jìn)給傳動鏈?zhǔn)侵鬏S一轉(zhuǎn)，刀架移動 T 毫米（導(dǎo)程 T=kt,其中 k 為實(shí)數(shù)， 掛輪進(jìn)給換向機(jī)構(gòu) 絲杠螺母 進(jìn)給箱變速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 光杠轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 t 為螺距） 。 1iciaiut1=T-(1.2-1) 其中 ic,ia,iu分別為傳動鏈中固定傳動比，掛輪傳動比。進(jìn)給箱傳動 m 機(jī)構(gòu)傳動比，t1為縱

39、向絲杠的螺 距。 2.3.22.3.2 進(jìn)給箱切螺紋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)給箱切螺紋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) CA6140 型車床具有切削公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋的功能，機(jī)床的 縱向絲杠螺紋用公制，螺距 t1=12mm 代入式(1.2-1)得主軸每轉(zhuǎn)一下，刀架移動量為 T 毫 米，這即為車削螺紋的導(dǎo)程值。對于單頭螺紋是螺距值，因此當(dāng)螺紋的基本參數(shù)不是用 螺距表示時(shí)必須將其加以換算，然后代入式（1.2-1） 。具體方法如下： 公制螺紋：其基本參數(shù)為螺距 t(mm),因而 T=tmm； 英制螺紋：基本參數(shù) l 為每一英寸長度內(nèi)包含的牙數(shù) a 即 a（牙/英寸）因而，英制 螺紋的螺距為 Ta=24.5/a 毫米；

40、 模數(shù)螺紋：公制螺桿上的螺紋稱模數(shù)螺紋，它的基本參數(shù)是以螺桿相嚙合 的蝸輪模數(shù) m（mm）來表示，因而，模數(shù)螺紋的螺距 Tm應(yīng)等于蝸桿的周節(jié)長度，即 Tm=m； 徑節(jié)螺紋：英制蝸桿上的螺紋稱為徑節(jié)螺紋，它的基本參數(shù)是以與螺桿相 嚙合的蝸輪參數(shù)徑節(jié) DP 來表示，徑節(jié)的 DP=Z/D（牙/英寸）其中 Z 和 D 分 別為蝸輪的齒數(shù)和分度圓直徑（英寸） ，即蝸輪或齒輪折算到每英寸分度圓直徑上的齒數(shù)。 因而徑節(jié)螺紋的導(dǎo)程為：TDP=/DP（in）25.4/DP。 于是根據(jù)式（1.2-1）可得車削 4 種螺紋的運(yùn)動平衡式分別為： 1iciaiut1=T=t(mm)-（1.3-1） 1iciaiut1=

41、Ta=25.4/a(mm)-（1.3-2） 1iciaiut1=m(mm)-（1.3-3） 1iciaiut1=25.4/DP(mm)-（1.3-4） 從上各式中可知，為了車削一定范圍的螺紋就必須根據(jù)各種螺紋的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列變換傳動鏈 中的可變換傳動比。 2.3.32.3.3 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比 2.3.3.12.3.3.1 較精密螺紋系統(tǒng)傳動鏈計(jì)算較精密螺紋系統(tǒng)傳動鏈計(jì)算 經(jīng)過計(jì)算，CA6140 型臥式車床的較精密螺紋系統(tǒng)傳動鏈如下所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 U U掛 掛 M3M3M4M4M5M5（絲杠）（絲杠）刀架刀架 圖 3-2 CA6140 型臥式車床的較精密螺紋系

42、統(tǒng)傳動鏈 離合器：M3，M4 和 M5 全部結(jié)合使軸、和絲杠連成一體。 運(yùn)動平衡式： L=1U掛 掛12 58 58 33 33 簡化得掛輪換置公式為： U掛 掛= = = a b d c L 12 進(jìn)給鏈從主軸起經(jīng)換向機(jī)構(gòu)、掛輪、進(jìn)給箱，再經(jīng)過光杠或絲杠，溜板箱最后至縱溜板或橫溜板。 2.3.3.22.3.3.2 刀架快速移動鏈計(jì)算刀架快速移動鏈計(jì)算 CA6140 型臥式車床的刀架快速移動鏈如下所示： 電動機(jī) 2600r/minX 13 29 4 29 所以工作進(jìn)給和快速運(yùn)動都傳到了蝸桿軸，為了防止干涉而損壞機(jī)床零件，并在進(jìn)給時(shí)也能 快速運(yùn)動，節(jié)省時(shí)間，簡化操作，在齒輪 Z56與軸之間裝有超

43、越離合器。 2.3.3.32.3.3.3 節(jié)螺紋進(jìn)給傳動鏈計(jì)算節(jié)螺紋進(jìn)給傳動鏈計(jì)算 CA6140 型臥式車床的大導(dǎo)程螺紋運(yùn)動鏈如下所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 3-3 CA6140 節(jié)螺紋進(jìn)給傳動鏈 第第 3 3 章章 機(jī)床三維設(shè)計(jì)機(jī)床三維設(shè)計(jì) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 3.13.1 軸類零件建模設(shè)計(jì)軸類零件建模設(shè)計(jì) (1)啟動 SolidWorks2009,選擇菜單命令“文件” ， “新建” ，彈出對話框如圖所示： （2）繪制草圖，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 （3）點(diǎn)擊工具欄“旋轉(zhuǎn)凸臺/基體”按鈕，如圖所示： （4）對軸進(jìn)行倒角，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23

44、 3.23.2 齒輪類零件建模設(shè)計(jì)齒輪類零件建模設(shè)計(jì) 3.2.1 構(gòu)造齒輪構(gòu)造齒輪 打開 solidworks2009d 的設(shè)計(jì)庫，安裝 Toolbox 插件，選擇 ISO 中的“動力傳動” ， “齒輪” 下拉菜單中的正齒輪，右擊生成零件，如圖所示： 輸入齒輪參數(shù)，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 3.2.2 對軸心孔倒角對軸心孔倒角 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 單擊確定。 3.33.3 端蓋類零建模設(shè)計(jì)端蓋類零建模設(shè)計(jì) 3.3.13.3.1 構(gòu)建圓柱組合體構(gòu)建圓柱組合體 （1）選擇菜單命令“文件” ， “新建” ，選擇“右視”基準(zhǔn)面作為繪制草圖，并繪制圓， 如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)

45、設(shè)計(jì) 26 （2）以上一步所畫的圓柱左端面為草圖繪制平面 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 3.3.23.3.2 生成臺階孔生成臺階孔 單擊工具欄中的“拉伸切除”按鈕，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 3.3.33.3.3 生成均布圓孔生成均布圓孔 （1）選擇軸端面作為繪制平面，畫圓和直線，作為構(gòu)造線，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 單擊工具欄中的“線性陣列”按鈕，選擇“圓周陣列” ，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 3.43.4 軸承類零件建模設(shè)計(jì)軸承類零件建模設(shè)計(jì)

46、3.4.13.4.1 打開標(biāo)準(zhǔn)庫并生成軸承零件打開標(biāo)準(zhǔn)庫并生成軸承零件 打開 SolidWorks2009 的設(shè)計(jì)庫，如圖所示： 3.4.23.4.2 選擇軸承的參數(shù)生成軸承選擇軸承的參數(shù)生成軸承 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 3.53.5 裝配的過程及干涉分析裝配的過程及干涉分析 3.5.13.5.1 裝配過程裝配過程 （1）新建文件，單擊“裝配體” ，如圖所示： （2）單擊“瀏覽” ，打開已繪制的零件，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 （3）單擊工具欄中的“插入零部件”按鈕，如圖所示： （4）添加裝配關(guān)系，單擊工具欄中的“配合”按鈕，并分別選擇 2 軸和齒輪要配合的兩 個(gè)面，如圖所示：

47、 （5）按照上述方法依次添加裝配關(guān)系，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 按照上述步驟，裝配其他軸，最終結(jié)果如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 3.5.23.5.2 干涉分析干涉分析 在一個(gè)復(fù)雜的裝配體中，如果想用視覺來檢查零部件之間是否有干涉的情況是件困難的事。有了干涉 檢查，可以很容易檢查出來。 打開工具欄中的“干涉檢查” ，如圖所示: 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 結(jié)果顯示檢測到的干涉，干涉將在圖形區(qū)域中以紅色高亮顯示。 進(jìn)而對這兩個(gè)齒輪分析 檢查，并且修改至無干涉。 3.63.6 運(yùn)動模擬設(shè)計(jì)運(yùn)動模擬設(shè)計(jì) 3.6.13.6.

48、1 運(yùn)動模擬設(shè)計(jì)是虛擬樣機(jī)技術(shù)的組成運(yùn)動模擬設(shè)計(jì)是虛擬樣機(jī)技術(shù)的組成 3.6.23.6.2 運(yùn)動模擬設(shè)計(jì)運(yùn)動模擬設(shè)計(jì) （1）新建“運(yùn)動算例” ，彈出窗口，如圖所示： （2）添加馬達(dá)，分別選取馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向和馬達(dá)位置，如圖所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 結(jié)論結(jié)論 研究總結(jié)研究總結(jié)：畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，通過這 次比較完整的對 CA6140 機(jī)床三維建模和裝配設(shè)計(jì)，探索了 SolidWorks 軟件中的各項(xiàng)基本 功能和關(guān)鍵技術(shù)，使我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的 綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱

49、文獻(xiàn)資料、 設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。 研究展望研究展望：通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，更好的理解了 SolidWorks 軟件功能的強(qiáng)大。從草圖到 零件特征建模再到裝配過程操作都非常方便智能化。同時(shí) SolidWorks 軟件可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動 仿真并且自動檢查、干涉分析和應(yīng)力分析；此外利用插件形式提供免費(fèi)的數(shù)據(jù)接口，可 以很方便地與其他三維 CAD 軟件如 PRO/Engineer、UG、MDT、SolidEdges 等進(jìn)行數(shù)據(jù)交 換，從而為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)更好的設(shè)計(jì)環(huán)境。由于時(shí)間和精力關(guān)系，還有很多不完善 的地方，需要以后做進(jìn)一步的深入開發(fā)和設(shè)計(jì)。例如調(diào)用 SolidWorks

50、的 API 可以實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)的自動裝配功能，與 ANSYS 軟件配合使用，對其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動、靜力分析，這樣會 讓本系統(tǒng)更加完善。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 43 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 ，1999 2胡仁喜，張紅松，劉昌麗.SolidWorks 2007 中文版機(jī)械設(shè)計(jì)工程實(shí)踐，北京科海 電子出版社，2007 3趙秋玲,周克媛,曲小源.Solidworks 2006 產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用范例，清華大學(xué)出版社， 2006 4吉林工業(yè)大學(xué)三所院校主編編 .金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 上冊,上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1981.05.01 5華東紡織工學(xué)院等主編編 .機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊,上?？?/p>

51、學(xué)技術(shù)出版社,1982.04.01 6郭圣路，芮鴻. SolidWorks2007 中文版從入門到精通:普及版,電子工業(yè)出版社, 2007 7王軍.SolidWorks 2007 中文版實(shí)例入門與進(jìn)階,科學(xué)出版社, 2008 8江洪, 陸利鋒, 魏崢.SolidWorks 動畫演示與運(yùn)動分析實(shí)例解析,機(jī)械工業(yè)出版社, 2006 9張晉西, 郭學(xué)琴.SolidWorks 及 COSMOSMotion 機(jī)械仿真設(shè)計(jì),清華大學(xué)出版社, 2007 劉國良, 劉洛麒.SolidWorks 2006 完全學(xué)習(xí)手冊:圖解 COSMOSWorks,電子工業(yè)出版 社,2006 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 致謝致

52、謝 歷時(shí)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落，經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及王凱老師的 耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。在這段時(shí)間里，王凱老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài) 度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益匪淺。在此對王凱老師表示深 深的感謝。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián) 系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對于知識的運(yùn)用 和銜接還不夠熟練，但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個(gè)月 的設(shè)計(jì)使對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。 由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多的不足，敬請各位老師批評指正。