CA6140車床主傳動系統(tǒng)操縱機構三維建模及動態(tài)演示含proe三維及10張CAD圖,ca6140,車床,傳動系統(tǒng),操縱,機構,三維,建模,動態(tài),演示,proe,10,cad i 摘 要 隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械產品趨精密、復雜，改型也益頻繁，對機 床的性能、精度、自動化程度等提出了越來越高的要求。機械加工工藝過程自 動化是實現(xiàn)上述要求的重要技術措施之一，不僅能提高產品質量和生產率，降 低生產成本，還能改善工人的勞動條件。為此，許多企采用自動機床、組合機 床和專用機床組成自動或半自動生產線。但是，采用這種自動、高效的設備， 需要很大的初期投資以及較長的生產準備周期，只有在大批量的生產條件（如 汽車、拖拉機、家用電器等工業(yè)主要零件的生產）下、才會有顯著的經濟效益。 車床變速操縱機構是車床主傳動系統(tǒng)操縱機構中最重要的一個，其作用是根據 工件加工工藝的要求，通過旋轉變速操縱機構的操作手柄來得到滿足當前加工 工藝的速度。近年來，隨著時代技術的進步，對車床主傳動系統(tǒng)變速操縱機構 的要求越來越高。眾多車床設計工程師在改進車床變速操縱機構性能的研究中 傾注了大量的心血，車床變速箱操縱機構加工技術得到了飛速的發(fā)展。車床變 速箱操縱機構的零件質量的優(yōu)劣直接影響到其他等零件的相互位置準確性及整 個車床主軸箱體使用的靈活性和壽命。 本論文主要論述車床主傳動系統(tǒng)變速操縱機構的三維設計，利用 PRO/E 軟 件，針對 CA6140 普通車床主傳動系統(tǒng)變速操縱機構的結構特征，利用三維軟 件繪制三維裝配圖，和二維工程圖，這樣更加有利于加深對 CA6140 普通車床 主傳動系統(tǒng)變速操縱機構的結構的了解以及使學生們運用三維，二維設計軟件 的熟練程度更一步加強，為將來的工作和研究做準備。 關鍵詞：機床，主傳動系統(tǒng)，操縱機構，三維 ii ABSTRACT Enable producing the target in process of production (such as raw materials, the blank, parts and so on ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector various processes of positioning, clamping scheme and the process step of the process, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process .This paper analyzes Chinas domestic and foreign institutions fried tea machine status, the prospect of the future to design a new type of small fried tea institutions. The machine body is small fry tea barrel by the rubbing, rubbing plates, pressure devices, gear box and electric motor. Bevel gear reducer and the link with Rotary, mainly rely on three rotating rod, so that kneading the bucket on the relative eccentricity of the fixed plate for rotary movement, tea, rub it in the barrel by the pressure plate cover and a fixed role on the edge of bone the rolling, until the completion of rolling operations. The rub is located in the bottom of the cone on the lid with edge of bone, so the barrel to ensure that the lower part of the normal kneading kneading tea is also a barrel on the upper part of the tea rubbing the implementation of rolling, kneading tea effectively improve efficiency, make more tea rub uniform, which can improve the quality and level of tea. The difference between the rolling machine is mainly reflected in the processing advantages: First, reduce the labor intensity of farmers, improve work efficiency; second strips rolled the high breakage rate of leaf cells moderately stable and reliable quality. KEY WORDS：virtual auditory, kneading , neural network iii 目 錄 第一章 緒論5 1.1 課題研究的背景6 1.2 選題的意義6 1.3 CA6140 臥式車床簡介 7 1.3.1 CA6140 臥式車床主傳動系統(tǒng)的組成 7 第二章 CA6140 臥式普通車床主傳動系統(tǒng)變速操縱機構的設計8 2.1 鏈傳動設計計算8 2.2 傳動齒輪的設計計算9 2.3 傳動軸的設計計算9 第三章主傳動系統(tǒng)變速操縱機構中主要零件強度的校核 10 3.1 傳動軸的強度校核11 3.2 傳動齒輪的強度校核12 第四章 主傳動系統(tǒng)變速操縱機構中主要零件的三維建模 14 4.1 盤型凸輪的三維建模16 4.2 傳動鏈輪的三維建模16 4.3 曲柄的三維建模18 4.4 花鍵軸的三維建模18 4.5 撥叉的三維建模19 4.6 操縱機構的三維建模20 參考文獻21 致 謝22 畢業(yè)設計小結23 4 第一章 緒論 1.1 課題研究的背景 機床設計和制造的發(fā)展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求 刀具與工件間的某些相對運動關系和零件的一定強度和剛度，發(fā)展至今的高度 科學技術成果綜合應用的現(xiàn)代機床的設計，也包括計算機輔助設計（CAD）的 應用。但目前機床主軸變速箱的設計還是以經驗或類比為基礎的傳統(tǒng)（經驗） 設計方法。因此，探索科學理論的應用，科學地分析的處理經驗，數(shù)據和資料， 既能提高機床設計和制造水平，也將促進設計方法的現(xiàn)代化。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械產品趨精密、復雜，改型也益頻繁，對機 床的性能、精度、自動化程度等提出了越來越高的要求。機械加工工藝過程自 動化是實現(xiàn)上述要求的重要技術措施之一，不僅能提高產品質量和生產率，降 低生產成本，還能改善工人的勞動條件。為此，許多企采用自動機床、組合機 床和專用機床組成自動或半自動生產線。但是，采用這種自動、高效的設備， 需要很大的初期投資以及較長的生產準備周期，只有在大批量的生產條件（如 汽車、拖拉機、家用電器等工業(yè)主要零件的生產）下、才會有顯著的經濟效益。 1.2 選題意義 畢業(yè)設計是我們對大學四年所學知識的一次綜合運用，也是學校對我們所 掌握的知識的一次綜合評審。旨在培養(yǎng)我們的設計實踐能力和工作能力。利用 所掌握的基本設計理論知識完成一次較全面的設計。因此在設計過程中，我們 應該嚴格要求自己，客觀實在的分析各個階段的數(shù)據計算。按照指導教師的計 劃要求，完成此次畢業(yè)設計。畢業(yè)設計課題包含主要零件加工和典型夾具設計 及機械加工工藝規(guī)程的制定幾方面的內容。其目的是： 5 （1）具體應用、鞏固加深和擴大本課題及有關所修課程的理論知識，生產 知識，培養(yǎng)學生的實際設計能力，為以后的就業(yè)工作能力打下扎實的基礎。 （2）通過擬定設計方案，結構方案，結合生產和使用條件，獨立完成機械 零件夾具設計及機械加工工藝規(guī)程設計，并全面考慮涉及內容及過程，熟悉和 運用設計資料，如有關國家及行業(yè)標準，設計規(guī)范等，加深對機械夾具設計及 制造的總體認識，培養(yǎng)我們全面考慮工程技術問題的獨立工作能力。 1.3 CA6140 臥式車床簡介 CA6140 型車床是我國自行設計的臥式車床,其外型結構由床身、主軸箱、 變 換齒輪箱、進給箱、溜板箱、滑板和床鞍、刀架、尾座及冷卻、照明等部分組 成。 CA6140 型車床通用性強，加工范圍廣，適用于加工各種軸類、套筒類和盤類 零件上的回轉表面，例如車削內外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成型回轉表面，加 工端面及加工各種常用的公制、英制、模數(shù)制和徑節(jié)制螺紋，還能進行鉆孔、 鉸孔、滾花等工作。CA6140 型臥式車床的萬能性較大，但結構較復雜而且自 動化程度低，在加工形狀比較復雜的工件時，換刀較麻煩，加工過程中的輔助 時間較多，所以適合于單件、小批生產及修理車間。作為主要的車削加工機床， CA6140 機床廣泛的應用于機械加工行業(yè)中，針對 CA6140 機床的主軸箱進行設計， 設計的內容主要有機床主要參數(shù)的確定，傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定，對主 要零件進行了計算和驗算，利用三維畫圖軟件進行了零件的設計和處理。 CA6140 型臥式車床工藝范圍廣,能完成多種加工工序 ,進行各種車削工作, 加工軸類、套筒類和盤類的回轉表面，如車削內外圓柱面，圓錐面，環(huán)槽及成 型回轉面，車削端面及各種常用螺紋（主要有：公制（有稱米制）、英制、模 數(shù)制和徑節(jié)制四種），還可以進行擴孔、鉆孔、鉸孔和滾花等工作。車床主軸 三支 承均用滾動軸承，進給系統(tǒng)用雙軸滑移公用齒輪機構；縱向與橫進給由十字手 柄操作，并附有快速電動機。該機床剛性好，功率大，操作方便。 1.3.1 CA6140 臥式車床主傳動系統(tǒng)的組成 6 一般常規(guī)的臥式車床基本上都是由：主軸箱 、刀架、尾座、右床腿、光 桿、絲杠、溜班箱、左床腿、進給箱、掛論變速機構組成，其結構參考圖如下： 第二章 CA6140 臥式普通車床主傳動系統(tǒng)變速操縱機構的 設計 CA6140 主傳動系統(tǒng)變速操縱機構結構圖如下： 7 2.1 鏈傳動設計計算 (1)傳動名義功率 P_=0.5kW (2)假定主動鏈輪轉速 n1=350rmin，從動鏈輪 =350rmin (3)中心距 a=307mm 左右 求設計功率 P=K0 Pm=0.42= 0.8Kw，式中 Ko 為載荷修正系數(shù) 由設計功率 0.8Kw 和 n =1500rmin ，查得節(jié)距 P =9.525mm （1）選擇小鏈輪齒數(shù) 由小鏈輪轉速 n=350r/min，查表得小鏈輪最小許用齒數(shù) Z1=12，則大鏈輪齒 數(shù) Z2= i Z1，其中 i=1，所以大小鏈輪齒數(shù)相等。 8 （2）確定鏈輪基圓直徑 dI= =42.736mmzpdsin180 d2= =42.736mmi （3）確定滾子鏈的節(jié)線長度 L， L= 2acos + (d2+d1 ) 2+( d2-d1) 180 式中： =sin-1 (d2-d1)/2a =0218；126 (以 a=100mm 代入) 則 L =150.54 選 擇最接近計算值的標準 節(jié)線長(見表 4)L=160.20mm； 2.2 傳動齒輪的設計計算 1 初步計算 （1）材料選擇 因傳動尺寸已經在圖紙上面有注明，批量較小，故齒輪用 45#(調質），硬 度 241HB286HB，平均取為 280HB,選齒輪精度為 7 級。 由文獻2表 可知，34 8.15062cosin12cosin21mi ahz （3.14） 式中， 齒頂高系數(shù)， 。 aah 取小齒輪齒數(shù) ，301z （3.15）8.496.12iz 取大齒輪齒數(shù) 。502z （3）根據工作條件的要求，大端模數(shù)為 m （3.16） （4）齒輪分度圓的直徑 mm 10251zd （3.17） mm 7 （6）齒輪齒頂、齒根圓直徑 由文獻3表 可知，910 齒頂高 9 mm 12 *mha （3.20） 齒頂圓直徑 mm 10462cos360cos1 d （3.21） mm 357122ah （3.22） 齒根高 mm 4.0 *mcaf （3.23） 齒輪基圓直徑 mm （3.24）9528.1365.1 Rd mm 1002 （3.25） （7）齒寬 由文獻2表 可知，314 mm 96.78.2.0Rb （3.26） （8）節(jié)圓周速度 m/s 48.10605314.6031ndv （3.27） 其他齒輪的計算后的結果圖紙上面已經有注明。 （1）初步確定軸的直徑 mm （3.32） 45360npAd 根據工作條件，取 mm9d （2）傳動軸受力分析 N （3.33） 4.513602.1mtTF N （3.34） 54.173062cos.4cos tggtr N 2in.in ta （3.35） 2.3 傳動軸的設計計算 10 （3）繪制傳動軸的受力簡圖，如圖所示，求支座反力 垂直面支反力： 由 ，得：0CM （3.36） 025732arBYFLR N13.6295.761/3024.13/62 由 ，得：0 N （3.37）.0.295.7BYrCYRF 水平面支反力： 由 ，得：M （3.38）032LtBZ N 02.13685.762412R 由 ，得： N （3.39） 5.9.3BZrCZF （4）作彎矩圖： 垂直面彎矩 圖：YM C 點 Nmm （3.40）495.70825.613.29LRBY 水平面彎矩 圖：Z C 點 Nmm （3.41）6.3.02BZ 合成彎矩 圖： C 點 圖 4.1 傳動軸的受力簡圖 11 Nmm 153.6785.4780395.4702 22 CZYM （3.42） （5）作轉矩 T 圖： Nmm61.3 （6）校核軸的強度： 按彎扭合成應力校核軸的強度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C）的強度。由文獻1，15-5可知， 取 ，軸的計算應力.0 MPa 3.14150.)26.9(3678)( 3252232 WTMc （3.43） 選定軸的材料為 45 鋼，調質處理，由文獻1表 可知， MPa。因此，601 ，故安全。1ca （7）精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面 IV 和 V 引起的應力集中最嚴重，而 V 受的彎矩較大；從受載的情況來看，截面 C 的應力最大，但應力集中不大，故 C 面不用校 核。只需校核截面 V。 截面 V 左側 抗彎截面系數(shù) mm （3.44）27401.0.33dW3 抗扭截面系數(shù) mm （3.45）582T 截面 V 左側的彎矩 M 為 Mpa （3.46） 6.7615.68 截面 V 上的扭矩 T 為 MPa 3201 截面上的彎曲應 Mpa （3.47） 28.4.Wb 截面上的扭轉切應力 MPa （3.48） 3.501T 軸的材料為 45 鋼，調質處理。由文獻1表 可知，1 MPa， MPa， MPa。640B27511 由文獻1 附表 可知，用插入法求出83 ， .k24.8.0 軸按精車加工，由文獻1 附圖 可知，表面質量系數(shù)為：3 4. 軸未經表面強化處理， 1q 固得綜合系數(shù)為 （3.49） 9.284.02kK 12 43.218.024.1kK 由文獻1 ， 可知，碳鋼的特性系數(shù)3 取.0. 取5 5 所以軸在截面 V 左側的安全系數(shù)為 （3.50） 34.01.289.71 mbKS （3.51） 2.9.503.4a （3.52） 5.1.72.19.2 SSca 故該軸在截面 V 左側的強度是足夠的。 截面 V 右側 抗彎截面系數(shù) mm903.0.3dW3 抗扭截面系數(shù) mm412T 截面 V 左側的彎矩 M 為 MPa 628.57.65.678 截面 V 上的扭矩 T 為 MPa 320 截面上的彎曲應力 MPa .192.Wb 截面上的扭轉切應力 MPa 8.7430T 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù) 及 按文獻1附表 查取。因23 ， ， 023.1dr 8.104dD ，5.3 又由文獻1附圖 可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ，.q7. 故有效應力集中系數(shù)按文獻1，附 為4 （3.53）87.1)05.2(83.1)(1k 6 由文獻1附圖 可得軸的截面形狀系數(shù)為23. 由文獻1附圖 可得軸的材料的敏感扭轉剪切尺寸系數(shù)為 76.0 綜合系數(shù)為 41.38.05.71kK 13 84.1.076.21kK 所以軸在截面 V 左側的安全系數(shù)為 29.524.31 maS 6.483.0.87K 5.12.96.24.2 SSca 故該軸在截面 V 左側的強度是足夠的。 第三章 主傳動系統(tǒng)變速操縱機構中主要零件強度的校核 3.1 傳動軸的強度校核 根據以上工況可知： 力： 328016.tTFNd 徑向力： 2186.20679.3rtFgtgN 求垂直面的支反力 32311()186.79.3(5)314.62rrVFll232.4.10.rVr N 計算垂直彎矩： 314.6871092.aVmMFl m322()4.6(875)69.251096.nrl Nm 求水平面的支承力： 32311()90.23. ttHllF2386.7.65.1879.ttH N 計算、繪制水平面彎矩圖： 14 3165.9287109.aHmMFl Nm 323().(2875)902.5102.8ntl Nm 求危險截面當量彎矩： 從圖可見，m-m,n-n 處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數(shù) ）.62222()0.8(.61)6.eanTNmM2193.5m 計算危險截面處軸的直徑： n-n 截面: 333126.07128.0.ebd m-m 截面: 3331.59.eb m 由于 ，所以該軸是安全的。420dmd 彎矩及軸的受力分析圖如下 傳動軸的彎矩簡圖 3.2 傳動齒輪的強度校核 （）校核齒面接觸疲勞強度 （1）接觸應力的計算 由文獻4表 可知，齒面接觸應力計算公式，即395 15 ubdKTZREH1)5.01(2 2 （3.28） 確定公式內的各計算數(shù)值 計算載荷系數(shù) 電動機驅動，載荷平穩(wěn)，由文獻4表 可知，取251AK 平均分度圓直徑 mm 95.38.0136.01Rmd 平均分度圓圓周速度 m/s4694.nvm 由文獻4 圖 （a）可知，按 ，得 ；457.210z 2.1VK 由文獻4 圖 （b）可知，按 ，齒輪懸臂布置，7.3691db ；21.K 由文獻4表 可知， ；45.K 65.12.41VA 由文獻1表 可知，彈性系數(shù) ；608.9EZ 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 49.20cos2incosin2HZ 計算得， MPa32.106.5.01369.728149.2 22RH （1） 接觸疲勞強度的許用應力 由文獻4 表 可知，許用接觸應力計算公式，即285 LVRWXNHPZSminl （3.29） 16 確定公式內的各計算數(shù)值 小齒輪的接觸疲勞強度極限 MPa601limH 最小安全系數(shù) 0.minHS 由文獻1，10-13可知，計算應力循環(huán)系數(shù) 81 1046.9235166 hjLN 由文獻1 圖 10-19 可知，查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， 87.01NZ 尺寸系數(shù) X 工作硬化系數(shù)，按 1.7032.1HBSW 潤滑油膜影響系數(shù)， 85LVRZ 計算得， MPa7.43.017.016HP （3）由于 MPa MPa，故安全。32.HP （）校核齒根彎曲疲勞強度 （1）齒根應力的計算 由文獻4表 可知，彎曲應力計算公式，即5 SFRFYmbdKT21).0( （3.30） 確定公式內的各計算數(shù)值 由文獻1表 可知， ， 51085.21FY 由文獻1表 可知， ， 4S 計算得， MPa85.42.1852.05123609.7.1 F 17 （2）彎曲強度的齒根許用應力 由文獻4表 可知，齒根許用應力計算公式，即315 XNFSTHPYminl （3.31） 確定公式內的各計算數(shù)值 彎曲疲勞極限 MPa30limF 齒輪的應力修正系數(shù) .2STY 彎曲強度的最小安全系數(shù) 4.1minF 彎曲疲勞壽命系數(shù) ，93.01NY96.02N 彎曲疲勞的尺寸系數(shù) 85.XY 計算得， MPaF .3.094.1230 （3）由于 MPa Mpa，故安全。858.1F 第四章 主傳動系統(tǒng)變速操縱機構中主要零件的三維建模 4.1 盤型凸輪的三維建模 18 4.2 傳動鏈輪的三維建模 4.3 曲柄的三維建模 19 4.4 花鍵軸的三維建模 4.5 撥叉的三維建模 20 4.6 操縱機構的三維建模 參考文獻 1 徐灝等.機械設計手冊(第2、3冊)M(第二版）.北京：機械工業(yè)出版社， 2003 2 程悅蓀.拖拉機變速箱的設計M.北京：中國農業(yè)出版社，1981 3 周紀良.拖拉機及類似車輛傳動系統(tǒng)的設計M.北京：機械工業(yè)出版社， 1991 21 4 吉林工業(yè)大學拖拉機教研室編.拖拉機的構造M.北京：中國農業(yè)出版社， 1982 5 成大先主編 .機械設計手冊 減（變）速箱 電機與電箱M. 北京：化學 工業(yè)出版社，1999 6 朱冬梅.畫法幾何及機械制圖M.北京：高等教育出版社，2000 7 陳立德.機械設計基礎 M.北京：高等教育出版社，2002 8 陳立德.機械設計基礎課程設計指導書M.北京：高等教育出版社，2002 9 劉勁.機械制圖國家標準M.北京：機械工業(yè)出版社，2000 10 陳立周.機械優(yōu)化設計方法M.北京：冶金工業(yè)出版社，1985 11 拖拉機 編輯部主編.拖拉機變速箱的設計和計算M.上海：上海科學技 術出版社，1980 12 周紀良.拖拉機變速箱結構型式和結構圖譜J.農業(yè)機械學報，1979(2)： 47-63 13 周紀良，孔維恭，于瑞璽.拖拉機圓柱齒輪承載能力計算方法的研究J.農業(yè) 機械學報，1988（2）：32-39 14 高象平，李齊隆等 .拖拉機零部件優(yōu)化設計M.廣州：廣東科技出版社， 1987 15 周紀良，孔維恭 .拖拉機直齒圓柱齒輪承載能力的研究和齒輪設計J.拖拉機， 1983（3）：12-21 16 Charles W. 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