《CA車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《CA車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、xxxx畢業(yè)論文（設(shè)計） 2011年 11月 10 日 院（系） 機(jī)電工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 姓 名 xxx 學(xué) 號 xxxxxxxxxx 論文（設(shè)計）題目 CA6140車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 一、選題目的和意義 目的：機(jī)床設(shè)計是在技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床主傳動部件（主軸變速箱）設(shè)計計算進(jìn)行集合訓(xùn)練。 1.掌握機(jī)床主傳動部件設(shè)計過程和方法，包括參數(shù)擬定，傳動設(shè)計，零件計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計等，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的能力。 2.綜合應(yīng)用過去所學(xué)的理論知識，提高聯(lián)系實際和綜合分析的能力。 3.訓(xùn)練和提高設(shè)計的基本技能。如計算，制圖，應(yīng)用設(shè)計資料

2、，編寫技術(shù)文件等。 意義：對普通車床主軸箱的設(shè)計符合我國國情，即適合我國目前的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，又是國內(nèi)許多企業(yè)提高生產(chǎn)設(shè)備自動化水平和精密程度的主要途徑，在我國有著廣闊的市場。從另一個角度來說，該設(shè)計既有機(jī)床結(jié)構(gòu)方面內(nèi)容，又有機(jī)加工方面內(nèi)容，有利于將大學(xué)所學(xué)的知識進(jìn)行綜合運(yùn)用。雖然設(shè)計者未曾系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過機(jī)床設(shè)計的課程，但通過該設(shè)計拓寬了知識面，增強(qiáng)了實踐能力，對普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床都有了進(jìn)一步的了解。 二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 機(jī)床設(shè)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(yùn)動關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科

3、學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計，也包括計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）的應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計還是以經(jīng)驗或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗）設(shè)計方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計方法的現(xiàn)代化。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，改型也日益頻繁，對機(jī)床的性能、精度、自動化程度等提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一，不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動 條件。為此，許多企采用自動機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床組成自動或半自動生產(chǎn)線。但是，采用這種自動、高效

4、的設(shè)備，需要很大的初期投資以及較長的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件（如汽車、拖拉機(jī)、家用電器等工業(yè)主要零件的生產(chǎn)）下、才會有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 在機(jī)械制造工業(yè)中，單件、小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械、加工的70%～80%?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)械產(chǎn)品市場競爭的日益激烈，致使機(jī)械產(chǎn)品不改型、更新?lián)Q代、批量相對減少，質(zhì)量要求越來越高。采用專用的自動化機(jī)床加工這類零件就顯得橫不合理，而且調(diào)整或改裝專用的“剛性”自動化生產(chǎn)線投資大、周期長，有時從技術(shù)上甚至是不可能實現(xiàn)的。采用各類仿型機(jī)床，雖然可以部分地解決小批量復(fù)雜的加工，但在更新零件時需制造靠模和調(diào)整機(jī)床，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，而且由于靠模誤差的影響，加工零

5、件的精度很難達(dá)到較高的要求。 三、課題設(shè)計方案 機(jī)床設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床傳動部件（主軸變速箱）設(shè)計進(jìn)行的綜合訓(xùn)練 1.參數(shù)擬定 根據(jù)機(jī)床類型，規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量，結(jié)合世界條件和情況，并與同類機(jī)床對比分析后確定：極限轉(zhuǎn)速和，公比（或級數(shù) Z ），主傳動電機(jī)功率N。 2.傳動設(shè)計 根據(jù)擬定的參數(shù)，通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)圖，計算各轉(zhuǎn)動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并驗算主軸的轉(zhuǎn)速誤差。 3.動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計 估算齒輸模數(shù)m和直徑d，選擇和計算反向離合器，制動器。 將各傳動件及其它零

6、件在展開圖和剖面圖上做初步的安排，布置和設(shè)計。 4.軸和軸承的驗算 在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對一根傳動軸的剛度（學(xué)時充裕時，也可以對該軸的強(qiáng)度進(jìn)行驗算）和該軸系的軸承的壽命進(jìn)行驗算。 5.主軸變速箱裝配設(shè)計 主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進(jìn)行設(shè)計和繪制的。圖上各零件要表達(dá)清楚，并標(biāo)注尺寸和配合。 6.設(shè)計計算說明書 應(yīng)包括參數(shù)，運(yùn)動設(shè)計的分析和擬定，軸和軸承的驗算等，此外，還應(yīng)對重要結(jié)構(gòu)的選擇和分析做必要的說明。 四、計劃進(jìn)度安排 第一階段：（2011.11.10-2011.11.16）確定畢業(yè)設(shè)計課題題目，撰寫開題報告； 第二階段：（2011.11.16-2012.

7、03.30）查詢相關(guān)資料、進(jìn)行課題研究，在已完成研究的基礎(chǔ)上，撰寫畢業(yè)設(shè)計，完成設(shè)計初稿； 第三階段：（2012.03.30-2012.04.30）指導(dǎo)教師審閱學(xué)生設(shè)計，提出修改意見。畢業(yè)生根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進(jìn)行設(shè)計修改，并最終定稿； 第四階段：（-20）將設(shè)計交于評閱教師進(jìn)行評閱，畢業(yè)生根據(jù)評閱教師意見，進(jìn)一步修改設(shè)計，準(zhǔn)備答辯； 第五階段：（.05.21）畢業(yè)設(shè)計答辯。 五、主要參考文獻(xiàn) [1] 盧秉恒主編 《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》．機(jī)械工業(yè)出版社．1999年5月 [2] 吳宗澤 羅圣國主編 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》．高等教育出版社．1982年12月 [3] 隋明明主編

8、 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 機(jī)械工業(yè)出版社出版 [4] 《機(jī)械設(shè)計手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社．1986年12月 [5] 馮辛安 《 機(jī)械制造裝備設(shè)計 》 機(jī)械工業(yè)出版社出版 指導(dǎo)教師意見及建議： 簽名： 年 月 日 教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見： 組長簽名： 年 月 日 XXXX畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表 院(系)：機(jī)電工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 2012年3 月22日

9、畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： CA6140車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 XXX 學(xué) 號 XXXXXXXXX 指導(dǎo)教師 XXX 職 稱 教授 計劃完成時間： 2012 年4月20日 畢業(yè)論文（設(shè)計）的進(jìn)度計劃： 2011.11-2012.02：整理和查詢資料并完成開題報告，寫出論文提綱； 2012.02-2012.03：整理資料，結(jié)合所學(xué)知識，依據(jù)修改的提綱撰寫論文初稿； 2012.03-2012.04：在初稿基礎(chǔ)上修改論文，撰寫論文第二稿； 2012.04-2012.05：繼續(xù)修改論文，最后定稿，交指導(dǎo)老師； 2012.05：整理論文資料并裝訂成冊，組

10、織小組答辯。 完成情況： 本人經(jīng)過前一段時間的不斷學(xué)習(xí)及查閱相關(guān)學(xué)習(xí)資料，論文的開題報告及解決問題的基本思路已經(jīng)形成，設(shè)計的相關(guān)資料也已經(jīng)準(zhǔn)備完畢，分析確定了設(shè)計的框架，我的論文草稿目前已經(jīng)接近尾聲，敬請老師對我的論文初稿進(jìn)行指導(dǎo)！ 指導(dǎo)教師評議 評議人： 年 月 日 備注： 目 錄 1 引言1 2 主傳動的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)的確定2 2.1 動參數(shù)的確定2 2.2 動力參數(shù)的確定3 3 主傳動方案的選擇4 3.1 傳動布局4 3.2 變速形式4 3.3 開停方式4 3.4 制動方式5 3.5 換向方式5 4 主

11、傳動運(yùn)動設(shè)計5 4.1 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)與轉(zhuǎn)速圖的擬定5 4.2 普通V帶型號及帶輪直徑的選擇10 4.3 確定各變速組齒輪的齒數(shù)12 4.4 齒輪的布置與排列15 5 主傳動的計算轉(zhuǎn)速16 5.1 計算轉(zhuǎn)速的概念16 5.2 主軸計算轉(zhuǎn)速的確定16 5.3 其他傳動件計算轉(zhuǎn)速的確定17 5.4 初估軸頸18 5.5 初估齒輪模數(shù)20 5.6 齒輪幾何尺寸21 6 主軸的校核計算22 6.1 各級傳動比22 6.2 各軸的最低轉(zhuǎn)速22 6.3 主軸傳遞的功率（）22 6.4 計算各軸傳遞扭矩23 6.5 各軸設(shè)計計算23 7 主軸箱的箱體25 8 技

12、術(shù)經(jīng)濟(jì)分析27 9 結(jié)論29 參考文獻(xiàn)30 致謝31 CA6140車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計 王叢叢 （德州學(xué)院機(jī)電系，山東德州 253023） 摘 要： 作為車削加工機(jī)床，CA6140機(jī)床廣泛的用于機(jī)械加工行業(yè)中，本設(shè)計主要針對CA6140機(jī)床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容主要有機(jī)床主要參數(shù)，傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定，對主要零件進(jìn)行了計算和校核，利用AutoCAD繪圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計。通過機(jī)床主運(yùn)動變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到方案分析、設(shè)計構(gòu)思、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等各方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思路，

13、掌握基本的設(shè)計方法，并使初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力得到提高。 關(guān)鍵詞：CA6140機(jī)床、主軸箱、零件、傳動 1引言 機(jī)床設(shè)計和制造的發(fā)展速度相當(dāng)?shù)?，由最早的為滿足加工成形要求刀具與工件間的相對運(yùn)動關(guān)系以及零件具有一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今的高科學(xué)技術(shù)成果的綜合應(yīng)用在現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計中包括計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）的應(yīng)用。目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計是以經(jīng)驗或者類比基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)（經(jīng)驗）設(shè)計方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用和科學(xué)地分析處理經(jīng)驗數(shù)據(jù)和資料，這既能提高機(jī)床設(shè)計和制造水平，同時也促進(jìn)設(shè)計方法的現(xiàn)代化。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品逐漸變得更精密、復(fù)雜，改型也日益頻繁，對機(jī)床的綜合

14、性能、加工精度和自動化程度等提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)以上要求的重要技術(shù)措施之一，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本的同時還能改善工人的勞動條件。因此，許多企業(yè)采用自動機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床組成自動或半自動生產(chǎn)線。 機(jī)床主傳動系統(tǒng)根據(jù)機(jī)床的類型，性能，尺寸和規(guī)格等因素的不同，應(yīng)滿足的要求也有所不同。設(shè)計機(jī)床主傳動系統(tǒng)最基本的原則是以最合理，經(jīng)濟(jì)的方式滿足所需要求。在設(shè)計中從實際出發(fā)，結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行機(jī)床工藝可能性分析，滿足機(jī)床的使用性能要求和機(jī)床的運(yùn)動特性同時對設(shè)計的機(jī)床零部件的制造，裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真切實的考慮與分析，綜合思考的設(shè)計方法。 本文為CA6140

15、車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)加工條件的不同，對傳動系統(tǒng)的要求也不一樣，依據(jù)某些典型加工工藝和加工對象以及其他的可能的加工工藝的要求確定主傳動的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)，主傳動運(yùn)動設(shè)計，擬定傳動方案等。 2主傳動的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)的確定 2.1 動參數(shù)的確定 對于主運(yùn)動是回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床，其主運(yùn)動參數(shù)就是指與主軸轉(zhuǎn)速相關(guān)的參數(shù)。通用機(jī)床的加工工藝范圍較廣，機(jī)床的加工類型、工件材料、刀具材料以及加工直徑等各量是經(jīng)常變化的，從而要求機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速也能在一定的范圍內(nèi)變化，以適應(yīng)使用上的不同要求。對于有級變速的主軸轉(zhuǎn)速，有三個問題需要解決，即主軸的最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的確定；主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)的確定；中間各級轉(zhuǎn)速的

16、合理安排。 2.1.1 軸極限轉(zhuǎn)速（、）的確定： 根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度時要考慮：工序種類、工藝要求、刀具和工件材料等因素。允許的切速極限值如下： 加工條件 Vmax(m/min) Vmin（m/min 硬質(zhì)合金刀具加工鑄鐵工件 30～50 硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件 150～300 螺紋（絲杠等）加工和絞孔 2～4 計算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時的加工直徑，按經(jīng)驗應(yīng)分別?。?.1～0.2）Ｄ和（0.45～0.5）Ｄ即： = r/min = r/min 在中應(yīng)考慮車螺紋和鉸孔時，加工最大直徑應(yīng)根據(jù)實際加工情

17、況選取0.1D左右。 最大工件回轉(zhuǎn)直徑為400mm的普通車床主軸極限轉(zhuǎn)速分別為： = ==1326 r/min1400 ===12.7r/min10 轉(zhuǎn)速范圍：R===140 2.1.2 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)的確定 考慮到所設(shè)計的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度要適中，所以采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動的方式，由此選級數(shù)Z=24。 2.1.3 公比的選定 根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比選取的一般原則：中型通用機(jī)床（通用性較大），因而要求的轉(zhuǎn)速級數(shù)Z要多一些，但結(jié)構(gòu)又不能太過復(fù)雜，公比常選取1.12或1.25。今以=1.12和1.25代入R=Z-1式，得R=13.55和169,所以取=1.25更為合適。 2.1.4 中間各

18、級轉(zhuǎn)速的合理排列 各級轉(zhuǎn)速數(shù)列可從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中直接查出，所以=1.25，從表中找到=1400，每隔3個數(shù)值取一個數(shù)值得： 10、12.5、16、20、25、31.5、40 、50、63、80、100、125、160、200、250、315 、400、450、500、560、710、900、1120、1400 2.2動力參數(shù)的確定 機(jī)床的動力參數(shù)是指主運(yùn)動、進(jìn)給運(yùn)動和輔助運(yùn)動的動力損耗，它主要是由機(jī)床的切削載荷和驅(qū)動的工件質(zhì)量等因素決定。功率選擇不僅要滿足機(jī)床生產(chǎn)率的要求，還要考慮節(jié)約。通常電動機(jī)在70%的額定功率時運(yùn)行，效率較高，節(jié)能效果好。 對通用機(jī)床來說，由于加工情況多變，切削

19、用量的變化也較大，況且對傳動系統(tǒng)中的摩擦損失及其他因素消耗的功率研究不夠等，因此，目前單純用計算方法來確定功率是有困難的，通常用類比、測試和近似計算幾種方法互相校核的方法來確定功率。 我們的設(shè)計是針對主傳動系統(tǒng)的，所以我們只進(jìn)行主運(yùn)動功率的計算。 估算主電動機(jī)功率N電（單位為kW） N電= 式中：——切削的有效功率。 ——主傳動鏈的總效率，對于通用機(jī)床，=0.70～0.85(結(jié)構(gòu)簡單的取大值，復(fù)雜的取小值) 由切削用量手冊可以查出加工鋼件（σb=60～75Mpa）時Cp=200 由式（11-6）可得Pz=CpTS0。75=200×4×0．30。75=324N（Pz一主切削力）

20、由式（11-5）可得N切===5.8KW 由式（11-4）可得N電==7.2KW 根據(jù)計算查表取主運(yùn)動功率為7.5KW，電動機(jī)取為Y160M-4，轉(zhuǎn)速為1450r/min. 3 主傳動方案的選擇 3.1 傳動布局 機(jī)床的傳動方式一般有兩種，一種是集中傳動，該方式主軸裝在變速箱內(nèi)，并與傳動軸集中在一起，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊且便于集中操做，箱體數(shù)目少，可減少加工、裝配所需工時和制造成本，缺點(diǎn)是變速箱的傳動件在運(yùn)轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的振動和熱量將直接傳給主軸，從而會降低機(jī)床的加工精度，一般適用于普通精度的中型和大型機(jī)床。另一種是分離傳動，該方式把主軸組件與變速傳動部分兩者分開，形成一個主軸箱和一個變速箱，

21、變速箱工作中產(chǎn)生的振動和熱量不直接傳給主軸，從而可以減少主軸的振動和熱變形，提高加工精度且主軸箱內(nèi)齒輪數(shù)量減少，所以主軸箱的噪聲、振動和發(fā)熱量也都減少。同時高速時可由皮帶直接傳動主軸，縮短了傳動鏈，使運(yùn)動平穩(wěn)，提高效率；低速時經(jīng)過背輪機(jī)構(gòu)傳動主軸，獲得較大的扭矩，以滿足加工的需要，但是多增加一個箱體，使加工和裝配工時的成本也提高，一般適用于最大加工直徑小于320mm的高速精密級的中小型車床等機(jī)床。綜上所述，經(jīng)過綜合考慮，決定采用集中傳動。 3.2 變速形式 變速形式有兩種，分為有級變速和無級變速，目前國內(nèi)絕大多數(shù)的普通車床以及其他一些機(jī)床均采用滑移齒輪有級變速傳動方式，它的優(yōu)點(diǎn)是變速較方便

22、，可傳遞較大功率；變速范圍大，得到的轉(zhuǎn)速級數(shù)多；非工作齒輪不嚙合，空載功率損耗較??；傳動結(jié)構(gòu)可靠，工藝成熟。缺點(diǎn)是變速箱結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；而滑移齒輪多采用直齒圓柱齒輪，其承載能力不如斜齒圓柱齒輪；傳動平穩(wěn)性不夠；不能在運(yùn)動中變速，噪聲較大，尤其高速傳動時更為嚴(yán)重。無級變速傳動方式適用于精密和高精度機(jī)床上。 本設(shè)計采用有級變速的形式，其中應(yīng)用到的有級變速裝置類型：滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)采用了雙聯(lián)和三聯(lián)齒輪，結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸小。 3.3 開停方式 用于控制主軸起動和停止的開停方式，分為電動機(jī)開停與機(jī)械開停兩種。 在選擇開停方式時，在滿足機(jī)床使用性能的前提下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用電動機(jī)開停方式，當(dāng)開停頻繁、

23、電動機(jī)功率較大或有其他要求時，可采用機(jī)械開停方式。 我們設(shè)計的CA6140型臥式車床的萬能性較大，但由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，自動化程度低，在加工復(fù)雜形狀工件時，換刀較麻煩，加工過程中的輔助時間較長，開停頻繁，且電動機(jī)功率較大，所以我們采用機(jī)械開停方式。 3.4 制動方式 主傳動的制動方式，可分為電動機(jī)制動和機(jī)械制動兩種。 在選擇制動方式時，在滿足機(jī)床使用性能的前提下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用電動機(jī)制動方式，對于開停頻繁、傳動鏈較長、慣量較大的主傳動，可采用機(jī)械制動方式。因此我們采用機(jī)械制動方式。 3.5 換向方式 主傳動的換向方式可分為電動機(jī)換向和機(jī)械換向兩種。我們所采用的是摩擦離合器的機(jī)械換向方式

24、。 4 主傳動運(yùn)動設(shè)計 4.1 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)與轉(zhuǎn)速圖的擬定 4.1.1、確定變速組的個數(shù)和傳動副數(shù) 由上述可知，大多數(shù)機(jī)床廣泛應(yīng)用滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計和操做方便的要求，一般采用雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪。因此，主軸轉(zhuǎn)速為24級的變速系統(tǒng)可采用四個變速級，一個三聯(lián)齒輪變速組和三個雙聯(lián)齒輪變速組。有時機(jī)床為了縮短傳動鏈，當(dāng)公比較小時，也可采用兩個變速組，即四聯(lián)和三聯(lián)齒輪變速組。 (1)確定傳動順序方案 不同的傳動順序方案有：24=2×2×2×3 24=2×3×2×2 24=2×2×3×2 24=3×2×2×2四種方案。由設(shè)計要求可知，如無特殊要求，根據(jù)傳動副“前多后少”的原則，

25、應(yīng)優(yōu)先選用24=3×2×2×2，但是由于Ⅰ軸上裝有雙向摩擦片式離合器，軸向尺寸較長，為了結(jié)構(gòu)緊湊，第一變速組采用了雙聯(lián)齒輪，而不是采用前多后少的原則選用三聯(lián)齒輪。綜上所述，傳動順序采用24=2×3×2×2。 (2)確定擴(kuò)大順序方案 根據(jù)已選用的傳動順序方案，又可得出若干不同的擴(kuò)大順序方案。無特殊要求時，根據(jù)傳動線“前密后疏”的原則，應(yīng)使變速組的擴(kuò)大順序與傳動順序一致，故可選用。 (3)檢驗最后擴(kuò)大組的變速范圍 R1===14.55<140，檢驗允許 因此，確定的結(jié)構(gòu)式方案為。 (4)畫結(jié)構(gòu)網(wǎng) 根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)式方案畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng)，如圖： 4.1.2轉(zhuǎn)速圖的擬定 根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)式或

26、結(jié)構(gòu)網(wǎng)，可擬定轉(zhuǎn)速圖。 (1)定比傳動 在本設(shè)計中，主軸的最低轉(zhuǎn)速=10r/min，選用電動機(jī)的轉(zhuǎn)速=1450r/min，其總降速比為：i===。 如果每個變速組的最小傳動比均取極限值1/4，則四個變速組的總降速比可達(dá)=1/256。若不增設(shè)定比傳動可滿足總降速比的要求，可這會增大各變速組的徑向尺寸。此外，車床一般通過帶傳動將裝于床腿中的電動機(jī)軸與變速箱Ⅰ軸連接起來。所以本設(shè)計需增設(shè)定比傳動，而根據(jù)不同的要求來確定定比傳動在傳動鏈中的位置及其傳動比的大小。通常V帶傳動比u=1/7~3.5，滑動率ε=0.02。 本設(shè)計Ⅰ軸轉(zhuǎn)速不宜過低也不宜過高，這樣會增大結(jié)構(gòu)尺寸或使帶輪轉(zhuǎn)動不平衡引起振動

27、，噪音，初定nⅠ=820r/min，或考慮各變速組的傳動比分配再予調(diào)整，則傳動比為 (2)畫轉(zhuǎn)速圖的格線定比 （a） 豎線代表傳動軸 圖中七條間距相等的豎線，分別用軸號“電、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ”表在圖中，各傳動軸按照運(yùn)動傳遞的順序（從電動機(jī)到主軸）從左到右順次的排列。 （b） 橫線代表轉(zhuǎn)速值 （c） 圖中縱向坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)速的大小，間距相等的橫線表示各種不同的轉(zhuǎn)速。圖中的二十三條橫線由下至上依次表示各級轉(zhuǎn)速由低到高。 轉(zhuǎn)速圖

28、中每條豎線上的若干小圓點(diǎn)表示傳動軸及主軸實際轉(zhuǎn)速。 （d） 豎線之間的連線表示傳動副，連線的傾斜程度表示傳動副的傳動比，由此可知CA6140型普通車床主運(yùn)動傳動鏈的轉(zhuǎn)速圖，如下圖 (3)分配傳動比 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速點(diǎn)和電動機(jī)軸（驅(qū)動軸）轉(zhuǎn)速點(diǎn)都已確定位置，定比傳動副的傳動比也初步確定，分配各變速組的傳動比時需符合級比規(guī)律，滿足傳動比的限制條件，中間各傳動軸的轉(zhuǎn)速點(diǎn)位置，可在有限范圍內(nèi)選定，從而構(gòu)成多種不同的轉(zhuǎn)速圖方案。但隨著轉(zhuǎn)速圖的改變，傳動副的傳動比值及其相關(guān)傳動件的轉(zhuǎn)速值也發(fā)生改變。為了減小傳動件結(jié)構(gòu)尺寸和改善傳動性能，應(yīng)遵循一般原則和需要，選定出合理方案。 分配各變速組的傳動比，通常是

29、按“由后向前”的原則進(jìn)行，即與傳動順序相反，先分配最后變速組的傳動比，再順次向前分配。分配傳動比時應(yīng)注意有特殊要求的傳動副（如臥式車床的擴(kuò)大螺距傳動副）；重要傳動副（如傳動主軸的傳動副，車床摩擦片離合器軸上的傳動副）和最后擴(kuò)大組傳動副（變速范圍大，對結(jié)構(gòu)及傳動性能有較大影響）。 分配方法： a）分配第四變速級（IV-V軸間）的傳動比 由結(jié)構(gòu)式可知，第四變速組即第三擴(kuò)大組的傳動副數(shù)2，級比指數(shù)12。所以可在V軸上找到12格的兩個轉(zhuǎn)速點(diǎn)。 b）分配第三變速級（Ⅲ-Ⅳ軸間）的傳動比 第三變速組即第二擴(kuò)大組的傳動副數(shù)2，級比指數(shù)6，其兩條傳動線拉開6格。所以先在Ⅳ軸上找到相距6格的兩個轉(zhuǎn)速點(diǎn)

30、。選定變速組在Ⅲ軸上相應(yīng)主動轉(zhuǎn)速點(diǎn)E的位置以確定該兩副的傳動比。根據(jù)傳動比1/4≤i≤2，=1.25，則該點(diǎn)只能有唯一E的位置（如圖），其升速和降速傳動比皆為極限值，即 ，。 c）分配第二變速組（Ⅱ-Ⅲ軸間）的傳動比 第二變速組即第一擴(kuò)大組有三個傳動副，兩條傳動線拉開3格?？捎散筝S上的D點(diǎn)往上數(shù)3格定出D1 點(diǎn)。再由D1點(diǎn)往上數(shù)3格定出D2點(diǎn)。根據(jù)傳動比限制條件及降速傳動原則，綜合考慮，確定Ⅱ軸上相應(yīng)主動轉(zhuǎn)速點(diǎn)C的位置為圖中的C點(diǎn)位置，其傳動比，， 。 d）分配第一變速組（Ⅰ-Ⅱ軸間）的傳動比 第一變速組即基本組有三個傳動副，傳動線各拉開1格，故于Ⅱ軸上取相鄰三點(diǎn)分別為C、、。通過考慮

31、結(jié)構(gòu)尺寸和傳動性能，以及帶輪軸（Ⅰ軸）上的轉(zhuǎn)速要求，確定B點(diǎn)是適宜的。 綜上所述，確定變速組主動轉(zhuǎn)速點(diǎn)的位置是分配各變速組的傳動比的關(guān)鍵，即根據(jù)級比指數(shù)和傳動比極限值，確定主動轉(zhuǎn)速點(diǎn)的選擇范圍；再根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸和傳動性能的具體要求，轉(zhuǎn)速適中，將轉(zhuǎn)速點(diǎn)定于適當(dāng)位置。 （4）畫全傳動線 按照傳動順序“由前向后”地把各變速組的傳動線畫完整。該圖上僅有電動機(jī)軸、主軸及各傳動軸轉(zhuǎn)速，各副傳動比。 4.2 普通V帶型號及帶輪直徑的選擇 普通V帶設(shè)計功率 已知：電動機(jī)選用 Y160M-4 n=1450rpm 1）計算功率 （kW）——工況系數(shù)，查表取1.1； 故 2）選帶型 根據(jù)和n

32、，查表應(yīng)選用普通A型V帶 3）傳動比 4）小帶輪基準(zhǔn)直徑 查表取 5）大帶輪基準(zhǔn)直徑 式中：——小帶輪轉(zhuǎn)速（r/min） ——大帶輪轉(zhuǎn)速（r/min） ——滑動率 =0.02 =×130×（1—0.02）=225mm 故取大帶輪基準(zhǔn)直徑為230mm 6) 帶速： 7）初選中心距＝1000mm, 由機(jī)床總體布局確定。過小，增加帶彎曲次數(shù)；過大，易引起振動。 8）帶基準(zhǔn)長度 查表?。?800mm；帶撓曲次數(shù)＝1000mv/=7.0440 9）實際中心距 其中： 故 10）驗算小帶輪包角（適用） 11）單根V帶的基本額定功率，查表取2.28kW；

33、 12）額定功率增量值由表可得 13）V帶根數(shù)z：單根V帶的基本額定功率增量 ——彎曲影響系數(shù)，查表取 ——傳動比系數(shù)，查表取1.12 故； 帶的根數(shù) ——包角修正系數(shù)，查表取0.93； ——帶長修正系數(shù)，查表取1.01； 故 所以圓整z取4 14）單根帶初拉力 q——帶每米長質(zhì)量，查表取0.10； 可得＝58.23N 15）帶對軸壓力 16）卸荷裝置電動機(jī)經(jīng)V帶將運(yùn)動傳至Ⅰ軸左端帶輪上時對軸產(chǎn)生徑向壓力，使軸產(chǎn)生彎曲變形，因此需要卸荷裝置。帶輪與花鍵套用螺釘連接成一體，支承在法蘭內(nèi)的兩個向心球軸承上，法蘭固定在主軸箱體上。這

34、樣，帶輪可以通過花鍵套帶動軸旋轉(zhuǎn)，帶的拉力則 經(jīng)過軸承和法蘭傳至箱體。軸上的花鍵部分只傳遞扭矩，從而避免因皮帶拉力而使軸產(chǎn)生彎曲變形。帶輪及卸荷裝置如圖1 圖1 4.3 確定各變速組齒輪的齒數(shù) 4.3.1齒輪齒數(shù)確定的原則和要求： 1）齒輪的齒數(shù)和不能太大，以免因過大的齒輪尺寸而增加兩軸間的中心距，造成機(jī)床結(jié)構(gòu)增大；此外，齒數(shù)的增加還會使齒輪的線速度提高而產(chǎn)生噪聲。一般推薦齒數(shù)和≤100~120，常選用在100之內(nèi)。 2）受兩軸組件結(jié)構(gòu)限制的最小中心距 若齒數(shù)和太小，則過小的中心距將導(dǎo)致兩軸上的軸承或其他結(jié)構(gòu)元件之間的距離過近或相碰。 3）齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過小，應(yīng)考慮： （a

35、）受傳動性能限制的最小齒數(shù) 為了保證最小齒輪不產(chǎn)生根切以及主傳動具有較好的運(yùn)動平穩(wěn)性，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，一般取最小齒數(shù)≥18-20，主軸上小齒輪=20；高速齒輪取=25，而運(yùn)動平穩(wěn)性要求不高的齒輪可取=14（允許有少量根切）。 (b) 受齒輪結(jié)構(gòu)限制的最小齒數(shù) 齒輪（尤其是最小齒輪）應(yīng)能可靠的安裝到軸上或進(jìn)行套裝，特別要注意齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽處的壁厚不能過小，應(yīng)保證齒輪的最小壁厚b≥2m（m為模數(shù)），保證有足夠的強(qiáng)度，以防出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。 4) 傳動比要求 分配各齒輪副齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動比要求。機(jī)床的主傳動屬于外聯(lián)系傳動鏈，實際傳動比（齒輪齒數(shù)之比）與理論傳動比（轉(zhuǎn)速圖給定

36、）之間允許有誤差，但不能過大。由于分配齒數(shù)所造成主軸轉(zhuǎn)速的相對誤差，一般不應(yīng)超出其允許值=，即 ≤=0.026 4.3.2確定齒輪齒數(shù)（應(yīng)用查表法） 基本組傳動比： 1) 首先找到出現(xiàn)最小齒數(shù)的傳動比，因為最小齒輪一定在最小降速比齒輪副中，故最小齒輪必在這對齒輪副中。 2）為了避免根切現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，取=38。 3）找出的倒數(shù)1.56這一行中找到=38時，查到最小齒數(shù)和=94。 4）找出可能采用的齒數(shù)和的各種數(shù)值。這些數(shù)值必須同時滿足各傳動比要求的齒輪齒數(shù)，從=94向右查表，同時存在滿足兩個傳動比要求的齒數(shù)和共有=94，95 5）確定合理的齒數(shù)和，并根據(jù)它決定各齒輪的齒數(shù)

37、 =94 由的倒數(shù)1.56的一行中找出z1=38，則z2=- z1=94-38=56; 由的倒數(shù)1.25的一行中找出z3=43，則z4=- z3=94-43=51; 為了使滑移齒輪在越過某個固定齒輪時避免齒頂相碰，要求同軸上相鄰兩齒輪的齒數(shù)差不小于4，在本設(shè)計中都滿足此要求。 同理可得其他齒輪如下表所示： 變速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組 第四變速組 齒數(shù)和 94 80 100 100 齒輪 齒數(shù) 56 38 51 43 39 41 30 50 22 58 22 58 6

38、3 齒輪 齒數(shù) 50 50 20 80 50 20 80 26 58 4.3.3主軸轉(zhuǎn)速系列的驗算 主軸轉(zhuǎn)速在使用上不要求十分準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速的高低并無太大影響，但銘牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值一般不允許與實際轉(zhuǎn)速相差太大。 由于確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計理論值難以完全相符，需要驗算主軸各級轉(zhuǎn)速，根據(jù)式 ≤=0.026 若存在誤差，則要求根據(jù)誤差的正負(fù)以及引起誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，使轉(zhuǎn)速數(shù)列得到改善。 計算主軸實際轉(zhuǎn)速并與理論轉(zhuǎn)速比較列出，見下表（皮帶的傳動效率0.98）。 主軸轉(zhuǎn)速 標(biāo)

39、準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 實際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差 1400 1418.62 0.013 1120 1141.73 0.019 900 894.53 0.006 710 720.16 0.014 560 565.7 0.010 500 514.8 0.030 450 455.27 0.012 400 414.32 0.036 315 324.7 0.031 250 261.34 0.045 160 165.2 0.032 200 205.3 0.027 125 128.7 0.030

40、 100 101.54 0.015 80 79.58 0.005 63 64 0.016 50 50.3 0.006 40 40.49 0.012 31.5 31.54 0.001 25 25.38 0.015 20 19.89 0.005 16 16.01 0.001 12.5 12.58 0.006 10 10.02 0.001 經(jīng)驗算可知24級轉(zhuǎn)速均符合要求。 4.4齒輪的布置與排列 齒輪齒數(shù)確定之后，應(yīng)合理布置齒輪排列方式。 4.4.1滑移齒輪的布置 主動軸一般比從動軸

41、的轉(zhuǎn)速高，所以變速組中的滑移齒輪最好布置在主動軸上，這樣可使滑移齒輪的尺寸小，重量輕，滑動省力。 在一個變速組內(nèi)，兩個相隔較遠(yuǎn)齒輪的間距一般大于相應(yīng)兩個齒輪的寬度是為了避免變速組內(nèi)兩對不同齒數(shù)的齒輪同時參與嚙合。 4.4.2一個變速組的齒輪軸向排列 齒輪的軸向排列，應(yīng)盡量縮短其軸向長度，所以，我們選窄排列。 4.4.3兩個變速組的齒輪軸向排列 兩個變速組串聯(lián)工作時，其中間傳動軸既是從動軸又是主動軸，負(fù)荷較大，因此應(yīng)盡可能縮短其軸向尺寸。在選用并行排列時，兩個變速組齒輪占用的軸向尺寸較大，但不受其他條件限制，排列容易。所以，我們選用并行排列。各齒輪的排列布置圖如下： 5 主傳動的計

42、算轉(zhuǎn)速 5.1 計算轉(zhuǎn)速的概念 傳動件在傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速時，能夠傳遞最大轉(zhuǎn)矩，因此把傳動件傳遞全部功率時的最低轉(zhuǎn)速，稱為該傳動件的計算轉(zhuǎn)速。 5.2主軸計算轉(zhuǎn)速的確定 主軸計算轉(zhuǎn)速nc是主軸傳遞全部功率（此時電動機(jī)為滿載）時的最低轉(zhuǎn)速。從這一轉(zhuǎn)速起至主軸最高轉(zhuǎn)速間的所有轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，此為恒功率工作范圍，而轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的增加而減?。坏陀谥鬏S轉(zhuǎn)速的各級轉(zhuǎn)速所能傳遞的轉(zhuǎn)矩與計算轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)矩相等，此為恒轉(zhuǎn)矩工作范圍，而功率則隨轉(zhuǎn)速的降低而減小。 查表可確定主軸計算轉(zhuǎn)速： 取50 即主軸計算轉(zhuǎn)速nc=n6=50r/min，主軸計算轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)速圖上可用黑點(diǎn)表示，計算轉(zhuǎn)速必須是主軸實

43、際具有的工作轉(zhuǎn)速。 5.3其他傳動件計算轉(zhuǎn)速的確定 5.3.1傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 1）軸II的運(yùn)動可分別通過三對齒輪副、或傳至軸III，因而共有236種轉(zhuǎn)速。運(yùn)動有兩條傳動路線： a) 高速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至左端，使之與軸III上右端的齒輪63嚙合，于是運(yùn)動就由軸III經(jīng)齒輪副直接傳給主軸，使主軸得到450-1400r/min轉(zhuǎn)每分鐘的6種高轉(zhuǎn)速。 b) 低速傳動路線： 主軸上的滑移齒輪移至左端，使主軸上的齒式離合器嚙合，于是軸III的運(yùn)動就經(jīng)齒輪副或傳給軸IV，然后再由IV軸經(jīng)齒輪或傳給軸V，再經(jīng)齒輪副和齒式離合器傳給主軸，使主軸獲得10-500r/min的低轉(zhuǎn)速

44、。上述這些滑移變速齒輪副就是傳動框圖中的主變速機(jī)構(gòu)，對應(yīng)于傳動原理圖中的（下圖）。 臥式車床傳動框圖 主軸箱中經(jīng)過變速的各級轉(zhuǎn)速，最后直接傳至主軸，沒有經(jīng)過定比傳動。其余依次類推，各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速nc r/min 軸序號 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ nc 803 952 368 112 112 50 5.3.2齒輪的計算轉(zhuǎn)速 1) 齒輪的計算轉(zhuǎn)速 裝在Ⅲ軸上，只有803r/min 1級轉(zhuǎn)速，所以803r/min即為的計算轉(zhuǎn)速。 2) 齒輪的計算轉(zhuǎn)速 裝在VI軸（主軸）上，共有10

45、~500r/min 24級轉(zhuǎn)速；其中只有50~1400r/min的17級轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率；故轉(zhuǎn)速50r/min即為的計算轉(zhuǎn)速。 3) 齒輪的計算轉(zhuǎn)速 裝在V軸上，共有22.31~1115r/min 12級轉(zhuǎn)速；其中只有在111.5~1115r/min的17級轉(zhuǎn)速時，經(jīng)傳動主軸所得的50~1400r/min4級轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率，而在22.3~89.2r/min 7級轉(zhuǎn)速時，經(jīng)傳動主軸所得到的10~40r/min5級轉(zhuǎn)速都低于主軸的計算轉(zhuǎn)速（50r/min），故不能傳遞全部功率，因此只有111.5~1115r/min 17級轉(zhuǎn)速能夠傳遞全部功率；其中最低轉(zhuǎn)速111.5r/min即為的計

46、算轉(zhuǎn)速。 其余依此類推，各齒輪的計算轉(zhuǎn)速見表 各齒輪的計算轉(zhuǎn)速nc r/min 齒輪 計算轉(zhuǎn)速 803 953 803 953 953 361 953 361 953 361 112 50 112 齒輪 計算轉(zhuǎn)速 112 449 112 112 112 112 112 112 50 5.4 初估軸頸 5.4.1初估傳動軸軸頸 中間傳動軸的直徑按扭轉(zhuǎn)剛度估算公式 （mm） 式中：d——為

47、軸危險截面處的直徑（mm） P——該傳動軸的輸入功率（kW）P=（kW） ——電動機(jī)額定功率（kW） ——從電動機(jī)到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積（不計該軸上軸承的效率）。 ——該軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min） ——該軸允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m）。主軸=0.5~1；一般傳動軸=1~1.5；要求較低的軸=1.5~2。當(dāng)傳動軸長度不足1m時，在計算時，應(yīng)按軸的實際長度進(jìn)行折算和修正。 取Ⅰ軸直徑為38mm； ?、蜉S直徑為30mm; ?、筝S直徑為36mm; 取Ⅳ軸直徑為32mm; 取V軸直徑為35mm； 取VI軸直徑為80mm。 花鍵軸估算的直徑為

48、花鍵軸的小徑 取 6個鍵 取 6個鍵 取 8個鍵 取 =26mm 6個鍵 取 =81mm 10個鍵 5.4.2主軸軸頸的確定 主軸的前軸頸根據(jù)電動機(jī)功率公式mm選??；后軸頸按=（0.7~0.85）來確定。取為115mm，為80mm。 5.5 初估齒輪模數(shù) 齒輪材料相同時，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，估算模數(shù)，并由其中較大者取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度： 式中：——系數(shù)取61； ——系數(shù)取1； K——載荷系數(shù)取1； P——齒輪傳遞的名義功率

49、，為7.5×0.96； u——齒數(shù)比， ——外齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)，查［機(jī)械零件設(shè)計手冊］ ——齒寬系數(shù)，b/m取為8； ——計算轉(zhuǎn)速； ——齒輪齒數(shù)； ——許用接觸應(yīng)力，，=1170=1050； ——許用齒根應(yīng)力，，==350。 基本組中： ==2.18 =1.75 故取模數(shù)均為2.25 第一擴(kuò)大組中： ==2.3 =2.11 故取模數(shù)均為2.5 第二擴(kuò)大組中： ==2.73 =2.3 故取模數(shù)為3 第三擴(kuò)大組中： ==2.32 ==2.24 故取模數(shù)為2.5 5.6 齒輪幾何尺寸 分度圓： 齒頂圓： 齒根圓：式中：=1，=0.25 計算

50、可得齒輪參數(shù)為下表: 齒輪 齒數(shù)z 56 38 51 43 39 41 30 50 22 58 22 模數(shù)m 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 分度圓d 126 85.5 114.75 96.75 87.75 92.25 67.5 112.5 49.5 130.5 49.5 齒頂圓 130.5 90 119.25 101.25 92.25 96.75 72 117 54 135

51、54 齒根圓 120.4 79.9 109.1 91.1 82.1 86.6 61.9 106.9 43.9 124.9 43.9 齒輪 齒數(shù)z 58 63 50 50 20 80 50 20 80 26 58 模數(shù)m 2 3 2.5 3 2 2.5 2.5 2.5 2.5 4 4 分度圓d 116 189 125 150 60 200 125 50 200 104 232 齒頂圓 120 195 130 156 44

52、 205 130 55 205 112 240 齒根圓 111.0 181.5 118.8 142.5 35.0 193.8 118 43.8 193.8 94.0 222.0 6主軸的校核計算 6.1各級傳動比 皮帶效率為：各級轉(zhuǎn)速比為:i0=230/130=1.76 i1=43/51=0.84 i2=58/22=2.64 i3=80/20=4 i4=80/20=4 i5=58/26=2.23 6.2各軸的最低轉(zhuǎn)速 6.3 主軸傳遞的功率（） 已知：電機(jī)功率：7.5（）皮帶：滾動軸承：齒輪副： 6.4計算

53、各軸傳遞扭矩 6.5 各軸設(shè)計計算 各軸材料選用如下：一軸、二軸、三軸、四軸、五軸采用40Cr, 六軸采用45號鋼 熱處理：調(diào)質(zhì)硬度HB220-250。 在此只對第六軸進(jìn)行校核計算，其他軸只做受力分析。 6.5.1第一軸 1）深溝球軸承：6011(2件) GB/T 276-1994 d=55 D=90 B=18 額定動載荷C=30.2KN 深溝球軸承：6308 GB/T 276-1994 d=40 D=90 B=23 額定動載荷C=25.8KN 深溝球軸承：6208 GB/T 276-1994 d=40 D=80

54、 B=80 額定動載荷C=29.5 KN 2）受力分析 已知：傳動扭矩T=86.93 n=807.39r/min d=126mm 材質(zhì)40Cr 齒輪受阻力：(工作時制動輪不工作，所以受力分析時將此部分忽略) =（N） ==502（N） 6.5.2第二軸 1）圓錐滾子軸承：30205 GB/T297-1994 d=25 D=52 B=16.25 額定動載荷C=32.2KN 圓錐滾子軸承：30204 GB/T297-1994 d=20 D=47 B=15.25 額定動載荷C=28.2KN 2）受力分析 已知：傳動扭

55、矩T=69.44 n=961.2r/min d=96.75mm 材質(zhì)40Cr 齒輪受阻力： =（N） =（N） 6.5.3第三軸 1) 圓錐滾子軸承：30307 GB/T297-1994 d=35 D=80 B=21 額定動載荷C=75.2KN 深溝球軸承：6207 GB/T297-1994 d=35 D=72 B=171 額定動載荷C=25.5KN 圓錐滾子軸承：30506 GB/T276-1994 d=30 D=62 B=24.5 額定動載荷C=40.67KN 2) 受力分析 已知：傳動扭矩T=174.15

56、n=364.08r/min d=130.5mm 材質(zhì)40Cr 齒輪受阻力： =（N） =（N） 6.5.4第四軸 1) 圓錐滾子軸承：30306 GB/T285-1994 d=30 D=72 B=21 額定動載荷C=75.2KN 深溝球軸承：6008 (2件) GB/T 276-1994 d=40 D=68 B=15 額定動載荷C=17KN 圓錐滾子軸承：30606 GB/T301-1995 d=30 D=62 B=21.5 額定動載荷 C=160KN 2) 受力分析 已知：傳動扭矩T=662 n=91.2r/mi

57、n d=200 材質(zhì)40Cr =（N） =（N） 6.5.5第五軸 1) 圓錐滾子軸承：30307 GB/T285-1994 d=35 D=80 B=21 額定動載荷C=75.2KN 圓錐滾子軸承：30507 GB/T 276-1994 d=75 D=130 B=25 額定動載荷C=90KN 推力球軸承：51317/P5 GB/T301-1995 d=35 D=72 B=24.5 額定動載荷 C=160KN 2) 受力分析 已知：傳動扭矩T=2219 n=22.76r/min d=200 材質(zhì)40Cr

58、=（N） =（N） 6.5.6第六軸 1) 雙列向心短圓柱滾子軸承：NN3021K/P5 GB/285-64 d=105 D=160 B=41 額定動載荷C=162KN 單列向心短圓柱滾子軸承：32316 GB283-64 d=80 D=170 B=397額定動載荷 C=170KN 雙列向心短圓柱滾子軸承：3182115 GB/285-64 d=75 D=115 B=30 額定動載荷C=80.2KN 單項推力球軸承 （2件）：8220 GB/301-64 d=100 D=150 額定動載荷C=128KN 2

59、）受力分析 已知：傳動扭矩T=4709 n=10.2r/min d=232 材質(zhì)40Cr =（N） =（N） 7 主軸箱的箱體 主軸箱中有主軸、操縱機(jī)構(gòu)，變速機(jī)構(gòu)和潤滑系統(tǒng)等等。主軸箱除應(yīng)保證主要的運(yùn)動參數(shù)外，還應(yīng)具有較高的傳動效率，傳動件具有足夠的強(qiáng)度或剛度，振動要小，噪聲較低，操作方便，而且具有良好的工藝性，便于檢查修改，成本低，防塵、防漏、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。 箱體材料以中等強(qiáng)度的灰鑄鐵HT150及HT200使用最為廣泛,本設(shè)計選用材料為HT20-40。箱體鑄造時的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸(長×寬×高),按下表選取. 長×寬×高() 壁厚(mm) < 500 ×

60、 500 × 300 8-12 > 500 × 500 × 300-800 × 500 × 500 10-15 > 800 × 800 × 500 12-20 由于箱體軸承孔的影響使扭轉(zhuǎn)剛度下降10%-20%，彎曲剛度也有一定程度的下降，為彌補(bǔ)開口削弱的剛度，常用采用凸臺和加強(qiáng)筋；并根據(jù)結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)增加箱體的壁厚。 箱體在主軸箱中起到定位和支承的作用。CA6140主軸箱中共有15根軸，軸的定位由箱體上安裝孔的位置來保證。設(shè)計中各軸的安裝孔的位置是由齒輪之間的嚙合及相互干涉的問題來確定的，根據(jù)各對嚙合齒輪的中心距及變位系數(shù)，并參考相關(guān)資料，箱體上軸安裝孔的位置確定如下： 中心距

61、(a)=1/2（d1+d2）+ym （式中y是中心距變動系數(shù)） 中心距Ⅰ-Ⅱ=（56+38）/2×2.25=105.75mm 中心距Ⅰ-Ⅶ=（50+34）/2×2.25=94.5mm 中心距Ⅱ-Ⅶ=（30+34）/2×2.25=72mm 中心距Ⅱ-Ⅲ=（39+41）/2×2.25=90mm 中心距Ⅲ-Ⅳ=（50+50）/2×2.5=125mm 中心距Ⅴ-Ⅷ=（44+44）/2×2=88mm 中心距Ⅴ-Ⅵ=（26+58）/2×4=168mm 中心距Ⅷ-Ⅸ=（58+26）/2×2=84mm 中心距Ⅸ-Ⅵ=（58+58）/2×2=116mm 中心距Ⅸ-Ⅹ=（33+33）/2

62、×2=66mm 中心距Ⅸ-Ⅺ=（25+33）/2×2=58mm 綜合考慮各因素后，箱體上各軸安裝空的位置確定如下： 箱體在床身上的安裝方式和機(jī)床類型不同使主軸變速箱的定位安裝方式也不同。分為固定式、移動式兩種類型。車床主軸箱是固定式變速箱，采用箱體底部平面和底部突起的垂直面定位，并用螺釘和壓板固定。本車床主軸箱箱體是一體式鑄造成型，并且留有安裝結(jié)構(gòu)，箱體的底部為安裝進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。 箱體的顏色可有機(jī)床的總體設(shè)計確定，同時考慮到機(jī)床實際使用地區(qū)人們對顏色的喜好和風(fēng)俗。在箱體中預(yù)留安裝螺紋孔和輸油溝以及潤滑油路的安裝空間。 8技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 制造一個零件或一臺產(chǎn)品所使用

63、的費(fèi)用總和，就是零件或產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。這種制造費(fèi)用實際上按與工藝過程有無關(guān)系可分為兩類，即與工藝過程有關(guān)的費(fèi)用和與工藝過程無關(guān)的費(fèi)用，其中，前者約占70%-75%。因此，對于不同的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和評比時就只需分析、評比它們與工藝過程直接有關(guān)的費(fèi)用即工藝成本。工藝成本有兩部分構(gòu)成：可變費(fèi)用和不可變費(fèi)用，而不是零件的實際成本?？勺冑M(fèi)用包括材料費(fèi)用，工人的工資，機(jī)床電費(fèi)，通用機(jī)床折舊費(fèi)和修理費(fèi)，通用夾具和刀具費(fèi)等與年產(chǎn)量有關(guān)并與之成正比的費(fèi)用；不可變費(fèi)用包括調(diào)整工人的工資，專用機(jī)床折舊和修理費(fèi)用，專用刀具和夾具費(fèi)等與年產(chǎn)量的變化沒有直接關(guān)系的費(fèi)用，即當(dāng)年產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)變化時，這種費(fèi)用基本上保持不

64、變，一種零件（或一道工序）的全年工藝成本S可以用下式表示： 式中V------每個零件的可變費(fèi)用（元/件）； N------零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）； C------全年的不變費(fèi)用（元）。 因此，單件工藝（或工序）成本就是： 可見，全年的工藝成本S與生產(chǎn)綱領(lǐng)N呈線性正比關(guān)系，而但見到工藝成本與N成雙曲線關(guān)系，換句話說當(dāng)N很小時，由于設(shè)備符合很低，單件工藝成本會很高，這種雙曲線變化關(guān)系表明：當(dāng)C值（主要是專用設(shè)備費(fèi)用）一定時，若生產(chǎn)綱領(lǐng)較小，則與V相比在成本中所占比重就較大，所以N的增大就會使成本顯著下降，這種情況就相當(dāng)于單件生產(chǎn)與小批生產(chǎn)；反之，當(dāng)生產(chǎn)綱領(lǐng)超過一定范圍，使

65、所占比重已經(jīng)很小，此時就需采用生產(chǎn)效率更高的方案，使V減小，才能獲得好的經(jīng)濟(jì)效果，這就相當(dāng)于大量、大批生產(chǎn)的情況。 CA6140車床的主軸箱屬于大批生產(chǎn)的情況，也就是屬于第二種情況。需使V減小，才能獲得好的經(jīng)濟(jì)效果?，F(xiàn)取兩種方案：方案一，所有雙聯(lián)齒輪均采用插齒機(jī)插齒。方案二，部分雙聯(lián)齒輪采用分成兩個單獨(dú)齒輪進(jìn)行滾齒，后采用螺栓連接成為雙聯(lián)齒輪。 方案一中，CA6140主軸箱中雙聯(lián)、三聯(lián)齒輪占大部分，若均使用插齒機(jī)插齒，時間上會有極大的浪費(fèi)，且插齒機(jī)的費(fèi)用和損耗大于滾齒機(jī)，經(jīng)過調(diào)查研究，每生產(chǎn)一件主軸箱，生產(chǎn)的可變費(fèi)用1250元。 方案二中，將部分雙聯(lián)齒輪拆分為兩個單獨(dú)齒輪滾齒生成，使主軸

66、箱內(nèi)的插齒齒輪和滾齒齒輪大致等量，然后將單獨(dú)齒輪通過螺栓連接成為雙聯(lián)齒輪使用，在強(qiáng)度和耐用度方面與方案一差別不大。但方案二還應(yīng)考慮鉆孔和亂栓的費(fèi)用，通過調(diào)查研究，使用方案二沒生產(chǎn)一件主軸箱，生產(chǎn)的可變費(fèi)用860元。 比較方案一、方案二，，所以我們所選擇的方案二更為合理，可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效果，符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)的要求。 9 結(jié)論 CA6140的主軸箱是機(jī)床的動力源將動力和運(yùn)動傳遞給機(jī)床主軸的主要環(huán)節(jié)，主軸箱內(nèi)有眾多軸與齒輪，傳遞與變速十分巧妙。我的設(shè)計任務(wù)是對CA6140車床的主軸箱中的主軸設(shè)計。主軸是主軸箱內(nèi)要求最高的軸，它的精準(zhǔn)度對加工的質(zhì)量有直接影響。雖然主軸上的齒輪不多，只有一個滑移齒輪，但利用齒式離合器對主軸高、低速以及空擋的轉(zhuǎn)變十分巧妙；在軸承的選擇時，通過對相關(guān)自量的參考分析，最終選取了5個軸承，該結(jié)構(gòu)更利于對主軸軸向間隙的調(diào)節(jié)，降低了成本，安裝較為方便；主軸的校核使用類比法，保證了設(shè)計產(chǎn)品的使用可靠性和耐用性。 通過近四個月的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計方法和步驟，不僅是對所學(xué)知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運(yùn)用理論知識解決實