資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 摘 要 此次畢業(yè)設(shè)計要求綜合的運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理、機(jī)械制造技術(shù)、金屬切削機(jī)床設(shè)計等相關(guān)知識對CA6140型臥式車床進(jìn)行了傳動設(shè)計，主要對其主軸箱的結(jié)構(gòu)和傳動原理進(jìn)行深入的了解。CA6140車床是我國設(shè)計制造的典型的臥式車床，在我國機(jī)械制造類行業(yè)中使用極為廣泛。近些年，雖然隨著電子計算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床得到的較大的發(fā)展，但通過對普通車床的研究和設(shè)計，可以開闊我們的視野，增強(qiáng)我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)我們自己動手的工作能力，鞏固所學(xué)知識，在我們馬上要走上工作崗位之際，對提高我們的專業(yè)素質(zhì)有很大的幫助。 本次畢業(yè)設(shè)計的研究內(nèi)容、方法、成果： 1、通過繪制車床主軸箱操縱機(jī)構(gòu)的裝配圖，進(jìn)一步深入的了解了主軸箱的結(jié)構(gòu)和其傳動原理； 2、通過運(yùn)用機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計等知識對車床進(jìn)給箱中的軸進(jìn)行設(shè)計和校核； 3、最后運(yùn)用機(jī)械制圖知識繪出CA6140型臥式車床主軸箱操縱機(jī)構(gòu)，并運(yùn)用AutoCAD制圖軟件繪制進(jìn)給箱中的014軸，進(jìn)一步熟練了CAD的使用。 關(guān)鍵詞：CA6140型車床；主軸箱；傳動系統(tǒng)；軸的設(shè)計；軸的繪制； ABSTRACT The integrated design uses a mechanical drawing, mechanical design, mechanical principles, machinery manufacturing technology, Metal Cutting Machine design knowledge to CA6140 horizontal lathe design of the drive, Headstock mainly on the structure and box drive principle in-depth understanding. CA6140 lathe is the design and manufacture of a typical horizontal lathe. China's machinery manufacturing industries, is widely used. In recent years, although the development of electronic computers, technology and CNC machine tool CNC is the larger development, But through Lathe of research and design, broadening our horizons, enhance our practical experience, strengthen our own hands the ability to consolidate knowledge, we all got to go to work when to improve the professional quality of our great help. The graduation of the study design, methods, results : 1. Drawing spindle lathes me through manipulation of the assembly, further in-depth understanding of the structure of the spindle box and its drive principle 2. Through the use of mechanical principles and mechanical design knowledge to design and check the shaft in lathe . 3. Finally the use of AutoCAD software rendering the machine spindle and operating mechanism , and the use of CAD to render the 014 shaft in lathe;Further skilled in the use of CAD . Keywords : CA6140 lathe; Headstock; Transmission; Axis designs; Axis drawing. 目 錄 第一章 緒論 1 1.1 畢業(yè)設(shè)計的目的及意義 1 1.2畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容 1 1.3設(shè)計步驟 2 1.4設(shè)計時應(yīng)注意的事項 3 第二章 CA6140型臥式車床的簡介 4 2.1 CA6140車床的用途 4 2.2 CA6140車床的分類 5 2.3 CA6140工藝范圍 5 2.4 CA6140車床的布局 5 第三章 CA6140型車床傳動系統(tǒng) 8 3.1車床傳動路線及傳動分析 8 3.2 主軸箱的傳動鏈 10 3.3 主軸箱的主要構(gòu)造 12 第四章 CA6140型車床齒輪傳動設(shè)計 18 4.1分級變速傳動鏈設(shè)計 18 4.2動力計算 22 4.3計算轉(zhuǎn)速 24 4.4機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性 24 第五章 CA6140型臥式車床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 26 5.1軸的設(shè)計及軸上零件的定位 26 5.2 軸承、密封、潤滑 28 5.3齒輪 30 5.4操縱機(jī)構(gòu) 31 5.5箱體 34 第六章 014軸（ⅩⅢ軸）的設(shè)計計算及校核 39 6.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 39 6.2軸的強(qiáng)度計算 40 6.3軸的材料及選擇 41 6.4 014軸（ⅩⅢ軸）的設(shè)計計算及校核 45 參考文獻(xiàn) 50 致 謝 51 第一章 緒論 1.1 畢業(yè)設(shè)計的目的及意義 畢業(yè)課題（論文）教學(xué)過程是實(shí)現(xiàn)本科培養(yǎng)目標(biāo)要求的重要階段，是基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)深化與升華的重要環(huán)節(jié)，是全面檢驗(yàn)學(xué)生綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的主要手段，是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)，是衡量高等學(xué)校教育質(zhì)量和辦學(xué)效益的重要評價內(nèi)容。做好畢業(yè)課題（論文）工作，對提高本科生全面素質(zhì)具有重要意義。 畢業(yè)課題的基本教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能，提高分析與解決實(shí)際問題的能力，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生用于探索的創(chuàng)新精神，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。 通過畢業(yè)課題設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生具有從事科學(xué)研究工作和綜合試驗(yàn)技能或?qū)ｉT技術(shù)工作的初步能力，初步掌握科學(xué)研究的基本方法。具體可歸納為： 1、對資料、信息的獲取及獨(dú)立分析的能力，本專業(yè)外文的閱讀和翻譯能力；綜合運(yùn)用所學(xué)知識的技能，解決實(shí)際問題的能力；較好地掌握機(jī)械學(xué)科的基礎(chǔ)理論、專門知識和基本技能及方案論證的能力；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，繼承和發(fā)現(xiàn)探索與創(chuàng)造能力；使用計算機(jī)（包括索取信息、數(shù)據(jù)處理、多媒體軟件應(yīng)用等）的能力 ?2、通過畢業(yè)設(shè)計，把在本科階段中所獲得的知識在實(shí)際的設(shè)計工作中綜合地加以運(yùn)用。使這些知識得到鞏固，加強(qiáng)和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐密切地結(jié)合起來。因此，畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)階段的總結(jié)性作業(yè)。 3、使學(xué)生能夠熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料，計算圖表、手冊，圖集，規(guī)范，并熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)(如GB，JB等)，以完成一個工程技術(shù)人員在機(jī)械工程設(shè)計方面所必須具備的基本訓(xùn)練。 4、通過撰寫開題報告、論文以及論文答辯一系列過程，使得學(xué)生的口頭表達(dá)能力和學(xué)術(shù)精神得到一定的提高。 1.2畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容 1、在規(guī)定的時間內(nèi)，要求完成CA6140車床主軸箱的總體設(shè)計，傳統(tǒng)方法繪制總裝配圖一張。 2、根據(jù)設(shè)計計算步驟對該機(jī)器的014軸零件進(jìn)行CAD設(shè)計； 3、在操縱機(jī)構(gòu)零件CAD設(shè)計的基礎(chǔ)上，對操縱機(jī)構(gòu)的工作原理進(jìn)行深入的理解； 4、編寫完整設(shè)計說明書一份。 1.3設(shè)計步驟 (一)準(zhǔn)備階段 1、根據(jù)設(shè)計題目進(jìn)行相關(guān)資料的查找與檢索。了解本課題的前沿動態(tài)和發(fā)展方向。 2、進(jìn)行設(shè)計前應(yīng)先準(zhǔn)備好有關(guān)的設(shè)計資料、手冊、圖冊及工具等。 3、對設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析，明確設(shè)計要求和內(nèi)容；分析原始數(shù)據(jù)和工作條件。 4、擬定總的設(shè)計步驟和進(jìn)度計劃。 5、畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度計劃表1-1 周次 完成的內(nèi)容 備注 1 畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備(查找資料，借閱圖書、手冊、工具等) l，圖書館查閱 2、Internet檢索 3、向圖學(xué)教研室借工具(圖 板、丁字尺) 2 1、主軸箱結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇與計算 2、方案論證、確定與總體設(shè)計 3—4 1、畫總裝配圖 2、工作參數(shù)計算 3、受力分析與零件強(qiáng)度校核 4、繪制零部件工作圖 5～6 1、 結(jié)構(gòu)規(guī)劃與設(shè)計 2、 計算機(jī)上繪制圖 ]、編制程序流程圖 2、確定設(shè)計手冊中圖表的 處理方法 7～11 整理與編寫設(shè)計說明書 12 1、總結(jié)、準(zhǔn)備答辨 2、答辨 表1-1 畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度 (二)設(shè)計與計算 CA6140普通車床的加工范圍較廣，可以用于加工軸類、套筒類和盤類的回轉(zhuǎn)表面，如車削內(nèi)外圓表面，它還常用于車削各種常用螺紋，且這次設(shè)計是根據(jù)加工螺紋的要求來進(jìn)設(shè)計。主要工作是對主軸箱的機(jī)構(gòu)及其傳動比進(jìn)行設(shè)計，主要包括其不同軸的計算與設(shè)計以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如軸的設(shè)計、齒輪的設(shè)計、凸輪的設(shè)計、軸上零件的固定方式、潤滑、密封等)。 1.4設(shè)計時應(yīng)注意的事項 1、發(fā)揮獨(dú)立工作能力 設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)該首先自己考慮，提出自己的看法和意見，與指導(dǎo)教師一同研究，不應(yīng)向指導(dǎo)教師要答案，對設(shè)計中的錯誤和解決途徑，可由教師指出，但具體答案也應(yīng)該由自己去找。對給出的回轉(zhuǎn)式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖，僅供設(shè)計時參考，對結(jié)構(gòu)圖必須作仔細(xì)的研究和比較，以明確優(yōu)、劣，正、誤，取長補(bǔ)短，改進(jìn)設(shè)計，切忌盲目照抄。 2、貫徹三邊的設(shè)計方法 設(shè)計時應(yīng)貫徹邊畫、邊算、邊修改的設(shè)計方法。產(chǎn)品的設(shè)計總是經(jīng)過多次的修改才能得到較高的設(shè)計質(zhì)量，因此在設(shè)計時應(yīng)該避免害怕返工或單純追求圖紙的表面美觀，而不愿意修改已發(fā)現(xiàn)的不合理地方。 3．及時檢查和整理計算結(jié)果 設(shè)計開始時，就應(yīng)準(zhǔn)備一本稿本，把設(shè)計過程中所考慮的主要問題及一切計算寫在稿本上，這樣便于隨時檢查、修改，并容易保存，不要采用零散稿紙，以免散失而需重新演算，造成時間浪費(fèi)。要向指導(dǎo)教師提出的問題和解決問題的方法，以及從其它參考書籍中摘錄的資料和數(shù)據(jù)，也應(yīng)及時記在稿本上，使各力‘面的問題都做到有根有據(jù)，理由充分，這樣在最后編寫計算說明書時，可以節(jié)省很多時間。 第二章 CA6140型臥式車床的簡介 金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”，習(xí)慣上簡稱為機(jī)床。 在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，加工機(jī)器零件的方法有多種，如鑄造、鍛造、焊接、切削加工和各種特種加工等。切削加工是將金屬毛坯加工成具有較高精度的形狀、尺寸和較高表面質(zhì)量零件的主要加工方法。因此，金屬切削機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備。它所擔(dān)負(fù)的工作量，約占機(jī)器總制造工作量的40%～60%。機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。 機(jī)床的“母機(jī)”屬性決定了它在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。機(jī)床工業(yè)為各種類型的機(jī)械制造廠提供先進(jìn)的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的機(jī)床設(shè)備，促進(jìn)機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工藝水平的提高。 機(jī)械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)。機(jī)床工業(yè)則是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)。 金屬切削機(jī)床是人類在改造自然的長期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)和發(fā)展起來的。 當(dāng)加工對象由木材逐步過渡到金屬時，車圓、鉆孔等都要求增大動力。于是就逐漸出現(xiàn)了水力、風(fēng)力和畜力等驅(qū)動的機(jī)床。隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要，15～16世紀(jì)出現(xiàn)了銑床和磨床。到18世紀(jì)，出現(xiàn)了刨床。 18世紀(jì)末。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，提供了新型巨大的能源，使生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。在加工過程中逐漸產(chǎn)生了專業(yè)分工，出現(xiàn)了各種類型的機(jī)床。 19世紀(jì)末，機(jī)床已擴(kuò)大到許多類型。 20世紀(jì)以來，齒輪變速箱的出現(xiàn)，使機(jī)床的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生了根本性的變化。隨著電氣、液壓等科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)并在機(jī)床上得到普遍應(yīng)用，使機(jī)床技術(shù)有了迅速的發(fā)展。 近些年來，隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及激光技術(shù)等的發(fā)展并應(yīng)用于機(jī)床領(lǐng)域，使機(jī)床的發(fā)展進(jìn)入了一個新時代。人不僅不需要提供動力，連操縱都交給機(jī)器了。人只需規(guī)定電腦的工作程序，由電腦去操作機(jī)床。 2.1車床的用途 車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)面（內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、成形回轉(zhuǎn)面等）及回轉(zhuǎn)體的端面。車削各種螺紋--米制、英制、模數(shù)和徑節(jié)。使用的刀具常為各種車刀，也可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀進(jìn)行孔的加工，用絲錐、板牙進(jìn)行內(nèi)外螺紋加工。通常，車床主運(yùn)動由主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)完成，進(jìn)給運(yùn)動由刀架的縱橫向移動完成。機(jī)械產(chǎn)品中由回轉(zhuǎn)表面構(gòu)成的零件很多，車床的工藝范圍又較廣，因此，車床的使用十分廣泛。 2.2車床的分類 車床的種類很多，按結(jié)構(gòu)和用途，主要可分為以下幾類：臥式車床和落地車床立式車床轉(zhuǎn)塔車床單軸和多軸自動和半自動車床仿形車床和多刀車床數(shù)控車床和車削中心各種專門化車床如凸輪軸車床、曲軸車床、車輪車床及鏟齒車床等。此外，在大批大量生產(chǎn)的工廠中還有各種各樣的專用機(jī)床。在所有的車床類機(jī)床中，以臥式車床應(yīng)用最廣。 2.3工藝范圍 臥式車床的工藝范圍很廣，它能加工各種回轉(zhuǎn)表面，如圖2-1所示。圖中，進(jìn)給運(yùn)動方向與主軸軸線平行時，可加工內(nèi)外圓柱面，也可進(jìn)行孔加工和螺紋加工；進(jìn)給運(yùn)動方向與主軸軸線垂直時，可加工端面、槽、壓花；進(jìn)給運(yùn)動方向與主軸軸線傾斜時，可加工內(nèi)外錐面；進(jìn)給運(yùn)動方向連續(xù)變化時，可加工曲線和曲面。 圖2-1 臥式車床的工藝范圍 2.4車床的布局 臥式車床的加工對象，主要是軸類零件和直徑不太大的盤類零件，故采用臥式布局。為了適應(yīng)右手操作的習(xí)慣，主軸箱布置在左端。下圖是臥式車床的外形圖，其主要組成部件及功能如下。 圖2-2 CA6140型臥式車床外形 1—主軸箱；2—刀架；2—尾座；4—床身；5—右床腿；6—光杠； 7—絲杠；8—溜板箱；9—左床腿；10—進(jìn)給箱；11—掛輪變速機(jī)構(gòu) 1．主軸箱 主軸箱1 固定在床身4左上部，其功能是支承主軸部件，并使主軸部件及工件以所需速度旋轉(zhuǎn)。 2. 刀架部件 刀架部件2裝在床身4的導(dǎo)軌上，刀架部件可通過機(jī)動或手動使夾持在刀架上的刀具作縱向、橫向或斜向進(jìn)給運(yùn)動。 3．進(jìn)給箱 進(jìn)給箱10固定在床身左端前壁。進(jìn)給箱中裝有變速裝置，用以改變機(jī)動進(jìn)給量或被加工螺紋的螺距。 4. 溜板箱 溜板箱8安裝在刀架部件底部。溜板箱通過光杠或絲杠接受自進(jìn)給箱傳來的運(yùn)動，并將運(yùn)動傳給刀架部件，從而使刀架實(shí)現(xiàn)縱、橫向進(jìn)給或車螺紋運(yùn)動。 5. 尾座 尾座3安裝于床身尾座導(dǎo)軌上，可根據(jù)工件長度調(diào)整其縱向位置。尾座上可安裝后頂尖以支承工件，也可安裝孔加工刀具進(jìn)行孔加工。 6. 床身 床身4固定在左床腿9和右床腿5上，用以支承其他部件。 CA6140型臥式車床的部分主要技術(shù)參數(shù)如下： 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑（主參數(shù)） 400mm 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 210mm 最大棒料直徑 47mm 最大工件長度（第二主參數(shù)）/mm 750,1000,1500,2000 最大加工長度/mm 650，900，1400，1900 主軸轉(zhuǎn)速范圍/（r/min） 正轉(zhuǎn) 10——1400（24級） 反轉(zhuǎn) 14——1580（12級） 進(jìn)給量范圍/（mm/r） 縱向 0.028——6.33（共64級） 橫向 0.014——3.16（共64級） 第三章 CA6140型車床傳動系統(tǒng) 3.1車床傳動路線及傳動分析 CA6140型臥式車床主要有主傳動鏈和進(jìn)給傳動鏈兩部分，電動機(jī)經(jīng)主換向機(jī)構(gòu)，主變速機(jī)構(gòu)拖動主軸。主換向機(jī)構(gòu)主要用于切削螺紋時換刀。進(jìn)給鏈從主軸開始，經(jīng)進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)、掛輪和進(jìn)給箱內(nèi)的進(jìn)給變換機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)——光杠（普通車床）、溜板箱內(nèi)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)傳至刀架；或經(jīng)絲杠（車螺紋）和溜板箱內(nèi)的螺母傳至刀架。 進(jìn)給換向機(jī)構(gòu)主要用來決定車削右旋或左旋螺紋。掛輪和進(jìn)給變換機(jī)構(gòu)用以變換被切螺紋的導(dǎo)程或進(jìn)給量。溜板箱中的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)改變進(jìn)給的方向：縱向或橫向，正向或反向。如果用快速電動機(jī)經(jīng)溜板箱的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)驅(qū)動刀架，則可實(shí)現(xiàn)刀架的快速移動。 CA6140型臥式車床傳動框圖如下圖3-1: 電動機(jī) 主換向機(jī)構(gòu) 主變速機(jī)構(gòu) 主軸 刀架 車 縱 橫 掛輪 進(jìn)給換向機(jī)構(gòu) 螺 向 向 紋 進(jìn) 進(jìn) 給 給 絲杠 螺母 進(jìn)給變速機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 光杠 轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 快速電動機(jī) 圖3-1 CA6140車床傳動框圖 其傳動系統(tǒng)圖如圖3-2所示： 圖3-2 CA6140車床傳動系統(tǒng)圖 3.2 主軸箱的傳動鏈 CA6140型臥式車床主軸箱(Headstock)又稱車頭箱，內(nèi)部裝有主軸和變速及傳動機(jī)構(gòu)。工件通過卡盤等夾具裝夾在主軸前端。主軸箱的功用是支承主軸并把動力經(jīng)變速傳動機(jī)構(gòu)傳給主軸，主軸動工件按規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動。 1、 傳動路線 主運(yùn)動傳動鏈的兩末端件是主電動機(jī)和主軸。運(yùn)動由電動機(jī)（7.5KW，1450r/min）經(jīng)V輪傳動副Ф130mm/Ф230mm傳至主軸箱中的軸I。在軸I上裝有雙向多片摩擦離合器M1,左部的摩擦片時、反轉(zhuǎn)或停止。它就是傳動框圖（圖3-3）中的主換向機(jī)構(gòu)。當(dāng)壓緊離合器M1左部的摩擦片時，軸I的運(yùn)動經(jīng)齒輪副或傳給軸II獲得兩種轉(zhuǎn)速。壓緊右部摩擦片時，經(jīng)齒輪50（足標(biāo)表示齒數(shù)）、軸VII上的空套齒輪34傳給軸II上的固定齒輪30。這時軸I至軸II間多一個中間齒輪34，故軸II的轉(zhuǎn)向與經(jīng)M1左部傳動時相反，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一種，當(dāng)離合器處于中間位置時，左、右摩擦片都沒有被壓緊。軸I的運(yùn)動不能傳至軸II，主軸停轉(zhuǎn)。 軸II的運(yùn)動可通過軸II、III間三對齒輪的任一對傳至軸III，故軸III正軸共2X3=6種轉(zhuǎn)速。 運(yùn)動由軸III傳往主軸有兩條路線： （1）高速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至左端，端使之與軸III上右端的齒輪63嚙合。運(yùn)動由軸III經(jīng)齒輪副直接傳給主軸，得到450-1400r/min的6種高轉(zhuǎn)速。 （2）低速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至右端，使主軸上的齒輪式離合器M2嚙合。軸III的運(yùn)動經(jīng)齒輪副或傳給軸IV，又經(jīng)齒輪副或傳給軸V、再經(jīng)齒輪副各齒式離合器M2傳至主軸，使主軸獲得10-500r/min的低轉(zhuǎn)速。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)。 傳動系統(tǒng)可用傳動路線表達(dá)式表示如下： 主電動機(jī)——Ⅲ- 2．主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)各轉(zhuǎn)速 由傳動系統(tǒng)圖各傳動路線表達(dá)式可以看出，主軸正轉(zhuǎn)時，可得2X3=6種高轉(zhuǎn)速和=24種低轉(zhuǎn)速。軸III-IV-V之間的4條傳動路線的傳動比為： I1= I2= I3= I4= 式中，i2和i3基本相同，所以實(shí)際上只有3種不同的傳動比。因此，運(yùn)動經(jīng)由低速這條傳動路線時，主軸總共可獲得2=18級轉(zhuǎn)速。加上由高速路線傳動獲得的6級轉(zhuǎn)速。 同理，主軸反轉(zhuǎn)時，有級轉(zhuǎn)速。 主軸反轉(zhuǎn)時，可根據(jù)各滑移齒輪的嚙合狀態(tài)求得。如圖3-4中所示的嚙合置時，主軸的轉(zhuǎn)速為： 同理，可以計算出主軸正轉(zhuǎn)時的24級轉(zhuǎn)速為10-1400r/min；反轉(zhuǎn)時的12級轉(zhuǎn)速為14-1580r/min。主軸反轉(zhuǎn)通常不是用于切削，而是用于車削螺紋時，切削完一刀后使車刀沿螺旋線退回，所以轉(zhuǎn)速較高以節(jié)約輔助時間。 3.3 主軸箱的主要構(gòu)造 機(jī)床主軸箱是一個比較復(fù)雜的傳動部件。表達(dá)主軸箱中各傳動件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系，常用展開圖。展開圖是基本按各傳動軸傳遞運(yùn)動的先后順序，沿其軸心線剖開，并展開在一個平面上的裝配圖，見圖3-5。該圖是沿軸Ⅳ-Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ（Ⅴ）Ⅵ-Ⅺ-Ⅸ-Ⅹ的軸線部切，展開后繪制出來的。 展開圖把立體展開在一個平面上，因而其中有些軸之間的距離拉開了。如軸IV畫得離開軸III與軸V較遠(yuǎn)，因而使原來相互嚙合的齒輪副分開了。讀展開圖時，首先應(yīng)弄清傳動關(guān)系。展開圖不表示各軸的實(shí)際位置。表示主軸和各傳動實(shí)際空間位置的，是主軸箱和側(cè)視圖各橫剖面圖，如圖3-3所示。 圖3-3 主軸箱的向視圖和剖切圖 1． 卸荷帶輪（Unload belt pulley） 電動機(jī)經(jīng)V帶將運(yùn)動傳到軸I左端的帶輪2（見圖3-1的左上部分）。帶輪2與花鍵套1用螺釘連接成一體，支承在法蘭3內(nèi)的兩個深溝軸承上。法蘭3固定在主軸箱體4上。這樣，帶輪2可通過花鍵套1帶動軸I旋轉(zhuǎn)，膠帶的拉力則經(jīng)軸承和法蘭3傳到箱體4。軸I的花鍵部分只傳遞轉(zhuǎn)矩，從而可避免因膠帶拉力而使軸I產(chǎn)生彎曲變形。這種帶輪是卸荷的—把徑向載荷卸給箱體。 2． 雙向多片摩擦離合器、制動器及其操縱機(jī)構(gòu) 雙向多片摩擦離合器（Double direction multi-disc friction clutch）裝在軸I上。原理見圖3-2。 摩擦離合器由內(nèi)摩擦片3、外摩擦片2、止推片10及11、壓塊8及空套齒輪1等組成離合器左、右兩部分結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器用來傳動主軸正轉(zhuǎn)，用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩大，所以片數(shù)較多。右離合器傳動主軸反轉(zhuǎn)，主要用于退回，片數(shù)較少。 圖3-4 CA6140車床主軸箱的換向機(jī)構(gòu) 圖3-4表示的是左離合器。內(nèi)摩擦片3的孔是花鍵孔，裝在軸I的花鍵上，隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片2的孔是圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4個上凸起，嵌在空套齒輪1（圖3-4的件6）的缺口中。內(nèi)、外摩擦片相間安裝。當(dāng)桿7（圖3-4件16）通過銷5（圖3-4件7）向左推動壓塊8（圖3-4件8）時，將內(nèi)片與外片互相壓緊。軸I的轉(zhuǎn)矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳給齒輪1（圖3-5件6），使主軸正轉(zhuǎn)，同理，當(dāng)壓塊8向右時，使主軸反轉(zhuǎn)。壓塊8處于中間位置時，左、右離合器都脫離，軸II以后的各軸停轉(zhuǎn)。 離合器的位置，由手柄18操縱（圖3-5）。向上扳，桿20向外，使曲柄21和齒扇17（圖3-5件18）作順時針轉(zhuǎn)動。齒條22（圖3-5件15）向右移動。齒條左端有撥叉23（圖3-5件17），它卡在滑套12（圖3-5件11）的環(huán)槽內(nèi)，使滑套12也向右移動?；?2內(nèi)孔的兩端為錐孔，中間為圓柱孔。當(dāng)滑套12向右移動時，就將元寶銷（杠桿）6（圖3-5件12）的右端向下壓。元寶銷6的回轉(zhuǎn)中心軸安裝在軸I上。元寶銷6作順時針方向轉(zhuǎn)動時，下端的凸緣便于工作推動裝在軸I內(nèi)孔中的拉桿7向左移動（圖3-4右端）并通過銷5帶動壓塊8向左壓緊，主軸正轉(zhuǎn)。同理，將手柄18扳至下端位置時，右離合器壓緊，主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)手柄18處于中間位置時，離合器脫開，主軸停止轉(zhuǎn)動。為了操縱方便，在操縱桿19上裝有兩個操縱手柄18，分別位于進(jìn)給箱右側(cè)及溜板箱右側(cè)。 圖3-5 離合器與制動器的聯(lián)合裝置 摩擦離合器還能起過載保護(hù)的作用。當(dāng)機(jī)床過載時，摩擦片打滑，就可避免損壞機(jī)床。摩擦片間的壓緊力是根據(jù)離合器應(yīng)傳遞的額定轉(zhuǎn)矩確定的。摩擦片磨損后，壓緊力減小，可用一字頭旋具將彈簧4按下，同時擰動壓塊8上的螺母9，直到螺母壓緊離合器的摩擦片。調(diào)整好位置后，使彈簧銷4重新卡入螺母9的缺口中，防止螺母松動。 制動器（Brake）按在軸IV上，在離合器脫開時制動主軸，以縮短輔助時間。制動器的結(jié)構(gòu)見圖3-5和3-6.制動盤16（圖3-1件13）是一個鋼制圓盤，與軸IV花鍵聯(lián)接。周邊圍著制動帶15。制動帶是一條鋼帶，內(nèi)側(cè)有一層酚醛石棉以增加摩擦。制動帶的是一端與杠桿14（圖3-1件14）連接，另一端通過調(diào)節(jié)螺釘13等與箱體相連。為了操縱方便并避免出錯，制動器和摩擦離合器共用一套操縱機(jī)構(gòu)，也由手柄18操縱。當(dāng)離合器脫開時，齒條22處于中間位置。 這時齒條軸22上的凸起正處于與杠桿14下端相接觸的位置，使杠桿14向逆時針方向擺動，將制動帶拉緊。齒條軸22凸起的左、右邊都是凹槽。左、右離合器中任一個接合時，杠桿14都按順時針方向擺動，使制動帶放松。制動帶的拉緊程度由調(diào)節(jié)螺釘13調(diào)整。調(diào)整后應(yīng)檢查在壓緊離合器時制動帶是否松開。 圖3-6 制動器 3.主軸和卡盤的聯(lián)接 CA6140型臥式車床主軸的前端為短錐和法蘭，用于安裝卡盤或撥盤，如圖3-8所示。撥盤或卡盤座4由主主軸3的短圓錐面定位。安裝時，使裝在撥盤或卡盤座4上的四個雙頭螺栓5及其螺母6通過主軸法蘭及環(huán)形鎖緊盤2的圓柱孔。然后，將鎖緊盤2轉(zhuǎn)過一個角度，使螺栓5處于鎖緊盤2的溝槽內(nèi)，如圖所示。擰緊螺釘1和螺母6。這種結(jié)構(gòu)裝卸方便，工作可靠，定心精度高，主軸前端的懸伸長度較短，有利于提高主軸組件的剛度，所以得到廣泛的應(yīng)用。主軸法蘭上的圓形端鍵（圖3-1中的件19）用于傳遞轉(zhuǎn)矩。主軸尾部的圓柱面是安裝各種輔具（氣動，液壓或電氣裝置）的安裝基面。 4變速操縱結(jié)構(gòu) 軸II上的雙聯(lián)滑移齒輪和軸III上的三聯(lián)滑移齒輪用一個手柄 操縱。圖3-7是其操縱機(jī)構(gòu)，變速手柄每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，變換全部6種轉(zhuǎn)速，故手柄共均布的6個位置。 圖3-7 變速操縱結(jié)構(gòu) 變速手柄裝在主軸箱的前壁上，通過鏈轉(zhuǎn)動軸4。軸4上裝有盤形凸輪3和曲柄2。凸輪3上有一個條封閉的曲線槽，由兩段不同半徑的圓弧和直線組成。凸輪上有1～6六個變速位置，如圖3-8所示。位置1、2、3，杠桿5上端的滾子處于凸輪槽曲線的大半徑圓弧處。 杠桿5經(jīng)撥叉6將軸II上的雙聯(lián)滑移齒輪移向左端位置。位置4、5、6則將雙聯(lián)滑移齒輪移向右端位置。 圖3-8 曲柄2隨軸4轉(zhuǎn)動，帶動撥叉1撥動軸III上的三聯(lián)齒輪，使它處于左、中、右三個位置。順次地轉(zhuǎn)動手柄，就可使兩個滑移齒輪的位置實(shí)現(xiàn)6個組合，使軸III得到6種轉(zhuǎn)速。 滑移齒輪到位后應(yīng)定位。圖3-8的件5是撥叉的定位鋼球。 第四章 傳動設(shè)計 機(jī)床的成形運(yùn)動可分為簡單運(yùn)動和復(fù)合運(yùn)動。每一個運(yùn)動，不論是簡單的還是復(fù)合的，必須有一條外聯(lián)傳動鏈。只有復(fù)合運(yùn)動，才有內(nèi)聯(lián)傳動鏈。設(shè)計外聯(lián)傳動鏈時主要考慮保證要求的速度（或轉(zhuǎn)速）和傳遞的功率；設(shè)計內(nèi)聯(lián)傳動鏈時主要考慮保證傳動精度。兩者考慮的重點(diǎn)是不同的。本部分將述以主運(yùn)動鏈為代表的外聯(lián)傳動鏈和內(nèi)聯(lián)傳動鏈的設(shè)計。 在外聯(lián)傳動鏈中，又有分級變速和無級變速兩種。本部分先述分級變速，后述無級變速。 4.1分級變速傳動鏈設(shè)計 1、分級變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速圖各結(jié)構(gòu)網(wǎng) 在設(shè)計分級變速外聯(lián)傳動鏈的傳動系統(tǒng)圖時，要用到轉(zhuǎn)速圖（Speed diagram）。轉(zhuǎn)速圖可表達(dá)主軸每一級轉(zhuǎn)速是通過哪些傳動副得到的，這些傳動副之間的關(guān)系如何，各傳動軸的轉(zhuǎn)速等。 （1）轉(zhuǎn)速圖 設(shè)有一中型車床，傳動系統(tǒng)圖如圖4-1所示。主軸轉(zhuǎn)速共12級：31。5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400r/min.公比=1.41。電動機(jī)軸和軸I至IV。其中軸IV為主軸，軸I-II之間為傳動組a，II-III和III-IV之間分別為傳動組b和c。 圖4-1 傳動系統(tǒng)圖 圖4-1中： ① 距離相等的一組豎線代表各軸。軸號寫在上面。豎線間的距離不代表中心軸。 ② 距離相等的一組水平線代表各級轉(zhuǎn)速。與各豎線的交點(diǎn)代表各軸和轉(zhuǎn)速。由于分級變速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速是按等比級數(shù)排列的，故轉(zhuǎn)速采用了對數(shù)坐標(biāo)。相鄰兩水平線之間的間隔為㏒。為了簡單起見，省略了對數(shù)符號。 ③ 各軸之間連線的傾斜方式代表傳動副和傳動比。如電動機(jī)軸與軸I之間的連線代表皮帶定比傳動，其傳動比為 i 是降速傳動，故連線向下傾斜兩格。軸I的轉(zhuǎn)速為 軸I-II之間有傳動組a，其傳動比分別為 表現(xiàn)在轉(zhuǎn)速圖上I-II之間有三條連線，分別為水平、降一格和降兩格。 軸II-III之間有傳動組b，其傳動比分別分 表4-1 表現(xiàn)在轉(zhuǎn)速圖上為軸II-III之間，軸II的每一轉(zhuǎn)速都有兩條連線與軸III相連，分別為水平和降三格。由于軸III有三種轉(zhuǎn)速，每種轉(zhuǎn)速都通過上述兩條線與軸III相聯(lián)，故軸III共得3X2=6種轉(zhuǎn)速。連線中的平行線代表同一傳動比。 軸III-IV之間有傳動組c，其傳動比分別為 表現(xiàn)在轉(zhuǎn)速圖上為升兩格及降四格。軸IV的轉(zhuǎn)速共為3X2X2=12給。 根據(jù)以上分析，可以看出，轉(zhuǎn)速圖表示： （1）主軸各級轉(zhuǎn)速的傳動路線 在圖上就是從電機(jī) 起，通過哪些連線傳到主軸的。例如主軸為r/min時和傳動路線為電機(jī)------(a)---(b)---(c)。 （2）在主軸得到連續(xù)的等比數(shù)列條件下，所需的傳動組數(shù)各每個傳動組中的傳動副數(shù)2、2個傳動副，即12=322。 （3）傳動組的級比指數(shù) 主動軸上同一點(diǎn)，傳動被動軸相鄰兩連線代表傳動組內(nèi)相鄰兩人傳動比。它們與被動軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)，代表相鄰兩傳動比之比值的指數(shù)x，稱為級比指數(shù)。圖中三個傳動組的各分別為1、3和6。 (4)基本組和擴(kuò)大組 從轉(zhuǎn)速圖上可以看出，如果要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個傳動組的級比指數(shù)為1，如本例的傳動組a。這個傳動組稱為基本組。 從軸II至軸III為第一次擴(kuò)大。為使軸III得到連續(xù)的轉(zhuǎn)速，傳動副b的級比指數(shù)應(yīng)為組b稱為第一擴(kuò)大組。擴(kuò)大后，軸III能得到達(dá)3X2=6種轉(zhuǎn)速。 從軸III至軸IV為第二次擴(kuò)大?？梢钥闯?，傳動組c的級比指數(shù)應(yīng)為6，稱為第二擴(kuò)大組。 如果還有更多的傳動組，則依次類推。 在本例中，基本組、第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大大組的排列次序與傳動順序（從電動機(jī)到時主軸）是一致的。即擴(kuò)在順序與傳動順序相同。一般地說，擴(kuò)大順序并不一定要與傳動順序相同。故今后以0代表基本組，I代表第一擴(kuò)大組……。 設(shè)基本組內(nèi)有p0個傳動副，其級比指數(shù),則第一擴(kuò)大組的級比指數(shù)。如第一擴(kuò)大組P1個傳動副，則第二擴(kuò)大組的級比指數(shù)。即按擴(kuò)大順序，后一傳動組的級比指數(shù)等于前一傳動組的級比指數(shù)與傳動副數(shù)之積 （5）各傳動組的變速范圍 基本組 第一擴(kuò)大組 任一擴(kuò)大組 本例所示的傳動系統(tǒng)，各傳動組都是前后串聯(lián)的。如遵守上述規(guī)則，可使機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速得到連續(xù)的等比數(shù)例。既無空缺又無重復(fù),這樣的傳動系統(tǒng)是常規(guī)的。 2、 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 在設(shè)計傳動系統(tǒng)時，往往首先比較和選擇各傳動比的相對關(guān)系。表示傳動比的相對關(guān)系而不表示轉(zhuǎn)速數(shù)值的線圖稱為結(jié)構(gòu)網(wǎng)。由于不表示轉(zhuǎn)速數(shù)值，故可畫成對稱的形式，如圖8-3。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)表示各傳動組的傳動副數(shù)和各傳動組的級比指數(shù)，還可以看出其傳動順序和擴(kuò)大順序。 圖4-2 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖4-2所示的結(jié)構(gòu)網(wǎng)也可寫成結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式說明下列問題：（1）傳動鏈的組成及傳動順序：12=3X2X2。12表示主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)，3、2、2的次序表示傳動順序，數(shù)值表示各傳動組的傳動副數(shù)。（2）各傳動組的級比指數(shù)，分別為1、2、6，即結(jié)構(gòu)式中的各個下標(biāo)。（3）擴(kuò)大順序，可從級比指數(shù)看出。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式表達(dá)的內(nèi)容是相同的，但結(jié)構(gòu)網(wǎng)更直觀些。 4.2動力計算 為確定變速箱和進(jìn)給箱內(nèi)零件，如軸、軸承、齒輪、離合器等的結(jié)構(gòu)尺寸，需對它們進(jìn)行強(qiáng)度計算。決定零件強(qiáng)度的條件之一是該零件所傳遞的最大扭矩。設(shè)計機(jī)床時，要根據(jù)不同機(jī)床的性能要求，合理確定機(jī)床的最大工作能力，即主軸所能傳輸?shù)淖畲蠊β驶蚺ぞ?，并?jù)此確定機(jī)床電動機(jī)的功率。而功率與所傳遞的扭矩與轉(zhuǎn)速大小有關(guān)。本節(jié)僅就傳動裝置動力計算的特點(diǎn)進(jìn)行討論。 進(jìn)給傳動中，刀架、工作臺等部件移動的牽引力Q，用于克服進(jìn)給方向的切削分力P、部件移動的摩擦力以及當(dāng)移動部件較重和運(yùn)動速度較高時的慣性力。即： Q=P+f+ma 式中 Q ——進(jìn)給牽引力（N）； P——進(jìn)給方向的切削分力（N）; f ——導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)； ma——部件質(zhì)量和運(yùn)動加速度的乘積（kg·m·s）； R——由切削力和移動部件重量G產(chǎn)生的導(dǎo)軌的反作用力（N）。 對矩形導(dǎo)軌： R=P+P+G 對燕尾形導(dǎo)軌： R=P+2P+G 對三角形或三角形與矩形綜合導(dǎo)軌：R=P+G 當(dāng)進(jìn)給傳動最后輸出傳動副為絲杠螺母時，絲杠上的計算扭矩： M=Q(N·mm) 式中 Q ——進(jìn)給牽引力（N）； t ——絲杠的導(dǎo)程（mm）； ——絲杠螺母副的傳動效率。 當(dāng)進(jìn)給傳動最后輸出傳動副為齒輪齒條時，小齒輪軸上的計算扭矩： M=Q(N·mm) 式中 D——小齒輪的節(jié)圓直徑（mm）； ——齒輪齒條副的傳動效率。 在進(jìn)給傳動中，任意中間傳動軸上的計算扭矩： M=(N·mm) 式中 M——計算軸（i軸）上的扭矩； M——最后輸出軸扭矩； u ——自計算軸到輸出軸的傳動比； ——自計算軸到輸出軸的傳動效率。 消耗于進(jìn)給傳動的有效功率： N=(KW) 式中 ——進(jìn)給速度（m/min） Q——進(jìn)給牽引力（N）。 根據(jù)切削力，即可計算所傳動扭矩的數(shù)值。而切削力與刀具材料、工件材料和所選定的切削用量有關(guān)，可按“金屬切削原理”所提供的公式進(jìn)行計算，或根據(jù)實(shí)驗(yàn)加以確定。 4.3計算轉(zhuǎn)速 機(jī)床上的許多零件，特別是傳動件，在設(shè)計時應(yīng)該核算其強(qiáng)度。決定零件強(qiáng)度的條件之一是該零件所受的載荷。載荷取決于零件所傳遞的功率和轉(zhuǎn)速。機(jī)床變速傳動鏈內(nèi)的零件，有的轉(zhuǎn)速是恒定的，如圖8-1中的軸I、皮帶傳動副和傳動組a中個齒輪；有的轉(zhuǎn)速是變化的，如其余個軸和各傳動組的齒輪。變速傳動件應(yīng)該根據(jù)哪一個轉(zhuǎn)速進(jìn)行動力計算。 4.4機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性 從《金屬切削原理》中可以知道，切削速度對切削力或進(jìn)給速度對進(jìn)給力的影響不大的。因此，作直線運(yùn)動的執(zhí)行器官，可以認(rèn)為不論在什么速度下，都可能承受最大切削力。對于拖動直線運(yùn)動執(zhí)行器官的傳動件，就是在任意轉(zhuǎn)速下都可能出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩。因此，就認(rèn)為是恒轉(zhuǎn)矩的。主運(yùn)動為直線運(yùn)動的傳動鏈，有龍門刨床的工作臺傳動和拉床等。 執(zhí)行器官作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動鏈則有所不同。對于旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動，主軸轉(zhuǎn)速不僅決定于切削速度，還決定于工件或刀具的直徑。對于旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動，工作臺的轉(zhuǎn)速不僅決定于進(jìn)給速度，還決定于旋轉(zhuǎn)半徑。這時要求輸出轉(zhuǎn)矩增大了。因此，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動鏈的變速機(jī)構(gòu)，輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，基本上是橫功率的。旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動的通用機(jī)床，由于主軸最低的幾級轉(zhuǎn)速常用于寬刀光車，攻大直徑螺紋，鉸大直徑孔，精鏜，成形銑削等，并不需要傳遞全部功率。主軸所傳遞的功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，稱為主軸的功率或轉(zhuǎn)矩特性。主軸從最高轉(zhuǎn)速nmax到某一 轉(zhuǎn)速nj之間，主軸應(yīng)能傳遞電動機(jī)的全部功率。在這個區(qū)域內(nèi)，主軸的最大輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的降低而加大。從nj以下直到最低轉(zhuǎn)速nmin，這個區(qū)域內(nèi)的各級轉(zhuǎn)速并不需要傳遞全部功率。主軸的輸出轉(zhuǎn)矩不再隨轉(zhuǎn)速的降低而加大，而是保持nj時的轉(zhuǎn)矩不變。 所能傳遞的功率，則隨轉(zhuǎn)速的降低而降低。nj是主軸能傳遞全功率 最低轉(zhuǎn)速，稱為主軸的計算轉(zhuǎn)速。機(jī)床主軸在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，以計算轉(zhuǎn)速為界，分為兩個區(qū)域：計算轉(zhuǎn)速nj及以上，直到nmax，為恒功率區(qū)域I；計算轉(zhuǎn)速nj以下，直到nmin，為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域II。傳動鏈中其余傳動件的計算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)主軸的計算轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速圖決定。傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，就是該零件的計算轉(zhuǎn)速。 第五章 CA6140型臥式車床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1軸的設(shè)計及軸上零件的定位 5.1.1軸的設(shè)計 軸的設(shè)計中主要考慮三方面： a.軸的位置確定：即要根據(jù)箱體大小布置，中間傳動軸的位置由動力輸入軸、輸出軸確定。 b.結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)軸的功能，軸上零件的安裝情況，在進(jìn)給箱設(shè)計中主要是根據(jù)軸上齒輪，軸承的安裝情況來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 c.軸徑計算：軸徑計算應(yīng)該根據(jù)軸的受載情況，傳動精度等特點(diǎn)進(jìn)行。一般是估計軸的直徑，然后根據(jù)軸的彎矩及扭矩圖進(jìn)行軸的剛度和疲勞強(qiáng)度的校核。 傳動軸應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度方面的要求。強(qiáng)度方面的要求是，保證軸在反復(fù)彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷下不發(fā)生疲勞破壞。剛度方面的要求是，軸在彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷下不致產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不足，則裝在軸中部的齒輪會因軸的撓度過大而破壞它們的正常嚙合關(guān)系，并產(chǎn)生振動；裝在軸兩端的齒輪和軸承，會因傾角過大而壓強(qiáng)分布不勻，產(chǎn)生不均勻的磨損和過大的噪聲。如果扭轉(zhuǎn)剛度不足，則會產(chǎn)生扭振。高速旋轉(zhuǎn)的軸還應(yīng)計算其臨界轉(zhuǎn)速，以免發(fā)生共振。 通常決定軸的尺寸的主要因素是剛度。各種鋼的彈性模量E相差不多，又與熱處理方式無關(guān)，所以傳動軸通常都是45號鋼。只有在載荷特別大和有較大沖擊時，為提高其強(qiáng)度才用合金鋼。 在CA6140型進(jìn)給箱傳動軸設(shè)計中，由于傳動受力由刀架切削或車削時受力通過溜板箱傳給絲杠，然后由一系列齒輪作用到傳動軸上。期間有力的損失等，傳力復(fù)雜，同時考慮到大多數(shù)機(jī)械中軸的安全系數(shù)很大，有的甚至高大50倍以上，于是在設(shè)計中傳動用類比法取軸徑。 軸的剛度驗(yàn)算時，當(dāng)齒輪處于軸的中部時應(yīng)驗(yàn)算軸在齒輪處的撓度y；當(dāng)齒輪處于軸的兩端附近時應(yīng)驗(yàn)算該處的傾角。此外，還應(yīng)驗(yàn)算軸承處軸的傾角。至于軸因又受扭矩而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角，如已估算過軸的直徑，就不需再驗(yàn)算了。軸上的受力，根據(jù)額定載荷計算。核算薄弱環(huán)節(jié)處的彎曲變形時，傾角只需核算支反力最大的支承處，若支承處的傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的允許值時，則齒輪處的傾角就可不必驗(yàn)算；撓度只需核算受力最大的齒輪處。 提高剛度的辦法可以加大軸的直徑。但是如果加大軸的直徑后，與軸有關(guān)的傳動比也需隨之而加大，就應(yīng)考慮另外的方法，如適當(dāng)?shù)目s短軸的長度，使軸上的主動和被動傳動件盡可能的靠近，使傳動件靠近軸承等。改用較好的材料是不能提高剛度的。 （1）布置 首先，在根據(jù)傳動的要求，根據(jù)箱體—軸輸入兩軸輸出的特點(diǎn)將這三根軸固定下來，采用各軸軸心成一條直線的方法，這樣便于布置操縱機(jī)構(gòu)，便于裝配調(diào)整和維修。 在確定運(yùn)動輸入軸的位置時（Ⅷ軸）： ①軸上裝有換向離合器，為了便于裝配，調(diào)整和維修以及便于運(yùn)動輸入，將它布置的靠近箱蓋便于接近處。 ②機(jī)床總體布局對變速箱的形狀，尺寸作了大致規(guī)定，從主軸箱傳動到進(jìn)給箱越短，便于操縱機(jī)構(gòu)的布置，同時也有利于增加機(jī)床外觀布局的協(xié)調(diào)性，不至于使運(yùn)動鏈太長，所以將變速箱上的進(jìn)給箱輸入輸出布置的主軸的前方。 （2）中間傳動軸設(shè)計滿足的要求如下： ⑴裝有離合器的軸：為了便于裝卸、高速、操縱和維修制動裝置，應(yīng)該盡量將該軸布置的靠近箱蓋處。 ⑵裝有交換齒輪和制動裝置的軸也要靠近箱蓋處。 （3）轉(zhuǎn)動軸的軸向固定 ⑴傳入軸用襯套和螺紋透蓋一端固定方式，這樣傳動軸組裝時從箱體的一端裝入，裝配工藝好，但要一個較復(fù)雜的襯套，軸受力時允許軸少量移動，因而避免了因熱膨脹而產(chǎn)生的彎曲變形，缺點(diǎn)是不能預(yù)加載荷，軸承磨損后不能調(diào)整間隙，不能采用分離型向心推力軸承，雙端均用深溝球軸承； ⑵中間軸（帶滑移齒輪）ⅩⅤ用帶肩套的一端固定方式，特點(diǎn)是：箱體孔加工工藝好，但只能用承受單向力。其應(yīng)用和輸入軸一樣軸承不能預(yù)加載荷，軸承磨損后不能調(diào)整間隙，不能采用分離型向心推力球軸承，兩端均用深溝球軸承： ⑶裝有滑動齒輪的ⅩⅤⅠ軸：采用三支撐傳動軸的軸固定方式，兩端固定均用球軸承，中支撐浮動，軸受力或受熱后引用軸向移動由軸承間隙補(bǔ)償，其軸向間隙可調(diào)； ⑷裝有固定齒輪ⅩⅠⅤ軸采用軸承蓋端面兩端固定方式，特點(diǎn)是刮軸承蓋的端面，確定軸的軸向位置并調(diào)整軸承間隙，結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整不方便，且對軸承蓋端面平行度要求較高，應(yīng)用時可調(diào)整間隙和預(yù)加載荷，當(dāng)正向安裝單列向心推力球軸承或圓錐滾子軸承時，熱膨脹后軸承間隙減小，磨損和發(fā)熱量反向時，軸承間隙增加，旋轉(zhuǎn)精度比較低； ⑸裝有空套齒輪的Ⅳ軸用軸承蓋端面兩端固定方法，選用單列圓錐滾子軸承； ⑹與絲杠和光杠相連的軸用帶肩襯套和螺紋透蓋一端固定方法。 5.1.2軸上零件的定位 （1）齒輪、軸承的固定 在軸上布置和排列齒輪時，傳動組內(nèi)的滑移齒輪有的放在主動軸上，也有的放在從動軸上。在可能的情況下，最好放在主動軸上。因?yàn)闄C(jī)床傳動鏈多是降速傳動，主軸的轉(zhuǎn)速一般比從動軸的轉(zhuǎn)速高，因此，滑移齒輪的尺寸小、重量輕、滑移省力。在一個兩級變速的傳動組內(nèi)，為了交換轉(zhuǎn)速，必須使一個處于嚙合的齒輪完全脫開后，另一個齒輪才能進(jìn)入嚙合。 縮短軸向長度的方法有：①將三聯(lián)滑移齒輪分為單個和雙聯(lián)滑移齒輪；②采用公用齒輪；③將固定在軸上的主、從動輪交錯排列；④必要時還可用增多軸數(shù)的辦法來縮減軸向長度。選擇時應(yīng)根據(jù)具體情況而定。 CA6140型車床中可采用軸肩、套筒、彈性擋圈緊固螺釘?shù)确绞焦潭?，一般軸承如Ⅷ上的軸承采用軸肩定位，特點(diǎn)是簡單可靠，能保證零件緊靠定位面在靠近軸端并固定齒輪用套筒或彈性檔圈固定。用套筒定位時，定位可靠簡單，因沒有槽，但重量及件數(shù)增加，常用于與零件距離不大的軸徑，用彈性檔圈固定位子時，結(jié)構(gòu)工藝性好，但應(yīng)力集中較大，削弱了軸的疲勞強(qiáng)度，所以用于軸向力小，防止軸向移動的場合，如用于ⅩⅥ軸上的軸承，ⅩⅦ軸Z=35齒輪，ⅩⅤ軸上的Z=25齒輪，用緊固螺釘定位主要用與軸ⅪⅤ上的固定變位齒輪，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單可間作周向固定，用于作用力小的零件，可用鋼絲防松。 （2）固定特點(diǎn) 我們大多先用花鍵固定方式的優(yōu)點(diǎn)是： a) 與軸一體，花鍵槽比較深，槽根應(yīng)力集中小，提高了傳遞轉(zhuǎn)矩的能力。 b) 花鍵和槽的總接觸面積比較大，提高了擠壓和耐磨損能力。 c) 齒與槽布置均勻，使軸與輪轂受力均勻，對中性好。 缺點(diǎn)是：制造比較麻煩 半圓鍵固定方式，裝拆比較方便，但軸上鍵槽比較深，影響軸的強(qiáng)度，常與圓錐提聯(lián)結(jié)配合使用。適用于載荷小的場合。 5.2 軸承、密封、潤滑 5.2.1在各軸中與軸配合均選用滾動軸承 因?yàn)椋? ①滑動軸承能在轉(zhuǎn)速和載荷變動幅度很大的情況下穩(wěn)定的工作。 ②滾動軸承可以在無間隙，甚至是在預(yù)加載荷條件下工作，有利于提高旋轉(zhuǎn)精度和剛度。 ③滾動軸承磨檫系數(shù)小，有利于減少發(fā)熱。 ④滾動軸承的潤滑，可以用潤滑脂，如果用油，所需要流量也遠(yuǎn)比滑動軸承小。 ⑤滾動軸承由專門工廠生產(chǎn)，供應(yīng)方便，可以外購。 軸ⅫⅠ有離合器，它的作用是將外力傳入進(jìn)給箱，通過離合器傳給ⅩⅤ軸或通過通過齒輪副25/36傳遞給ⅪⅤ同時受到徑向力和軸向力，我們選用單列圓錐滾子軸承的GB297-84的7206和7203型，他的優(yōu)點(diǎn)是可以高速徑向間隙和軸向間隙。 軸ⅩⅤ上只裝有滑動齒輪，承受徑向力，無軸向力，所以可以選用最常用的單列向心球軸承GB276-89代號205。 軸ⅪⅡ上裝有兩個離合器M4，M5和一個雙聯(lián)滑移齒輪，受到軸向力載荷故選用一對單列圓錐滾子軸承GB297-84，代號7203。 軸ⅩⅥ和軸ⅪⅤ均因軸向距離較長，均采用三支軸承向定方式，ⅪⅤ軸兩端才用9204GB297-84，中間支撐用206GB276-87球軸承，ⅩⅥ三支撐軸承均用球軸承，因?yàn)槠洳皇茌S向力，其兩端用203GB276-89，中間用205GB276-89。 至于軸ⅩⅧ與絲杠聯(lián)結(jié)，為了消除軸上間隙提高軸向剛度，所以我們采用雙螺母緊固，同時由于絲杠要承受軸向力，大多采用推力軸承。因?yàn)樵谙嗤叽鐥l件下，推力球軸承向剛度比向心推力球軸承及圓錐滾子軸承的軸向剛度要大一倍以上，為了減小進(jìn)給箱的尺寸，我們采用特輕系列的推力球軸承GB810-76代號103。同理，與光杠聯(lián)結(jié)的軸用特輕系列的單列向心球軸承106GB276-89。 5.2.2潤滑 潤滑的作用是降低摩擦，降低溫升，并與密封裝置在一起，保護(hù)軸承不受外物的磨損和防止腐蝕。潤滑劑和潤滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和工作負(fù)荷。如果選擇的合適，可以降低軸承的工作溫度和延長使用期限。 使用滾動體可以減少軸承中的摩擦，但滾動軸承中的滾動并非純滾動，有多種形式存在，如滾動體和保持架之間的滑動，滾子端面和引導(dǎo)擋邊之間的滑動，因此，為減少摩擦，防止燒傷，銹蝕和磨損必須對滾動軸承進(jìn)行潤滑，潤滑在一定程度上還能起到減少噪聲，緩沖，吸震和防止異物的侵入。 滾動軸承可以用潤滑油或潤滑脂來潤滑。試驗(yàn)說明，在速度較低時，用潤滑脂比用潤滑油溫升低。在速度較高時，則用潤滑油較好。因?yàn)樵谵D(zhuǎn)速比較高時，脂的磨損比較大，會使軸承溫度增加?？梢钥疾捎糜蜐櫥?，同時，在進(jìn)給箱中，由于齒輪和其他零部件都需要油潤滑，所以滾動軸承也隨之采用油潤滑，缺點(diǎn)是需要比較復(fù)雜的密封裝置和供油設(shè)備。 我們采用時間間隔供給法，每小時控制所供油滴。 5.2.3密封 滾動軸承密封裝置的作用是防止?jié)櫥蛷妮S承流出，和防止灰塵，冷卻液及雜質(zhì)等侵入軸承密封不良，軸承工作將顯著變壞，軸承的使用壽命將顯著降低。 密封裝置的形式應(yīng)根據(jù)軸承的轉(zhuǎn)速，潤滑方式，工件溫度，工作環(huán)境和軸承部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來選擇。 一般情況下，我們采用間隙密封，靠軸和軸承蓋間細(xì)小的間隙來密封的，油潤滑最常用的間隙密封裝置，須在軸上加工溝槽或一個環(huán)。 對于輸入軸和輸出軸端部軸承的潤滑。我們采用徑向密封圈的密封方式，因?yàn)樵谶@種情況下，常采用耐油橡膠制成的徑向密封圈，用在脂潤滑和油潤滑的軸承部件中，接觸處的圓周速度不超過7米每秒，密封圈凸緣和軸的接觸可以利用密封圈本身的彈力，為了使封唇的壓力以及在密封能力在長時間內(nèi)保持恒定，也可以在密封唇的周圍加一螺旋彈簧，為增加密封圈安裝的可靠性，可在密封內(nèi)加一金屬骨架。 安裝密封圈式密封裝置時，必須注意密封唇的方向，如果主要是為了防止雜質(zhì)侵入，則密封唇應(yīng)背向軸承，如果主要是為了防止漏油，則密封唇應(yīng)向著軸承，我們采用的是無唇式內(nèi)包骨架密封圈。 5.3齒輪 5.3.1齒輪的特點(diǎn) 齒輪傳動在機(jī)床上用以傳遞扭矩和改變運(yùn)動方向，其主要優(yōu)點(diǎn)是： ⑴保證恒定的瞬間傳動速比，傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠，這對于齒輪和螺紋加工機(jī)床尤其重要。 ⑵兩軸間配以幾對齒數(shù)不同的齒輪時，可改變從動軸的轉(zhuǎn)速，也可用交換變速。 ⑶傳遞功率和速度的范圍比較寬。 ⑷傳動效率較高可達(dá)98%以上，使用壽命較長。 ⑸結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小。 其缺點(diǎn)是：高速時平穩(wěn)性差，噪聲較大對沖擊比較敏感，制造復(fù)雜較高。 我們采用的是直齒輪外接圓柱齒輪傳動，其輪齒平行于軸心，廣泛用于平行軸間的傳動，用做滑移變速齒輪和交換齒輪，它的優(yōu)點(diǎn)是嚙合時無軸向力，設(shè)計和制造簡單，