畢業(yè)設計（論文）ca6140車床主軸箱及其操縱機構的設計

1、 本 科 畢 業(yè) 設 計（論文）題 目： CA6140車床主軸箱及其操縱機構的設計學 院： 機電工程學院專 業(yè)： 機械工程及自動化班 級： 機械053班學 生： 111學 號： 01號指導教師： 222 職稱：副教授 本 科 畢 業(yè) 設 計（論文）任 務 書機電工程學院 機械專業(yè) 05 級（ 09 屆）3 班 學生 111題 目：CA6140車床主軸箱及其操縱機構的設計專題題目：CA6140車床主軸箱部分07022進給齒輪的設計原始依據(jù)(包括設計（論文）的工作基礎、研究條件、應用環(huán)境、工作目的等)CA6140機床廣泛的應用于機械加工行業(yè)中，適用于車削內外圓柱面，圓錐面及其它旋轉面，車削各種公制

2、、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，并能進行鉆孔，鉸孔和拉油槽等工作。床身寬于一般車床，具有較高的剛度，導軌面經(jīng)中頻淬火，經(jīng)久耐。C6140車床是我國設計制造的典型的臥式車床，隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，機床在結構上也有了很大的改進，并在此機床的基礎上，研究開發(fā)出了新的先進的系列產(chǎn)品。主要內容和要求：（包括設計（研究）內容、主要指標與技術參數(shù)，并根據(jù)課題性質對學生提出具體要求）：一設計內容：1、完成CA6140車床主軸箱的總體設計，傳統(tǒng)方法繪制總裝配圖一張，零件工作圖一至兩張(具體繪那幾個零件工作圖，由指導教師指定)： 2、專題對CA6140車床上的07022齒輪進行尺寸、結構及精度進行設計，用AutoCAD編

3、輯零件視圖，添加尺寸及其極限偏差、表面粗糙度、形位公差和技術要求等，并對其進行校核。3、在操縱機構零件CAD設計的基礎上，對操縱機構的工作原理進行深入的理解，并對箱軸進行優(yōu)化處理；4、編寫完整設計說明書一份。二CA6140普通車床主要指標與技術參數(shù): 在床身上最大工作回轉直徑： 400mm。最大工作長度： 750、1000、1500、2000mm。最大車削長度： 650、900、1400、1900mm。刀架上最大工作回轉直徑： 210mm。主軸中心到床身平面導軌距離（中心高）： 205mm。主軸轉速： 正轉24級 101400轉/分。 反轉12級141580轉/分。進給量： 縱向進給量S縱=0

4、.0286.33mm。 橫向進給量S橫=0.5S縱。刀架縱向快速速度： 4米/分。車削螺紋范圍： 公制螺紋44種 S=1192mm。英制螺紋20種 =224牙/英寸。模數(shù)螺紋39種 m=0.2548mm。徑節(jié)螺紋37種 DP=196牙/英寸。主電動機： 7.5千瓦，1450轉/分。專題設計的主要指標與技術參數(shù)：進給箱展開圖中的軸036，對兩端跳動允許誤差0.03mm?；ㄦI對中軸線不平行度允許誤差0.03mm。花鍵不等分累積誤差和鍵對定心直徑的偏差允差0.03mm。材料使用鋼45，調質處理至HB215。三具體要求1主要從其結構和傳動原理上進一步了解車床的性能、功能、作用，從實物到裝配圖的繪制，逐

5、步熟悉車床的加工工藝、結構和原理2主軸箱傳動系統(tǒng)的設計，以及主軸箱各部件的加工工藝直接影響機床的性能，同時本課題作為畢業(yè)設計，可以有效的培養(yǎng)我們獨立工作、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力3. 能夠熟練地應用有關參考資料，計算圖表、手冊，圖集，規(guī)范，并熟悉有關國家標準和部頒標準(如GB，JB等)，以完成一個工程技術人員在機械工程設計方面所必須具備的基本訓練。4綜合運用機械設計、機械制造技術基礎和工程圖學工程圖學和計算機輔助設計等課程的知識，解決齒輪設計問題，掌握齒輪的現(xiàn)代設計方法(如:AutoCAD ，Pro-E等)日程安排：第13周：完成對C6140車床主軸箱及其操縱機構相關數(shù)據(jù)的計算。第410周：繪

6、制主軸箱及其操作機構的裝配圖第11周：完成論文第12周：論文答辯主要參考文獻和書目：1 戴曙.金屬切削機床M.北京：機械工業(yè)出版社， 19932 朱紅玉，藺軍進. 機械研究與應用J， 2000（1）3 鄭文緯,吳克堅.機械原理M. 北京：高等教育出版社,19974 王伯平.互換性與技術測量M. 北京：機械工業(yè)出版社, 20045 谷鳳金，徐成富. 煤礦機械J， 2001（7）6 熊良山.機械制造技術基礎M. 湖北：華中科技大學出版社20007 機床設計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社 ，19798 齒輪手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，19909 鄭旗. 機械工人：冷加工J ， 2006（12）1

7、0 王先睦.制造工藝學M北京：機械工業(yè)出版社,200611 吉林工業(yè)大學.金屬切削機床設計M. 上海：海科學技術出版社,197912 戴曙. 金屬切削機床設計M. 北京：機械工業(yè)出版社 ,198113 洪家娣等. 機械設計指導M. 南昌：江西高校出版社， 200614 大連理工大學工程畫教研室. 機械制圖M.北京：高等教育出版社， 200315 孫靖民 粱迎春. 機械優(yōu)化設計M.北京：機械工業(yè)出版社，200616 洪家娣，李明，黃興元.機械設計指導M.南昌：江西高校出版社，2006 17 張耀 隋冬杰. 煤礦機械J ， 2003（10）18 徐灝.機械設計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，1991

8、19 張佳根 李生義. 機床與液壓J， 2001（1）20 濮良貴，紀明剛. 機械設計M.北京：高等教育出版社,2006指導教師簽字： 年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日教學院長簽字： 年 月 日江 西 理 工 大 學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告（綜述）機電工程學院 機械工程及其自動化專業(yè) 05級（09屆）3班 學生 111題 目：CA6140車床主軸箱及其操縱設計本課題來源及研究現(xiàn)狀： 隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)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(chǎn)品質量和生產(chǎn)率，降低生

9、產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動條件。為此，許多企采用自動機床、組合機床和專用機床組成自動或半自動生產(chǎn)線。車床也不斷的演變，之前的皮帶車床由于它的主軸轉速低，變速級數(shù)少，剛度不高，抗振性差，加工精度低；并且車螺紋和進給使用同一根傳動絲杠，絲杠易磨損，影響螺紋加工精度；用塔輪改變傳動比，變速費時費力，生產(chǎn)率低。所以被齒輪傳動車床所取代。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。而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，它對國計民生的一些

10、重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢課題研究目標、內容、方法和手段：本課題主要研究生產(chǎn)實際中車床進給箱變速結構的原理及運動傳動鏈的設計及改進。這一課題在實際生產(chǎn)中有著十分重要的現(xiàn)實意義，進給運動鏈使刀架實現(xiàn)縱向或橫向的進給運動及變速換向，實現(xiàn)了四種標準螺紋的車削。臥式車床在切削螺紋時，進給傳動鏈是內聯(lián)系傳動鏈。主軸每轉刀架的移動量應等于螺紋的導程。在切削圓柱面和端面時，進給傳動鏈是外聯(lián)系傳動鏈。進給傳動鏈的優(yōu)化直接影響機床加工的精密度。同時本課題作為畢業(yè)設計，可以有效的培養(yǎng)我們獨立工作、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力；能根據(jù)

11、設計課題查找有關的資料，了解本課題的前沿和發(fā)展方向；樹立正確的設計思想，掌握設計的基本方法和步驟，為以后從事設計工作打下良好的基礎。研究本課題主要從其結構和傳動原理上進一步了解車床的性能、功能、作用，從實物到裝配圖的繪制，逐步熟悉車床的加工工藝、結構和原理。設計（論文）提綱及進度安排：提綱：1、摘要2、目錄3、CA6140型臥式車床的工藝范圍和布局4、CA6140型臥式車床傳動系統(tǒng)5、CA6140傳動設計6、CA6140型臥式車床主軸箱結構設計7、專題設計8、參考文獻9、致謝進度：第一周：畢業(yè)設計準備（查找資料，借閱圖書、手冊、工具等）第二、三周：1.熟悉CA140車床的主軸箱，傳動等； 2.

12、方案論證、確定與總體設計3.箱傳動原理的認識第四、五、六周：1.畫裝配圖； 2.畫局部剖視圖 3.主軸變速箱裝配設計，運動設計，受力分析與零件強度校核； 第七、八周：1.結構規(guī)劃與設計； 2.設計資料計算機處理第九到十一周：整理與編寫設計說明書第十二周：總結、準備答辯主要參考文獻和書目：1 戴曙.金屬切削機床M.北京：機械工業(yè)出版社， 19932 朱紅玉，藺軍進. 機械研究與應用J， 2000（1）3 鄭文緯,吳克堅.機械原理M. 北京：高等教育出版社,19974 王伯平.互換性與技術測量M. 北京：機械工業(yè)出版社, 20045 谷鳳金，徐成富. 煤礦機械J， 2001（7）6 熊良山.機械制

13、造技術基礎M. 湖北：華中科技大學出版社20007 機床設計手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社 ，19798 齒輪手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，19909 鄭旗. 機械工人：冷加工J ， 2006（12）10 王先睦.制造工藝學M北京：機械工業(yè)出版社,200611 吉林工業(yè)大學.金屬切削機床設計M. 上海：?？茖W技術出版社,197912 戴曙. 金屬切削機床設計M. 北京：機械工業(yè)出版社 ,198113 洪家娣等. 機械設計指導M. 南昌：江西高校出版社， 200614 大連理工大學工程畫教研室. 機械制圖M.北京：高等教育出版社， 200315 孫靖民 粱迎春. 機械優(yōu)化設計M.北京：機械工業(yè)

14、出版社，200616 洪家娣，李明，黃興元.機械設計指導M.南昌：江西高校出版社，2006 17 張耀 隋冬杰. 煤礦機械J ， 2003（10）18 徐灝.機械設計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，199119 張佳根 李生義. 機床與液壓J， 2001（1）20 濮良貴，紀明剛. 機械設計M.北京：高等教育出版社,2006指導教師審核意見：教研室主任簽字： 年 月 日目 錄 第一章 緒論11.1 課題的研究背景11.2 選題意義11.3 主要內容21.31車床的用途21.32車床的運動21.4 CA6140型臥式車床主要零件機械加工工藝規(guī)程的制定及其分析31.5 本次畢業(yè)設計（論文）包括31.

15、6 設計要求41.7 注意事項4第二章 CA6140臥式車床簡介52.1 車床傳動路線總述及傳動淺析52.2 CA6140型臥式車床的部分主要技術參數(shù)：92.3 主軸箱的傳動鏈92.4 主軸箱的構造112.5 傳動設計15分級變速傳動鏈設計15動力計算19第三章 CA6140型臥式車床主軸箱結構設計223.1 軸223.2 軸上零件的定位243.3 軸承、密封、潤滑253.4 齒輪263.5 離合器的選擇283.6 操縱機構293.7 箱體313.8 保證車床精度的措施323.9 主軸箱的溫升33第四章 齒輪的校核計算374.1 概述374.1.1齒輪傳動的失效形式374.1.2齒輪的加工工藝

16、384.2 齒輪的計算準則394.3 選擇材料及初步確定齒輪各參數(shù)414.4 驗算齒面接觸疲勞強度434.5 校核齒根彎曲疲勞強度43第五章 畢業(yè)設計的總結與展望45參考文獻47致 謝48第一章 緒論1.1 課題的研究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(jīng)驗或類比為基礎的傳統(tǒng)（經(jīng)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(jīng)驗，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機床設計和制造水平，也將促進設

17、計方法的現(xiàn)代化。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)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(chǎn)品質量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動條件。為此，許多企采用自動機床、組合機床和專用機床組成自動或半自動生產(chǎn)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(chǎn)準備周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件（如汽車、拖拉機、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

18、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課程設計。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(jù)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：（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(chǎn)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(chǎn)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，

19、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主要內容1.31車床的用途普通車床通用性強，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、滾華燈工作，如圖11所示圖11 車床加工的類別1.32車床的運動由圖11可知，為了加工出上述各種表面，普通車床必須具備下列三種運動：1工件的旋轉運動 它是車床的主運動，其轉速常以n(rmin)表示。它的功用是使工件與刀具之間按所需的切削速度作所規(guī)定的相對運動，以獲得要求的

20、加工表面。主運動是實現(xiàn)切削最基本的運動，運動速度較高，所需的功率較大。 2刀架的移動 它是車床的進給運動，刀架作平行于工件旋轉軸線的縱向進給運動(車圓柱表面)或作垂直于工件旋轉軸線的橫向進給運動(車端面)，也可作與工件旋轉軸線成定角度方向的斜向運動(車圓錐表面)或作曲線運動(車成形回轉面)。進給量常以(mmr)表示。進給運動的速度較低，所需的功率也較小。 上述運動是普通車床形成加工表面形狀所需要的運動，習慣上稱為表面成形運動。3輔助運動 為了將工件加工到所需要的尺寸，車床還應具有切入運動。通常切入運動與進給運動方向相垂直，普通車床的切入運動通常是由工人用手移動刀架來實現(xiàn)的。為了減輕丁人的勞動強

21、度及節(jié)省移動刀架所消耗的時間，在CA6140型普通車床中還有由單獨電機驅動的刀架縱向或橫向的快速運動。 本課題包含零件機械加工，典型夾具設計及復雜刀具設計和典型機床調整幾方面的內容。由于涉及到CA6140機床的主軸箱設計,零件的設計,齒輪等的傳動等內容，因而具有一定的學術價值，可使學生對金屬切削機床以及機械設計等知識加強理解及應用。 CA6140型臥式車床主要零件機械加工工藝規(guī)程制定與典型工藝裝備的設計及典型夾具設計包括以下部分：1.4 CA6140型臥式車床主要零件機械加工工藝規(guī)程的制定及其分析 制定主要零件的機械加工工藝規(guī)程，并對所編工藝規(guī)程作出分析通過此項內容，使我所學的機械制造工藝學知

22、識得到鞏固、運用和深化，主要在三個方面得到訓練：第一，較全面的了解典型零件的機械加工工藝過程；第二，對典型零件的機械加工工藝規(guī)程的主要步驟進行正確的制定，包括工藝路線的確定，各工序定位方法的確定，各主要面的加工方案，工序尺寸，切削用量的確定；第三，通過分析把握典型零件機械加工工藝規(guī)程中的關鍵內容及關鍵工序。1.5本次畢業(yè)設計（論文）包括：1) 學生在規(guī)定的時間內，要求完成CA6140車床進給箱總體設計，傳統(tǒng)方法繪制總裝配圖一張，零件工作圖一至兩張（具體繪那幾個零件工作圖，由指導教師指定）；2) 根據(jù)設計計算步驟對該機器的某一個零件進行CAD設計；3) 在零件CAD設計的基礎上，重新對箱內齒輪齒

23、數(shù)進行優(yōu)化選擇；4) 編寫完整設計說明書一份。1.6設計要求機械專業(yè)畢業(yè)設計是我們碰到的一次最完整的機械設計。他是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)初步設計能力的重要環(huán)節(jié)。因此，我們在設計過程中必須做到：（1） 綜合的考慮使用、經(jīng)濟、工藝、安全性等方面的設計要求，確定合理的設計方案。（2） 仔細考察實體零件和隨時查閱有關教材及其他資料，在認真思考的基礎上提出自己的見解與指導教師討論，避免單純的像指導教師索取答案。（3） 通過分析比較吸取現(xiàn)有結構中的優(yōu)點，并在此基礎上發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，而不是簡單抄襲或沒有根據(jù)地臆造。（4） 認真計算和制圖，有錯誤要認真修改，力求設計圖紙和計算說明書的質量達到或接近生產(chǎn)水平。（5

24、） 遵守學校作息時間，按預定計劃保質、保量、按時完成任務。1.7注意事項（1） 設計開始前，學生應認真研究題目，明確設計要求及已知條件；閱讀參考資料，了解它們的大致內容，以便需要是可以迅速查用。（2） 對設計方案及結構，設計小組應進行討論和對比，已明確優(yōu)、劣、正、誤，取長補短，改進設計。（3） 設計時最好準備一本設計計算稿本，詳細記錄設計過程和數(shù)據(jù)以被檢查校核。（4） 設計草圖完成后，我們宜將草圖交給指導教師審閱后在修改加深。（5） 設計計算說明書應按規(guī)定格式編寫并謄齊。連同所繪圖紙交給指導教師審查認可后，方能成交。（6） 認真做好準備，進行畢業(yè)答辯。第二章CA6140臥式車床簡介CA6140

25、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(chǎn)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C

26、A6140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。2.1 車床傳動路線總述及傳動

27、淺析主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機與主軸，它的功能是把動力源的運動及動力傳給主軸，并滿足臥式車床主軸變速和換向的要求。其結構特點： 1、床身寬于一般車床，具有較高的剛度，導軌面經(jīng)中頻淬火，經(jīng)久耐用。 2、機床操作靈便集中，溜板設有快移機構。采用單手柄形象化操作，宜人性好。 3、機床結構剛度與傳動剛度均高于一般車床，功率利用率高，適于強力高速切削。主軸孔徑大，可選用附件齊全。CA6140型臥式車床傳動框圖如下（圖21）電動機主換向機構主變速機構主軸刀架掛輪進給換向機構轉換機構絲桿光桿螺母快速電動機轉換機構進給箱變速機構圖21 CA6140車床傳動框圖圖22 CA6140型臥式車床外形1 主軸箱

28、 2 刀架 3 尾座 4 床身 5 右床腿 6 光桿 7 絲杠 8 溜班箱9 左床腿 10 進給箱 11 掛論變速機構1主軸箱主軸箱（Headstock）1固定在床身4的左端，內部裝有主軸和變速及傳動機構。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)變速傳動機構傳給主軸，使主軸帶動工件按規(guī)定的轉速旋轉，以實現(xiàn)主運動。2.刀架刀架（Tool slide）2可沿床身4上的刀架導軌作縱向移動。刀架部件由幾層組成，它的功用是裝夾車刀，實現(xiàn)縱向、橫向或斜向運動。3.尾座尾座（Tailstock）3安裝在床身4右端的尾座導軌上，可沿導軌縱向調整其位置。它的功用是用后頂尖支承長工件，也

29、可安裝鉆頭、鉸刀等孔加工刀具進行孔加工。 4.進給箱進給箱（Feedbox）8固定在床身4的左端前面。進給箱內裝有進給運動的變換機構，用于改變進給的進給量或所加工螺紋的導程。5.溜板箱溜板箱（Apron）6與刀架2的最下層縱向溜板相連，與刀架一起作縱向運動，功用是把進給箱傳來的運動傳遞給刀架，使刀架實現(xiàn)縱向和橫向進給或快速移動或車螺紋。溜板箱上裝有各種操縱手柄和按鈕。6.床身床身（Bed）4固定在左右床腿7和5上。在床身上安裝著車床的各個主要部件，使它們在工作時保持準確的相對位置或運動軌跡。電動機經(jīng)主換向機構，主變速機構拖動主軸。主換向機構主要用于切削螺紋。進給鏈從主軸開始，經(jīng)進給換向機構、掛

30、輪和進給箱內的進給變換機構、轉換機構光杠（普通車床）、溜板箱內的轉換機構傳至刀架；或經(jīng)絲杠（車螺紋）和溜板箱內的螺母傳至刀架。進給換向機構主要用來決定車削右旋或左旋螺紋。掛輪和進給變換機構用以變換被切螺紋的導程或進給量。臥室車床既能切螺紋，又能進行普通車削，所以進給箱內設置轉換機構以決定將運動傳至絲桿或光桿。如果傳給絲桿，則從主軸到刀架間的傳動鏈是內聯(lián)系傳動鏈螺紋鏈；如果傳給光桿，則是外聯(lián)系傳動鏈進給鏈。溜板箱中的轉換機構改變進給的方向：縱向或橫向，正向或反向如果用快速電動機經(jīng)溜板箱的轉換機構驅動刀架，則可實現(xiàn)刀架的快速移動。CA6140型臥式車床主要有主傳動鏈和進給傳動鏈兩部分，其傳動系統(tǒng)如

31、圖23所示。 圖23 CA6140型臥式車床傳動系統(tǒng)2.2 CA6140型臥式車床的部分主要技術參數(shù)：床身上最大工件回轉直徑（主參數(shù)） 400mm刀架上最大工件回轉直徑 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主軸轉速范圍/（r/min） 正轉 101400（24級） 反轉 141580（12級）進給量范圍/（mm/r） 縱向 0.0286.33（共64級） 橫向 0.0143.16（共64級）標準螺紋加工范圍 公制t=1192mm（44種） 英制a=224牙/in（20種） 模

32、數(shù)制m=0.2548mm（39種） 徑節(jié)制DP=196牙/in（37種）2.3主軸箱的傳動鏈CA6140型臥式車床主軸箱(Headstock)又稱車頭箱，內部裝有主軸和變速及傳動機構。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)變速傳動機構傳給主軸，主軸動工件按規(guī)定的轉速旋轉，以實現(xiàn)主運動。1、 傳動路線主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機和主軸。運動由電動機（7.5KW，1450r/min）經(jīng)V輪傳動副130mm/230mm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、反轉或停止。它就是傳動框圖（圖3-3）中的主換向機構。當壓緊離合器M1左部的摩擦

33、片時，軸I的運動經(jīng)齒輪副或傳給軸II獲得兩種轉速。壓緊右部摩擦片時，經(jīng)齒輪50（足標表示齒數(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的轉向與經(jīng)M1左部傳動時相反，反轉轉速只有一種，當離合器處于中間位置時，左、右摩擦片都沒有被壓緊。軸I的運動不能傳至軸II，主軸停轉。軸II的運動可通過軸II、III間三對齒輪的任一對傳至軸III，故軸III正軸共2X3=6種轉速。運動由軸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。運動由軸III經(jīng)齒輪副直接傳給主軸，得到450-14

34、00r/min的6種高轉速。（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的低轉速。上述這些滑移變速齒輪副就是傳動框圖中的主變速機構。傳動系統(tǒng)可用傳動路線表達式表示如下：主電動機-2主軸轉速級數(shù)各轉速由傳動系統(tǒng)圖各傳動路線表達式可以看出，主軸正轉時，可得2X3=6種高轉速和=24種低轉速。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，所以實際上只有3種不同的傳動比。因此，運動經(jīng)由低速

35、這條傳動路線時，主軸總共可獲得2=18級轉速。加上由高速路線傳動獲得的6級轉速。同理，主軸反轉時，有級轉速。主軸反轉時，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，主軸的轉速為：同理，可以計算出主軸正轉時的24級轉速為10-1400r/min；反轉時的12級轉速為14-1580r/min。主軸反轉通常不是用于切削，而是用于車削螺紋時，切削完一刀后使車刀沿螺旋線退回，所以轉速較高以節(jié)約輔助時間。2.4 主軸箱的構造機床主軸箱是一個比較復雜的傳動部件。表達主軸箱中各傳動件的結構和裝配關系，常用展開圖。展開圖是基本按各傳動軸傳遞運動的先后順序，沿其軸心線剖開，并展開在一個平面上的裝配

36、圖，見圖3-5。該圖是沿軸-（）-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，因而使原來相互嚙合的齒輪副分開了。讀展開圖時，首先應弄清傳動關系。展開圖不表示各軸的實際位置。表示主軸和各傳動實際空間位置的，是主軸箱和側視圖各橫剖面圖。1 卸荷帶輪（Unload belt pulley）電動機經(jīng)V帶將運動傳到軸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，膠帶的拉力則經(jīng)軸承和法蘭3傳到箱體4

37、。軸I的花鍵部分只傳遞轉矩，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、制動器及其操縱機構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。離合器由內摩擦片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、右兩部分結構是相同的。左離合器用來傳動主軸正轉，用于切削加工。需要傳遞的轉矩大，所以片數(shù)較多。右離合器傳動主軸反轉，主要用于退回，片數(shù)較少。圖24 左離合器圖2-4示的是左離合器。內摩擦片3的孔是花鍵孔，裝在軸I的花鍵上，隨軸旋轉。

38、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24的件6）的缺口中。內、外摩擦片相間安裝。當桿7（圖24件16）通過銷5（圖24件7）向左推動壓塊8（圖24件8）時，將內片與外片互相壓緊。軸I的轉矩便通過摩擦片間的摩擦力矩傳給齒輪1（圖24件6），使主軸正轉，同理，當壓塊8向右時，使主軸反轉。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。離合器的位置，由手柄18操縱（圖25扳，桿20向外，使曲柄21和齒扇17（圖25件18）作順時針轉動。齒條22（圖25件15）向右移動。齒條左端有撥叉23（圖25件17），它卡在滑套12（圖25件11）的環(huán)槽

39、內，使滑套12也向右移動?；?2內孔的兩端為錐孔，中間為圓柱孔。當滑套12向右移動時，就將元寶銷（杠桿）6（圖25件12）的右端向下壓。元寶銷6的回轉中心軸安裝在軸I上。元寶銷6作順時針方向轉動時，下端的凸緣便于工作推動裝在軸I內孔中的拉桿7向左移動（圖25右端）并通過銷5帶動壓塊8向左壓緊，主軸正轉。同理，將手柄18扳至下端位置時，右離合器壓緊，主軸反轉。當手柄18處于中間位置時，離合器脫開，主軸停止轉動。為了操縱方便，在操縱桿19上裝有兩個操縱手柄18，分別位于進給箱右側及溜板箱右側。圖25 制動器摩擦離合器還能起過載保護的作用。當機床過載時，摩擦片打滑，就可避免損壞機床。摩擦片間的壓緊

40、力是根據(jù)離合器應傳遞的額定轉矩確定的。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。制動器的結構見圖25和C.制動盤16（圖25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，內側有一層酚醛石棉以增加摩擦。制動帶的是一端與杠桿14（圖25件14）連接，另一端通過調節(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構，也由手柄18操縱。當離

41、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節(jié)螺釘13調整。調整后應檢查在壓緊離合器時制動帶是否松開。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。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轉過一個角度，使螺栓5處于鎖緊盤2的溝槽內，如圖所示。

42、擰緊螺釘1和螺母6。這種結構裝卸方便，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，所以得到廣泛的應用。主軸法蘭上的圓形端鍵用于傳遞轉矩。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變速操縱結構圖26 操縱機構軸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。其操縱機構，變速手柄每轉一轉，變換全部6種轉速，故手柄共均布的6個位置。變速手柄裝在主軸箱的前壁上，通過鏈轉動軸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16六個變速位置，如圖所示。位置1、2、3，杠桿5上端的滾子

43、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。曲柄2隨軸4轉動，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。順次地轉動手柄，就可使兩個滑移齒輪的位置實現(xiàn)6個組合，使軸III得到6種轉速?；讫X輪到位后應定位。件5是撥叉的定位鋼球。2.5 傳動設計機床的成形運動可分為簡單運動和復合運動。每一個運動，不論是簡單的還是復合的，必須有一條外聯(lián)傳動鏈。只有復合運動，才有內聯(lián)傳動鏈。設計外聯(lián)傳動鏈時主要考慮保證要求的速度（或轉速）和傳遞的功率；設計內聯(lián)傳動鏈時主要考慮保證傳動精度。兩者考慮的重點是不同的。

44、本部分將述以主運動鏈為代表的外聯(lián)傳動鏈和內聯(lián)傳動鏈的設計。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。 分級變速傳動鏈設計1、分級變速機構的轉速圖各結構網(wǎng) 在設計分級變速外聯(lián)傳動鏈的傳動系統(tǒng)圖時，要用到轉速圖（Speed diagram）。轉速圖可表達主軸每一級轉速是通過哪些傳動副得到的，這些傳動副之間的關系如何，各傳動軸的轉速等。（1）轉速圖設有一中型車床，傳動系統(tǒng)圖如圖3-1所示。主軸轉速共12級：31。5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400r/min.公比=1.41。電動機軸和軸I至IV。其中軸IV為主軸

45、，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27 車床轉速圖圖形2-7是它的轉速圖。圖中： 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。 距離相等的一組水平線代表各級轉速。與各豎線的交點代表各軸和轉速。由于分級變速機構的轉速是按等比級數(shù)排列的，故轉速采用了對數(shù)坐標。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。 各軸之間連線的傾斜方式代表傳動副和傳動比。如電動機軸與軸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的轉速為軸I-II之間有傳動組a，其傳動比分別為表現(xiàn)在轉速圖上I-II之間有三條

46、連線，分別為水平、降一格和降兩格。軸II-III之間有傳動組b，其傳動比分別分圖28 12級傳動系統(tǒng)的轉速圖表現(xiàn)在轉速圖上為軸II-III之間，軸II的每一轉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有三種轉速，每種轉速都通過上述兩條線與軸III相聯(lián)，故軸III共得3X2=6種轉速。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)在轉速圖上為升兩格及降四格。軸IV的轉速共為3X2X2=12給。 根據(jù)以上分析，可以看出，轉速圖27表示：（1）主軸各級轉速的傳動路線 在圖上就是從電機 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

47、機-(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，傳動被動軸相鄰兩連線代表傳動組內相鄰兩人傳動比。它們與被動軸交點之間相距的格數(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)基本組和擴大組 從轉速圖上可以看出，如果要使主軸轉速為連續(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為第一次擴大。為使軸III得到連續(xù)的轉速，傳動副b的級比指數(shù)應為組b稱為第一擴大組。擴大后，軸I

48、II能得到達3X2=6種轉速。從軸III至軸IV為第二次擴大?？梢钥闯觯瑐鲃咏Mc的級比指數(shù)應為6，稱為第二擴大組。如果還有更多的傳動組，則依次類推。在本例中，基本組、第一擴大組、第二擴大大組的排列次序與傳動順序（從電動機到時主軸）是一致的。即擴在順序與傳動順序相同。一般地說，擴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代表第一擴大組。設基本組內有p0個傳動副，其級比指數(shù),則第一擴大組的級比指數(shù)。如第一擴大組P1個傳動副，則第二擴大組的級比指數(shù)。即按擴大順序，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 第一擴大組 任一擴大組 本例所示的

49、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，就可使機床主軸轉速得到連續(xù)的等比數(shù)例。既無空缺又無重復。這樣的傳動系統(tǒng)是常規(guī)的。2、 結構網(wǎng)和結構式在設計傳動系統(tǒng)時，往往首先比較和選擇各傳動比的相對關系。表示傳動比的相對關系而不表示轉速數(shù)值的線圖稱為結構網(wǎng)。由于不表示轉速數(shù)值，故可畫成對稱的形式，如圖8-3。結構網(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大順序。 圖29 12級傳動系統(tǒng)的結構圖圖29所示的結構網(wǎng)也可寫成結構式結構網(wǎng)和結構式說明下列問題：（1）傳動鏈的組成及傳動順序：12=3X2X2。12表示主軸轉速級數(shù)，3、2、2的次序表示傳動順序，數(shù)值表示各傳動

50、組的傳動副數(shù)。（2）各傳動組的級比指數(shù)，分別為1、2、6，即結構式中的各個下標。（3）擴大順序，可從級比指數(shù)看出。結構網(wǎng)和結構式表達的內容是相同的，但結構網(wǎng)更直觀些。2.5.2 動力計算為確定變速箱和進給箱內零件，如軸、軸承、齒輪、離合器等的結構尺寸，需對它們進行強度計算。決定零件強度的條件之一是該零件所傳遞的最大扭矩。設計機床時，要根據(jù)不同機床的性能要求，合理確定機床的最大工作能力，即主軸所能傳輸?shù)淖畲蠊β驶蚺ぞ?，并?jù)此確定機床電動機的功率。而功率與所傳遞的扭矩與轉速大小有關。本節(jié)僅就傳動裝置動力計算的特點進行討論。進給傳動中，刀架、工作臺等部件移動的牽引力Q，用于克服進給方向的切削分力P、

51、部件移動的摩擦力以及當移動部件較重和運動速度較高時的慣性力。即： Q=P+f+ma式中 Q 進給牽引力（N）； P進給方向的切削分力（N）; f 導軌上的摩擦系數(shù)； ma部件質量和運動加速度的乘積（kgms）； R由切削力和移動部件重量G產(chǎn)生的導軌的反作用力（N）。對矩形導軌： R=P+P+G對燕尾形導軌： R=P+2P+G對三角形或三角形與矩形綜合導軌：R=P+G當進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(Nmm)式中 Q 進給牽引力（N）； t 絲杠的導程（mm）； 絲杠螺母副的傳動效率。當進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(Nmm)式

52、中 D小齒輪的節(jié)圓直徑（mm）； 齒輪齒條副的傳動效率。在進給傳動中，任意中間傳動軸上的計算扭矩： M=(Nmm)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。消耗于進給傳動的有效功率： N=(KW)式中 進給速度（m/min） Q進給牽引力（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，可按“金屬切削原理”所提供的公式進行計算，或根據(jù)實驗加以確定。第三章 CA6140型臥式車床主軸箱結構設計3.1 軸 軸的設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.結構設計：根據(jù)軸的功能，軸上零件的安裝情況，在進給箱設計中主要是根據(jù)軸上齒輪，軸承的安裝情況來進行結構設計。c.軸徑計算：軸徑計算應該根據(jù)軸的受載情況，傳動精度等特點進行。一般是估計軸的直徑，然后