畢業(yè)設(shè)計(jì)ca6140型臥式車床設(shè)計(jì)

1、概論機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)家經(jīng)濟(jì)各部門提供各種先進(jìn)裝備的任務(wù)，而機(jī)床工業(yè)則是機(jī)械工業(yè)的重要組成部分，是為機(jī)械工業(yè)提供制造技術(shù)和裝備的工業(yè)。機(jī)床的擁有量，產(chǎn)量，品質(zhì)和質(zhì)量，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。因此機(jī)床工業(yè)在國(guó)名經(jīng)濟(jì)中占有及其重要地位。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)”。在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，金屬切學(xué)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(dòng)生產(chǎn)率。Solidworks是美國(guó)Solidworks公司推出的適用于Win

2、dows環(huán)境的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，它的基本設(shè)計(jì)思想是：用數(shù)值參數(shù)和幾何約束來控制3D幾何體建模過程，生成3D零件和裝配體模型。與其他三維軟件相比，在Windows平臺(tái)下Solidworks面世最早，以其有較高的性價(jià)比和很快的發(fā)展速度贏得了眾多用戶。Solidworks在設(shè)計(jì)性能上保持“功能強(qiáng)”和“效率高”等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，在操作風(fēng)格上又具備“入門易”和“見效快”等特點(diǎn)，還能夠很方便地與其他CAD軟件交換數(shù)據(jù)。這一切，尤其對(duì)學(xué)過用過AutoCAD二維繪圖用戶來說，的確是個(gè)不小的福音。 兩者結(jié)合將使CA6140車床主軸箱更直觀，更好的被進(jìn)行改造與優(yōu)化。第1章 緒 論1.1 機(jī)械制造裝備的重要地位制造業(yè)是

3、一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要來源，可以說，制造業(yè)的發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力，科技水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)核心，是向其它部門提供工具、儀器及各種制造裝備的部門。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的標(biāo)志之一。因此，機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位。而機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和水平主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械制造生產(chǎn)模式發(fā)生了巨大的演變。19實(shí)際20年代制造業(yè)開始起家，二次世界大戰(zhàn)期間，大規(guī)模竣工生產(chǎn)，使得制造業(yè)得到了飛速發(fā)展。20世紀(jì)50年代，產(chǎn)品品種單一，為了提高生產(chǎn)率，滿足市場(chǎng)需要，廣泛采取自動(dòng)

4、機(jī)床，組合機(jī)床和專門生產(chǎn)線。再打批量生產(chǎn)條件下，這種生產(chǎn)方式可以實(shí)現(xiàn)剛性自動(dòng)化，大幅度降低成本，極大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。20世紀(jì)70年代后期，社會(huì)需求日益多樣化，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，為了在競(jìng)爭(zhēng)中求的生存和發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)不僅要求提高產(chǎn)品質(zhì)量，而且頻繁的改變，以滿足市場(chǎng)不斷地發(fā)展。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下發(fā)展起來的，它極其有效的為單件小批量生產(chǎn)地精密復(fù)雜零件提供了自動(dòng)加工手段。20世紀(jì)70年代初研制出計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC），是數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展和普及。 20世紀(jì)80年代初，市場(chǎng)上出現(xiàn)了更多系統(tǒng)化，規(guī)?；蟮娜嵝灾圃煜到y(tǒng)(FMC).它是采用一組數(shù)控機(jī)床和其它自動(dòng)化的工藝裝備，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和物料

5、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的整體。FMS既是自動(dòng)化，有事柔性的，比單臺(tái)數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益有大幅度提高，特別 用于中小批量生產(chǎn)。 隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)向智能化，網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展，為了充分利用企業(yè)的軟硬件資源，發(fā)揮企業(yè)的整體效益，國(guó)外20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了一種新的生產(chǎn)模式CIMS。CIMS技術(shù)的出現(xiàn)使機(jī)械制造自動(dòng)化水平開始有系統(tǒng)自動(dòng)化向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。 20世紀(jì)90年代，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，快速響應(yīng)為市場(chǎng)制造發(fā)展的重要方向。為加快響應(yīng)市場(chǎng)，相繼提出了精良生產(chǎn)(LP)，敏捷制造（AM），虛擬制造，精良-敏捷-柔性生產(chǎn)系統(tǒng)等許多新的生產(chǎn)模式和新的理念。 我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)是在1949年建國(guó)后建立和發(fā)展起來

6、的，已成為一個(gè)規(guī)模宏大，門類齊全的工業(yè)部門。但是我國(guó)的機(jī)械制造裝配水平還很落后，產(chǎn)品種類少，檔次低，多數(shù)裝備還處于6070年代水平。機(jī)械制造水平落后，又嚴(yán)重影響了機(jī)械制造業(yè)，及其整個(gè)制造業(yè)的振興。因此我們必須深入廣泛的開展科學(xué)研究和技術(shù)革命，把學(xué)習(xí)外國(guó)的先進(jìn)技術(shù)和自己的創(chuàng)新結(jié)合起來，迅速提高我國(guó)機(jī)械制造裝備產(chǎn)品的技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。1.2 機(jī)械制造裝備類型 機(jī)械制造裝備包括：加工裝備、工藝裝備、倉儲(chǔ)輸送裝備和輔助裝備四種類型。 1.2.1 加工裝備 （1）金屬切削機(jī)床 機(jī)床主要是按加工方法和所用刀具進(jìn)行分類，根據(jù)國(guó)家制定的機(jī)床型號(hào)編制方法，機(jī)床共分11大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)

7、床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉 、鋸床和其他機(jī)床。在每一類機(jī)床中，又按工藝范圍、布局型式和結(jié)構(gòu)性能分為若干組，每一組又分為若干個(gè)系列。 除了上述基本分類方法，還有其他的分類方法。按照萬能性能程度，機(jī)床可分為：通用車床、專門化機(jī)床、專用機(jī)床；按照機(jī)床的工作精度，可以分為普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床；按照重量和尺寸，可以分儀表機(jī)床、中型機(jī)床、大型機(jī)床、重型機(jī)床和超重型機(jī)床。按照機(jī)床主要器官的數(shù)目，可分為單軸、多軸、單刀、多刀機(jī)床等。按照自動(dòng)化程度的不同，可分為普通、半自動(dòng)和自動(dòng)機(jī)床。 自動(dòng)機(jī)床具有完整的自動(dòng)工作循環(huán)，包括自動(dòng)裝卸工件，能夠連續(xù)地自動(dòng)加工出工件。半自動(dòng)機(jī)床也有完整的自動(dòng)工作

8、循環(huán)，但裝卸工件還需要人工完成，因此不能連續(xù)地加工。 （2）特種加工機(jī)床 電加工機(jī)床：是直接利用電能對(duì)工件進(jìn)行加工的機(jī)床主要有電火花加工機(jī)床、電火花線切割機(jī)床和電解加工機(jī)床。 聲波加工機(jī)床：是利用工具端面做超聲頻振動(dòng)，通過工作液中的懸浮磨料對(duì)工件進(jìn)行加工和剖磨實(shí)現(xiàn)加工的。 激光加工機(jī)床：采用激光能量對(duì)材料驚醒加工的設(shè)備。 電子束加工機(jī)床：加工范圍光，可對(duì)任何金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體盒非半導(dǎo)體材料進(jìn)行加工。 （3）鍛壓機(jī)床 鍛錘是利用鍛頭與砧座之間撞擊能量對(duì)金屬進(jìn)行壓力加工。曲柄液壓機(jī)是鍛壓生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種鍛壓機(jī)床，它可以用于板料沖擊、冷熱加工等。 1.2.2工藝裝備 （1）刀具 切削加工時(shí)，能從工

9、件上切除多余材料或切斷材料的工具，稱之為刀具。 （2）夾具 在機(jī)械制造各行業(yè)的攻擊過程中廣發(fā)應(yīng)用各種不同的用語使用工件正確的位置，然后使工件夾緊的工藝裝備，統(tǒng)稱夾具。 （3）模具 在工業(yè)聲場(chǎng)中，用各種壓力機(jī)和壓力機(jī)上的壓力工具。通過壓力把金屬盒非金屬制出所需形狀和制品。這種專用工具成模具。 （4）量具 以固定型式復(fù)現(xiàn)量值的計(jì)量器。 1.2.3輸送機(jī)倉儲(chǔ)裝備 （1）物料輸送裝置（有三種形式）： 重力輸送裝置：靠工件自身重力或退力，使工件在滾道上前行實(shí)現(xiàn)輸送。 強(qiáng)制輸送裝置：由鏈條式輸送帶，鏈板式輸送帶帶動(dòng)工件或隨行夾具；采用輸送機(jī)械手柄在兩工位之間輸送工件。 步伐式輸送裝置：自動(dòng)線中最常用的是步

10、伐式輸送裝置，其作用是在自動(dòng)線上輸送工件和隨性夾具。 （2）倉儲(chǔ) 倉儲(chǔ)是用于存儲(chǔ)原料，外購器材，半成品，成品，工具，胎夾模具，托盤，分別歸廠和車間管理。 1.2.4輔助裝置 輔助裝置包括清洗機(jī)，排屑和計(jì)量等裝備。1.3 機(jī)床設(shè)計(jì)概論 機(jī)床設(shè)計(jì)的基本要求及評(píng)價(jià)指標(biāo)： (1)工藝范圍 機(jī)床是用來完成工件表面加工的，應(yīng)該具備完成一定工藝范圍（包括加工法，工件類型，加工表面形狀，尺寸等）的加工功能，因此也可以把工藝范圍稱之為機(jī)床的加工功能。 （2）精度 加工中保證被加工工件達(dá)到要求的精度，和表面粗糙度。 （3）生產(chǎn)率與生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)率的要求根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)決定，常用單位時(shí)間機(jī)床所能加工出的工件數(shù)量表示。機(jī)

11、床自動(dòng)化有半自動(dòng)化和全自動(dòng)化之分。 （4）可靠度可靠度是在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，機(jī)床完成規(guī)定的能力及其穩(wěn)定性。 (5)宜人性 造型與色彩。 噪音，一般機(jī)器允許噪音不大于85dB，精密機(jī)床不大于75dB。 (6)成本 價(jià)值=功能 /成本1.4 機(jī)床的型號(hào)編制機(jī)床的品種規(guī)格繁多，為了便于區(qū)別、使用、管理，必須對(duì)機(jī)床加以分類，并編制型號(hào)。機(jī)床的型號(hào)是機(jī)床產(chǎn)品的代號(hào)，用以表明機(jī)床的類型、通用和機(jī)構(gòu)特性、主要技術(shù)參數(shù)等。我國(guó)的機(jī)床型號(hào)由漢語拼音和阿拉伯?dāng)?shù)字按一定規(guī)律組合而成。本次設(shè)計(jì)機(jī)床型號(hào)：CA6140 。C：類別代號(hào)（車床類）；A：結(jié)構(gòu)特性代號(hào)（結(jié)構(gòu)不同）；6：組別代號(hào)（落地及臥式車床組）；1：系

12、別代號(hào)（臥式車床系）；40：主要參數(shù)（最大車削直徑400mm）。1.5 CA6140型臥式車床簡(jiǎn)介（1）工藝范圍CA6140型臥式車床的工藝范圍很廣，它適應(yīng)于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面，如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成型面；車削端面及各種常用螺紋，；還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和滾花等工藝。CA6140型臥式車的萬能性較大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且自動(dòng)化程度低，在加工形狀比較復(fù)雜的工件時(shí)，換刀比較麻煩，加工過程中輔助時(shí)間比較長(zhǎng)，生產(chǎn)率低，適應(yīng)于單件、小批生產(chǎn)及維修車間。（2）機(jī)床的布局及主要技術(shù)指標(biāo)臥式車床主要加工軸類和直徑不太大的盤、套類零件，故采用臥式布局。主軸水平安裝，刀具在水平面

13、內(nèi)作縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)床的主要部件有：主軸箱、刀架、尾座、床身、床腿、光杠、絲杠、溜板箱、進(jìn)給箱、掛輪變速機(jī)構(gòu)。機(jī)床的主要技術(shù)性能：床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 400mm最大工件長(zhǎng)度 750；1000；1500；2000mm刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 210mm主軸轉(zhuǎn)速： 正轉(zhuǎn) 24級(jí) 101400r/min 反轉(zhuǎn) 12級(jí) 141580 r/min進(jìn)給量: 縱向 64級(jí) 0.0286.33mm/r 橫向 64級(jí) 0.0143.16 mm/r車削螺紋范圍：米制螺紋 44種 P=1192mm 英制螺紋 20種 =224/牙 模數(shù)螺紋 39種 m=0.2548mm 徑節(jié)螺紋 37種 DP=196牙/in主

14、電機(jī)功率： 7.5kW（3）6140的主軸箱在機(jī)床當(dāng)中，主軸箱是一個(gè)非常重要的傳動(dòng)部分，主軸箱中各個(gè)傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系，除要求要保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)外，還要有較高的傳動(dòng)效率，傳動(dòng)件要有足夠的強(qiáng)度和剛度、噪聲要低、振動(dòng)要小、操作方便，還要有良好的工藝性、便于檢修、成本較低、防塵、防漏、外形美觀。同時(shí)，機(jī)床主軸箱還是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)部件，其中有主軸，變速機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等。圖1-1就為主軸箱的展開圖。圖1-1 主軸箱展開圖 1.5.1 傳動(dòng)路線主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的末端是主電動(dòng)機(jī)和主軸，運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶輪傳至主軸箱中的軸。在軸上裝有雙向多片摩擦離合器，使主軸正傳、反轉(zhuǎn)、或停止。它就是傳動(dòng)中的主換

15、向機(jī)構(gòu)，另外，摩擦離合器它還能起到過載保護(hù)作用（當(dāng)機(jī)床過載時(shí)，摩擦片打滑，就可避免損壞機(jī)床）。當(dāng)壓緊離合器左部的摩擦片時(shí)，軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副5（參看圖1-1）和軸雙向滑移齒輪或齒輪副6和雙向滑移齒輪傳給軸，使軸獲得兩種轉(zhuǎn)速。壓緊右部摩擦片時(shí)，經(jīng)齒輪14、軸上的空套齒輪傳給軸上的最右端的固定齒輪。這時(shí)軸至軸間多一個(gè)中間齒輪（空套齒輪），故軸的轉(zhuǎn)向與經(jīng)摩擦離合器左部傳動(dòng)相反。反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一種。當(dāng)離合器處于中間位置時(shí)，左、右摩擦片都沒有被壓緊。軸的運(yùn)動(dòng)不能傳至軸，主軸停轉(zhuǎn)。軸的運(yùn)動(dòng)可通過軸、間三對(duì)齒輪的任一對(duì)傳至軸，故軸裝轉(zhuǎn)共23=6種轉(zhuǎn)速。運(yùn)動(dòng)由軸傳往主軸有兩條路線，分別是高速傳動(dòng)路線和低速傳動(dòng)路線

16、。（1）高速傳動(dòng)路線：主軸上的滑移齒輪移到左端，使之與軸上的右端齒輪嚙合。運(yùn)動(dòng)有軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)這兩個(gè)齒輪直接傳給主軸，得到6種高轉(zhuǎn)速。（2）低速傳動(dòng)路線：主軸上的滑移齒輪移到右端，使主軸上的齒式離合器嚙合。軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)44號(hào)軸（參看圖1-1）和軸大齒輪或經(jīng)軸43號(hào)齒輪與IV齒數(shù)為50的齒輪嚙合，傳給軸、又經(jīng)齒輪副齒數(shù)為20與80和51與50傳給軸，在經(jīng)齒輪副齒數(shù)26與58和齒式離合器傳至主軸，是主軸得到低轉(zhuǎn)速。這些所提到的滑移齒輪副就是傳動(dòng)框圖中的主變速機(jī)構(gòu)。 1.5.2 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)和轉(zhuǎn)速由傳動(dòng)系統(tǒng)圖和傳動(dòng)路線可以看出，主軸正傳時(shí)，可以23=6種高轉(zhuǎn)速和2322=24種低轉(zhuǎn)速。軸之間的4條傳動(dòng)路線的傳

17、動(dòng)比為：i=20/8020/80=1/16j=20/8051/501/4k=50/5020/80=1/4m=50/5051/501式中，j和k基本相同，所以實(shí)際上只有3種不同的傳動(dòng)比。因此，運(yùn)動(dòng)經(jīng)由低速這條傳動(dòng)路線時(shí)，主軸實(shí)際上只能得到23（22-1）=18級(jí)轉(zhuǎn)速。加上由高速路線傳動(dòng)獲得的6級(jí)轉(zhuǎn)速，主軸總共可獲得231+(22-1)=6+18=24級(jí)轉(zhuǎn)速。同理，主軸反轉(zhuǎn)時(shí)，有31+（22-1）=12級(jí)轉(zhuǎn)速。主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速，可根據(jù)各滑移齒輪嚙合狀態(tài)求得，同理還可以計(jì)算出主軸正轉(zhuǎn)時(shí)的24級(jí)轉(zhuǎn)速；反轉(zhuǎn)時(shí)的12級(jí)轉(zhuǎn)速，主軸反轉(zhuǎn)通常不是用于切削，而是用于車削螺紋時(shí)，切削完一刀后使車刀沿螺旋線退回，所以轉(zhuǎn)

18、速較高以節(jié)約輔助時(shí)間。1.6 SolidWorks 三維機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)（1）功能介紹高品質(zhì)的、易學(xué)易用的三維CAD系統(tǒng)功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。如果你熟悉微軟的Windows系統(tǒng)，那你基本上就可以用SolidWorks 來搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使你能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。Solid

19、Works資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，你能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。在目前市場(chǎng)上所見到的三維CAD解決方案中，設(shè)計(jì)過程最簡(jiǎn)便、最方便的莫過于 SolidWorks了。就象美國(guó)著名咨詢公司Daratech所評(píng)論的那樣：“在基于Windows平臺(tái)的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者?！痹跓o與倫比的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括Windows風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘帖），使用SolidWorks ，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百

20、可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。（2）發(fā)展趨勢(shì)SolidWorks現(xiàn)已被法國(guó)Dassault Systemes公司收購，作為其中端主流市場(chǎng)的主打品牌。主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手有：UGS公司的UG，PTC公司的PRO/E。但隨著達(dá)索(Dassault Systemes)公司技術(shù)的迅猛發(fā)展和逐漸完美，SolidWorks2007特別是最新的08已經(jīng)不在是以前的側(cè)重中低端,而且兼顧高端,FEA軟件cosmosworks完美嵌入,使SW在有限元分析領(lǐng)域獨(dú)占熬頭。實(shí)際應(yīng)用：在實(shí)際使用中SolidWorks2008開機(jī)速度比較緩慢，可能導(dǎo)致計(jì)算機(jī)卡死，運(yùn)算速度和內(nèi)存使用負(fù)荷增加。第2章 機(jī)床總體

21、方案設(shè)計(jì)2.1 主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)包括機(jī)床的主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)又包括尺寸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)。（1）主參數(shù)和尺寸參數(shù)機(jī)床主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小及反映機(jī)床最大工作性能的一種參數(shù)。尺寸參數(shù)是指機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)。選擇的機(jī)床型號(hào)是CA6140，車床的最大加工直徑是400mm。正轉(zhuǎn) 24級(jí)反轉(zhuǎn) 12級(jí)反轉(zhuǎn)范圍 141580轉(zhuǎn)/分主傳動(dòng)三角帶型號(hào) B-2570 B2134根數(shù) 4（2）運(yùn)動(dòng)參數(shù)主軸轉(zhuǎn)數(shù)的合理安排根據(jù),在已知變速范圍內(nèi)若采用有級(jí)變速，則應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速分級(jí)。所謂分級(jí)即在變速范圍內(nèi)確定中間各級(jí)轉(zhuǎn)數(shù)。目前，多數(shù)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)是按等比級(jí)數(shù)排列，其公比為。則轉(zhuǎn)速排列為，

22、，。主軸轉(zhuǎn)速排列是等比級(jí)數(shù)規(guī)律分布，主要原因是在轉(zhuǎn)速范圍轉(zhuǎn)速相對(duì)損失均勻，如在加工中某一工序要求的合理轉(zhuǎn)速為n,而在Z級(jí)轉(zhuǎn)速中沒有這個(gè)最佳轉(zhuǎn)速，它是處于和之間，若采用，比轉(zhuǎn)速高，由于過高的切削速度會(huì)使刀具耐用度下降。為了不降低刀具耐用度，一般選用，將造成轉(zhuǎn)速損失，其轉(zhuǎn)速損失為，當(dāng)趨近于時(shí)，仍選用為使用轉(zhuǎn)速。產(chǎn)生的最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率為對(duì)于普通機(jī)床，如果認(rèn)為每級(jí)轉(zhuǎn)速的使用機(jī)會(huì)相同，那么應(yīng)使為一定值，即或=可見任意兩級(jí)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是=變速范圍、公比和級(jí)數(shù)z之間的關(guān)系= 兩邊取對(duì)數(shù)，可寫成 z=1+lg/lg已知z=24 =140 得=1.23查表得 =1.26標(biāo)準(zhǔn)公差范圍表如下：1.061.121

23、.261.411.581.782125.7%16%21%29%37%44%50%與1.06關(guān)系2.2 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.2.1 概述（！）動(dòng)力參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)機(jī)床電機(jī)的功率為7.5KW,選擇 J04-52-4-D型電機(jī)（2）主傳動(dòng)系統(tǒng)的分類 按原動(dòng)機(jī)類型可分為交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，本次設(shè)計(jì)選擇交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。按傳動(dòng)裝置可分為：機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置、電氣傳動(dòng)裝置，本次設(shè)計(jì)選擇機(jī)械傳動(dòng)裝置。按變速連續(xù)性可分為：有級(jí)變速傳動(dòng)、無級(jí)變速傳動(dòng)，本次設(shè)計(jì)選用有級(jí)變速傳動(dòng)。（3）主傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方式 集中傳動(dòng)：主傳動(dòng)系統(tǒng)的全部傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)集中裝在同一主軸箱內(nèi)，稱為集中傳動(dòng)方式。分散傳動(dòng)：主傳動(dòng)

24、系統(tǒng)中的大部分的傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)裝在遠(yuǎn)離主軸的單獨(dú)變速箱中，然后通過帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳到主軸箱的傳動(dòng)方式，稱為分離傳動(dòng)方式。本次設(shè)計(jì)選用集中傳動(dòng)方式。 2.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)及結(jié)構(gòu)式選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)與轉(zhuǎn)速圖的主要區(qū)別是，結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示傳動(dòng)比相對(duì)關(guān)系，而不表示傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)速的絕對(duì)值。在結(jié)構(gòu)網(wǎng)上代表傳動(dòng)比的射線常畫成對(duì)稱形式，所以結(jié)構(gòu)網(wǎng)可以是轉(zhuǎn)速的一種形式，它只規(guī)定傳動(dòng)比相對(duì)關(guān)系，不規(guī)定絕對(duì)值。變速組級(jí)比是指主動(dòng)軸上同一點(diǎn)傳往被動(dòng)軸相鄰兩傳動(dòng)線比值，用表示，為級(jí)比指數(shù)，它相當(dāng)于上述相鄰兩傳動(dòng)線與被傳動(dòng)軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)等比數(shù)列。由于本次設(shè)計(jì)的24級(jí)轉(zhuǎn)速不能為同一等比數(shù)列，故采用分支傳動(dòng)。分

25、支傳動(dòng)式由若干變速組串聯(lián)，再增加并聯(lián)分之的傳動(dòng)形式，也是一種擴(kuò)大變速范圍的常見方法。其傳動(dòng)分為高級(jí)速和低級(jí)速，高級(jí)速有6級(jí)轉(zhuǎn)速，低速級(jí)有18級(jí)轉(zhuǎn)速。高速級(jí)和低速級(jí)分別遵守級(jí)比規(guī)律，在連續(xù)等比數(shù)列中，必須有一個(gè)變速組，其級(jí)比指數(shù)為1，因此該變速組稱為基本組。后面變速組因起擴(kuò)大作用，所以稱為擴(kuò)大組。高速級(jí)和低速級(jí)的前兩個(gè)擴(kuò)大組一致，則低速級(jí)的擴(kuò)大組分別為：第一擴(kuò)大組級(jí)比指數(shù)，第二擴(kuò)大組級(jí)比指數(shù) ，第三擴(kuò)大組級(jí)比指數(shù)。但由于主傳動(dòng)任意傳動(dòng)組的最大變速范圍一般為則第三擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)超出范圍是不允許的，將這個(gè)擴(kuò)大組的變速范圍縮小到許用的極限值，即因此，第三擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)=6（6級(jí)重復(fù)），第i個(gè)擴(kuò)大組

26、級(jí)比指數(shù)綜上所述，我們可以看出結(jié)構(gòu)式簡(jiǎn)單、直觀，能清楚的顯示出變速傳動(dòng)系統(tǒng)中主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z，各變速組的傳動(dòng)順序、傳動(dòng)副數(shù)和各變速組的級(jí)比指數(shù)，其一般表達(dá)式為：根據(jù)傳動(dòng)副的“前緊后松”原則：主傳動(dòng)變速系統(tǒng)中從電機(jī)到主軸通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較高，扭矩較小，尺寸小些，常把傳動(dòng)副較多的變速組安排在慣量，所以選擇Z=18=24-6=2322根據(jù)傳動(dòng)副的“前緊后松“原則：在設(shè)計(jì)主傳動(dòng)變速系統(tǒng)時(shí)，盡可能做到變速組的傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致。這樣個(gè)變速組的變速范圍是逐步增大，在轉(zhuǎn)速圖上表現(xiàn)為傳動(dòng)順序前面的變速組傳動(dòng)比線分布緊密，后面的變速組連線分布疏松，這樣可使前面的各軸轉(zhuǎn)速范圍較小，相當(dāng)于

27、提高軸的最低轉(zhuǎn)速和降低它的最高轉(zhuǎn)速，前者可以減少傳動(dòng)件尺寸，后者可以降低噪聲和振動(dòng)。根據(jù)：級(jí)比 Xi:特性指數(shù)Pi：傳動(dòng)副數(shù)= =2=23=6=（232）-6=6（6級(jí)重復(fù)）所以結(jié)構(gòu)式為：18= 有結(jié)構(gòu)式可以畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng)：（同理可以得出告訴級(jí)的6級(jí)結(jié)構(gòu)圖）2.3 轉(zhuǎn)速圖擬定 2.3.1 擬定轉(zhuǎn)速圖一般原則（1）傳動(dòng)副“前多后少”原則（2）傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致原則（3）確定各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比原則 （i=0、1、2、3j）變速組中最大與最小傳動(dòng)比的比值，稱為該變速組的變速范圍。= i=0、1、2j 依次為基本組，第一，二,j擴(kuò)大組由此可見，式中xi(pi-1)就是變速組中最大傳動(dòng)比的

28、傳動(dòng)線與最小傳動(dòng)比傳動(dòng)線所拉開的格數(shù)。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為避免從動(dòng)齒輪尺寸夠大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制降速最小傳動(dòng)比u主min1/4；為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減小振動(dòng)噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大邊速比u主max2.主傳動(dòng)各變速組的最大變速范圍為R主max=u主max/u主min（22.5）/0.25=810主軸的變速范圍應(yīng)等于主傳動(dòng)變速系統(tǒng)中各個(gè)變速組變速范圍乘積=檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組小，只要最后擴(kuò)大組的變速不超過極限值，其它變速組更不會(huì)超過極限值。 其最后擴(kuò)大組變速范圍R3=4 由此的=1.26其它變速

29、組的變速范圍肯定也符合要求。（4）分配傳動(dòng)比原則a)各個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比應(yīng)盡可能不超過極限傳動(dòng)比u主min和u主maxb）各中間傳動(dòng)軸的最低轉(zhuǎn)速適當(dāng)高些。因?yàn)橹虚g傳動(dòng)軸的軸速高，則在一定條件下，傳遞扭矩小，相應(yīng)的傳動(dòng)件的尺寸也小，因此，按傳動(dòng)順序的個(gè)變速組的最小傳動(dòng)比應(yīng)采用遞減的原則，既要求（5）降低噪聲考慮原則a）簡(jiǎn)化機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)，減小傳動(dòng)齒輪對(duì)數(shù)。b)避免較大的變速傳動(dòng)。c)適當(dāng)降低齒輪圓周運(yùn)動(dòng)速度（6）為減少空載功率損失應(yīng)考慮原則 2.3.2 擬定轉(zhuǎn)速圖(1)確定變速組數(shù)目大多數(shù)機(jī)床廣發(fā)應(yīng)用滑移齒輪變速方式，為滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便要求，通常采用三聯(lián)或雙聯(lián)齒輪，因此18級(jí)轉(zhuǎn)速需要四個(gè)變速組

30、，即18=2322-6（6級(jí)重復(fù)）（2）確定變速組排列方案：遵守前多后少原則，選擇18=2322-6方案，但考慮到反轉(zhuǎn)，采用18=2322-6（3）確定基本組合擴(kuò)大組基本組： x=1 p0 =2第一擴(kuò)大組 =2 =3第二擴(kuò)大組 =6 =2第三擴(kuò)大組 =6 =2（4）畫出各變速組其它連線01間為帶傳動(dòng)得AB線：軸之間為基本組有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)為=1，各相距1格，向上取,傳動(dòng)比為1/，1/,1/,軸之間為第一擴(kuò)大組，有兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)為=3，向上相距3格取，傳動(dòng)比為：，1/，1/.間為第二擴(kuò)大組，有兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)為=9，傳動(dòng)比為，1/。 變速組連線畫出全部連線2.4 計(jì)算轉(zhuǎn)速和

31、齒輪齒數(shù)的確定 2.4.1 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定（1）主軸計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)由（2）各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速軸共有18級(jí)轉(zhuǎn)速，其中轉(zhuǎn)速112r/min,通過斜齒輪使主軸獲得轉(zhuǎn)速：50r/min.即主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，能傳遞全部功率，故軸112r/min轉(zhuǎn)速也能傳遞全部功率，是計(jì)算轉(zhuǎn)速。軸共有12級(jí)轉(zhuǎn)速，其中轉(zhuǎn)速450通過兩聯(lián)齒輪的一組使軸獲得112的計(jì)算轉(zhuǎn)速，均能傳遞全部功率，故軸的450轉(zhuǎn)速也能傳遞全部功率，是計(jì)算轉(zhuǎn)速。其余依次類推，各軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩如下：轉(zhuǎn)速序號(hào)電動(dòng)機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)速（）1450819112045045011250各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速：各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小的，也是強(qiáng)度最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。

32、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：齒輪23裝在軸上，從轉(zhuǎn)速圖可看出23共有18級(jí)轉(zhuǎn)速，經(jīng)齒輪副23-24傳到主軸得到18級(jí)轉(zhuǎn)速，但其中11級(jí)能夠傳遞全部功率，其中最低轉(zhuǎn)速為112r/min,即為齒輪23的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪24的計(jì)算轉(zhuǎn)速：24裝在主軸上，共有18，其中只有50-500，能傳遞全部功率，故齒輪24的計(jì)算轉(zhuǎn)速為50。傳遞全部功率，故齒輪21的計(jì)算轉(zhuǎn)速為450。其余依次類推，各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩如下：齒輪序號(hào)1234567891011計(jì)算轉(zhuǎn)速80511208059009009009005601120450450齒輪序號(hào)1213141516171819202122計(jì)算轉(zhuǎn)速45045011211211245011

33、235645011250 2.4.2 齒輪齒數(shù)的確定機(jī)床轉(zhuǎn)速圖擬定后，則各變速組的傳動(dòng)比，也就確定了?？蛇M(jìn)一步確定格變速組中傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)，皮帶輪的直徑，在確定齒數(shù)時(shí)要注意一下幾點(diǎn)：齒輪的齒數(shù)和SZ不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大。一般推薦齒數(shù)和SZ100-200，常選在100以內(nèi)。同一變速組中的各對(duì)齒輪，其中心距必須保持相等。最小齒輪應(yīng)保證不產(chǎn)生根切，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其最小齒數(shù)（變?yōu)辇X輪除外）。應(yīng)保證最小齒輪的齒數(shù)裝在軸上或軸套上具有足夠的強(qiáng)度。保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。應(yīng)保證轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求。所確定的齒輪齒數(shù)之比為實(shí)際傳動(dòng)比，它與理論傳動(dòng)比一般存在誤差，因而造成主軸

34、轉(zhuǎn)速的誤差，只要轉(zhuǎn)速誤差不超過是允許的，即。式中：主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速，n：主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，：選用的公比。三聯(lián)滑移齒輪通過的條件，變速組內(nèi)有三對(duì)傳動(dòng)副時(shí)應(yīng)檢查滑移齒輪齒數(shù)之間的關(guān)系，以確定其左右滑移時(shí)能順利通過，最大與次大的齒數(shù)差應(yīng)大于4.基本組的傳動(dòng)比 ，查傳動(dòng)比為1.50和1.19的兩行，有數(shù)字者即為可行的方案。結(jié)果如下： =，86，87，88，90，92，94，96，97，98，99，100，=1.19 =90，92，94，98，99，100在以上兩組可以挑出：=90，92，94，98，99，100。我們?nèi)?94，從表中可查出小齒輪齒數(shù)分別為43，38；則可確定大齒輪齒數(shù)分別為：94-38=56，

35、94-43=51；即，=51/43。同理求各擴(kuò)大組組中齒輪齒數(shù)如下表齒輪組基本組第一擴(kuò)大組齒輪齒數(shù)56385143394130502258齒數(shù)和9480齒輪組第二擴(kuò)大組第三擴(kuò)大組齒輪齒數(shù)5050208050502080齒數(shù)和100100第3章 動(dòng)力計(jì)算及參數(shù)計(jì)算3.1 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 3.1.1 各軸功率計(jì)算電機(jī)軸功率：第一軸功率： 聯(lián)軸器或帶傳動(dòng)功率；V帶傳動(dòng)：軸承效率；第二軸功率：，第三軸功率：第四軸功率：第五軸功率：第六軸功率： 3.1.2 各軸扭矩計(jì)算電機(jī)軸扭矩：第一軸扭矩第二軸扭矩：第三軸扭矩：第四軸扭矩：第五軸扭矩：第六軸扭矩：軸號(hào)轉(zhuǎn)速N(r/min)扭矩T(N .m)輸出功

36、率P(KW)電機(jī)軸145049.747.51軸80584.567.1282軸112058.416.843軸450139.506.574軸450133.956.315軸112516.806.066軸501111.625.823.2 齒輪參數(shù)的確定 3.2.1-軸齒輪計(jì)算（1）選擇齒輪材料查表小齒輪選用45#調(diào)質(zhì)大齒輪選用45#調(diào)質(zhì)（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)：按，估取圓周速度V=4.5m/s,照表8-14選取小輪分度圓直徑d1,由公式齒寬系數(shù)查表10-7按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比u=56/38=1.47傳動(dòng)比誤差：小輪轉(zhuǎn)矩：載荷系數(shù)：使用系數(shù)：

37、查表10-2動(dòng)載荷系數(shù)查表10-8的初始值齒向載荷分布系數(shù)查表10-4齒向載荷分配系數(shù)由式及=0得則載荷系數(shù)K的初值為1.86彈性系數(shù)查表10-6，影響系數(shù)查圖10-30（=0）HBS1=245275HBSHBS2=245275HBSV=4.5m/s,公差組8級(jí)=0.4 合適重合度系數(shù) 圖10-26（）需用接觸應(yīng)力 由式（10-12）得接觸疲勞極限應(yīng)力 查圖10-21應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式10-13得按一般可靠度取故的設(shè)計(jì)初值dit代入公式計(jì)算為齒輪模數(shù)，查表小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值為圓角速度，與估取=4.5m/s很相近，對(duì)其取值影響不大，不必修正。 中心距齒寬大齒寬小齒寬(3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)

38、算由式10-5得齒形系數(shù)查圖10-5得小輪大輪重合度系數(shù)由式得許用彎曲應(yīng)力：彎曲疲勞極限查圖10-20彎曲壽命系數(shù)查圖10-18尺寸系數(shù)查圖安全系數(shù)查表則3.2.2-軸之間齒輪計(jì)算（1）選擇齒輪材料查表8-17 小齒輪選用45#調(diào)質(zhì)大齒輪選用45#調(diào)質(zhì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，估取圓周速速，參照表選取小輪直徑，由公式得齒寬系數(shù)查表10-7，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取 小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比： 傳動(dòng)比誤差：小輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù)使用系數(shù)查表10-2動(dòng)載荷系數(shù)查表10-8的初值齒向載荷系數(shù)由式及得載荷系數(shù)K的初值彈性系數(shù)查表10-6接點(diǎn)影響系數(shù)圖10-30重合度系數(shù) 查圖10-2

39、6許用接觸應(yīng)力由式10-12得接觸疲勞極限應(yīng)力查圖10-21應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式10-13得接觸安全強(qiáng)度系數(shù)，查圖，按一般可靠度取故d1的設(shè)計(jì)初值dit代入公式為54.7mm.小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整圓角速度與估取很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正，中心距齒寬 大齒寬 小齒寬 （3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由式齒形系數(shù)查圖10-5， 小輪，大輪應(yīng)力修正系數(shù)查圖8-67小輪，大輪重合度系數(shù)由式許用彎曲應(yīng)力由式彎曲疲勞極限查圖1020彎曲壽命系數(shù)查圖10-28尺寸系數(shù)查圖安全系數(shù)查表則 3.2.3-軸齒輪計(jì)算（1）選擇齒輪材料查表 小齒輪選用45調(diào)質(zhì)大齒輪選用45調(diào)質(zhì)（2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精

40、度等級(jí)，估取圓周速度，參照表選取小輪分度圓直徑，由公式 齒寬系數(shù)查表10-7，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比傳動(dòng)比誤差小輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù)使用系數(shù)查表10-2動(dòng)載荷系數(shù)查表10-8齒向載荷分布系數(shù)查表10-4齒向載荷分配系數(shù)由式及得=1.66查表10-3得載荷系數(shù)的初值彈性系數(shù)查表10-6接點(diǎn)影響系數(shù)查圖1030重合度系數(shù)查圖10-26許用接觸應(yīng)力由式10-12得接觸疲勞極限應(yīng)力，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式10-13得查圖10-19得接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，硬化系數(shù)查圖及說明接觸強(qiáng)度安全系數(shù)，查圖8-27，按一般可靠度取故（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由式10-5得，滿足要求級(jí)公差組8級(jí)=0

41、.4合適K=1.43滿足要求級(jí)公差組8級(jí)合適M=2.5mmK=1.41滿足要求齒數(shù)（Z）分度圓直徑(mm)齒根圓直徑80齒頂圓直徑第一組齒輪3885.579.8759056126120.375130.54396.7591.125101.551114.75109.125119.25第二組齒輪225548.756058145138.751503997.591.25102.541102.596.25107.5307568.758050125118.75130第三組齒輪205043.755580200193.7520550125118.7513050125118.75130第四組齒輪205043.75

42、5580200193.7520550125118.7513050125118.75130第五組齒輪26113.12103.12121.558234.32224.32242.32第六組齒輪63189181.519550150142.5156選其中兩個(gè)齒輪的實(shí)體圖為如下：3.3 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定設(shè)計(jì)功率： 根據(jù)工作條件，原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)類型選擇工況系數(shù)=1.1，然后確定設(shè)計(jì)功率， ， 確定帶型 確定小帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑，驗(yàn)算帶的速度 初定中心距 （6）確定V帶長(zhǎng)度 從表3-7確定相似的基準(zhǔn)長(zhǎng)度確定實(shí)際中心距驗(yàn)算小帶輪包角 確定 V帶根數(shù) 計(jì)算拉應(yīng)力 計(jì)算作用在軸上的壓力 3.4 離合器設(shè)計(jì)

43、計(jì)算離合器在機(jī)器運(yùn)行過程中可將出動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)結(jié)合和分離。也能完成啟動(dòng)，停車，換向，變速，定向及過載保護(hù)。對(duì)離合器的要求是，結(jié)合平穩(wěn)，分離迅速，工作可靠，操縱省力方便，尺寸小，重量輕。計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果摩擦面平均值Dm71mm摩擦面平均圓周速度V摩擦面對(duì)數(shù)YY應(yīng)取為偶數(shù)K：工作儲(chǔ)備系數(shù)K=1.3T :傳遞的轉(zhuǎn)距摩擦系數(shù)0.12取1內(nèi)外摩擦片總數(shù)Z軸向壓緊力Q離合器的類型：操縱離合器：機(jī)械式，汽動(dòng)式，液壓式，電磁式。摩擦式-如圓盤，圓錐，彈簧，氣胎離合器。本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械片式摩擦離合器，采用凸二式外摩擦片。第4章 軸的設(shè)計(jì)4.1 各軸尺寸計(jì)算（1）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算初步估計(jì)軸徑已知：傳遞功率，最小直

44、徑。選用45#鋼作為軸的材料，A取110，得 查機(jī)械手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)選用8*32*38*6的花鍵。 制出定位軸肩：取軸肩高度h=4mm，所以一軸的直徑為32+8=40 mm.選用208型號(hào)的深溝球軸承，內(nèi)徑為40mm。I軸的實(shí)體圖如下：（2）軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明初定軸徑：因?yàn)橛墟I槽，軸徑增大3%-5%，A取110，左右兩端留有退刀槽，選用圓錐滾子軸承，內(nèi)徑為25mm .查機(jī)械手冊(cè)按標(biāo)準(zhǔn)采用6*28*32*7的花鍵，所以軸徑為32mm . 選用軸的材料為45#鋼，并且調(diào)治到。II軸的實(shí)體圖如下：（3）軸的節(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初定直徑：有兩個(gè)鍵槽時(shí)，直徑增加7%-10%。選用45#鋼，A取110，查機(jī)械手冊(cè)按標(biāo)準(zhǔn)選用6*

45、28*32*7的化鍵。采用圓錐滾子軸承，型號(hào)為7209E,內(nèi)徑為45 mm. 軸肩升高2.5mm，故軸徑為50mm。III軸的實(shí)體圖如下：（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初定軸徑：因?yàn)橛墟I槽，所以軸徑增大3%-5%，A取110，左右兩端留有退刀槽，選用圓錐滾子軸承，內(nèi)徑為30mm.查機(jī)械手冊(cè)按標(biāo)準(zhǔn)采用8*38*42*8的花鍵。作為中間軸，它要實(shí)現(xiàn)4級(jí)變速，需要兩組滑移齒輪，則該軸應(yīng)設(shè)計(jì)成階梯狀，較小軸徑處采用8*32*38*6的花鍵。故軸直徑為42mm。選用軸的材料為45#鋼。IV軸的實(shí)體圖如下：（5）軸的計(jì)算及說明初定軸徑：因?yàn)橛墟I槽，軸徑增加3%-5%，A取110，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)按標(biāo)準(zhǔn)采用8*46*50

46、*6的花鍵。采用圓錐滾子軸承，內(nèi)徑為35mm。軸肩身高8mm，故直徑為50mm。選用45#鋼為軸的材料。V軸的實(shí)體圖如下：（6）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初定軸徑：因?yàn)橛墟I槽，軸徑增加3%-5%，A取110，為了便于加工較長(zhǎng)的工件，主軸設(shè)計(jì)成空心軸，對(duì)于空心軸，需將式中計(jì)算值再乘以b ,b取1.05，故，取70mm .選用45#鋼。VI軸的實(shí)體圖如下：4.2 軸的校核 4.2.1 I軸的強(qiáng)度校核（1）計(jì)算作用在齒輪上的力圓周力：徑向力：齒輪分度圓直徑：齒輪在水平面上的力: 齒輪在垂直面上的力：（2）軸承反力水平面： 垂直面： 求齒輪處彎矩 (4) 合成彎矩M (5)按彎矩合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 4.2.2主軸

47、的設(shè)計(jì)和校核（1）主軸組件的設(shè)計(jì)和要求旋轉(zhuǎn)精度的要求;主軸組件應(yīng)具有一定的剛度；因在切削運(yùn)動(dòng)中有強(qiáng)迫震動(dòng)和自激震動(dòng)，故應(yīng)具有一定抗震性；必須控制溫升和熱變形；應(yīng)具有長(zhǎng)期保持原有精度的能力（2）主軸計(jì)算及校核作用在左齒輪上的力 初步估算直徑 齒輪處彎矩按彎矩合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度考慮彎矩和扭矩在軸截面引起的應(yīng)力循環(huán)特性差異的系數(shù)，取 綜上，主軸徑選擇100mm合格，內(nèi)徑.第5章 典型零件加工工藝生產(chǎn)實(shí)際中，零件的結(jié)構(gòu)千差萬別，但其基本幾何構(gòu)成不外是外圓、內(nèi)孔、平面、螺紋、齒面、曲面等。很少有零件是由單一典型表面所構(gòu)成，往往是由一些典型表面復(fù)合而成，其加工方法較單一典型表面加工復(fù)雜，是典型表面加工方

48、法的綜合應(yīng)用。下面介紹軸類零件、齒輪零件的典型加工工藝。5.1 軸類零件加工 5.1.1 軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）功用 軸類零件是機(jī)械加工中經(jīng)常遇到的零件之一，在機(jī)器中，主要用來支承傳動(dòng)零件如齒輪、帶輪，傳遞運(yùn)動(dòng)與扭矩，如機(jī)床主軸；有的用來裝卡工件，如心軸。圖51 軸的種類(a) 光軸 (b) 空心軸 (c) 半軸 (d) 階梯軸 (e) 花鍵軸(f) 十字軸 (g) 偏心軸 (h) 曲軸 (i) 凸輪軸 （2） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，通常由外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等表面構(gòu)成。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類有：光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、半

49、軸、凸輪軸、偏心軸、十字軸和花鍵軸等）四類。如圖5-1所示。若按軸的長(zhǎng)度和直徑的比例來分，又可分為剛性軸（L/d12）和撓性軸（L/d12）兩類。 5.1.2 軸類零件的主要技術(shù)要求(1) 加工精度 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT 5IT7；另一類為與各類傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6IT9。 形狀精度 主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 相互位置精度 包括內(nèi)、外

50、表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。(2) 表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來確定。支承軸頸常為0.21.6m，傳動(dòng)件配合軸頸為0.43.2m。 5.1.3 軸類零件的材料、毛坯及熱處理(1) 軸類零件材料 常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對(duì)高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。(2) 軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻

51、分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。(3) 軸類零件的熱處理鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。圖52 CA6140車床的主軸簡(jiǎn)圖調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。 5.1.4 車床主軸的加工工藝1CA6140車床主軸技術(shù)要求及功用 圖5-2為CA6140車床主軸零件簡(jiǎn)圖。由零件簡(jiǎn)圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動(dòng)件的圓柱、圓錐面，安裝滑動(dòng)齒輪的花鍵，安裝卡

52、盤及頂尖的內(nèi)外圓錐面，聯(lián)接緊固螺母的螺旋面，通過棒料的深孔等。下面分別介紹主軸各主要部分的作用及技術(shù)要求：(1) 支承軸頸 主軸二個(gè)支承軸頸A、B圓度公差為0.005mm，徑向跳動(dòng)公差為0.005mm；而支承軸頸112錐面的接觸率70%；表面粗糙度Ra為0.4m；支承軸頸尺寸精度為IT5。因?yàn)橹鬏S支承軸頸是用來安裝支承軸承，是主軸部件的裝配基準(zhǔn)面，所以它的制造精度直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。(2) 端部錐孔 主軸端部?jī)?nèi)錐孔（莫氏6號(hào)）對(duì)支承軸頸A、B的跳動(dòng)在軸端面處公差為0.005mm，離軸端面300mm處公差為0.01 mm；錐面接觸率70%；表面粗糙度Ra為0.4m；硬度要求4550HR

53、C。該錐孔是用來安裝頂尖或工具錐柄的，其軸心線必須與兩個(gè)支承軸頸的軸心線嚴(yán)格同軸，否則會(huì)使工件（或工具）產(chǎn)生同軸度誤差。(3) 端部短錐和端面 頭部短錐C和端面D對(duì)主軸二個(gè)支承軸頸A、B的徑向圓跳動(dòng)公差為0.008mm；表面粗糙度Ra為0.8m。它是安裝卡盤的定位面。為保證卡盤的定心精度，該圓錐面必須與支承軸頸同軸，而端面必須與主軸的回轉(zhuǎn)中心垂直。 (4) 空套齒輪軸頸 空套齒輪軸頸對(duì)支承軸頸A、B的徑向圓跳動(dòng)公差為0.015 mm。由于該軸頸是與齒輪孔相配合的表面，對(duì)支承軸頸應(yīng)有一定的同軸度要求，否則引起主軸傳動(dòng)嚙合不良，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速很高時(shí)，還會(huì)影響齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性并產(chǎn)生噪聲。(5) 螺紋 主軸

54、上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動(dòng)的原因之一，所以應(yīng)控制螺紋的加工精度。當(dāng)主軸上壓緊螺母的端面跳動(dòng)過大時(shí)，會(huì)使被壓緊的滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)的軸心線產(chǎn)生傾斜，從而引起主軸的徑向圓跳動(dòng)。2主軸加工的要點(diǎn)與措施圖5-3 組合磨削主軸加工的主要問題是如何保證主軸支承軸頸的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度，主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度以及它們對(duì)支承軸頸的位置精度。主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保證。磨削前應(yīng)提高精基準(zhǔn)的精度。保證主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度同樣應(yīng)采用精密磨削的方法。為了保證外錐面相對(duì)支承軸頸的位置精度，以及支承軸頸之間的位置精度

55、，通常采用組合磨削法，在一次裝夾中加工這些表面，如圖5-3所示。機(jī)床上有兩個(gè)獨(dú)立的砂輪架，精磨在兩個(gè)工位上進(jìn)行，工位精磨前、后軸頸錐面，工位用角度成形砂輪，磨削主軸前端支承面和短錐面。主軸錐孔相對(duì)于支承軸頸的位置精度是靠采用支承軸頸A、B作為定位基準(zhǔn)，而讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺(tái)上加工來保證。以支承軸頸作為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)錐面，符合基準(zhǔn)重合原則。在精磨前端錐孔之前，應(yīng)使作為定位基準(zhǔn)的支承軸頸A、B達(dá)到一定的精度。主軸錐孔的磨削一般采用專用夾具，如圖5-4所示。夾具由底座1、支架2及浮動(dòng)夾頭3三部分組成，兩個(gè)支架固定在底座上，作為工件定位基準(zhǔn)面的兩段軸頸放在支架的兩個(gè)V形塊上，V形塊鑲有硬質(zhì)合金

56、，以提高耐磨性，并減少對(duì)工件軸頸的劃痕，工件的中心高應(yīng)正好等于磨頭砂輪軸的中心高，否則將會(huì)使錐孔母線呈雙曲線，影響內(nèi)錐孔的接觸精度。后端的浮動(dòng)卡頭用錐柄裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)，工件尾端插于彈性套內(nèi)，用彈簧將浮動(dòng)卡頭外殼連同工件向左拉，通過鋼球壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄端面，限制工件的軸向竄動(dòng)。采用這種聯(lián)接方式，可以保證工件支承軸頸的定位精度不受內(nèi)圓磨床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，也可減少機(jī)床本身振動(dòng)對(duì)加工質(zhì)量的影響。主軸外圓表面的加工，應(yīng)該以頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。但在主軸的加工過程中，隨著通孔的加工，作為定位基準(zhǔn)面的中心孔消失，工藝上常采用帶有中心孔的錐堵塞到主軸兩端孔中，如圖5-4所示，讓錐堵的頂尖孔

57、起附加定位基準(zhǔn)的作用。圖54 錐堵與錐套心軸a) 錐堵 b) 錐套心軸3CA6140車床主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一和互為基準(zhǔn)等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。由于主軸外圓表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是主軸軸心線，根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則考慮應(yīng)選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準(zhǔn)面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來，有利于保證加工面間的位置精度。所以主軸在粗車之前應(yīng)先加工頂尖孔。為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，宜按互為基準(zhǔn)的原則選擇基準(zhǔn)面。如車小端120錐孔和大端莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)， 以

58、與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準(zhǔn)加工出來的外圓柱面為定位基準(zhǔn)面（因支承軸頸系外錐面不便裝夾）；在精車各外圓（包括兩個(gè)支承軸頸）時(shí)，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)，又以兩圓柱面為定位基準(zhǔn)面；粗、精磨兩個(gè)支承軸頸的112錐面時(shí)，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6號(hào)錐孔時(shí)，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準(zhǔn)每轉(zhuǎn)換一次，都使主軸的加工精度提高一步。4CA6140車床主軸主要加工表面加工工序安排CA6140車床主軸主要加工表面是75h5、80h5、90g5、105h5軸頸，兩支承軸頸及大頭錐孔。它們加工的尺寸精度在IT5IT6之間，表面粗糙度Ra為

59、0.40.8m。主軸加工工藝過程可劃分為三個(gè)加工階段，即粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車外圓等）；半精加工階段（半精車外圓，鉆通孔，車錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車外圓等）；精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。在機(jī)械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進(jìn)行，即粗車調(diào)質(zhì)（預(yù)備熱處理）半精車精車淬火-回火（最終熱處理）粗磨精磨。綜上所述，主軸主要表面的加工順序安排如下：外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工過的外圓表面定位）錐孔粗加工（以半精加工過的外圓表面定位，加工后配錐堵）外

60、圓表面精加工（以錐堵頂尖孔定位）錐孔精加工（以精加工外圓面定位）。圖55 磨主軸錐孔夾具1彈簧 2鋼球 3浮動(dòng)夾頭 4彈性套內(nèi) 5支架 6底座當(dāng)主要表面加工順序確定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。對(duì)主軸來說非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進(jìn)行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費(fèi)工時(shí)。但這些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面過程中損傷已精加工過的主要表面。對(duì)凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應(yīng)安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車之后，精磨之前進(jìn)行加工。主軸螺