畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-CA6140車床主軸箱的設(shè)計(jì)

南京工第職業(yè)技銜學(xué)院 系/專業(yè) 學(xué)生姓名--訂南京工事職葉技銜學(xué)院--訂畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙CA6140車床主軸箱設(shè)計(jì)摘要CA6140車床作為主要的車削加工機(jī)床，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)中，適用于車削內(nèi)外圓柱面，圓錐面及其它旋轉(zhuǎn)面，車削各種公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，并能進(jìn)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(dǎo)軌面經(jīng)中頻淬火，經(jīng)久耐用。機(jī)床主軸孔徑大，操作靈便集中，溜板設(shè)有快移機(jī)構(gòu)。機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度與傳動剛度均比較高，功率利用率也比較高，適于強(qiáng)力高速切削。其主軸箱是車床的動力源將動力和運(yùn)動傳遞給機(jī)床主軸的基本環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)主要針對CA6140機(jī)床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有車床運(yùn)動參數(shù)的確定、傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定、主要設(shè)計(jì)零件的驗(yàn)算。線關(guān)鍵詞：CA6140機(jī)床主軸箱零件CA6140latheasamajorturningprocessingmachine,widelyusedinmechanicalprocessingindustry,suitableforcuttingYuanZhuMianinsidetapersurfaceandotherrotation,face,cuttingvariousmetric,imperial,moduleandthread,anddiameterdrilling,reamingandheamingwork.Ingeneral,lathebedwidthwithhighstiffness,guidesurfacebyfrequencyquenchinganddurable.Spindleaperture,centralizedoperationspirit,hasmovedfast.Machinestructurestiffnessandstiffnessarerelativelyhigh,transmissionpowerutilizationrateishigh,suitableforhighspeedcuttingpower.Itisthepowersourceofthelathespindleboxwillforceandmotiontothespindleofbasiclink.ThisdesignismainlyforthespindleboxCA6140machinedesign,designisthemaincontentoflathemovementparameters,transmissionschemeandtransmissionsystemgraphandthemaindesignparts.Keywords:CA6140spindleboxparts-門線第一章緒論 1 11.2車床的規(guī)格和用途 11.2.1車床的規(guī)格 11.2.2車床的用途 12.1確定極限轉(zhuǎn) 22.2確定公比 22.3求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z 22.4確定結(jié)構(gòu)式 2第三章傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 23.1繪制傳動系統(tǒng)圖 23.1.1選定電動機(jī) 23.1.2分配總降速傳動比 23.1.3確定傳動軸的軸數(shù) 23.1.4繪制轉(zhuǎn)速圖 23.2傳動路線圖 53.2.1傳動系統(tǒng)可用傳動路線表達(dá)式 53.2.2車削米制螺紋時傳動鏈的傳動路線 53.2.3加工螺紋時的傳動路線表達(dá)式歸納總結(jié) 6第四章主要設(shè)計(jì)零件的驗(yàn)算 64.1主軸箱的箱體 64.2傳動系統(tǒng)的I軸及軸上零件設(shè)計(jì) 84.2.1普通V帶選擇與計(jì)算 84.2.2離合器的選擇與計(jì)算 4.2.3齒輪的驗(yàn)算 4.2.4傳動軸的驗(yàn)算 4.2.5軸承疲勞強(qiáng)度校核 4.3.傳動系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 4.3.1齒輪的驗(yàn)算 4.3.2傳動軸的驗(yàn)算 4.3.3軸組件的剛度驗(yàn)算 4.4傳動系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 南京工第職葉技銜學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙4.4.1齒輪的驗(yàn)算 4.4.3軸組件的剛度驗(yàn)算 致謝 參考文獻(xiàn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙第一章緒論車削加工是由車床、車刀、車床夾具和工件共同構(gòu)成的車削工藝系統(tǒng)中完成的。車床有許多不同的類型，如臥式車床、專用車床以及數(shù)控車床等。加工過程中，車床的主要作用是加工工藝系統(tǒng)提供必需的動力，按加工要求準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動，保證工件和刀具之間的正確位置。臥式車床使用非常普遍，其軸以水平方式放置。CA6140型臥式車床是一種通用性強(qiáng)、工藝范圍廣泛的車床。CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。主軸箱安裝在床身的左上端，內(nèi)裝主傳動系統(tǒng)和主軸部件。主軸的端部可安裝卡盤，用以夾持工件，帶動工件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動。主軸箱又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將運(yùn)動傳給進(jìn)給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機(jī)床的使用價值就會降低。通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和線1.2車床的規(guī)格和用途1.2.1車床的規(guī)格CA6140車床可以加工各種軸類、套筒類和盤類工作；車削米制、英制、模數(shù)制、徑節(jié)制4種螺紋；還可以利用車床上的尾座進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、套螺紋等。1.2.2車床的用途主軸三支撐均采用滾動軸承；進(jìn)給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)；縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱，并附有快速電機(jī)。該機(jī)床剛性好、功率大、操作方便。第二章車床運(yùn)動參數(shù)的確定南京工第職葉技銜學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ=1.12Z=lgRn/1gp+1=1g14/lg1.12+1=24線第三章傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定3.1繪制傳動系統(tǒng)圖一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動，如無特殊性能要求，多采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。Y系列電動機(jī)高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運(yùn)行安全可靠。根據(jù)機(jī)床所需功率選擇Y160M-4,其同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,功率11KW?？偨邓賯鲃颖葹閡ll=nmin/nd=10/1500≈6.67×10-3,nmin為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6先按傳動軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格距1gφ畫出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上，先分配從電動機(jī)轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上u(k→k+1)min.再按結(jié)構(gòu)式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線，從而確定了各傳動副的傳動比。轉(zhuǎn)速圖如下圖3-1所示：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙南京工事職葉技銜學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙圖3-1CA6140轉(zhuǎn)速圖傳動系統(tǒng)圖見圖3-2所示：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙4×2.25JvitJvitd23000WnWn畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙3.2傳動路線圖3.2.1傳動系統(tǒng)可用傳動路線表達(dá)式線圖3-3CA6140傳動路線表達(dá)式車削米制螺紋時傳動鏈的傳動路線表達(dá)式：圖3-4車削米制螺紋時傳動鏈的傳動路線表達(dá)式畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙3.2.3加工螺紋時的傳動路線表達(dá)式歸納總結(jié)第四章主要設(shè)計(jì)零件的驗(yàn)算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(mm3)壁厚(mm)南京工第職葉畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙>500×500×300-800×500×500線箱體在主軸箱中起支承和定位的作用。CA6140主軸箱中共有15根軸，軸的定位要靠箱體上安裝空的位置來保證，因此，箱體上安裝空的位置的確定很重要。本設(shè)計(jì)中各軸安裝孔的位置的確定主要考慮了齒輪之間的嚙合及相互干涉的問題，根據(jù)各對配合齒輪的中心距及變位系數(shù)，并中心距(a)=1/2(d1+d2)+ym(式中y是中心距變動系數(shù))中心距Ⅱ-Ⅲ=(39+41)/2×2.25=90mm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圖4-1箱體零件圖箱體在床身上的安裝方式，機(jī)床類型不同，其主軸變速箱的定位安裝方式亦不同。有固定式、移動式兩種。車床主軸箱為固定式變速箱，用箱體底部平面與底部突起的兩個小垂直面定位，用螺釘和壓板固定。本主軸箱箱體為一體式鑄造成型，留有安裝結(jié)構(gòu)，并對箱體的底部為安裝進(jìn)行了體的顏色根據(jù)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)確定，并考慮機(jī)床實(shí)際使用地區(qū)人們心理上對顏色的喜好及風(fēng)箱體中預(yù)留了潤滑油路的安裝空間和安裝螺紋孔及油溝，具體表達(dá)見箱體零件圖。南京工第職葉技銜學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙線普通V帶的選擇應(yīng)保證帶傳動不打滑的前提下能傳遞最大功率，同時要有足夠的疲勞強(qiáng)度Pc=KAPKA——工作情況系數(shù)，此處取為1.1。帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得PC=12.1(KW),根據(jù)計(jì)算功率PC和小輪轉(zhuǎn)數(shù)nl,即可從三角膠帶選型圖上選擇膠帶的型號。此次設(shè)計(jì)選擇的為A型膠帶。小帶輪基準(zhǔn)直徑24為130mm,大帶輪基準(zhǔn)直徑。為230mm;3)確定中心距a、帶長L、驗(yàn)算包角α:中心距過大回引起帶的顫動，過小則單位時間內(nèi)帶的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)過多，疲勞壽命降低；包0.75(d1+d2)≤aO≤2(d1+d2),此次設(shè)計(jì)定為1000mm。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙線由幾何關(guān)系按下式初定帶長L0:LO≈2a0+0.5π(d1+d2)+(mm)按相關(guān)資料選擇與L0較接近的節(jié)線長度LP按下式計(jì)算所需中心距，考慮安裝、調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距a的變動范圍為由以上計(jì)算得中心距a=223mm,帶長為2722.5mm,查表，取=2800mm;d?-d?驗(yàn)算包角：α=1800-a*57.30=154.090≥1200,符合設(shè)計(jì)要求.4)計(jì)算膠帶的彎曲次數(shù)u:5)確定三角膠帶的根數(shù)Z:根據(jù)計(jì)算功率PC和許用功率，可求得膠帶根數(shù)Z,單根V帶的基本額定功率PC,查表，取2.28kW;單根V帶的基本額定功率增量帶的根數(shù)圓整z取4,即需用4根膠帶。6)確定初拉力F0和對軸的壓力Q:單根帶初拉力q——帶每米長質(zhì)量，查表，取0.10; 圖4-2V形帶剖視圖4.2.2離合器的選擇與計(jì)算設(shè)計(jì)離合器時，首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸，如為軸裝式時，外摩擦片的內(nèi)徑d應(yīng)比花鍵軸大2～6mm,內(nèi)摩擦片的外徑D的確定，直接影響離合器的徑向和軸向尺寸，甚至影響摩擦片的外徑尺寸受到外形輪廓的限制，內(nèi)徑又由安裝它的軸徑d來決定，而內(nèi)外徑的尺寸決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離合器的結(jié)構(gòu)與性能。表示這一特性系數(shù)-線畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙-線畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙機(jī)床上采用的摩擦片9值可在0.47～0.67范圍內(nèi)，此處取Φ=0.5,則內(nèi)摩擦片外徑D2=90/0.5=44mm按扭矩確定摩擦離合面的數(shù)目Z:K——安全系數(shù)，此處取為1.4;[P]——摩擦片許用比壓，取為0.836MPa;f——摩擦系數(shù)，查得f=0.08;S——內(nèi)外片環(huán)行接觸面積，S(D22—D12)=4841.2mm2;KV——速度修正系數(shù)，根據(jù)平均圓周速度查表取為1.0;Km——結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，查表為1.0;將以上數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得Z≥10.13圓整為整偶數(shù)11,離合器內(nèi)外摩擦片總數(shù)i=Z+1=12。計(jì)算摩擦離合器的軸向壓力Q:Q=S[P]KV=3.57×10?毫米，一般隨摩擦面中徑增大而加大。內(nèi)外片分離時的最小摩擦片厚度b=1,1.5,1.75,2毫米，一般隨摩擦面中徑增大而加大。內(nèi)外片分離時的最小間隙為(0.2～0.4)mm。-線畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙-線畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙取Ks=Ksmin;畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙傳至I軸時的最大轉(zhuǎn)速為：N=N?·η=5.625kwn;=n?=820r/min在離合器兩齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為50×2.25,且齒寬為B=12mmu=1.05符合強(qiáng)度要求。驗(yàn)算56×2.25的齒輪：符合強(qiáng)度要求A-A圖4-3I軸的齒輪畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙.n,—該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min)線………線A，畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙D、d—花鍵軸的大徑和小徑(mm);N—花鍵鍵數(shù)；故此花鍵軸校核合格A-AA-A4.2.5軸承疲勞強(qiáng)度校核T—工作期限(h),對一般機(jī)床取10000—15000小時。-線畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙-線畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙4.3.傳動系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙Ks=K?K?KxK?m=2.25N=N?·η=5.77kwn;=n?=1207.78r/min在雙聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為38×2.25,且齒寬為B=14mmu=1.0539×2.25齒輪采用整淬n;=n?=1207.78r/minN=N●η=5.71kwB=14mmu=1故此齒輪合格n,=n?=1207.78r/minN=N●η=5.1kwB=14mmu=4n;=n?=1207.78r/minN=N●η=5.1kwB=14mmu=1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙4.3.2傳動軸的驗(yàn)算軸的抗彎斷面慣性矩(mm?)花鍵軸式中d—花鍵軸的小徑(mm);i—花軸的大徑(mm);式中N—該軸傳遞的最大功率(kw);線式中D—齒輪節(jié)圓直徑(mm),D=mZ。齒輪的徑向力P,式中α—為齒輪的嚙合角；符合校驗(yàn)條件花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算----------……………畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙----------……………畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙D、d—花鍵軸的大徑和小徑(mm);L—花鍵工作長度；N—花鍵鍵數(shù)；K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8;故此花鍵軸校核合格圖4-5花鍵軸4.3.3軸組件的剛度驗(yàn)算兩支撐主軸組件的合理跨距主軸組件的跨距對其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對合理跨距L。進(jìn)行計(jì)算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于L。時，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。《機(jī)床設(shè)計(jì)》的教科書中的主軸組件柔度方程系在主軸端部C點(diǎn)家在時主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為：式中L。—合理跨距；-線-線畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙T—工作期限(h),對一般機(jī)床取10000—15000小時。f=1.1～1.3;畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙線4.4傳動系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設(shè)計(jì)Ks=K?K?KxK?畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。線三軸上的三聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理線傳至三軸時的最大轉(zhuǎn)速為：N=N?·η=5.42kw在三聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為41×2.25,且齒寬為B=12mm驗(yàn)算50×2.5的齒輪：50×2.5齒輪采用整淬n,=n?=1148.86r/minN=N●n=5.1kwB=15mmu=1驗(yàn)算63×3的齒輪：63×3齒輪采用整淬n;=n?=1148.86r/minN=N●η=5.1kwB=10mmu=4故此齒輪合格驗(yàn)算44×2齒輪：44×2齒輪采用整淬n,=n?=1148.86r/minN=N·η=5.1kwB=10mmu=1故此齒輪合格畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙圖4-6齒輪4.4.2傳動軸的驗(yàn)算對于傳動軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。花鍵軸式中d—花鍵軸的小徑(mm);i—花軸的大徑(mm);b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；傳動軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險斷面上的最大扭矩求得：式中N—該軸傳遞的最大功率(kw);畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙4.4.3軸組件的剛度驗(yàn)算畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙或按計(jì)算負(fù)荷C的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：機(jī)床體動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。其額定壽命L。的-fK√K,K1P≤[C](N)式中L。—額定壽命(h);C—滾動軸放數(shù)截；(N),根據(jù)《軸承手冊》或《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》查取，單位用(kgf)應(yīng)換算成TN);工作期限(h),對一般機(jī)床取10000—15000小時。e—壽命系數(shù)，對球軸承?=3,對滾子軸fp=1.1～1.3;線線K,—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2;L=24863h≥[T]L?=32003h≥[T]L?=19852h≥[T]故軸承校核合格畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙第五章總結(jié)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)床主軸的基本環(huán)節(jié)，其機(jī)構(gòu)復(fù)雜而巧妙。隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對這幾個月自己在公司的一次較全面的總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)