【正文】 CA6140車床主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文緒論1簡介主題金屬切削機(jī)床是采用切削工具，去除工件上多余的金屬它是制造機(jī)器的機(jī)器，通常稱之為“機(jī)床”。金屬切削機(jī)床是人類在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，生產(chǎn)的不斷改進(jìn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造而發(fā)展起來的。最早的機(jī)床它是依靠雙手工作。最早的加工對象是木料。后來慢慢地加工別的種類的東西，出現(xiàn)了依賴人的體力勞動(dòng)，使工件往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原始機(jī)床。當(dāng)金屬成為新的加工對象時(shí)，鉆孔和車床得都需要增加動(dòng)力，水力，風(fēng)力和畜力的驅(qū)動(dòng)機(jī)成為當(dāng)時(shí)的主流。 18世紀(jì)，出現(xiàn)了蒸汽機(jī)，它可以為提供能量，從而使生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了革命性的變化。近年來，隨著一些先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)并應(yīng)用于機(jī)床，機(jī)床發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。高效率高速高精度，柔性自動(dòng)化智能化已經(jīng)成為當(dāng)代機(jī)床的發(fā)展趨勢，更好的造福于人類和社會(huì)發(fā)展。近年來，機(jī)器的發(fā)展的主流是數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床，需要很少的人工操作，主要是靠編輯好的數(shù)控程序，來完成機(jī)械零件的加工。因此，機(jī)床的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)大大增加了。數(shù)控機(jī)床的柔性化，使得機(jī)床的生產(chǎn)效率提高，生產(chǎn)的廢品量下降，已經(jīng)從小批量生產(chǎn)進(jìn)入大批量的生產(chǎn)的量。當(dāng)然，修改方便，輕松實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級換代，也是數(shù)控機(jī)床成為大批量機(jī)械加工的一個(gè)重要原因[4]。中國機(jī)床當(dāng)前已經(jīng)取得了很大成績，但與世界先進(jìn)水平相比，還有較大的差異。主要差別在：精確度、穩(wěn)定性、可靠性等；機(jī)床的復(fù)合性能差距較大，目前市場上的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心多用于航天航空核電等，數(shù)控系統(tǒng)的差距，數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心；其他關(guān)鍵配套件差距。在技??術(shù)水平方面有很明顯的性能差距，在高端數(shù)控機(jī)床的落后最主要還是在主要功能零部件上的技術(shù)落后，一臺(tái)機(jī)床上最主要的組成部分是什么——絲杠、導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、力矩電機(jī)、電主軸、編碼器，這些主要功能部件大部分我們還不能支持使用國產(chǎn)的。機(jī)械零部件是一方面，但是要完全靠機(jī)械部分來提高整體精度和可要性，那么要求越高成本可能要成倍增加，所以要靠控制部分——數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)精確控制，我們在高檔數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動(dòng)控制方面的落后也會(huì)直接制約高端機(jī)床的發(fā)展【7,8】。 CA6140機(jī)器的說明CA614車床可進(jìn)行各種工作，加工公制，英制，模數(shù)和徑節(jié)螺紋。三個(gè)主軸支撐的滾動(dòng)軸承。進(jìn)料系統(tǒng)常見的是雙軸滑移齒輪機(jī)構(gòu)，用十字手柄操作縱向和橫向的進(jìn)給，具有快速電機(jī)。機(jī)器剛性強(qiáng)，功率大，操作方便。主要技術(shù)參數(shù)如下：工件最大回轉(zhuǎn)直徑 Dmax(mm)最高轉(zhuǎn)速 nmax()最低轉(zhuǎn)速()電機(jī)功率P（kW）公比Φ轉(zhuǎn)速級數(shù)Z4001400101124 CA6140主軸箱 主軸箱的功用主軸箱功能是支撐主軸和推動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，并使其啟動(dòng)，停止和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的其他功能【7,8】。 主軸箱組成及特點(diǎn)（1）制動(dòng)器及操縱機(jī)構(gòu) 制動(dòng)裝置的功用是在車床停機(jī)過程中，克服主軸箱內(nèi)各運(yùn)動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)慣性，使主軸迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以縮短輔助時(shí)間。（2）主軸部件 主軸是車床的關(guān)鍵部分，在工作時(shí)承受很大的切削抗力。工件的精度和表面粗糙度，在很大程度上決定于主軸部件的剛度和回轉(zhuǎn)精度。（3）卸荷帶輪裝置 卸荷帶輪裝置是帶輪傳動(dòng)中產(chǎn)生的拉力，通過軸承、法蘭盤傳給主軸箱的結(jié)構(gòu)。（4）摩擦離合器 主軸箱內(nèi)的雙向機(jī)械多片式摩擦離合器，它具有左、右兩組由若干內(nèi)、外摩擦片交疊組成的摩擦片組。（5）主軸變速操縱機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)主要用來控制箱內(nèi)一根軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和另一根軸上的三聯(lián)滑移齒輪。（6）主軸箱中各傳動(dòng)件的潤滑 主軸箱的潤滑是由專門的潤滑系統(tǒng)提供的。CA6140型車床主軸箱潤滑的特點(diǎn)是箱體外循環(huán)。油液將主軸箱中摩擦所產(chǎn)生的熱量帶至箱體外的油箱中，冷卻后再流入箱體，因此就可以減少主軸箱的熱變形，以提高機(jī)床的加工精度[1115]。 選題依據(jù)通過四年的大學(xué)學(xué)習(xí)，我對機(jī)械專業(yè)的知識(shí)有了不少的了解。故此在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題時(shí)選擇了CA6140車床主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真這個(gè)題目，該設(shè)計(jì)包括機(jī)床結(jié)構(gòu)和機(jī)床設(shè)計(jì)方面內(nèi)容，讓我能夠把大學(xué)所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)地運(yùn)用起來。雖然自己沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過機(jī)床設(shè)計(jì)方面的課程，但我對該設(shè)計(jì)的仿真那一方面很感興趣，我相信通過自己查找文獻(xiàn)資料和動(dòng)手操作，一定能夠做好該畢業(yè)設(shè)計(jì)，并且擴(kuò)大我的知識(shí)面。 本設(shè)計(jì)的意義和應(yīng)用價(jià)值CA6140型普通車床目前在實(shí)際加工中有著廣泛的應(yīng)用，其有較好的生產(chǎn)率和一定的使用性能，通過對機(jī)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的了解，有利于我們正確的認(rèn)識(shí)和操作機(jī)床，正確的使用機(jī)床參數(shù)，以及舉一反三，通過對c6140機(jī)床的了解，有利于我們剛好的了解同一類車床的組成及操作,我認(rèn)為選擇該課題意義匪淺。 研究內(nèi)容及方法 研究內(nèi)容根據(jù)任務(wù)書給定的設(shè)計(jì)參數(shù)確定傳動(dòng)方案、傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定各傳動(dòng)齒輪的參數(shù)，傳動(dòng)比等，同時(shí)要考慮到傳動(dòng)效率等問題。另還要對主要零件進(jìn)行計(jì)算、研究，對主軸剛度、強(qiáng)度等進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算。 研究方法（1）確定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)CA6140車床主軸箱結(jié)構(gòu)及給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，確定主軸箱的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速圖，最終確定系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)圖。（2）進(jìn)行主軸箱內(nèi)各結(jié)構(gòu)計(jì)算及校核,完成主軸箱箱體和各傳動(dòng)軸軸上的零件計(jì)算及校核。2 傳動(dòng)方案及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定（1）確定極限轉(zhuǎn)速 已知主軸的最低轉(zhuǎn)速mm/s，最高轉(zhuǎn)速mm/s，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為 21 （2）確定公比 選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ＝（3）求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z 22（4）確定結(jié)構(gòu)式（5）繪制轉(zhuǎn)速圖 電動(dòng)機(jī)的選擇一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)原則條件選擇Y132M4型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。再結(jié)合講師所給CA6140車床主軸箱的設(shè)計(jì)任務(wù)書可選擇電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下：功率： Kw 滿載轉(zhuǎn)速： 1450 r/min 傳動(dòng)路線及轉(zhuǎn)速圖的擬定（1）分配總降速傳動(dòng)比總降速傳動(dòng)比為,為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒輪和徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動(dòng)比。然后，將總降速傳動(dòng)比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動(dòng)比。（2）確定傳動(dòng)軸的軸數(shù) 傳動(dòng)軸數(shù)＝變速組數(shù)+定比傳動(dòng)副數(shù)+1=6 23 （3）繪制轉(zhuǎn)速圖先按傳動(dòng)軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格距l(xiāng)gφ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(dòng)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(dòng)間畫上。再按結(jié)構(gòu)式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動(dòng)比射線，從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速的公比近為φ=，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的公比推薦值，最后取φ=。（4）確定系統(tǒng)傳動(dòng)方案圖 。（5）傳動(dòng)路線的擬定（a） 主傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)路線運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶傳至主軸箱中的軸I，軸I上裝有雙向多片式摩擦離合器，它的作用是使主軸正傳、反轉(zhuǎn)或停止。當(dāng)壓緊左部摩擦片時(shí)，軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)及相應(yīng)的齒輪副傳給軸II，這時(shí)主軸正轉(zhuǎn)。當(dāng)壓緊右部摩擦片時(shí)，軸I的運(yùn)動(dòng)經(jīng)及相應(yīng)的齒輪副傳給軸VII，再傳到軸II，這時(shí)由于增加了一次外嚙合，而使主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)處于中間位置時(shí)，主軸停止。軸II運(yùn)動(dòng)通過齒輪傳至軸III。再由軸III不同的齒輪副傳至主軸VI。主軸傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表達(dá)式如下：根據(jù)以上的確定，可以初步定出的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。（b) 車削米制螺紋時(shí)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線 CA6140轉(zhuǎn)速圖 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖增加了一次外嚙合，而使主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)處于中間位置時(shí)，主軸停止。軸II運(yùn)動(dòng)通過齒輪傳至軸III。再由軸III不同的齒輪副傳至主軸VI。主軸傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表達(dá)式如下：根據(jù)以上的確定，可以初步定出的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 CA6140車床主傳動(dòng)系統(tǒng)圖（b) 車削米制螺紋時(shí)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線（c) 加工螺紋時(shí)的傳動(dòng)路線表達(dá)式可歸納如下：3 主軸箱主要零件的設(shè)計(jì)及校核 主軸箱箱體尺寸的確定箱體材料以中等強(qiáng)度的灰鑄鐵HT150及HT200為最廣泛,(長寬高),。 輪廓尺寸長寬高()壁厚(mm) 500 500 300812 500 500 300800 500 5001015 800 800 5001220 由于箱體軸承孔的影響將使扭轉(zhuǎn)剛度下降10%20%，彎曲剛度下降更多，為彌補(bǔ)開口削弱的剛度，常用凸臺(tái)和加強(qiáng)筋；并根據(jù)結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)增加壁厚。如中型車床的前支承壁一般取25mm左右，后支承壁取22mm左右，軸承孔處的凸臺(tái)應(yīng)滿足安裝調(diào)整軸承的需求。 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)，并參考有關(guān)資料，箱體上軸安裝空的位置確定如下： 中心距 （其中y是中心距變動(dòng)系數(shù)） （）中心距ⅠⅡ= (mm) （）中心距ⅠⅦ= (mm) （）中心距ⅡⅦ=(mm)