【正文】 CA6140車床主軸箱的設(shè)計 第1章 緒論隨著技術(shù)的發(fā)展，機床主軸箱的設(shè)計會向較高的速度精度，而且要求連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)矩能力和非常寬的恒功率運行范圍。另外還會改善機床的動平衡，避免震動、污染和噪音等。本設(shè)計為CA6140機床的主軸箱。 作為主要的車削加工機床，CA6140機床廣泛的應(yīng)用于機械加工行業(yè)中。CA6140機床主軸箱的作用就是把運動源的恒定轉(zhuǎn)速改變?yōu)橹鬟\動執(zhí)行件（主軸、工作臺、滑枕等）所需的各種速度；傳遞機床工作時所需的功率和扭矩；實現(xiàn)主運動的起動、停止、換向和制動。主軸箱通常主要由下列裝置和機構(gòu)組成：齒輪變速裝置；定比傳動副；換向裝置；起動停止裝置；制動裝置；操縱裝置；密封裝置；主軸部件和箱體。根據(jù)機床的用途和性能不同，有的機床主軸箱可以只包括其中的部分裝置和部件。主軸箱是支承主軸并安裝主軸的傳動變速裝置，使主軸獲得各種不同轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)主切削運動。該機床主軸箱剛性好、功率大、操作方便。CA6140機床可進行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。主軸三支撐均采用滾動軸承；進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構(gòu)；縱向與橫向進給由十字手柄操縱，并附有快速電機。該機床剛性好、功率大、操作方便。機床設(shè)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(guān)系和零件的一定強度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機床的設(shè)計，也包括計算機輔助設(shè)計（CAD）的應(yīng)用。但目前機床主軸變速箱的設(shè)計還是以經(jīng)驗或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗）設(shè)計方法。因此，探索科學理論的應(yīng)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(shè)計和制造水平，也將促進設(shè)計方法的現(xiàn)代化。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨精密、復雜，改型也日益頻繁，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(shù)措施之一，不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)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(shè)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。在機械制造工業(yè)中，單件、小批量生產(chǎn)的零件約占機械、加工的70%～80%?？茖W技術(shù)的進步和機械產(chǎn)品市場競爭的日益激烈，致使機械產(chǎn)品不改型、更新?lián)Q代、批量相對減少，質(zhì)量要求越來越高。采用專用的自動化機床加工這類零件就顯得橫不合理，而且調(diào)整或改裝專用的“剛性”自動化生產(chǎn)線投資大、周期長，有時從技術(shù)上甚至是不可能實現(xiàn)的。采用各類仿型機床，雖然可以部分地解決小批量復雜的加工，但在更新零件時需制造靠模和調(diào)整機床，生產(chǎn)準備周期長，而且由于靠模誤差的影響，加工零件的精度很難達到較高的要求。為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復雜、精度要求高的零件的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適于產(chǎn)品頻繁變化“柔性”自動化機床。隨著計算機科學技術(shù)的發(fā)展，1952年，美國帕森斯公司（Parsons）和麻省理工學院（MIT）合作，研制成功里世界上第一臺以數(shù)字計算機為基礎(chǔ)的數(shù)字控制（numerical control，簡稱NC）3坐標直線插補銑床，從而機械制造業(yè)進入了一個新階段同時，在設(shè)計中處處實際出發(fā)，分析和處理問題是至關(guān)重要的。從大處講，聯(lián)系實際是指在進行機床工藝可能性的分析。參數(shù)擬定和方案確定中，既要了解當今的先進生產(chǎn)水平和可能趨勢。更應(yīng)了解我國實際生產(chǎn)水平，使設(shè)計的機床，機器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的效蓋。從小處講，指對設(shè)計的機床零部件的制造，裝配和維修要進行認真的，切實的考慮和分析，綜合思考的設(shè)計方法。通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。意義 ：通過分析研究現(xiàn)有的CA6140車床主軸箱規(guī)格和用途、主要參數(shù)、采用功能原理設(shè)計法進行設(shè)計。使所設(shè)計的產(chǎn)品盡量達到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、操作方便、成本低廉的要求。介紹車床的演變發(fā)展過程、CA6140車床的功能用途、優(yōu)越性和發(fā)展趨勢。完成了運動方案的確定和機構(gòu)化設(shè)計，繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，機構(gòu)的零件圖第2章 機床的規(guī)格和用途以及主要參數(shù)的確定CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。主軸三支撐均采用滾動軸承；進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構(gòu)；縱向與橫向進給由十字手柄操縱，并附有快速電機。該機床剛性好，功率大，操作方便。 CA6140機床廣泛的應(yīng)用于機械加工行業(yè)中，CA6140機床主軸箱的作用就是把運動源的恒定轉(zhuǎn)速改變?yōu)橹鬟\動執(zhí)行件（主軸、工作臺、滑枕等）所需的各種速度；傳遞機床工作時所需的功率和扭矩；實現(xiàn)主運動的起動、停止、換向和制動。CA6140車床可進行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。 在床面上…………………………………………………………………400毫米在床鞍上…………………………………………………………………210毫米工件最大長度(四種規(guī)格)………………………750、1000、1500、2000毫米正傳（24級）……………………………………………………101400轉(zhuǎn)/分反轉(zhuǎn)（24級）……………………………………………………141580轉(zhuǎn)/分主軸孔徑………………………………………………………………….48毫米主軸前段孔錐度…………………………………………………………400毫米公制（44種）…………………………………………………………1192毫米英制（20種）………………………………………………………224牙/英寸模數(shù)（39種）………………………………………………………徑節(jié)（37種）.…………………………………………………………196徑節(jié) 縱向（64種）……………………………………… 橫向（64種）……………………………………… 縱向………………………………………………………………………4米/分橫向………………………………………………………………………4米/分功率………………………………………………………………………轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………1450轉(zhuǎn)/分功率………………………………………………………………………370瓦轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………2600轉(zhuǎn)/分功率………………………………………………………………………90瓦流量………………………………………………………………… 25升/分工件最大長度為1000毫米的機床外形尺寸（長寬高）…………………………266810001190毫米重量約2000公斤第3章 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 確定極限轉(zhuǎn)速 已知主軸最低轉(zhuǎn)速為10mm/s,最高轉(zhuǎn)速為1400mm/s，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為 = /=14 確定公比 選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ＝ 求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z 由圖12及系統(tǒng)傳動路線可以看出，當主軸正轉(zhuǎn)時，由第一條傳動路線（ⅠⅡⅢⅥ軸）使主軸獲得23=6級正轉(zhuǎn)，由第二條路線（ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ軸）又使主軸獲得2322=24級正轉(zhuǎn)，這樣可獲得30級正轉(zhuǎn)。當主軸反轉(zhuǎn)時，可獲得3+322=15級反轉(zhuǎn)。但由于軸ⅢⅤ間的四種傳動比為: 其中和基本相等，所以實際上主軸只能獲得23（22－1）=18級正轉(zhuǎn)，這樣主軸實際獲得6+18=24級正轉(zhuǎn)。同理主軸只有3+3（22－1）=12級反轉(zhuǎn)。 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 由公式Z=（）（）（）… （41）其中Z為主軸轉(zhuǎn)速級，為按傳動順序的各變速組傳動副數(shù)，為各變速組的級比指數(shù)。故結(jié)構(gòu)式24=2322 繪制轉(zhuǎn)速圖 一般金屬切削機床的驅(qū)動，如無特殊性能要求，多采用Y系列封閉自扇冷式籠型三相異步電動機。Y系列電動機結(jié)構(gòu)簡單、起動性能好、工作可靠、價格低廉、維護方便、高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。，故選擇Y132M4，其同步轉(zhuǎn)速為1440r/min。 總降速傳動比為=/ =10/1440≈10－3, 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)列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“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比。 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，先分配從電動機轉(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)，從而確定了各傳動副的傳動比。 圖41 轉(zhuǎn)速圖 圖42 CA6140傳動系統(tǒng)圖 傳動方案擬定當雙向多片摩擦離合器M1左結(jié)合時，軸Ⅰ的運動經(jīng)M1左部的摩擦片及齒輪副或傳給軸Ⅱ。當M1右結(jié)合時軸Ⅰ的運動經(jīng)M1右部摩擦片及齒輪Z50傳給軸Ⅶ上的齒輪Z34，然后傳給軸Ⅱ上的齒輪Z30。軸Ⅱ的運動分別可分別通過三對齒輪副、傳給軸Ⅲ。軸Ⅲ的運動可分為兩路傳給主軸Ⅵ：（1）當主軸Ⅵ上的滑動齒輪Z50處于左端位置時，軸Ⅲ運動經(jīng)齒輪副直接傳給主軸Ⅵ，使主軸高速運轉(zhuǎn)。（2）當主軸Ⅵ上的滑動齒輪Z50處于左端位置