【正文】 3 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(shì)。從小處講，指對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)床零部件的制造， 裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的，切實(shí)的考慮和分析，綜合思考的設(shè)計(jì)方法。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展， 1952 年，美國(guó)帕森斯公司（ Parsons）和麻省理工學(xué)院（ MIT）合作，研制成功里世界上第一臺(tái)以數(shù)字計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制（ numerical control，簡(jiǎn)稱 NC） 3坐標(biāo)直線插補(bǔ)銑床，從而機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新階段 同時(shí)，在設(shè)計(jì)中處處實(shí)際出發(fā)，分析和處理問題是至關(guān)重要的?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，致使機(jī)械產(chǎn)品不改型 、更新?lián)Q代、批量相對(duì)減少，質(zhì)量要求越來越高。機(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化是實(shí)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 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 2 工人的勞動(dòng)條件。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(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計(jì)，也包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）的應(yīng)用。 CA6140 機(jī)床可進(jìn)行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。 主軸箱通常主要由下列裝置和機(jī)構(gòu)組成：齒輪 變速裝置；定比傳動(dòng)副；換向裝置；起動(dòng)停止裝置；制動(dòng)裝置；操縱裝置；密封裝置；主軸部件和箱體。另外還會(huì)改善機(jī)床的動(dòng)平衡，避免震動(dòng) 、 污染和噪音等。 本設(shè)計(jì)為 CA6140 機(jī)床的主軸箱。根據(jù)機(jī)床的用途和性能不同，有的機(jī)床主軸箱可以只包括其中的部分裝置和部件。主軸三支撐均采用滾動(dòng)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)。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計(jì)方法。為此，許多企采用自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床組成自動(dòng)或半自動(dòng)生產(chǎn)線。采用專用的自動(dòng)化機(jī)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(dòng)化生產(chǎn)線投資大、周期長(zhǎng)，有時(shí)從技術(shù)上甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。從大處講，聯(lián)系實(shí)際是指在進(jìn)行機(jī)床工藝可能性的分析。 通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)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)和計(jì)算能力。完成了運(yùn)動(dòng)方案的確定和機(jī)構(gòu)化設(shè)計(jì)，繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，機(jī)構(gòu)的零件圖 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 4 第 2 章 機(jī)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(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 CA6140 車床可進(jìn)行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。同理主軸只有 3+3（ 2 2－ 1） =12級(jí)反轉(zhuǎn)。 因主電機(jī)功率要求為 千瓦轉(zhuǎn)速 1400r/min，故選擇 Y132M4，其同步轉(zhuǎn)速為1440r/min。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 u(k→k+1)，從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。 軸Ⅲ的運(yùn)動(dòng)可分為兩路傳給主軸Ⅵ： （ 1）當(dāng)主軸Ⅵ上的滑動(dòng)齒輪 Z50 處于左端位置時(shí)，軸Ⅲ運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副 6350 直接傳給主軸Ⅵ，使主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 箱體材料以中等強(qiáng)度的灰鑄鐵 HT150及 HT200為最廣泛 ,本設(shè)計(jì)選用材料為 HT2040.箱體鑄造時(shí)的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸 (長(zhǎng)寬高 ),按下表選取 . 表 51 長(zhǎng)寬高 ( 3mm ) 壁厚 (mm) 500 500 300 812 500 500 300800 500 500 1015 800 800 500 1220 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。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(duì)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 (a)=1/2（ d1+d2） +ym （式中 y 是中心距變動(dòng)系數(shù)） 中心距Ⅰ Ⅱ =（ 56+38） /2 = 中心距Ⅰ Ⅶ =（ 50+34） /2 = 中心距Ⅱ Ⅶ =（ 30+34） /2 =72mm 中心距Ⅱ Ⅲ =（ 39+41） /2 =90mm 中心距Ⅲ Ⅳ =（ 50+50） /2 =125mm CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 12 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 中心距Ⅸ Ⅵ =（ 58+58） /2 2=116mm 中心距Ⅸ Ⅹ =（ 33+33） /2 2=66mm 中心距Ⅸ Ⅺ =（ 25+33） /2 2=58mm 綜合考慮其它因素后，將箱體上各軸安裝空的位置確定如下圖： 圖 51 上圖中 XIV、 XV 軸的 位置沒有表達(dá)清楚具體位置參見零件圖。本主軸箱箱體為一體式鑄造成型，留有安裝結(jié)構(gòu)，并對(duì)箱體的底部為安裝進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。 設(shè)計(jì)功率 PKP Ad ?? (kW） （ 51） AK —— 工況系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（ 任殿 閣，張佩勤 主編） 表 25，取 ； 故 1. 1 11 12 .1dP kW? ? ? CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 14 小帶輪基準(zhǔn)直徑1d為 130mm； 帶速 v ? ?1 1 / ( 6 0 1 0 0 0 ) 9 . 8 6 /dv d n m s v?? ? ? ?； （ 52） 大帶輪基準(zhǔn)直徑2d為 230 mm； 初選中心距 0a ＝ 1000mm, 0a 由機(jī)床總體布局確定。 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 16 摩擦片對(duì)數(shù)可按下式計(jì)算 Z≥ 2MnK/? f 20D b[p] （ 513） 式中 nM —— 摩擦離合器所傳遞的扭矩（ N （ 516） b—— 內(nèi)外摩擦片的接觸寬度（ mm） ； b=（ Dd） /2=23mm； （ 517） ??p —— 摩擦片的許用壓強(qiáng)（ N/ 2mm ） ； ??p ＝ 0tp????vK mK zK ＝ ＝ （ 518） 0tp????—— 基本許用壓強(qiáng)（ MPa），查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 215，取 ； vK —— 速度修正系數(shù) pv ＝ ?02Dn/6 410 =（ m/s） （ 519） 根據(jù)平均圓周速度 pv 查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 216，取 ； mK —— 接合次數(shù)修正系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 217，取 ； zK —— 摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 表 218，取 。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。 如果驗(yàn)算結(jié)果 j? 或 w? 不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。 jn — 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/min） 。其額定壽命 hL 的計(jì)算公式為： CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 22 jhj F N nnnj500 ( ) [ ] ( )CfC f K K K l P [ C ] ( N )f L h C T h 10000 15000nhFNCfL T hf K K lP?????或 按 計(jì) 算 負(fù) 荷 的 計(jì) 算 公 式 進(jìn) 行 計(jì) 算 ：式 中 — 額 定 壽 命 （ )。 1 24 86 3 [ ]nL h T?? 2 32020 [ ]nL h T?? 3 19 85 2 [ ]nL h T?? 故軸承校核合格 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 23 傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 齒輪的驗(yàn)算 驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。 m初算 的齒輪模數(shù)（ mm） 。 Ⅱ軸上的雙聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理 傳至 Ⅱ 軸時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為： 1 3 0 5 61 4 5 0 1 2 0 7 .7 8 / m in2 3 0 3 8nr? ? ? ?3 （ 538） CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 25 61 3 0 5 6 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 7 6 92 3 0 3 8? ? ? ? ? ? （ 539） m= N= ??dN = （ 540） 1 2 0 7 .7 8 / m injn n r??3 在雙聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為 38 ，且齒寬為 B=14mm u= j? = 32 0 8 1 1 0 ( 1 . 0 5 1 ) 1 . 2 1 . 3 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 4 2 1 1 9 5 . 8 23 8 2 . 2 5 1 . 0 5 1 4 1 2 0 7 . 7 8 MP? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?≤ [ j? ]=1250MP （ 541） 故雙聯(lián)滑移齒輪符合標(biāo)準(zhǔn) 驗(yàn)算 39 的齒輪： 39 齒輪采用整淬 1 2 0 7 .7 8 / m injn n r??3 71 3 0 5 6 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 7 6 12 3 0 3 8? ? ? ? ? ? N= ??dN = B=14mm u=1 j? = 32 0 8 1 1 0 ( 1 1 ) 1 . 2 1 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 7 1 1 0 2 7 . 9 43 9 2 . 2 5 1 1 4 1 2 0 7 . 7 8 MP? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?≤ [ j? ]=1250MP（ 542） 故此齒輪合格 驗(yàn)算 22 的齒輪： 22 齒輪采用整淬 1 2 0 7 .7 8 / m injn n r??3 721 3 0 5 6 3 9 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 6 8 02 3 0 3 8 4 1? ? ? ? ? ? ? ? N= ??dN = B=14mm u=4 （ 543） CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 26 j? = 32 0 8 1 1 0 ( 4 1 ) 1 . 2 1 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 1 9 2 7 . 4 92 2 2 . 2 5 4 1 4 1 2 0 7 . 7 8 MP? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?≤ [ j? ]=1250MP （ 5