【正文】 ? 370 瓦 轉(zhuǎn)速 ????????????????????????? 2600 轉(zhuǎn) /分 冷卻泵 功率 ??????????????????????????? 90瓦 流量 ????????????????????????? 25 升 /分 重量及外形尺寸 工件最大長度為 1000 毫米的機(jī)床 外形尺寸（長寬高） ?????????? 2668 1000 1190 毫米 重量約 2020 公斤 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 6 第 3 章 傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定 確定極限轉(zhuǎn)速 已知主軸最低轉(zhuǎn)速 minn 為 10mm/s,最高轉(zhuǎn)速 maxn 為 1400mm/s，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為 nR = maxn / minn =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(dòng)路線可以看出，當(dāng)主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，由第一條傳動(dòng)路線（Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅵ軸）使主軸獲得 2 3=6 級正轉(zhuǎn)，由第二條路線（Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ軸）又使主軸獲得 2 3 2 2=24 級正轉(zhuǎn)，這樣可獲得 30級正轉(zhuǎn)。 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(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用各類仿型機(jī)床，雖然可以部分地解決小批量復(fù)雜的加工，但在更新零件時(shí)需制造靠模和調(diào)整機(jī)床，生產(chǎn)準(zhǔn)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(dá)到較高的要求。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計(jì)和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代化。 主軸箱是支承主軸并安裝主軸的傳動(dòng)變速裝置，使主軸獲得各種不同轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)主切削運(yùn)動(dòng)。 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì)會(huì)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(yùn)行范圍。該機(jī)床主軸箱剛性好、功率大、操作方便。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜，改型也日益頻繁，對機(jī)床的性能、精度、自動(dòng)化程度等提出了 越來越高的要求。 為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件的自動(dòng)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(dòng)化機(jī)床。使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品盡量達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、操作方便、成本低廉的要 求。當(dāng)主軸反轉(zhuǎn)時(shí)，可獲得 3+3 2 2=15 級反轉(zhuǎn)。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。 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 11 第 4 章 主要設(shè)計(jì)零件的計(jì)算和驗(yàn)算 主軸箱的箱體 主軸箱中有主軸 、變速機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)和潤滑系統(tǒng)等。有固定式、移動(dòng)式兩種。 帶基準(zhǔn)長度 2210 0 1 2 0()2 ( ) 2 7 2 2 . 524 ddd d d ddnL a d d m ma?? ? ? ? ? （ 53） 查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（ 任殿閣，張佩勤 主編） 表 27，取 0dL ＝ 2800mm。 摩擦片的厚度一般取 、 、 2（ mm） ，內(nèi)外層分離時(shí)的最大間隙為 ～（ mm） ,摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點(diǎn)， 常用 10 或 15鋼，表面滲碳 ～ （ mm） ,淬火硬度達(dá) HRC52～ 62。 驗(yàn)算 56 的齒輪： j? = 32 0 8 1 1 0 ( 1 . 0 5 1 ) 1 . 2 1 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 6 2 5 9105 6 2 . 2 5 1 . 0 5 1 2 8 2 0 MP? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?≤ [ j? ]=1250MP （ 526） 符合強(qiáng)度要求 圖 55 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 20 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 對于傳動(dòng)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?！?工 作 期 限 （ ), 對 一 般 機(jī) 床 取 — 小 時(shí) 。 OC 基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表 31（以下均參見《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》） m— 疲勞曲線指數(shù)，查表 31； nK — 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 32； NK — 功率利用系數(shù)，查表 33； QK — 材料強(qiáng)化系數(shù)，查表 34； SK — 的極限值 maxSK ， minSK 見表 35，當(dāng) SK ≥ maxSK 時(shí)，則取 SK = maxSK ；當(dāng) SK ＜minSK 時(shí)，取 SK = minSK ； 1K — 工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取 1K =~； 2K — 動(dòng)載荷系數(shù)，查表 36； 3K — 齒向載荷分布系數(shù)，查表 39； Y— 標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表 38； [ j? ]— 許用接觸應(yīng)力（ MPa） ,查表 39； [ w? ]— 許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查表 39。時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。一般對高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。 軸的抗彎斷面慣性矩（ 4mm ） 花鍵軸 4 2 4 24 4 4( ) ( ) 32 6 8 ( 36 32 ) ( 36 32 )( ) 34 1064 64d b N D d D dI m m m m??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? （ 571） 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(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得： CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 36 4jN9 5 5 1 0 ( N m m )nM ? ? ?扭 = 445 . 4 29 5 5 1 0 4 . 5 1 1 01 1 4 8 . 8 6 N m m? ? ? ? ? （ 572） 式中 N— 該軸傳遞的最大功率（ kw） 。其額定壽命 hL 的計(jì)算公式為： 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 （ )。 m初算的齒輪模數(shù)（ mm） 。 對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。 《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(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： 3 6 6 10o BOB B AEIl CEIL C C C C??? ? ? ????? （ 578） 式中 L。 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。 （ 556） C— 滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（ 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（ N）； nf — 速度系數(shù)， 1003nif n?? in 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/mm） nf — 壽命系數(shù)，500nn Lf ?? nL 等 于 軸 承 的 工 作 期 限 ； CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 30 ? — 壽命系數(shù)，對球軸承 ? =3，對滾子軸承 ? =103 ； Ff — 工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機(jī)床）， ~ ? ； NK — 功率利用系數(shù)，查表 3— 3； nK — 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3— 2； lK — 齒輪輪換工作系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》； P— 當(dāng)量動(dòng)載荷，按《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》。 齒輪的徑向力 rP ： ( ) / c o s ( ) 9 0 2rtP P tg N N? ? ? ? ? ? ? （ 550） 式中 α — 為齒輪的嚙合角； ρ — 齒面摩擦角； β — 齒輪的螺旋角； 22()0 .1[MTd m m??? ??= （ 551） CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 28 符合校驗(yàn)條件 花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為： m a x228 , ( )()njy jyM M P aD d lN K ??? ? ? ???? （ 552） 式中 maxnM — 花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（ mmN? ）； 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=～ ； 4228 4 . 5 1 1 0 2 . 0 4 2 0 ( )( 3 6 3 2 ) 1 1 6 8 0 . 7jy jyM P a M P a?? ??? ? ? ? ? ???? ? ? ?(553） 故此花鍵軸校核合格 圖 58 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。 m初算 的齒輪模數(shù)（ mm） 。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 （ )。 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。 （ 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 。 設(shè)計(jì)功率 PKP Ad ?? (kW）