【導(dǎo)讀】隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)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(jī)床的動平衡，避免震動、污染和噪音等。作為主要的車削加工機(jī)床，CA6140機(jī)床廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)中。CA6140機(jī)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)行件所需的各種速度；傳遞機(jī)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(jī)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。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。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。該機(jī)床剛性好、功率大、操作方便。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。

　　

【正文】 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)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。 接觸應(yīng)力的驗算公式為（MPa）≤[] （598） 彎曲應(yīng)力的驗算公式為 （599）式中 N齒輪傳遞功率（KW），N=； 電動機(jī)額定功率（KW）； 從電動機(jī)到所計算的齒輪的機(jī)械效率； 齒輪計算轉(zhuǎn)速（r/min）。 m初算的齒輪模數(shù)（mm）。 B齒寬（mm） Z小齒輪齒數(shù)； u大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號用于外嚙合，“”號用于內(nèi)嚙合； 壽命系數(shù)： （5100）工作期限系數(shù)： （5101）T齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時間（h），對于中型機(jī)床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為T=/P，P為變速組的傳動副數(shù)； 齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）。基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表31（以下均參見《機(jī)床設(shè)計指導(dǎo)》） m—疲勞曲線指數(shù)，查表31；—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表32；—功率利用系數(shù)，查表33；—材料強(qiáng)化系數(shù)，查表34；—的極限值，見表35，當(dāng)≥時，則取=；當(dāng)＜時，取=；—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取=~；—動載荷系數(shù)，查表36； —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；[]—許用接觸應(yīng)力（MPa）,查表39；[]—許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表39。如果驗算結(jié)果或不合格時，可以改變初算時選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。軸上的斜齒輪采用調(diào)質(zhì)處理的方式進(jìn)行熱處理傳至五軸時的最大轉(zhuǎn)速為：N== （5102） 斜齒輪為264，且齒寬為B=35mm u==≤[]=1560MP （5103 ）故斜齒輪符合標(biāo)準(zhǔn) 圖515驗算80：80N== B=26mm u=1 （5104）=≤[]=1250MP（5105）故此齒輪合格驗算50：50N== B=10mm u=4 （5106）=≤[]=1250MP （5107）故此齒輪合格對于傳動軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗算。軸的抗彎斷面慣性矩（）花鍵軸= (5108)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算，一般由危險斷面上的最大扭矩求得： (5109)式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）。 —該軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）。 傳動軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力： (5110)式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。 齒輪的徑向力： (5111)式中 α—為齒輪的嚙合角；ρ—齒面摩擦角；β—齒輪的螺旋角；= (5112)符合校驗條件花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為： (5113)式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（）； 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=～； (5114)故此五軸花鍵軸校核合格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》的教科書中的主軸組件柔度方程系在主軸端部C點家在時主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： (5115)式中 L?！侠砜缇?； C —主軸懸伸梁； ﹑—后﹑前支撐軸承剛度 該一元三次方程求解可得為一實根： (5116) 機(jī)床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗算。其額定壽命的計算公式為： (5117)C—滾動軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊》或《機(jī)床設(shè)計手冊》查取，單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）；—速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速（r/mm） —壽命系數(shù)， —壽命系數(shù)，對球軸承=3，對滾子軸承=；工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機(jī)床（車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機(jī)床），；—功率利用系數(shù)，查表3—3；—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3—2；—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計手冊》；P—當(dāng)量動載荷，按《機(jī)床設(shè)計手冊》。 故軸承校核合格 圖516第5章 結(jié)論 CA6140的主軸箱是機(jī)床的動力源將動力和運動傳遞給機(jī)床主軸的基本環(huán)節(jié)，其機(jī)構(gòu)復(fù)雜而巧妙，要實現(xiàn)其全部功能在軟件中的模擬仿真工作量非常大。這次設(shè)計的效果沒有預(yù)計的完美，有一些硬件方面的原因，在模擬仿真的時候，由于計算機(jī)的配置不能達(dá)到所需要求，致使運行速度非常慢，不但時間上拖了下來，而且所模擬的效果很不理想。我接受的設(shè)計任務(wù)是對CA6140車床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計。主軸箱的結(jié)構(gòu)繁多，考慮到實際硬件設(shè)備的承受能力，在進(jìn)行三維造型的時候在不影響模擬仿真的情況下，我省去了很多細(xì)部結(jié)構(gòu)。從這點讓我深深的體會到“科技是第一生產(chǎn)力”這句話的正確與嚴(yán)峻性。在設(shè)計中我們也遇到了其它許多棘手的問題，例如，每個人采用的度量標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致裝配的時候產(chǎn)生了干涉的問題，對于這個問題我們采用互相調(diào)節(jié)的方法，需要相互配合的兩個零件的設(shè)計者相互協(xié)調(diào)，最后實現(xiàn)設(shè)計的效果。 對于一次設(shè)計來說，總體安排很重要。這次設(shè)計由于總體安排剛開始的時候沒有很合理的制定，所以工作量的實際大小與工作的具體性質(zhì)不是很明確，但經(jīng)過老師的指導(dǎo) 和幫助后，我開始慢慢的找準(zhǔn)了點，明確了具體目標(biāo)，進(jìn)度一步步趕上來。在這次設(shè)計過程中，指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的老師們給予我很多的支持和幫助，在此我對老師在設(shè)計中對我們的指點和教導(dǎo)表示衷心的感謝！ 參考文獻(xiàn)[1] 任殿閣,張佩勤 ．機(jī)床設(shè)計手冊[M]．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社．1991年9月[2] 鄭文緯．東南大學(xué)機(jī)械學(xué)學(xué)科組[M]．機(jī)械原理．高等教育出版社．1997年7月[3] 付鐵．計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)教程[M]．北京理工大學(xué)出版社．1997年5月[4] 查康, 董敏．產(chǎn)品造型設(shè)計白金案例[M]．山東電子音響出版社．[5] 方世杰 ．機(jī)械優(yōu)化設(shè)計[M]．機(jī)械工業(yè)出版社．[6] 曹桄,高學(xué)滿．金屬切削機(jī)床掛圖[M]．上海交通大學(xué)出版社．1984年8月[7] 吳宗澤,羅圣國．機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M]．高等教育出版社．1982年12月[8] 易新．金屬切削機(jī)床課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]．機(jī)械工業(yè)出版社．1985年11月[9] 戴曙．金屬切削機(jī)床．機(jī)械工業(yè)出版社[M]．2000年5月[10] 周四新．PROE實用設(shè)計百例[M]．清華大學(xué)出版社．2005年3月[11] 翁世修,王良申．金屬切削機(jī)床設(shè)計指導(dǎo)書[M]．上海交通大學(xué)出版社．1987年8月[12] 邱宣懷．機(jī)械設(shè)計．高等教育出版社[M]．2004年5月[13] Reshtov, D. N., Portman, V. T., (1988) Accuracy of machine tools. ASME Press, New York.[14] Mishima, N. Failure Analysis，Dimensional Determination And Analysis，Applications Of Cams. Modeira, Pirtugal 致謝此次畢業(yè)設(shè)計中，我設(shè)計的題目是CA6140機(jī)床主軸箱的設(shè)計，在整個設(shè)計過程中，指導(dǎo)教師何哲明老師付出了很大的心血，從開始制定設(shè)計日程表，圖紙的繪制到說明書的整理，都在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下有條不紊的進(jìn)行。經(jīng)過這段時間的學(xué)習(xí)，不僅拓寬了知識面，而且鞏固了大學(xué)里學(xué)到的機(jī)械專業(yè)的知識。最重要的是鍛煉了自己的設(shè)計能力?？芍^收獲頗豐。當(dāng)然這與老師的指導(dǎo)是分不開的，首先我要感謝我的指導(dǎo)老師何哲明老師，不厭其煩的為我們糾正錯誤，在老師的指導(dǎo)下，遇到的許多問題都一一解決了。我還要感謝學(xué)校的老師，謝謝您們這么多年在學(xué)校對我的教育和教誨，通過您們的幫助，使我成為了一名合格的大學(xué)畢業(yè)生，成為了國家實現(xiàn)四個現(xiàn)代化棟梁之才的。在平時的設(shè)計中，指導(dǎo)教師何老師給了我們很大的自我自由時間，充分發(fā)揮了我們自己的能力，使我們對四年來所學(xué)的知識作了一次徹底的總結(jié)。就設(shè)計過程中存在的問題及時提出改進(jìn)方案和建議，同時針對設(shè)計中存在的問題及時給予詳細(xì)而準(zhǔn)確的解答，并且時時不忘督導(dǎo)我們按設(shè)計日程進(jìn)行設(shè)計。正是由于指導(dǎo)教師何老師的這些努力，保證了我們畢業(yè)設(shè)計的順利進(jìn)行。老師淵博的專業(yè)技術(shù)知識，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的學(xué)術(shù)精神也在深深感染著我們，為我們今后的生活和工作提供了很好的楷模，在此，我要向指導(dǎo)老師致以最衷心的感謝。 另外，在設(shè)計過程中，也得到了其他老師的指導(dǎo)幫助，在此也表示衷心的感謝。同時，我也得到了同組中同學(xué)的幫助，在此也一并表示感謝。另外，也得到了其他同學(xué)的幫助，也表示感謝。57