【導讀】模數和徑節(jié)螺紋，并能進行鉆孔，鉸孔和拉油槽等工作。機床的基礎上，研究開發(fā)出了新的先進的系列產品。作原理進行深入的理解，并對箱軸進行優(yōu)化處理；最大工作長度：750、1000、1500、2021mm。最大車削長度：650、900、1400、1900mm。主軸中心到床身平面導軌距離（中心高）：205mm。主軸轉速：正轉24級10~1400轉/分。反轉12級14~1580轉/分。橫向進給量S橫=縱。刀架縱向快速速度：4米/分。車削螺紋范圍：公制螺紋44種S=1~192mm。中軸線不平行度允許誤差。積誤差和鍵對定心直徑的偏差允差。材料使用鋼45，調質處理至HB215。設計方面所必須具備的基本訓練。的性能、精度、自動化程度等提出了越來越高的要求。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線。所以被齒輪傳動車床所取代。由原先的只為滿足加工成形而要求刀。技術成果綜合應用的現代機床的設計，也包括計算機輔助設計的應用。

　　

【正文】 料、工件材料和所選定的切削用量有關，可按“金屬切削原理”所 提供的公式進 行計算，或根據實驗加以確定。 江西理工大學 2021屆 本科生畢業(yè)設計（論文） 22 第三章 CA6140 型臥式車床主軸箱結構設計 軸 軸的設計中主要考慮三方面： 的位置確定：即要根據箱體大 小布置，中間傳動軸的位置由動力輸入軸、輸出軸確定。 ：根據軸的功能，軸上零件的安裝情況，在進給箱設計中主要是根據軸上齒輪，軸承的安裝情況來進行結構設計。 ：軸徑計算應該根據軸的受載情況，傳動精度等特點進行。一般是估計軸的直徑，然后根據軸的彎矩及扭矩圖進行軸的剛度和疲勞強度的校核。 傳動軸應滿足強度和剛度方面的要求。強度方面的要求是，保證軸在反復彎曲載荷和扭轉載荷下不發(fā)生疲勞破壞。剛度方面的要求是，軸在彎曲和扭轉載荷下不致產生過大的變形。如果剛度不足，則裝在軸中部的齒輪會因軸的撓度過大 而破壞它們的正常嚙合關系，并產生振動；裝在軸兩端的齒輪和軸承，會因傾角過大而壓強分布不勻，產生不均勻的磨損和過大的噪聲。如果扭轉剛度不足，則會產生扭振。高速旋轉的軸還應計算其臨界轉速，以免發(fā)生共振。 通常決定軸的尺寸的主要因素是剛度。各種鋼的彈性模量 E 相差不多，又與熱處理方式無關，所以傳動軸通常都是 45 號鋼。只有在載荷特別大和有較大沖擊時，為提高其強度才用合金鋼。 在 CA6140 型進給箱傳動軸設計中，由于傳動受力由刀架切削或車削時受力通過溜板箱傳給絲杠，然后由一系列齒輪作用到傳動軸上。期間有力的損失等，傳力 復雜，同時考慮到大多數機械中軸的安全系數很大，有的甚至高大 50 倍以上，于是在設計中傳動用類比法取軸徑。 軸的剛度驗算時，當齒輪處于軸的中部時應驗算軸在齒輪處的撓度 y；當齒輪處于軸的兩端附近時應驗算該處的傾角 ? 。此外，還應驗算軸承處軸的傾角。至于軸因又受扭矩而產生的扭轉角，如已估算過軸的直徑，就不需再驗算了。軸上的受力，根據額定載荷計算。核算薄弱環(huán)節(jié)處的彎曲變形時，傾角只需核算支反力最大的支承處，若支承處的傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的允許值時，則齒輪處的傾角就可不必驗算 ；撓度只需核算受力最大的齒輪處。 提高剛度的辦法可以加大軸的直徑。但是如果加大軸的直徑后，與軸有關的傳動比也需隨之而加大，就應考慮另外的方法，如適當的縮短軸的長度，使軸江西理工大學 2021屆 本科生畢業(yè)設計（論文） 23 上的主動和被動傳動件盡可能的靠近，使傳動件靠近軸承等。改用較好的材料是不能提高剛度的。 （ 1）布置 首先，在根據傳動的要求，根據箱體 — 軸輸入兩軸輸出的特點將這三根軸固定下來，采用各軸軸心成一條直線的方法，這樣便于布置操縱機構，便于裝配調整和維修。 在確定運動輸入軸的位置時（Ⅷ軸）： ①軸上裝有換向離合器，為了便于裝配，調整和維修以及便于運動輸 入，將它布置的靠近箱蓋便于接近處。 ②機床總體布局對變速箱的形狀，尺寸作了大致規(guī)定，從主軸箱傳動到進給箱越短，便于操縱機構的布置，同時也有利于增加機床外觀布局的協調性，不至于使運動鏈太長，所以將變速箱上的進給箱輸入輸出布置的主軸的前方。 （ 2）中間傳動軸設計滿足的要求如下： ⑴裝有離合器的軸：為了便于裝卸、高速、操縱和維修制動裝置，應該盡量將該軸布置的靠近箱蓋處。 ⑵裝有交換齒輪和制動裝置的軸也要靠近箱蓋處。 （ 3）轉動軸的軸向固定 ⑴傳入軸用襯套和螺紋透蓋一端固定方式，這樣傳動軸組裝時從箱體的一端裝入，裝 配工藝好，但要一個較復雜的襯套，軸受力時允許軸少量移動，因而避免了因熱膨脹而產生的彎曲變形，缺點是不能預加載荷，軸承磨損后不能調整間隙，不能采用分離型向心推力軸承，雙端均用深溝球軸承； ⑵中間軸（帶滑移齒輪）ⅩⅤ用帶肩套的一端固定方式，特點是：箱體孔加工工藝好，但只能用承受單向力。其應用和輸入軸一樣軸承不能預加載荷，軸承磨損后不能調整間隙，不能采用分離型向心推力球軸承，兩端均用深溝球軸承： ⑶裝有滑動齒輪的ⅩⅤⅠ軸：采用三支撐傳動軸的軸固定方式，兩端固定均用球軸承，中支撐浮動，軸受力或受熱后引用軸向移動由 軸承間隙補償，其軸向間隙可調； ⑷裝有固定齒輪ⅩⅠⅤ軸采用軸承蓋端面兩端固定方式，特點是刮軸承蓋的端面，確定軸的軸向位置并調整軸承間隙，結構簡單，但調整不方便，且對軸承蓋端面平行度要求較高，應用時可調整間隙和預加載荷，當正向安裝單列向心推力球軸承或圓錐滾子軸承時，熱膨脹后軸承間隙減小，磨損和發(fā)熱量反向時，軸承間隙增加，旋轉精度比較低； ⑸裝有空套齒輪的Ⅳ軸用軸承蓋端面兩端固定方法，選用單列圓錐滾子軸江西理工大學 2021屆 本科生畢業(yè)設計（論文） 24 承； ⑹與絲杠和光杠相連的軸用帶肩襯套和螺紋透蓋一端固定方法。 軸上零件的定位 （ 1）齒輪、軸承的 固定 在軸上布置和排列齒輪時，傳動組內的滑移齒輪有的放在主動軸上，也有的放在從動軸上。在可能的情況下，最好放在主動軸上。因為機床傳動鏈多是降速傳動，主軸的轉速一般比從動軸的轉速高，因此，滑移齒輪的尺寸小、重量輕、滑移省力。在一個兩級變速的傳動組內，為了交換轉速，必須使一個處于嚙合的齒輪完全脫開后，另一個齒輪才能進入嚙合。 縮短軸向長度的方法有：①將三聯滑移齒輪分為單個和雙聯滑移齒輪；②采用公用齒輪；③將固定在軸上的主、從動輪交錯排列；④必要時還 可用增多軸數的辦法來縮減軸向長度。選擇時應根據具體情況而定。 CA6140 型車床中可采用軸肩、套筒、彈性擋圈緊固螺釘等方式固定，一般軸承如Ⅷ上的軸承采用軸肩定位，特點是簡單可靠，能保證零件緊靠定位面在靠近軸端并固定齒輪用套筒或彈性檔圈固定。用套筒定位時，定位可靠簡單，因沒有槽，但重量及件數增加，常用于與零件距離不大的軸徑，用彈性檔圈固定位子時，結構工藝性好，但應力集中較大，削弱了軸的疲勞強度，所以用于軸向力小，防止軸向移動的場合，如用于ⅩⅥ軸上的軸承，ⅩⅦ軸 Z=35 齒輪，ⅩⅤ軸上的Z=25 齒輪，用緊固螺釘定 位主要用與軸ⅪⅤ上的固定變位齒輪，優(yōu)點是結構簡單可間作周向固定，用于作用力小的零件，可用鋼絲防松。 （ 2）固定特點 我們大多先用花鍵固定方式的優(yōu)點是： a) 與軸一體，花鍵槽比較深，槽根應力集中比較小提高了傳遞轉矩的能力。 b) 花鍵和槽的總接觸面積比較大，提高了擠壓和耐磨損能力。 c) 齒與槽布置均勻，使軸與輪轂受力均勻，對中性好。 d) 需要時零件可在軸上滑動。 e) 一般情況下，軸和孔配合比平鍵松因而裝拆比平鍵方便。 缺點是：制造比較麻煩 半圓鍵固定方式，裝拆比較方便，但軸上鍵槽比較深，影響軸的強度，常與圓錐提聯結配合使用。適用 于載荷小的場合。 江西理工大學 2021屆 本科生畢業(yè)設計（論文） 25 軸承、密封、潤滑 （ 1）在各軸中與軸配合均選用滾動軸承 因為： ①滑動軸承能在轉速和載荷變動幅度很大的情況下穩(wěn)定的工作。 ②滾動軸承可以在無間隙，甚至是在預加載荷條件下工作，有利于提高旋轉精度和剛度。 ③滾動軸承磨檫系數小，有利于減少發(fā)熱。 ④滾動軸承的潤滑，可以用潤滑脂，如果用油，所需要流量也遠比滑動軸承小。 ⑤滾動軸承由專門工廠生產，供應方便，可以外購。 軸ⅫⅠ有離合器，它的作用是將外力傳入進給箱，通過離合器傳給ⅩⅤ軸或通過通過齒輪副 25/36 傳遞給ⅪⅤ同時受到徑向力和軸向 力，我們選用單列圓錐滾子軸承的 GB29784 的 7206 和 7203 型，他的優(yōu)點是可以高速徑向間隙和軸向間隙。 軸ⅩⅤ上只裝有滑動齒輪，承受徑向力，無軸向力，所以可以選用最常用的單列向心球軸承 GB27689 代號 205。 軸ⅪⅡ上裝有兩個離合器 M4， M5 和一個雙聯滑移齒輪，受到軸向力載荷故選用一對單列圓錐滾子軸承 GB29784，代號 7203。 軸ⅩⅥ和軸ⅪⅤ均因軸向距離較長，均采用三支軸承向定方式，ⅪⅤ軸兩端才用 9204GB29784，中間支撐用 206GB27687 球軸承，ⅩⅥ三支撐軸承均用球軸承，因為 其不受軸向力，其兩端用 203GB27689，中間用 205GB27689。 至于軸ⅩⅧ與絲杠聯結，為了消除軸上間隙提高軸向剛度，所以我們采用雙螺母緊固，同時由于絲杠要承受軸向力，大多采用推力軸承。因為在相同尺寸條件下，推力球軸承向剛度比向心推力球軸承及圓錐滾子軸承的軸向剛度要大一倍以上，為了減小進給箱的尺寸，我們采用特輕系列的推力球軸承 GB81076 代號 103。同理，與光杠聯結的軸用特輕系列的單列向心球軸承 106GB27689。 (2)潤滑 潤滑的作用是降低摩擦，降低溫升，并與密封裝置在一起，保護軸承 不受外物的磨損和防止腐蝕。潤滑劑和潤滑方式決定于軸承的類型、速度和工作負荷。如果選擇的合適，可以降低軸承的工作溫度和延長使用期限。 使用滾動體可以減少軸承中的摩擦，但滾動軸承中的滾動并非純滾動，有多種形式存在，如滾動體和保持架之間的滑動，滾子端面和引導擋邊之間的滑動，江西理工大學 2021屆 本科生畢業(yè)設計（論文） 26 因此，為減少摩擦，防止燒傷，銹蝕和磨損必須對滾動軸承進行潤滑，潤滑在一定程度上還能起到減少噪聲，緩沖，吸震和防止異物的侵入。 滾動軸承可以用潤滑油或潤滑脂來潤滑。試驗說明，在速度較低時，用潤滑脂比用潤滑油溫升低。在速度較高時，則用潤滑油較好。因 為在轉速比較高時，脂的磨損比較大，會使軸承溫度增加?？梢钥疾捎糜蜐櫥瑫r，在進給箱中，由于齒輪和其他零部件都需要油潤滑，所以滾動軸承也隨之采用油潤滑，缺點是需要比較復雜的密封裝置和供油設備。 我們采用時間間隔供給法，每小時控制所供油滴 。 (3)密封 滾動軸承密封裝置的作用是防止?jié)櫥蛷妮S承流出，和防止灰塵，冷卻液及雜質等侵入軸承密封不良，軸承工作將顯著變壞，軸承的使用壽命將顯著降低。 密封裝置的形式應根據軸承的轉速，潤滑方式，工件溫度，工作環(huán)境和軸承部件的結構特點來選擇。 一般情況下，我們采用間隙密封，靠 軸和軸承蓋間細小的間隙來密封的，油潤滑最常用的間隙密封裝置，須在軸上加工溝槽或一個環(huán)。 對于輸入軸和輸出軸端部軸承的潤滑。我們采用徑向密封圈的密封方式，因為在這種情況下，常采用耐油橡膠制成的徑向密封圈，用在脂潤滑和油潤滑的軸承部件中，接觸處的圓周速度不超過 7 米每秒，密封圈凸緣和軸的接觸可以利用密封圈本身的彈力，為了使封唇的壓力以及在密封能力在長時間內保持恒定，也可以在密封唇的周圍加一螺旋彈簧，為增加密封圈安裝的可靠性，可在密封內加一金屬骨架。 安裝密封圈式密封裝置時，必須注意密封唇的方向，如果主要是為了防止雜質侵入，則密封唇應背向軸承，如果主要是為了防止漏油，則密封唇應向著軸承，我們采用的是無唇式內包骨架密封圈。 齒輪 （ 1）特點 齒輪傳動在機床上用以傳遞扭矩和改變運動方向，其主要優(yōu)點是： ⑴保證恒定的瞬間傳動速比，傳遞運動準確可靠，這對于齒輪和螺紋加工機床尤其重要。 ⑵兩軸間配以幾對齒數不同的齒輪時，可改變從動軸的轉速，也可用交換變速。 江西理工大學 2021屆 本科生畢業(yè)設計（論文） 27 ⑶傳遞功率和速度的范圍比較寬。 ⑷傳動效率較高可達 98%以上，使用壽命較長。 ⑸結構緊湊，體積較小。 其缺點是：高速時平穩(wěn)性差，噪聲較大對沖擊比較敏感，制造復雜較高 。 我們采用的是直齒輪外接圓柱齒輪傳動，其輪齒平行于軸心，廣泛用于平行軸間的傳動，用做滑移變速齒輪和交換齒輪，它的優(yōu)點是嚙合時無軸向力，設計和制造簡單，用做變速的滑移齒輪需在齒端倒角，缺點是工作平穩(wěn)性差，噪聲較大。 （ 2）齒輪對傳動的影響 用展成法加工齒輪時，如齒條刀具的中線與被加工齒輪的分度圓相切，則加工出來的齒輪，其分度圓上的齒厚齒間相等。如果不改變刀具和工件的相對圍子，即將刀具移遠或近工件中心，此時被加工齒輪的分度圓不與刀具中線相切，而與平行與中心的另外一條直線相切，這樣加工出來的齒輪稱為變位齒輪，其 特點是： ⑴模數 m，分度圓壓力角 af，分度圓直徑 df 和基圓直徑 do 與非變位齒輪相同。 ⑵輪廓仍是原基圓的漸開線，但選取的部位不同，正變位時齒廓平均曲率半徑不增大，負變位時則減小。 ⑶分度圓上的齒厚不等于齒間，齒頂厚。齒根厚也有變化。 ⑷正變位時，齒頂圓直徑 de 和齒根圓增大，負變位時減小，刀具變位移動的距離稱為變量 X， x=ξ m，ξ為變位系數， m 為模數，變位齒輪按中心距和嚙合角改變與否，分為高度變位和角度變位兩種。 我們在雙軸滑動變速機構中采用后一種方法，即兩齒輪系數變位之和不等于零。兩齒輪嚙合時，中心距與未變 位時不同因而嚙合線和節(jié)點都改變了。 當ξ ∑＞ 0 時， A＞ A。， a＞ a。，稱為正角度變位齒輪傳動。簡稱正傳動。 當 ξ ∑＜ 0 時， A＜ A。， a＜ a。，稱為負角度變位齒輪傳動，簡稱負傳動。 齒輪變位后，其嚙合質量隨變位系數 ξ的大小而變化，設計變位齒輪時應通過驗算，保證不發(fā)生根切的過度曲線干涉。齒頂厚和重疊不小于一定數值。見〈〈機床設計手冊〉〉第二冊上冊表 對于變位齒輪傳動，可利用手冊推薦的變位系數，一般不用驗算。 （ 3）齒輪