【正文】 車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) –12– 5 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) —— SolidWorks SolidWork 簡介 SolidWorks 軟件是世界上第一個(gè)基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)在19951999 年獲得全球微機(jī)平臺 CAD 系統(tǒng)評比第一名，從 1995 年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎(jiǎng) 。車床主軸箱為固定式變速箱，用箱體底部平面與底部突起的兩車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) –11– 個(gè)小垂直面定位，用螺釘和壓板固定。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)各對配合齒輪的中心距及變位系數(shù)，并參考了有關(guān)資料，箱體上軸安裝空的位置確定如 下： 中心距Ⅰ Ⅱ =（ 56+38） /2=120mm 中心距Ⅰ Ⅶ =（ 50+34） /2=105mm 中心距Ⅱ Ⅲ =（ 41+49） /2=100mm 中心距Ⅱ Ⅶ =（ 30+34） /2 =80mm 中心距Ⅲ Ⅳ =（ 20+80） /2=125mm 中心距Ⅳ Ⅴ =（ 20+80） /2 =125mm 中心距Ⅴ Ⅵ =（ 26+58） /2 =105mm 箱體在床身上的安裝方式，機(jī)床類型不同，其主軸變速箱的定位安裝方式亦不同。 箱體在主軸箱中起支撐和定位的左右。 表 長寬高（ mm3） 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，常用凸臺和加強(qiáng)筋；并根據(jù)結(jié)構(gòu)需要 適當(dāng)增加壁厚。 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 HT200 箱體鑄造時(shí) 的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸（長寬高），按表 選取。 車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) –10– 4 主要設(shè)計(jì)零件的計(jì)算 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)等組成。整個(gè)變速箱內(nèi)，除兩個(gè)進(jìn)給傳動(dòng)齒輪外，主傳動(dòng)齒輪全部脫離箱內(nèi)潤滑油池的油面，消除了主傳動(dòng)齒輪攪抽和齒輪“泵油”的發(fā)熱和噪聲 。 軸承類型 除個(gè)別地方外，全部采用低噪聲，易裝配的深溝球軸承。 （ 2） 盡量減小齒寬，以減小齒向誤差，減小嚙合沖擊。 由于上述的設(shè)計(jì)，提高主軸部件的剛度和抗震性，降低了 噪聲和發(fā)熱。 （ 3）在主軸齒輪上開槽，設(shè)置平衡塊。用螺母調(diào)整前，中軸承的兼首席，使前軸承的過贏量大雨中軸承的過贏量。 采用了嬌小的齒數(shù)和，使主軸齒輪的最大圓周素的較低，從而減小了齒輪的嚙合沖擊和噪音，降低了吃面摩擦產(chǎn)生的熱量 [9]。 避免了較大的升速傳動(dòng)。 機(jī)床的主創(chuàng)東系統(tǒng)剛才用集中布局方式。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 傳動(dòng)系統(tǒng)的安排 高低速傳動(dòng)鏈分開。閘帶式制動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸小，操縱方便的特點(diǎn)。片式摩擦離合器可用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離合，離合過程比較平穩(wěn)，并能兼起過載保護(hù)的作用。 齒輪的布置 應(yīng)盡量使較小的齒輪成為滑移齒輪，并布置在主軸上；為避免同一滑移齒輪變速組內(nèi)的兩對齒輪同時(shí)嚙合，兩個(gè)固定齒輪的間距，應(yīng)大于滑移齒輪的寬 度 b；齒輪在軸向位置的排列，如沒有特殊情況，應(yīng)盡量縮短軸向尺寸。 CA6140 型車床采用集中傳動(dòng)式，優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱，箱體數(shù)少。主軸反轉(zhuǎn)通常不是用于切削，而是用于車螺紋時(shí)，切削完一刀后使車刀沿螺旋線退回，所以轉(zhuǎn)速較高以節(jié)約輔助時(shí)間 [7]。 主軸的各級轉(zhuǎn)速，可根據(jù)各滑移齒輪的嚙合狀態(tài)求得。加上由高速路線傳動(dòng)獲得的 6 級，主軸總共可獲得 6+18=24 級轉(zhuǎn)速。軸Ⅲ Ⅳ Ⅴ之間的四條傳動(dòng)路線的傳動(dòng)比式中， i1 和 i2 基本相同，所以實(shí)際上只有 3 種不同的傳 動(dòng)比。軸Ⅲ的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副 20/80 或 50/50 傳給軸Ⅳ，又經(jīng)齒輪 20/80 或 51/50 傳給軸Ⅴ，再經(jīng)過齒輪副 26/58 和齒式離合器 M2 傳至主軸，使主軸獲得 10500r/min 的低轉(zhuǎn)速。 低速傳動(dòng)路線。主軸上的滑移齒輪 50 移至左端，使之與軸Ⅲ上右端的齒輪 63 嚙合。軸Ⅰ的運(yùn)動(dòng)不能傳至軸Ⅲ，故軸Ⅲ正傳共有 6 種轉(zhuǎn)速 [6]。軸Ⅱ反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一種。當(dāng)壓緊離合器 M1 左部摩擦片時(shí)，Ⅰ軸的運(yùn)動(dòng)齒輪副 56/38 或 51/43 傳給軸Ⅱ，使得軸Ⅱ獲得兩種轉(zhuǎn)速。帶輪車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) –7– Ф230 與花鍵軸套固連，花鍵軸套用兩個(gè)向心推力球軸承支承在主軸箱體上，這樣，帶輪 Ф230 可通過花鍵軸套與軸Ⅰ上的花鍵部分連接帶動(dòng)軸Ⅰ旋轉(zhuǎn)，而帶傳動(dòng)張緊力則通過軸承傳至主軸箱體，不作用與軸Ⅰ，稱為卸荷，從而減少軸Ⅰ的彎曲變形。 車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) –4– 圖 CA6140 主軸運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速圖 車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) –5– 圖 CA6140 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) –6– 圖 CA6140臥式車床主軸箱的展開圖 傳動(dòng)系統(tǒng)可用傳動(dòng)路 線表達(dá)式表示如圖 ： 圖 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的兩末端件是主電動(dòng)機(jī)和主軸。 確定傳動(dòng)軸的軸數(shù) 傳動(dòng)軸數(shù) =變速組數(shù) +定比傳動(dòng)副數(shù) +1=6 繪制轉(zhuǎn)速圖 先按傳動(dòng)軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格局，畫出網(wǎng)格。 分配總降速傳動(dòng)比 （ 1）確定極限轉(zhuǎn)速 已知主軸最低轉(zhuǎn)速 nmin 為 10mm/s，最高轉(zhuǎn)速 nmax 為 1400mm/s，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為Rn=nmin/nmax=14 （ 2）確定公比 選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ = （ 3）求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z=lgRn/lgφ +1=lg14/+1=24 （ 4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 24=2 3 2 2 總降速傳動(dòng)比 5 0 0/10m in/ ????? ndnU ， Nmin 為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于較少齒輪和徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動(dòng)比。 Y 系列電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、震動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。機(jī)床的主要部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、光杠、絲杠、刀架、尾座、床身和 床腿等機(jī)構(gòu) [3]。 臥式車床主要加工軸類和直徑并不太大的盤、套類零件，故采用臥式布局。該機(jī)床剛性好、功率大、操作方便 [2]。 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。在進(jìn)行工件的其他表面車削時(shí)，只用光杠，不用絲桿。 絲杠與光杠構(gòu)件：用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動(dòng)。如果主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則整個(gè)機(jī)床的使用價(jià)值就會(huì)降低。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。 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、光桿、絲杠和床身八個(gè) [1]。 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)重，本設(shè)計(jì)主要針對 CA6140 機(jī)床的主軸箱體內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì) ,設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有機(jī)床主要參數(shù)的確定，傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定，利用 solidworks 三維制圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計(jì)和處理，最終實(shí)現(xiàn)零件的裝配和最重要的動(dòng)畫模擬。在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)中金屬切削機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備，它所擔(dān)負(fù)的工作量，大約占機(jī)器總制造量的 40%~60%。因此機(jī)床工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) I 摘 要 機(jī)械行業(yè)支撐著國家經(jīng)濟(jì)，為各部門提供各種先進(jìn)設(shè)備的任務(wù)，而機(jī)床工業(yè)則是機(jī)械工業(yè)的重要組成部分，是為機(jī)械工業(yè)提供制造技術(shù)和裝備的工業(yè)體系。機(jī)床的擁有量、產(chǎn)量、品質(zhì)和質(zhì)量是用于衡量一個(gè)國家工業(yè)水平高低的重要標(biāo)志之一。 金屬切削機(jī)床是用切削的加工方法將金屬毛坯制造成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱為“母機(jī)”或“工具機(jī)”。機(jī)床的技術(shù)水平直 接影響機(jī)械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 關(guān)鍵詞： CA6140 機(jī)床；主軸箱；齒輪傳動(dòng)；三維模擬 車床主軸箱變速機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) II Abstract Mechanical industry supporting the national economy,