【正文】 ................................................................................................. 24 軸的校核 .......................................................................................................... 25 傳動軸的校核 ........................................................................................ 25 主軸的校核 ............................................................................................ 25 第 6章 結(jié)論 .................................................................................................................. 27 總結(jié) ............................................................................................................................... 28 致 謝 ........................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 30 1 摘要 作為主要的車削加工機(jī)床， CA6140 機(jī)床 廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)中，適用于車削內(nèi)外圓柱面，圓錐 面及其它旋轉(zhuǎn)面，車削各種公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，并能進(jìn)行鉆孔，鉸孔和拉油槽等工作。本設(shè)計主要針對 CA6140 機(jī)床的 主軸箱設(shè)計 。設(shè)計的內(nèi)容主要包括確定機(jī)床的主要參數(shù)，擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，計算和校核了主要零部件，并且利用專業(yè)制圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計和處理。用戶遍布各行各業(yè)的同時還陸續(xù)出口。在世界四大國際機(jī)床展覽會上，都有展出，特別是在中國國際機(jī)床展上，新品種更是琳瑯滿目，彰顯出中國機(jī)床工業(yè)的欣欣向榮而且越來越國際化。機(jī)床中最普遍的是車床 ,約占整個機(jī)床產(chǎn)量的 1/4 以上。 CA6140 型普通臥式車床為目前最常見的型號之一，是我國自行設(shè)計，制造的機(jī)床。 國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給制造業(yè)帶來了革命性的變化，數(shù)控加工技術(shù)具有柔性好加工精度高，生產(chǎn)效率高，減輕操作者勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與世界全面接軌，機(jī)械業(yè)也受世界的影響，數(shù)控技術(shù)迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)受到很大的 沖擊 ，各種數(shù)控設(shè)備以日新月異的速度出現(xiàn) ， 進(jìn)入各種制造領(lǐng)域，很多普通機(jī)械設(shè)備被陸續(xù)的取代。普通機(jī)床仍有其存在的價值，就 CA6140來說，它沒有數(shù)控車床精度高，生產(chǎn)效率高，它靠齒輪和絲桿 螺母 副 傳動 ，再加上運(yùn)動副 間存在間隙，手工操作不準(zhǔn)確，重復(fù)精 度較低。但是它適 合批量較小，精度要求不高，零活類零件 ，加工范圍很廣，通用性好。比如說，一家機(jī)械廠生產(chǎn)一套組裝設(shè)備， 那些 件數(shù)少的零件就可以用 CA6140 這類型的普通車床來加工。 而且 數(shù)控車床的維護(hù)保養(yǎng)和維修費(fèi)用和普通車床比高很多。 本課題研究內(nèi)容 此次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是 完成 CA6140變速級數(shù)為 12級的機(jī)床主傳動系統(tǒng)主軸變速箱設(shè)計 。如圖 11所示： 圖 11 CA6140 型普通車床外形 進(jìn)給箱 又稱走刀箱，進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運(yùn)動的 換置機(jī)構(gòu)，包括變換螺紋導(dǎo)程和進(jìn)給量的變速機(jī)構(gòu)，變換公制螺紋與英制螺紋路線的 移換機(jī)構(gòu)，絲桿和光杠的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)以及潤滑系統(tǒng)。 絲杠與光桿 用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動。要結(jié)合溜板箱的內(nèi)容區(qū)分光杠與絲杠。主軸箱中主軸是車床的關(guān)鍵零件。 主軸箱的功用是支撐主軸并使其實(shí)現(xiàn)啟動、停止、旋轉(zhuǎn)、變速和換向等。 （ 1）主軸及其軸承 主軸及其軸承是主軸箱最重要的部分 。主軸的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形等對工件的加工精度和表面粗糙度有直接的影響。 臥式車床的主軸大多數(shù)采用滾動軸承，一般為前后兩點(diǎn)支承。根據(jù)前軸徑，后支承也選用帶錐孔的雙列圓柱滾子軸承，借助內(nèi)圈和滾子相對外圈的移動，來適應(yīng)軸的熱脹伸長，并可以 調(diào)整游隙和進(jìn)行預(yù)緊。 前軸承的間隙，可 由 螺母通過套筒進(jìn)行調(diào)整，并由螺母固定調(diào)好的軸向位置。主軸的軸承由液壓泵供給潤滑油進(jìn)行充分的潤滑。在螺母和套筒的外圓上有鋸齒形環(huán)槽，主軸旋轉(zhuǎn)時，依靠離心力的作用，把經(jīng)過軸承向外流出的潤滑油甩到前、后軸承端蓋 的 接油槽里，然后經(jīng)過油孔流回主軸箱。其內(nèi)孔用于通過長棒料以及氣動、液壓等夾緊驅(qū)動裝置（裝在主軸后端）的傳動桿，也用于穿入鋼棒 卸下頂尖。主軸前端安裝卡盤、撥盤或其他夾具。卡盤、撥盤等夾具通過卡盤座，用螺栓固定在主軸上，由裝在主軸軸肩端面上的圓柱形端面鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。這種主軸軸端結(jié)構(gòu)的定心精度高，連接剛 度好，卡盤懸伸長度小，裝卸卡盤也比較方便，在新型號的車床上應(yīng)用很普遍。中型車床多用機(jī)械式摩擦離合器實(shí)現(xiàn)，少數(shù)機(jī)床也采用電磁離合器或液壓離合器。 換向裝置用于改變主軸旋轉(zhuǎn)方向。若開停采用摩擦離合器，則換向裝置由同一離合器和圓柱齒輪組成，大部分中型臥式車床都采用這種換向裝置。它由機(jī)構(gòu)相同的左、右離合器組成。下面以左離合器為例來說明其結(jié)構(gòu)原理。內(nèi)、外摩擦片未被壓緊時，彼此互不聯(lián)系，軸不能帶動雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)動。右離合器的機(jī)構(gòu)和工作原理同左離合器一樣，只是內(nèi)、外摩擦片數(shù)量少一些?；滋幱谥虚g位置時，左、右兩離合器的摩擦片都松開，斷開主軸的旋轉(zhuǎn)，同時制動裝置作用，主軸迅速停轉(zhuǎn)。壓下彈簧銷，然后轉(zhuǎn)動螺母，使其相對壓套做小量軸向位移，即可改變摩擦片間的壓緊力，從而也調(diào)整了離合器所能傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，調(diào)妥后彈簧復(fù)位，插入螺母的槽口中，使螺母在運(yùn)轉(zhuǎn)中不能自行松開。臥式車床主軸箱中常用的制動裝置有閘帶式制動器和片式制動器。 CA6140 型普通臥式車床上采用的閘帶式制動器，它由制動輪、制動帶和杠桿等組成。制動帶為一鋼帶，其內(nèi)側(cè)固定著一層銅絲石棉，以增加摩擦面的摩擦系數(shù)。杠桿可繞軸擺動，當(dāng)它的下 端與齒條軸上的圓弧形凹部接觸時，制動帶處于放松狀態(tài)，制動器不起作用；移動齒條軸，其上凸起部分與杠桿下端接觸時，杠桿繞軸逆時針擺動，使制動帶抱緊制動輪，產(chǎn)生摩擦制動力矩，軸通過傳動齒輪使主軸迅速停止擺動。 片式制動器分為多片式和單片式兩種。 （ 4）操作機(jī)構(gòu) 主軸箱中的操作機(jī)構(gòu)用于控制主軸啟動、停止、制動、變速、換向以及變換左、右螺紋等。 CA6140 型普通臥式車床控制主軸開停、換向和制動操縱機(jī)構(gòu)。向上扳動手柄時，通過由曲柄組成的杠桿機(jī)構(gòu)，使軸和齒扇順時針轉(zhuǎn)動，傳動齒條軸及固定在其左端的拔叉右移，帶動滑套右移，使雙向多片式摩擦離合器的左離合器結(jié)合，使主軸正轉(zhuǎn)。此時，齒條軸的凸起部分壓著制動器杠桿的下端，將制動帶拉緊，導(dǎo)致主軸制動。此時齒條軸上圓弧形凹入部分與杠桿接觸，制動帶松開，主軸不受制動。首先要選擇最佳的傳動副組合，由于 12 級的主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多 種 傳動副組合，就要進(jìn)行比較選擇，當(dāng)確定傳動副組合后，其傳動組的擴(kuò)大順序又有多種形式 ， 還需 要進(jìn)行比較。估算傳動件參數(shù)，確定其結(jié)構(gòu)尺寸，包括 主軸 、 各傳動軸 、 各齒輪 ，估算傳動軸直徑，估算傳動齒輪模數(shù)，離合器的選擇， 軸承的選取 ，鍵的設(shè)計， Ｖ帶的選擇與計算 ， 換向機(jī)構(gòu)的 設(shè)計。 確定結(jié)構(gòu)方案 1．主傳動系統(tǒng)采用Ｖ帶和齒輪傳動； 2．傳動形式采用集中式傳動； 3．主軸換向采用雙向片式摩擦離合器 ； 7 4．變數(shù)系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 : ? ? DdmmDd 2 ???? 或時 所以 d =200mm。 2．運(yùn)動參數(shù) 以回轉(zhuǎn)為主運(yùn)動的機(jī)床，主運(yùn)動參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。 切削速度主要與刀具和工件的材料有關(guān)，常用的刀具材料有高速鋼和 合金鋼等，工件材料有鋼，鑄鐵以及銅鋁等有色金屬。 m in/140 3m in100 0 m a xm a x rd vn ?? ? m in/ a xm in1000m in rd vn ?? ? 根據(jù) [11]表 71選擇 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值，選擇機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為 1400r/min，最低轉(zhuǎn)速為 。當(dāng)確定了最高和最低轉(zhuǎn)速后，就應(yīng)選取公比 ? ， 從使用性能方面考慮，公比 ? 最好選的小一些，以減少相對轉(zhuǎn)速損失，但公比越小級數(shù)就越多，將 使 機(jī)床的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對于一般生產(chǎn)要求的普通機(jī)床，減少相對轉(zhuǎn) 速損失是主要的，所以公比 ? 取得較小。?? 主運(yùn)動鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定 傳動組和傳動副數(shù)目得確定 實(shí)現(xiàn) 12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合： 8 A． 12=3*4 B. 12=4*3 C. 12=3*2*2 D． 12=2*3*2 E. 12=2*2*3 以上方案中， A和 B方案可以省掉一根軸。如果用一個四聯(lián)滑移 齒輪，則會增加軸向尺寸；如果采用 2個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止 2 個滑移齒輪同時嚙合。 C、D、 E 方案根據(jù)“前多后少”原則比較：從電機(jī)到主軸，一般為降速傳動。如果是傳動副較多的傳動組合在接近電動機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，就節(jié)省材料了。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)各種方案的選擇 在上述的 C 方案 12=3*2*2 中，又因基本組和擴(kuò)大順序排列的不同而出現(xiàn)不同的方案 。在主傳動鏈任一傳動組的最 大變速范圍 ? ? 10~8m inm a xm a x ?? iiR 。根據(jù)式（ 21）應(yīng)為 ： 10~8m a xX )1( ??? ? RR nPnn ? (21) 方案 A、 B、 C、 E的第二擴(kuò)大組 6222 R,2,6 ???? 則px 。 方案 D和 F， m a x822 16342 RRpx ????? ?，是不可行的。在可行的四種方案中， A的中間傳動軸變速范圍最小，故 A方案最好。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 22所 9 示： 圖 22 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖 繪制轉(zhuǎn)速圖 一般車床若無特殊要求，多采用 Y系列封閉式三相異步電動機(jī) [10]，根據(jù)選擇原則和使用條件選擇 Y132M4型 Y系列籠式三相異步電動機(jī)。 總降速傳動比 ： 140 a xm in ??? nni。 由 i n/1400m i n/ m a x ???? ， ?rnrn m i m ，確定各級轉(zhuǎn)速。 在五根軸中，除去電動機(jī)軸，其余四軸按傳動順序依次設(shè)為軸Ⅰ、軸Ⅱ、軸Ⅲ、軸Ⅳ?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的轉(zhuǎn)速。 （ 2）確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速 傳動組 b的級比指數(shù)為 3，在傳動比極限值的范圍內(nèi)，軸Ⅱ轉(zhuǎn)速最高可為 500、7 1000r/min,最低可為 180、 250、 355r/，為了避免升速，又不致傳動比太小，可取 10 ???bi 112?bi 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為： 35 500、 710r/min。由此也可確定加在電動機(jī)與主軸之 間的定傳動比211400710 ??i。 a 21121 ???ai ???ai 113?ai 21121 ???ai時： ?zS ?? 60、 6 6 6 7 7 78?? ???ai時： ?zS ?? 60、 6 6 6 6 70、 7 73?? 113?ai 時： ?zS ?? 60、 6 6 6 6 70、 7 7 76?? 可取 ?zS 72,則可從表中查出軸Ⅰ上小齒輪齒數(shù)分別為： 2 36。 可得軸Ⅱ上的齒輪齒數(shù)分別為： 4 4 36。當(dāng)軸Ⅰ、Ⅱ上的齒數(shù)為 36/36的齒輪嚙合時，三聯(lián)滑移齒輪左移。要使這兩個齒輪外圓不相碰，這兩個齒輪的齒頂圓半徑之和應(yīng) 11 等于或小于中心距。此設(shè)計中， 4842=6。 3. 傳動組 c 　　　41 141 ???ci 112 22 ???ci　　 查 [9]表 81 　　　41 141 ???ci 時： ?zS ?? 8 8 8 90、 9 95?? 112 22 ???ci 時： ?zS ?? 7 7 7 8 8 8 8 90?? 可取 ?zS 90。 于是得 72/181 ?ic , 30/602 ?ci 得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為 18， 60；得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為 72， 3