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CA6140车床主轴箱的设计【3张CAD图纸+毕业说明书论文】

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资源描述：

摘 要


伴随着国民经济的快速发展，机械行业的市场呈现出一片光明的景象，国外的先进技术和经验我们通过消化吸收，将其优点转化成我们的优势资源，利用其优点我们将在制造业中占有一席之地。主轴箱是机床中的重要零部件，它承担着整台机床动力传动的任务，机床的工作效率也受主轴箱的好坏影响，由此可见主轴箱的重要程度。

在机械行业中，CA6140机床为主体的切割机，已广泛应用于零件加工行业，这样的设计主要是为CA6140车床主轴箱设计，设计内容包括确定主参数，传输方案及驱动系统图，主要部分是通过使用二维绘图软件设计和零部件加工计算。


关键词:   CA6140；  机床；  主轴箱；  零件

bstract


With the rapid development of machinery industry, the market is bright, through the digestion and absorption of foreign advanced technology and experience to the advantage of our resources into, and thus a place in the manufacturing sector. Machine tool spindle box is an important component, it bears the entire power transmission task machine tools, spindle box also directly affects good and bad machine's efficiency, can be imagined importance spindle box.

In machinery industry, the CA6140 machine as the main cutting machine, has been widely applied in the industry of parts processing, this design is mainly for CA6140 lathe spindle box design, determination of main parameters design content including machine tools, transmission scheme and drive system chart of the main parts is calculated by using two-dimensional drawing software to design and parts processing 


Key words:   CA6140;   Mahine tools;   Spindle box;   parts


目 录


 第一章  引言 1

  第二章 机床的规格和用途 2

  第三章 主要技术参数 3

  第四章 拟定传动方案和传动系统图 5

  4.1极限转速的确定 5

  4.2公比的确定 5

  4.3主轴转速级数Z的求算 5

  4.4结构网或结构式的确定 5

  4.5转速图的绘制 5

 第五章 计算和验算主要设计零件 7

  5.1主轴箱的箱体 7

  5.2. 设计I轴及轴上零件 8

   5.2.1计算普通V带传动 8

   5.2.2计算多片式摩擦离合器 10

   5.2.3验算齿轮 12

   5.2.4验算传动轴 14

   5.2.5疲劳强度校核——轴承 16

  5.3. 设计Ⅱ轴及轴上零件 17

   5.3.1验算齿轮 17

   5.3.2验算传动轴 20

   5.3.3验算轴组件的刚度 22

 5.4 Ⅲ轴及轴上零件设计 24

  5.4.1验算齿轮 24

  5.4.2 验算传动轴 27

  5.4.3 验算轴组件的刚度 29

 5.5设计Ⅳ轴及轴上零件 32

  5.5.1验算齿轮 32

  5.5.2验算传动轴 35

  5.5.3验算轴组件的刚度 36

 5.6. 设计Ⅴ轴及轴上零件 36

  5.6.1验算齿轮 37

  5.6.2验算传动轴 38

  5.6.3验算轴组件的刚度 39

 总结 40

 参考文献 41

 致谢 42


第一章 引言

普通车床又称为卧式车床，因其主轴以水平方式放置的缘故，而被称为卧式车床，是车床中应用最广泛的一种，约占总数的65%。

    主要部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。

    主轴箱：主电机旋转经过一系列的变速机构，从一开始转正，负2种不同转向，使主轴得到需要，在同一时间进给箱接收主轴箱分离的力量，是主轴箱的任务。主轴是主轴箱的关键部件。直接影响工件的加工质量是在轴承运行稳定性是主要因素，减小主轴的旋转精度，是减少使用机床的价值。

    进给箱：被安装在进给箱中的变速机构，是调节进给运动的，其馈送或间距可以通过变速机构来调节，刀架接收通过光杠或丝杠传递的运动。

溜板箱：作为车床进给运动控制箱实际上是滑板箱，被固定在刀架底部


内容简介：
毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表 专业 机械设计制造及 其自动化 班级 1102 姓名 王旻涵 题目 车床主轴箱 设计 评 阅 人 评 语 该生论文选题符合专业培养目标，能够达到综合训练目的，题目有难度，工作量较大。按照 选题要求做了详尽的理论计算，能较好地运用技术用语和计量单位、格式、图表、数据。论文 语言表达流畅，格式符合规范要求；参考了 相关课题 的文献资料 ，有一定的实践指导意义。 图纸按规范进行折叠。 同意 参加 答辩 。 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）指导教师评阅意见表 专业 机械设计制造及其自动化 班级 1102 姓名 王旻涵 题目 车床主轴箱 设计 指 导 教 师 评 语 该同学 该学生 基础扎实 ,对基本知识 ,基本理论和基本技能的掌握比较完整和全面 。论文切合现实的需要 ,较好地解决了现实生产生活工作中对该内容的需求 ，该同学能在老师的 指导下完成毕业设计 工作和论文的撰写 ， 论文符合要求。 有良好的查阅、运用 各种 资料的能力；能够进行选题要求的计算且结果合理；能够熟练应用件绘图和运用办公软件进行排版。 论文格式标准 、 层次清晰 、 文理通顺 。从完成论文情况来看该同学已具备了较强的实际动手能力和综合运用知识的能力 ， 达到了本科毕业设计论文要求 。 同意答辩。 签字： 年 月 日 毕业设计 (论文 )答辩记录 专业 :机械设计制造及其自动化 班级 :1102 学号： 311202302 姓名 : 王旻涵 答辩内容记录 : 记录人： 沈 阳 化 工 大 学 科 亚 学 院 本科生毕业设计成绩考核评价表 答辩小组： 年 月 日 毕业设计 名 称 车床主轴箱 设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班级 1102 姓名 王旻涵 评价人 权重 评价点 得分 指导教师 10 图纸完备、整洁，设计说明书的撰写质量 5 分析、计算、论证的综合能力 5 能综合运用所学知识和专业知识，独立工作能力强 5 毕业 实习表现、 进度表书写情况 评阅人 10 设计的有重大改进或独特见解 ， 有一定应用价值 5 设计 的难度和工作量 ，结合本专业情况 5 计算、图纸、公式、符号、单位是否符合工程设计规范 5 说明书的 条理性、语言、书写、图表水平 答辩小组 10 设计 规格符合要求及答辩规范程度 10 答辩挂图准备情况 10 答辩中思维敏捷，知识面 宽厚程度 10 回答问题的正确性，有无错误 10 是否有创新意识，设计是否有新意 教师、评阅人和答辩小组按以上各条的相应评价点给出得分， 合计 总 分数。 在总成绩分数中， 90为优秀， 80为良好， 70中等， 60及格，不足 60 分为不及格，列入本表右 侧 成绩栏中。 注意：有严重抄袭现象的学生成绩应定为不及格，有抄袭现象但不严重的学生成绩应降档处理。指导教 师、评阅人及答辩小组对此应切实注意，如有不可解决的分歧，可交于 院 系 答辩委员会裁定。 合计分数 成绩 沈阳化工大学科亚学院 毕业设计（论文）答辩成绩评定 沈阳化工大学科亚学院毕业设计（论文）答辩委员会于 2015 年 6 月 5 日 审查了 机械设计制造及其自动化 专业 王旻涵 的毕业设计（论文）。 设计（论文）题目： 车床主轴箱 设计（论文）专题部分： 设计方案的选择与计算 选择合适的传动机构 设计（论文）共 42 页，设计图纸 3张 指导教师： 评 阅 人： 毕业设计（论文）答辩委员会意见： 成绩： 学院答辩委员会 主任委员 （签章） 年 月 日 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 文献综述 1 沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述 车床主轴箱 设计 文献综述 姓名 ：王旻涵 班级： 机制 1102 指导教师： 侯志敏 摘要 ： 伴随着国民经济的快速发展，机械行业的市场呈现出一片光明的景象，国外的先进技术和经验我们通过消化吸收，将其优点转化成我们的优势资源，利用其优点我们将在制造业中占有一席之地。主轴箱是机床中的重要零部件，它承担着整台机床动力传动的任务，机床的工作效率也受主轴箱的好坏影响，由此可见主轴箱的重要程度。 在机械加工行业中， 床作为主要的车削加工机床，被广泛的应用该 行业的零件加工中，此设计主要是对 床的主轴箱进行设计的，设计内容包括机床主要参数的确定，传动方案以及传动系统图的拟定，对主要零件进行计算并用二维画图软件对零件进行设计和处理。 普通车床又称为卧式车床，因其主轴以水平方式放置的缘故，而被称为卧式车床，是车床中应用最广泛的一种，约占总数的 65%。 组成的主要部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构 ,得到正反两种转向的不同转，速使主轴得到所需的，同时进给箱 接收到主轴箱分出部分动力，是主轴箱的主要任务。在主轴箱中车床的关键零件是主轴。直接影响工件的加工质量的主要因数是主轴在轴承上运转的平稳性，降低了主轴的旋转精度，就等于降低机床的使用价值。 进给箱：进给箱：又被称为走刀箱，进给运动的变速机构装在进给箱中，他的进给量或螺距可通过调整其变速机构，切削可以通过光杠或丝杠将运动传传送至至刀架来进行。 丝杠与光杠：进给箱与溜板箱用用其进行连接，溜板箱所需的接受进给箱的运动和动力，溜板箱做纵向直线运动。车削各种螺纹是通过丝杠来做的，只用光杠进行工件的其他表面 车削，而不用丝杠。 溜板箱：作为车床进给运动的操纵箱其实就是溜板箱 ，被固定在刀架底部的它 ，可可以和刀架一同进行做纵向、横向进给、快速移动或螺纹加工。为了方便操作机床，各沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 文献综述 2 种操作手柄和按钮被装在溜板箱上。 刀架： 刀架部件位于床鞍上，其功能是装夹车刀，并使车刀做纵向、横向或斜向运动。 尾架： 它位于床身的尾座轨道上，并可沿导轨纵向调整位置。尾座的功能是用后顶尖支撑工件。在尾座上还可以安装钻头等加工刀具，以进行孔加工。 床身： 床身固定在左床腿和右床腿上。床身是机床的基本支撑件。在床身上安装着机床的各个主要部件， 工作时床身使它们保持准确的相对位置 。 主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身是组成 床的组成部。滚动轴承作为的主轴三支撑；双轴滑移共用齿轮机构构成进给系统用；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好，功率大，操作方便。 床广泛的应用于机械加工行业中， 床主轴箱的作用就是把运动源的恒定转速改变为主运动执行件（主轴、工作台、滑枕等）所需的各种速度；传递机床工作时所需的功率和扭矩；实现主运动的起动、停止、换向和制动。加工公制、英制、模数 和径节螺纹均可用 床进行。 纵向、横向进给、快速移动或螺纹加工。在溜板箱上装有各种操作手柄及按钮，工作时工人可以方便地操作机床。 正文 ： 随着技术的发展，机床主轴箱的设计会向较高的速度精度，而且要求连续输出的高 转矩能力和非常宽的恒功率运行范围。另外还会改善机床的动平衡，避免震动、污染和 噪音等。 本设计为 床的主轴箱。 作为主要的车削加工机床， 床广泛的应 用于机械加工行业中。 床主轴箱的作用就是把运动源的恒定转速改变为主运动 执行件（主 轴、工作台、滑枕等）所需的各种速度；传递机床工作时所需的功率和扭矩； 实现主运动的起动、停止、换向和制动。 主轴箱通常主要由下列装置和机构组成：齿轮变速装置；定比传动副；换向装置； 起动停止装置；制动装置；操纵装置；密封装置；主轴部件和箱体。根据机床的用途和 性能不同，有的机床主轴箱可以只包括其中的部分装置和部件。 主轴箱是支承主轴并安装主轴的传动变速装置，使主轴获得各种不同转速，以实现 主切削运动。该机床主轴箱刚性好、功率大、操作方便。 床可进行各种车削工 作，并可加工公制、英制、模数和径节 螺纹。主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用 双轴滑移共用齿轮沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 文献综述 3 机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚 性好、功率大、操作方便。 机床设计和制造的发展速度是很快的。 由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工 件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度， 发展至今日的高度科学技术成果综 合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（ 应用。但目前机床主轴变 速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的 应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机 床设计和制造水平，也将促进 设计方法的现代化。 随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上 述要求的重要技术措施之一，不仅能提高产品质量和生产率，降低生产成本，还能改善 工人的劳动条件。为此，许多企采用自动机床、组合机床和专用机床组成自动或半自动 生产线。但是，采用这种自动、高效的设备，需要很大的初期投资以及较长的生产准备 周期，只有在大批量的生产条件（如汽车、拖拉机、家用电器等工业主要零件的生产） 下 、才会有显著的经济效益。 在机械制造工业中，单件、小批量生产的零件约占机械、加工的 70% 80%。科学技 术的进步和机械产品市场竞争的日益激烈，致使机械产 主轴箱的基本环节是将机床的动力源和运动传递给机床主轴，复杂而巧妙是其机构的特点，本设计对主轴箱总体方案进行了研究，不仅分析机床用途和规格以及特性，还对组成主轴箱的箱体、传动系统和轴及轴上零件进行了结构上的设计和计算。 主轴、变速机构，操纵机构和润滑系统等组成了主轴箱。保证运动参数和较高的传动效率是主轴箱应该做到的，足够的强度或刚度，较低噪声，较小振动 ，操作方便，良好的工艺性传动件是传动件应具备的特性。 扭转刚度下降 10%受到箱体轴承孔的影响，导致弯曲刚度大幅下降，通过用凸台和加强筋来补足因开口而受到削弱的刚度；还可适当增加壁厚来进一步保证。 支承和定位是箱体在主轴箱中的作用。共有 15 根轴在主轴箱中，通过安装孔的位置可以完成轴的定位，由此可见，确定箱体上安装孔的位置很重要。考虑齿轮之间的啮合及相互干涉是确定各轴安装孔位置的主要问题，箱体上轴安装孔位置确定可通过各对配合齿轮的中心距及变位系数来得出 。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 文献综述 4 不同类型机床，定位安装主轴变速箱的方式亦不同， 分别是固定式、移动式。在箱体底部，在平面的底部，突起的两个小垂直面位子，用螺钉和压板固定 ,称为固定式。一体式铸造成型是本主轴箱箱体，因安装需要对箱体的底部进行了相应的调整。通过床的总体设计及使用人们对颜色的喜好来确定箱体的颜色，箱体中预留了安装空间 。 普通 V 带应保证带传动即不打滑又能传递最大功率，而且疲劳强度足够，使用寿命得到一定的满足。 对多片式摩擦离合器进行设计时，离合器的尺寸首先根据机床结构确定，在确定了安装方式为轴装式时，花键轴应外摩擦片的内径 d 比小 2 6离合器的径向和轴向尺寸受内部摩擦片整 体直径 d 的确定的影响，严重的话主轴箱内部布局结构都会受影响，所以应合理选择。 选取摩擦片的厚度通常为 1、 2（ 内外层分离时 的最大间隙为 ,摩擦片的材料常用 10 或 15 钢，摩擦片应具有较高的耐磨性、较大的摩擦系数、抗高温、抗胶合性好等特点， 表面渗碳 ,及 62 的淬火硬度。 验算齿轮强度，应选相同的模数，所承受载荷最大的齿数最小的齿轮，计算器接触应力和弯曲应力。验算齿面接触应力是对高速传动齿轮而言的，验算齿根弯曲应力则是对低速 传动齿轮。而验算齿根弯曲应力对硬齿面、软齿芯渗碳淬火的齿轮来说，是必须的。 就传动轴来说，除了过载轴外，一般其他的不必进行强度校核，仅刚度验算 。 滚动轴承作为机床的传动轴，导致失效主要原因是疲劳破坏，因此需要对疲劳进行验算 总结： 主轴箱里有各种变速齿轮、主轴、制动装置的载体，箱体在主轴箱中起到了重要作用，主要是起支承和定位的作用，主轴箱中包含了 15 根轴，而箱体有对轴起到了定位的作用。确定箱体上安装孔在的位置的很重要。对轴和齿轮的设计也是至关重要的。确定主轴箱的整体设计是否合格，需要对轴的刚度以及轴承疲劳强度 和齿轮强度、接触应力、弯曲应力进行计算。最后通过 一些绘图软件将设计画出来。 在设计的过程中并不是一帆风顺的，在设计期间遇到了很多的问题，像在齿轮的沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 文献综述 5 设计中，如何正确确定啮合条件就遇到了问题，但是通过老师的指导和查阅大量的资料，最终问题解决了，并得出了准确的结论：轮齿的分布必须使主、从动齿轮相邻同侧齿廓在啮合线上所卡的线段（法节）相同等等。 参考文献 1张佩勤主编 .设计手册辽宁科学技术出版社 9 月 . 2计算机辅助机械设计实训教程 3机械优化设计机械工业出版社 2009 年 9 月 . 4高学满主编 .金属切削机床挂图上海交通大学出版社 1985 年 10 月 . 5罗圣国主编 .机械设计课程设计手册高等教育出版社 2006 年 5 月 . 6哈尔滨工业大学 ,天津大学机床设计图册上海科学技术出版社 . 7机械设计手册机械工业出版社 1986 年 12 月 . 8赵芸芸主编 .机械设计 2011 年 8 月 . 9李 焕峰副主编 . 机械制造技术 10林岗副主编 .机械工程及自动化简明设计手册 机械传动装置设计手册 12机械设计 13机械制图 14史艺农审 .机械设计基础 沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文 题 目： 车床主轴箱 设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制 1102 学生姓名： 王旻涵 指导教师： 侯志敏 论文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 论文答辩日期： 2015 年 6 月 5 日 毕业设计（论文）任务书 机械设计制造及其自动化专业 1102 班 姓名 :王旻涵 毕业设计（论文）题目 :车床主轴箱 设计。 毕业设计（论文）内容： 1、零号图纸 1 张，二号图纸 3 张（装配图，零件图）； 2、计算说明书一份（ ，小 4字 30 页以上）。 毕业设计（论文）专题部分： 通过查阅资料及调研，要求设计一车床主轴箱 选合适的传动机构，适合小厂生产的零部件。 ；总体结构和成套图纸。 起止时间： 2015 年 3 月 6 至 2015 年 6 月 5 日 指导教师签字： 年 月 日 摘 要 伴随着国民经济的快速发展，机械行业的市场呈现出一片光明的景象，国外的先进技术和经验我们通过消化吸收，将其优点转化成我们的优势资源，利用其优点我们将在制造业中占有一席之地。主轴箱是机床中的重要零部件，它承担着整台机床动力传动的任务，机床的工作效率也受主轴箱的好坏影响，由此可见主轴箱的重要程度。 在机械行业中， 床为主体的切割 机，已广泛应用于零件加工行业，这样的设计主要是为 床主轴箱设计，设计内容包括确定主参数，传输方案及驱动系统图，主要部分是通过使用二维绘图软件设计和零部件加工计算 。 关键词 : 机床 ； 主轴箱 ； 零件 of is of to of a in is an it s be In as in of is of of is by to 目 录 第一章 引言 . 1 第二章 机床的规格和用途 . 2 第三章 主要技术参数 . 3 第四章 拟定传动方案和传动系统图 . 5 限转速的确定 . 5 比的确定 . 5 轴转速级数 Z 的求算 . 5 构网或结构式的确定 . 5 速图的绘制 . 5 第五章 计算和验算主要设计零件 . 7 轴箱的箱体 . 7 设计 I 轴及轴上零 件 . 8 算普通 V 带传动 . 8 算多片式摩擦离合器 . 10 算齿轮 . 12 算传动轴 . 14 劳强度校核 轴承 . 16 设计轴及轴上零件 . 17 算齿轮 . 17 算传动轴 . 20 算轴组件的刚度 . 22 轴及轴上零件设计 . 24 算齿轮 . 24 算传动轴 . 27 算轴组件的刚度 . 29 计轴及轴上零件 . 32 算齿轮 . 32 算传动轴 . 35 算轴组件的刚度 . 36 设计轴及轴上零件 . 36 算齿轮 . 37 算传动轴 . 38 算轴组件的刚度 . 39 总结 . 40 参考文献 . 41 致谢 . 42 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 引言 1 第一章 引言 普通车床 又称为卧式车床， 因其主轴以水平方式放置 的缘 故 ，而被 称为卧式车床 ，是车床中应用最广泛的一种，约占总数的 65%。 主要部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱： 主电机旋转经过一系列的变速机构，从一开始转正，负 2 种不同转向，使主轴得到需要，在同一时间进给箱接收主轴箱分离的力量，是主轴箱的任务。主轴是主轴箱的关键部件。直接影响工件的加工质量是在轴承运行稳定性是主要因素，减小主轴的旋转精度，是减少使用机床的价值。 进给箱： 被安装在进给箱中的变速机构，是调节 进给运动的， 其馈送或间距可以通过变速机构来调节 ，刀架 接收 通过光杠或丝杠 传递的 运动。 溜板箱： 作为车床进给运动控制箱实际上是滑板 箱 ， 被固定在刀架底部 ， 可以和刀架一同进行 做纵向、横向进给、快速移动或螺纹加工。 为了方便操作机床，各种操作手柄和按钮被装在溜板箱上 。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 机床的规格和用途 2 第二章 机床的规格和用途 主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身是组成 床的组成部。滚动轴承作为的主轴三支撑；双轴滑移共用齿轮机构 作为 进给系统； 用 十字手柄 操作 纵 向与横向进给， 伴 有快速电机。刚性 强 ，功率 高 ，操作 简洁是此机床的特点 。 床广泛的应用于机械加工行业中。加工公制、英制、模数和径节螺纹均可用 床进行。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 主要技术参数 3 第三章 技术参数 工件最大回转直径： 在床面上 在床鞍上 工件最大长度： 0 0、1 5 0 0、1 0 0 0、7 5 0 主轴孔径： 主轴前端孔锥度： 主轴转速范围： 正传 0 反传 /4 加工螺纹范围： 公制 模数 径节 961 径节 进给量范围： 细化 r/纵向正常 r/加大 r/细化 r/横向正常 r/加大 r/刀架快速移动速度： 纵向 横向 主电机： 功率 转速 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 主要技术参数 4 快速电机： 功率 转速 冷却泵： 功率 流量 升L/工件最大长度为 机床： 外形尺寸毫米 11901000668 量约 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 拟定传动方案和传动系统图 5 第四章 拟定传动方案和传动系统图 限转速 10mm/s 为主轴最 小 转速（ , 1400mm/s 为最 大 转速（ ， 14=/n m 比 是主轴 转速数列的公比 轴转速级数 Z 24=1+n/l g =Z 构式 242232 转速图 （ 1）所选电动机 无特殊要求，用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，来作为金属切削机床的驱动。 Y 系列电动机效率高，节能，噪声小，振动小，起动转矩大，运行安全，选择 4 是根据机床来确定， 1500 转 /分的同步转速 。 （ 2）总降速传动比 3106 . 6 7/nn=u I I dm 总降速传动比，主轴最低转速 过增加定比传动副，来减少齿轮和及径向与轴向尺寸，从而使总降速传动比分担开来。串联的各变速组中的最小传动比是由总降速传动比按“先缓后急”的递减原则分配来的。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 拟定传动方案和传动系统图 6 （ 3）传动轴轴数 传动轴数 6= （ 4）画转速图 画转速图可用传动轴数、主轴转速级数格距。在图上，电动机转速到主轴 最低转速的总降速比是先分配的， 1) ku( k 在串联的双轴传动间 . 各变速组的传动比射线按结构式的级比分配规律画上，传动副的传动比就确定了。见图 1， 轴运动转速图。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 拟定传动方案和传动系统图 7 图 1 轴运动转速图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 8 第五章 计算和验算主要设计零件 体 主轴箱中包含主轴、变速机构、操作机构和润滑系统等。确保运动参数和较高的传动效率是主轴箱应该做到的，充足的强度，较低噪声，操作方便，良好的 工艺性传动件是传动件应具备的特性。 这种设计材料的选择中等强度 ，灰铸铁 为最广泛 , 选用材料，根据其外形轮廓尺寸 (长 宽 高 )选取最小壁厚， 体积小于 500500300 3壁厚选取 8 体积大于 500500 30000500 3壁厚选取 10 体积大于 800800500 3壁 厚选取 12 扭转刚度下降 10%受到箱体轴承孔的影响，导致弯曲刚度大幅下降，通过用凸台和加强筋来补足因开口而受到削弱的刚度；还可适当增加壁厚来进一步保证。 支撑和定位的作用是身在主轴箱。在主轴箱中，有通过安装孔位置可以完成 15根轴的定位，从而，确定盒体上的安装孔的位置是非常重要的。考虑到安装之间的齿轮啮合并相互干扰是决定轴孔的位置，在箱主体的主要问题由轴安装孔的位置测定每个以适应齿轮和变位系数的中心距来画，计算公式为： ：中 心距 变 中心距 变y（d2+( a )中心距 ) （ 5 1 0 5 . 7 5 . 2 5/2）38+56(- 9 4 . 5 . 2 5/2）34+50(- 7 2 . 2 5/2）34+30(=- 9 0 . 2 5/2）41+39(=- 1 2 5 . 5/2）50+50(=- 8 8 /2）44+44(=- 1 6 8 /2）58+26(=- 8 4 /2）26+58(=- 1 1 6 /2）58+58(=- 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 9 6 6 /2）33+33(=- 5 8 /2）33+25(=- 因此得出箱体上各轴安装孔的位置，见图 2，安装孔位置图 图 2 安装孔位置图 不同类型的机床，定位安装主轴传动方式也有所不同，是固定的，移动的。在箱上的两个小垂直平面座的平面底部的盒子，以及压力板的底部固定有螺栓，称为固定式。单件式铸造成型是其 轴箱体，由于安装的需要进行了相应的调整，以在箱体的底部。通过床的整体设计、使用喜好颜色的人，以确定框的颜色，框具有保留详见身体部位在图中的空间。 设计 I 轴及轴上零件 算普通 V 带传动 普通 V 带应保证带传动不打滑和能够提供的最大功率和疲劳强度 、 寿命必须满足 设计功率 P（ ， （ 5 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 10 其中工况系数 通过机床设计指导，得 1 . 1 1 1 1 2 . 1dP k W 1 带速 1 1 / ( 6 0 1 0 0 0 ) 9 . 8 6 /dv d n m s v 2 1000选中心距，0 0弯曲数增加；相反，易振动。 2210 0 1 20()2 ( ) 2 7 2 2 . 524 d a d d m (5通过机床设计指导得 ,带基准长度 28000 ; 000 40 1s 为带挠曲次数， 表示； 实际中心距 2a A A B 12() 1 0 8 . 748d d dL d 221() 12508故 21 0 8 . 7 1 0 8 . 7 1 2 5 0 2 2 3a m m 小带轮包角 1 211 1 8 0 2 s i n 1 5 4 . 0 9 1 2 02a 通过机床设计指导得 ,单根 V 带的基本额定功率 1 ； V 带基本额定功率增量111(1 )b n K 其中弯曲影响系数 , 0 动比系数 ,1 ； 带的根数 11() P K K 其中 K， 包角修正系数， 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 11 带长修正系数， 故11 2 . 1 3 . 8 9( 2 . 2 8 0 . 1 6 ) 0 . 9 3 1 . 0 1z 圆 z 取 4； 单根带初拉力20 2 . 55 0 0 ( 1 )q vv z K （ 5 q 是带每米 重 量， 由 上得0F 受带的压力，见图 3，带对轴压力图 图 3 带对轴压力图 101 5 4 . 0 92 s i n 2 5 8 . 2 3 4 s i n 4 5 3 . 9 822Q F z N （ 5 算多片式摩擦离合器 对 于 片式摩擦离合器 的 设计，首先根据机床结构 选择 离合器的尺寸，确定为轴装式时，外摩擦片的内径 d 比小 2 6离合器的径向和轴向尺寸 由 内部摩擦片整体直径 d 确定 ， d 会影响 主轴箱内部布局结构都会，所以应 正确选取 。 计算摩擦片对数 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 12 2fZ 20Dbp （ 5 其中 扭矩； 955 410510 ; 额定功率； 计算转速； ， 传动效率； K， 安全系数，取 f， 摩擦系数，磨擦片材质 是 淬火钢，通过机床设计指导得 ， f= 0D， 平均直径 ; 0D 67 2）d+D(=； B， 接触宽度； 2 32）b ； p ， 许用压强； p 0vK mK 0， 基本许用压强，通过机床设计指导 ， 得 速度修正系数 。 02 410 )m/.= 平均圆周速度通过机床设计指导得 接合次数修正系数，通过机床设计指导得 摩擦结合面数修正系数，通过机床设计指导得 2f Z 20Dbp 11 按空载功率损耗 摩擦离合器的轴向压紧力 Q 可最后确定，计算如下： Q=0 20) 10 符号意义同上。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 13 选择所述衬里的厚度通常为 1、 2（ ，用于 内外层分离 的 最大间隙 ， 常用 10 或 15 钢 摩擦片材料 ， 衬里应该已高耐磨损性，较大的摩擦系数，良好的耐高温性 ， 表面渗碳 ,及 62 的淬火硬度。 图 4 多片式摩擦离合器图 。 轮的验算 检查齿轮的强度，应选择 相同的模承载的最大最小齿轮，接触应力的齿数和弯曲应力计算。通用齿轮齿面接触应力计算的高速传输，齿轮齿根弯曲应力计算低速驱动。在硬齿面，软核渗碳齿轮淬火，一定要检查齿根弯曲应力 验算接触应力的公式如下 1 2 3 K K K NZ m u B n j （ 5 验算弯曲应力的公如下 51 2 3w 22 0 8 1 1 0 ()S K K N M P aZ m B Y n （ 5 其中 N， 传递功率， =； 160 5 T， 工作期限（齿轮总工作时间（ h），0000h15000=，同一变速组 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 14 总工作时间 / s 。 ， P， 传动副数； 1n， 最低转速 ； 基准循环次数 ；（以下均参见机床设计指导） M， 疲劳曲线指数； 速度转化系数； 功率利用系数； 材料强化系数； K= K= 1K， 工作情况系数，中等冲击主运动，1K 2K， 动载荷系数； 3K， 齿向载荷分布系数； Y， 标准齿轮齿形系数； j， 许用接触应力； w， 许用弯曲应力）。 验算，j或w不合格时， 最初选择的材料或热处理方法可以改变，也不能满足，齿宽再次调整或齿模数的选择。 采用整淬的方式对 I 轴上的齿轮进行热处理。 传至 I 轴时最大转速： 1 130 8 2 0 / m i n r 130 0 . 9 8 0 . 5 1 1230 N = 2 0 / m i n r3离合器两齿轮，齿数最少 0 为，齿宽 1 =u，1 2 m m=B 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 15 j= 32 0 8 1 1 0 (1 . 0 5 1 ) 1 . 2 1 . 3 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 6 2 5 1 0 1 8 . 1 55 0 2 . 2 5 1 . 0 5 1 2 8 2 0 j 1250 符合要求。 验算 6 的齿轮： 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 j 1250 符合强度要求，见图 5，齿轮图。 图 5 齿轮图 算传动轴 传动轴的方面，除了过载轴，强度，其他不必，通常仅刚度检查。 计算花轴 键轴抗弯断面惯性矩 I 42 4( ) ( ) ()64d b N D d D dI m m 04 (5 其中 d，小径； I，大径； b，键宽； N，键数； 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 16 计算弯曲载荷，最大扭矩通常采取的险段 ： 4 5 1 0 ( N m m )扭= 445 . 6 2 59 5 5 1 0 6 . 5 5 1 0820 N m m （ 5 其中 N， 最大功率 ； 计算转速 ； 齿轮的输入扭矩和齿轮圆周力和径向力的输出转矩，齿轮圆周力是在轴弯曲载荷 4 32 2 6 . 5 5 1 0 2 . 3 4 1 0 6 扭 （ 5 其中 D， 直径 。 径向力 ( ) / c o s ( ) t g N （ 5 其中 ， 啮合角 20 ； ， 齿面摩擦角 ， 螺旋角 0 故 30 . 5 1 . 1 7 1 0 挤压应力为： m a ( )()nj y j P aD d l N K （ 5 其中 传递的最大转矩； D， 大径 ； D， 小径； L， 工作长度 ， ； N， 键数； K， 载荷分布不均匀系数 4228 6 . 5 5 1 0 3 . 6 2 0 ( )( 3 8 3 2 . 2 ) 8 5 6 0 . 7j y j a M P a 故合格，见图 6，花键轴图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 17 图 6 花键轴图 劳强度校核 轴承 滚动轴承 为 传动轴，导致 无法工作的 原因是疲劳破坏， 所以 需要疲劳验算。计算额定寿命 ）（K 0 2 )( （ 5 或按计算符合 计算公式进行计算： )( n K （ 5 其中 寿命； 算动载荷； T，工作期限，取 10000时。 C， 额定负载 , 速度系数， 1003n if n，计算转速 寿命系数，500 ， 于 轴 承 的 工 作 期 限 ； ， 寿命系数，球轴承 等于 3，滚子轴承 等于 103 ； 工作情况系数， ； 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 18 功 率利用系数； 速度转化系数； P 当量动载荷用 ； 1 2 4 8 6 3 nL h T2 3 2 0 0 3 nL h T3 1 9 8 5 2 nL h T故合格。 设计轴及轴上零件 算齿轮 检查齿轮的强度，应选择相同的模承载的最大最小齿轮，接触应力的齿数和弯曲应力计算。通用齿轮齿面接触应力计算的高速传输，齿轮齿根弯曲应力计算低速驱动。在硬齿面，软核渗碳齿轮淬火，一定要检查齿根弯曲应力 验算接触应力 : 1 2 3 K K K NZ m u B n （ j （ 5 验算弯曲应力 ： 51 2 3w 22 0 8 1 1 0 ()S K K N M P aZ m B Y n （ 5 =； U， 齿数之比（大齿轮与小齿轮），当 u 大于等于 1， “+”号外啮合， “-”号内啮合； 寿命系数： S T n N K K K其中 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 19 160 5 T， 工作期限（齿轮总工作时间（ h），0000h15000=，同一变速组 总工作时间 / s K= K= 验算，j或w不合格时， 最初选择的材料或热处理方法可以改变，也不能满足，齿宽再次调整或齿模数的选择。 采用整淬的方式对双联滑移齿轮热处理。 传至 轴时最大转速为： 1 3 0 5 61 4 5 0 1 2 0 7 . 7 8 / m i 0 3 8 361 3 0 5 60 . 9 8 0 . 9 9 0 . 7 6 92 3 0 3 8 m = 2 0 7 . 7 8 / m i n r3双联滑移齿轮，齿数最少 8 ，齿宽 14 u j 32 0 8 1 1 0 (1 . 0 5 1 ) 1 . 2 1 . 3 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 4 21 1 9 5 . 8 23 8 2 . 2 5 1 . 0 5 1 4 1 2 0 7 . 7 8 j 1250 符合标准。 验算齿轮 9 ： 采用整淬 1 2 0 7 . 7 8 / m i n r3 71 3 0 5 6 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 7 6 12 3 0 3 8 = 4 1=u j 32 0 8 1 1 0 (1 1 ) 1 . 2 1 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 7 11 0 2 7 . 9 43 9 2 . 2 5 1 1 4 1 2 0 7 . 7 8 j 1250 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 20 齿轮合格。 验算齿轮 2 ： 采用整淬 1 2 0 7 . 7 8 / m i n r3 721 3 0 5 6 3 9 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 6 8 02 3 0 3 8 4 1 =N 4 u 4= j 32 0 8 1 1 0 ( 4 1 ) 1 . 2 1 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 19 2 7 . 4 92 2 2 . 2 5 4 1 4 1 2 0 7 . 7 8 j 1250齿轮合格。 验算齿轮 0 ： 采用整淬 1 2 0 7 . 7 8 / m i n r3 71 3 0 5 6 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 6 8 02 3 0 3 8 =N 14 1=u j 32 0 8 1 1 0 (1 1 ) 1 . 2 1 1 . 0 4 3 . 7 2 5 . 1 1 1 3 1 . 2 43 0 2 . 2 5 1 1 4 1 2 0 7 . 7 8 j 1250齿轮合格。 算传动轴 传动轴的方面，除了过载轴，强度，其他不必，通常仅刚度检查。 计算花轴键的轴抗弯断面惯性矩 I 如下 42 4( ) ( ) ()64d b N D d D dI m m 04 （ 5 计算弯曲载荷，最大扭矩通常采取的险段 ： 4 5 1 0 ( N m m )扭 445 . 4 29 5 5 1 0 4 . 5 1 1 01 1 4 8 . 8 6 N m m （ 5 齿轮的输入扭矩和齿轮圆周力和径向力的输出转矩，齿轮圆周力是在轴弯曲载荷 4 32 2 4 . 5 1 1 0N 1 . 8 0 4 1 0 0 扭 （ ） （ 5 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 21 齿轮的径向力 ( ) / c o s ( ) 9 0 2 t g N N （ 5 22()0 . 1 m m （ 5 符合条件。 验算侧挤压应力 侧表面的挤压应力： m a ( )()nj y j P aD d l N K （ 5 4228 4 . 5 1 1 0 2 . 0 4 2 0 ( )( 3 6 3 2 ) 1 1 6 8 0 . 7j y j a M P a 故合格，见图 7，花键轴图 图 7 花键轴图 算轴组件的刚度 具有在主轴部件的刚度有很大的影响是跨度，画主轴组件的结构后 ，计算合理跨距 L。，对图的修改更加有力， L。远小于 跨距 时，三支撑结构应被考虑。 主轴组件的灵活性式系统在主井和灵活性的轴承两相 叠加主轴终点 C，极值公是 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 22 3 6 6 10o l C C （ 5 其中 L。 ， 合理跨距； C ， 主轴悬伸梁； 后支撑轴承刚度； 前支撑轴承刚度； 求解可得一实根： 33 212( 1 ) ( )12()( 1 )( 1 )m m 并 且滚动轴承 为 传动轴，导致 无法工作的 原因是疲劳破坏， 所以 需要疲劳验算 。计算额定寿命 ）（ 0 k （ 5 按符合 公式计算： )( n K （ 5 1 2 4 8 6 3 nL h T2 3 2 0 0 3 nL h T3 1 9 8 5 2 nL h T故合格，见图 8，轴承图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 23 图 8 轴承图 计轴及轴上零件 算齿轮 算齿轮 检查齿轮的强度，应选择相同的模承载的最大最小齿轮，接触应力的齿数和弯曲应力计算。通 用齿轮齿面接触应力计算的高速传输，齿轮齿根弯曲应力计算低速驱动。在硬齿面，软核渗碳齿轮淬火，一定要检查齿根弯曲应力 。 验算接触应力 ： 1 2 3 K K K NZ m u B n ）j （ 5 验算弯曲应力 ： 51 2 3w 22 0 8 1 1 0 ()S K K N M P aZ m B Y n （ 5 U 齿数之比，当 u 大于等于 1， “+”号外啮合， “-”号内啮合； S T n N K K K160 5 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 计算和验算主要设计零件 24 0000h15000=，同一 变速组 ， 总工作时间 / s K= K= 验算，j或w不合
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本文标题：CA6140车床主轴箱的设计【3张CAD图纸+毕业说明书论文】
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