中北大学-CA6140普通车床设计

1、毕业设计说明书 CA6140 普通车床设计班 级： 学 号：姓 名： 学 院： 软件学院 专 业： 软件工程 指导教师： 李彦栋 张纪平 2014 年 6 月CA6140 普通车床设计摘 要本设计是根据任务书的要求，对 CA6140 机床进行装配设计并运用 Solidworks 软件对其进行三维建模及实现动画模拟过程。首先通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，其中主要包括主轴箱和进给箱零部件的设计。其次使用 Solidworks 软件完成机械零部件的设计，零件和装配符合实际要求。最后在完成装配设计的同时进行动静干涉检查，动画模拟工作。关键字：CA6140，主轴箱，Solidworks，三维

2、建模Design of CA6140 ordinary latheAbstractThis design is based on the requirements of the project, to CA6140 machine assembly design and use Solidworks software on the 3 d model and realization process animated simulation. First through the machine mechanical variable speed drive system main movement

3、 to structure design, which mainly includes spindle box and feed box parts design. Second use Solidworks software completed the design of mechanical parts, parts and assembly accord with the actual requirement. Finally complete assembly design in the same time action interference, animated simulatio

4、n work.Keywords:CA6140，spindle-box，Solidworks，3d model中北大学 2014 届毕业设计说明书第 页 共 页目 录1 绪论.11.1 CA6140 车床的简介.11.2 车床的用途.31.3 三维软件介绍.32 机床总体设计.52.1 设计目的.52.2 主轴箱设计步骤.52.2.1 运动设计.52.2.2 动力设计.102.2.3 齿轮强度校核.142.2.4 主轴挠度的校核.182.2.5 主轴最佳跨距的确定.192.2.6 各传动轴支承处轴承的选择.202.3 进给箱设计步骤.202.3.1 进给箱的传动机构.202.3.2 进给箱切螺纹

5、机构设计.212.3.3 切螺纹系统及齿数比.223 机床三维设计.243.1 轴类零件建模设计.243.2 齿轮类零件建模设计.263.2.1 构造齿轮.263.2.2 齿轮的配合和装配.283.3 凸轮的建模.333.4 曲柄建模.343.5 支架建模.363.6 杠杆建模.36中北大学 2014 届毕业设计说明书第 页 共 页3.7 拨叉建模.383.8 整体装配.394 结论.42参考文献.43致 谢.44中北大学 2014 届毕业设计说明书第 1 页 共 44 页1 绪论绪论1.1 CA6140 车床的简介车床的简介普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的 65%，因其主轴

6、以水平方式放置故称为卧式车床。车床是用车刀进行切削加工的机床，主要用于加工零件的各种回转表面，如内外圆柱表面、内外圆锥表面、成形回转表面以及回转体的端面等。在车床上，除使用车刀进行加工外，还可以使用各种孔加工刀具如钻头、铰刀等进行孔加工或者用镗刀加工较大的内孔表面1。CA6140 机床所代表的意义：C 表示车床，A 表示第一次重大改进，6 表示落地及普通车床，1 表示普通车床，40 表示机床主参数，最大回转直径为 400 毫米。CA6140 型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身2。主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变

7、速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。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3。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。CA6140 机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制

8、、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。CA6140 轴承可分为：径向轴承，又称向心轴承，承受径向载荷。止推轴承，又称推力轴承，承受轴向载荷。径向止推轴承，又称向心推力轴承，同时承受径向载荷和轴向载荷。按轴承工作的摩擦性质不同可分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。角接触轴承：球与套圈公称接触角大于 0，中北大学 2014 届毕业设计说明书第 2 页 共 44 页而小于 90的滚动轴承。可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。接触角越大，

9、轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取 15 度接触角。在轴向力作用下，接触角会增大。单列角接触球轴承只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将引起附加轴向力。并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移4。若是成对双联安装，使一对轴承的外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。这样即可避免引起附加轴向力，而且可在两个方向使轴或外壳限制在轴向游隙范围内。外球面轴承：有外球面和带锁紧件的宽内圈的向心滚动轴承。主要供简单的外壳使用。直线运动轴承两滚道在滚动方向上有相对直线运动的滚动轴承。进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝

10、杠将运动传至刀架以进行切削。丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。机床的规格和用途：CA6140 机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

11、刚性好、功率大、操作方便。CA6140 型卧式车床的万能性较大，但结构较复杂而且自动化程度低，在加工形状比较复杂的工件时，换刀较麻烦，加工过程中的辅助时间较多，所以适合于单件、小批生产及修理车间。作为主要的车削加工机床，CA6140 机床广泛的应用于机械加工行业中，针对CA6140 机床的主轴箱进行设计，设计的内容主要有机床主要参数的确定，传动方案和传动系统图的拟定，对主要零件进行了计算和验算，利用三维画图软件进行了零件的设计和处理。CA6140 型卧式车床工艺范围广,能完成多种加工工序,进行各种车削工作，加工轴中北大学 2014 届毕业设计说明书第 3 页 共 44 页类、套筒类和盘类的回转

12、表面，如车削内外圆柱面，圆锥面，环槽及成型回转面，车削端面及各种常用螺纹（主要有：公制（有称米制） 、英制、模数制和径节制四种） ，还可以进行扩孔、钻孔、铰孔和滚花等工作。车床主轴三支承均用滚动轴承，进给系统用双轴滑移公用齿轮机构；纵向与横进给由十字手柄操作，并附有快速电动机。该机床刚性好，功率大，操作方便1.2 车床的用途车床的用途普通车床通用性强，加工范围广，适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，例如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型回转表面，加工端面及加工各种常用的公制、英制、模数制和径节制螺纹，还能进行钻孔、铰孔、滚华灯工作。工件的旋转运动它是车床的主运动，其转速常以 n(

13、r/min)表示。它的功用是使工件与刀具之间按所需的切削速度作所规定的相对运动，以获得要求的加工表面。主运动是实现切削最基本的运动，运动速度较高，所需的功率较大。刀架的移动它是车床的进给运动，刀架作平行于工件旋转轴线的纵向进给运动(车圆柱表面)或作垂直于工件旋转轴线的横向进给运动(车端面)，也可作与工件旋转轴线成定角度方向的斜向运动(车圆锥表面)或作曲线运动(车成形回转面)。进给量常以/(mm/r)表示。进给运动的速度较低，所需的功率也较小。上述运动是普通车床形成加工表面形状所需要的运动，习惯上称为表面成形运动。辅助运动为了将工件加工到所需要的尺寸，车床还应具有切入运动。通常切入运动与进给运动

14、方向相垂直，普通车床的切入运动通常是由工人用手移动刀架来实现的。为了减轻丁人的劳动强度及节省移动刀架所消耗的时间，在 CA6140 型普通车床中还有由单独电机驱动的刀架纵向或横向的快速运动。本课题包含零件机械加工，典型夹具设计及复杂刀具设计和典型机床调整几方面的内容5。由于涉及到 CA6140 机床的主轴箱设计,零件的设计,齿轮等的传动等内容，因而具有一定的学术价值，可使学生对金属切削机床以及机械设计等知识加强理解及应用。中北大学 2014 届毕业设计说明书第 4 页 共 44 页1.3 三维软件介绍三维软件介绍solidworks 是生信国际有限公司推出的基于 windows 的机械设计软件

15、。生信公司是一家专业化的信息高速技术服务公司，在信息和技术方面一直保持与国际cad/cae/cam/pdm 市场同步。该公司提倡的“基于 windows 的 cad/cae/cam/pdm 桌面集成系统”是以 windows 为平台，以 solidworks 为核心的各种应用的集成，包括结构分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等，为中国企业提供了梦寐以求的解决方案6。solidworks 是微机版参数化特征造型软件的新秀，该软件旨在以工作站版的相应软件价格的 1/41/5 向广大机械设计人员提供用户界面更友好，运行环境更大众化的实体造型实用功能。solidworks 是基于 windows

16、平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适中。Solidworks 软件功能强大，组件繁多。Solidworks 有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得 SolidWorks 成为领先的、主流的三维 CAD 解决方案。SolidWork能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。在强大的设计功能和易学易用的操作（包括 W

17、indows 风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用 SolidWorks，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的7。基于三维设计软件 SolidWorks 创建了主轴箱零件实体,实现了各零部件的虚拟装配以及主传动链的传动运动，在虚拟装配时，齿轮配合、凸轮配合等不同于标准配合，除了添加必要的配合关系外还要添加辅助草图。中北大学 2014 届毕业设计说明书第 5 页 共 44 页2 机床总体设计机床总体设计2.1 设计目的设计目的通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、

18、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。2.2 主轴箱设计步骤主轴箱设计步骤2.2.1 运动设计1）已知条件确定转速范围：主轴最小转速,主轴最大转速 nmax = 1700r/minmin/5 .37minrn确定公比：41. 1转速级数：12z2）结构分析式确定结构方案：主轴传动系统采用 V 带、齿轮传动；传动形式采用集中式传动；主轴换向制动采用双片式摩擦离合器和带式制动器；变速系统采用多联滑移齿轮变速；(2)主传动系统运动设计：拟定结构式：确定变速组传动副数目实现 12 级主轴转速变化的传动系统

19、可以写成多种传动副组合：A12=3*4 B12=4*3 C12=3*2*2D12=2*3*2 E12=2*2*3方案 A、B 可节省一根传动轴。但是，其中一个传动组内有四个变速传动副，增大了该轴的轴向尺寸。这种方案不宜使用。中北大学 2014 届毕业设计说明书第 6 页 共 44 页根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案 C 是可取的。但是，由于主轴采用双向离合器结构，致使 1 轴尺寸过大，此方案不宜使用。从电动机到主轴主要为降速运动，若使用传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多一些，大尺寸零件少一些，节省材料，也就是满足传动副前多后少的原则，因此取 12=2*3*2，即

20、D 方案。再降速过程中，防止齿轮论直径过大而使径向尺寸限制最小传动比min1/4;再升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大i的转速比max2.在主传动链任一传动组的最大变速范围 Rmax=max/miniii810.再设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小8。故选用 D 方案。B.确定变速组扩大顺序：12=2*3*2 的传动组合，其传动组的扩大顺序又可以分为以下 6 种形式：A12=213226 B12=21 34 22C12=233126 D12=263123E12=223421 F.12=263221根据级比指数非陪要“前疏后密”的原则，应选用第一种方案。然而，对于设的机构，将会出现两

21、个问题：中北大学 2014 届毕业设计说明书第 7 页 共 44 页图 2.1 方案比较第一组变速组采用降速传动图 2.1a时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制，使得轴的齿轮直径不能太小，轴上的齿轮会成倍增大。这样，不仅使轴间中心距加大，而且轴间的中心距也会加大，从而使整个传动结构尺寸增大。这种传动不宜采用。如果第一变速组采用升速传动图 2.1b,则轴至主轴间的降速传动只能由后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的极限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也是不理想的。所以采用方案 C，即 12=233126，即可解决上述存在的问题图 2.1c.其结构如图 2.2 所

22、示：图 2.2 结构网3）绘制转速图(1)验算传动组变速范围：第二扩大组的变速范围是 R2=8,符合设计原则要求。6(2)分配降速比：该车床主轴传动系统共设有四个传动组，其中一个是带传动。根据降速比应“前中北大学 2014 届毕业设计说明书第 8 页 共 44 页慢后快”的原则及摩擦离合器的工作速度要求，确定各传动组最小传动比。U= =14405 .374 .381=10.35153. 11213141（3）绘制转速图：如图 2.3 所示图 2.3 转速图4绘制传动系统图确定齿轮齿数：利用查表法求出各传动组齿轮齿数如图 2.4 所示：图 2.4 传动组齿轮数中北大学 2014 届毕业设计说明书

23、第 9 页 共 44 页传动过程中，会采用三联滑移齿轮，为避免齿轮滑移中的干涉，三联滑移齿轮中最大和次大齿轮之间的齿数差大于 4。所选齿轮数符合设计要求。验算主轴转速误差：主轴各级实际转速值用下式计算：n=nE*(1 - )u1 u2 u3式中 u1 u2 u3 分别为第一，第二，第三变速组齿轮传动比， 取 0.05，转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示：n= n - 10 （ -1）%n - nn其中主轴转速误差图如图 2.5 所示图 2.5 转速误差图4）绘制传动系统图根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：中北大学 2014 届毕业设计说明书第 10 页 共 4

24、4 页图 2.6 传动系统图2.2.2 动力设计1)确定各轴转速(1)确定主轴计算转速：主轴的计算转速为min/106r41. 137.5nn131213zminIV(2)各传动轴的计算转速：轴可从主轴 90r/min 按 72/18 的传动副找上去，轴的计算转速125r/min；轴的计算转速为 355r/min；轴的计算转速为 710r/min。(3)各齿轮的计算转速轴可从主轴为 106r/min 按各传动轴上的传动副找上去，轴的计算转速为150r/min；轴的计算转速为 425r/min；轴的计算转速为 850r/min；2)带传动设计中北大学 2014 届毕业设计说明书第 11 页 共

25、44 页电动机转速 n=1440r/min,传递功率 P=7.5KW,传动比 i=2.03，两班制，一天运转16.1 小时，工作年数 10 年。(1)确定计算功率取1.1，则AK25KW. 85 . 71 . 1PKPAca(2)选取 V 带型根据小带轮的转速和计算功率，选 B 型带。(3)确定带轮直径和验算带速查表小带轮基准直径,mmd1251mmid25403. 21251252验算带速成10006011ndv其中-小带轮转速，r/min；1n-小带轮直径，mm；1d，合适。25, 5/42. 9100060144012514. 3smv(4)确定带传动的中心距和带的基准长度设中心距为,则

26、0a055（）a2（）21dd 21dd 于是 208.45a758,初取中心距为400mm。 0a带长021221004)()(22addddaLmm14054004)125254()254125(214. 340022查表取相近的基准长度，。dLmmLd1400带传动实际中心距mmLLaad5 .397200(5)验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于。120中北大学 2014 届毕业设计说明书第 12 页 共 44 页。合适。1204 .1613 .57180121add(6)确定带的根数LcakkpppZ)(00其中：-时传递功率的增量；0p1i-按小轮包角，查得的包角系数；k-长度

27、系数；Lk为避免 V 型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于 10。490. 095. 0)46. 019. 2(25. 8Z(7)计算带的张紧力0F20)5 . 2(500qvkkvZpFca其中：-带的传动功率,KW；capv-带速,m/s；q-每米带的质量，kg/m；取 q=0.17kg/m。v = 1440r/min = 9.42m/s。NF7 .19342. 917. 0)95. 09 . 05 . 2(442. 925. 850020(8)计算作用在轴上的压轴力NZFFQ153024 .161sin7 .193422sin2103）各传动组齿轮模数的确定和校核(1)模数的确

28、定：a 传动组：1-2 轴取 Z1=32, 中北大学 2014 届毕业设计说明书第 13 页 共 44 页由于3221) 1(16338jmdnzNm其中:-公比 ； =2；-电动机功率； = 7.5KW；dNdN-齿宽系数；m-齿轮传动许允应力;-计算齿轮计算转速。jn ， 取= 600MPa,安全系数 S = 1。SKNlimlim由应力循环次数选取9 . 0NKMPa54016009 . 0，取 S=1，。90. 0NK MPaMPaSKHN540160090. 01limmmm72. 371054022485 . 7) 12(163383221取 m = 4mm。按齿数 30 的计算，

29、可取 m = 4mm；mmm13. 32按齿数 36 的计算，, 可取 m = 4mm。mmm39. 33于是传动组 a 的齿轮模数取 m = 4mm，b = 32mm。轴上齿轮的直径：。mmdmmdmmdaaa96244120304144364321；轴上三联齿轮的直径分别为：mmdmmdmmdaaa192484168424144364321；b 传动组：2-3 轴取 Z5=27确定轴上另两联齿轮的模数。中北大学 2014 届毕业设计说明书第 14 页 共 44 页322) 1(16338jmdnzNm按 22 齿数的齿轮计算：min/3558 . 2rnj，可得 m=4.8mm；取 m=5

30、mm。按 42 齿数的齿轮计算：可得 m=3.55mm；于是轴两联齿轮的模数统一取为 m=5mm。于是轴两联齿轮的直径分别为：mmdmmdbb21042511022521；轴上与轴两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为：mmdmmdbb21042531062521；c 传动组：3 轴取 Z11=23，取 m=5mm。轴上两联动齿轮的直径分别为：mmdmmdcc3006059018521；2.2.3 齿轮强度校核1）校核 a 传动组齿轮计算公式bmYYKTSaFaF12校核齿数为 24 的即可，确定各项参数P=8.25KW,n=710r/min,mmNnPT566101 . 1710/25. 81055

31、. 9/1055. 9确定动载系数：smdnv/57. 310006071096100060齿轮精度为 7 级，由机械设计查得使用系数05. 1vKmmmbm3248中北大学 2014 届毕业设计说明书第 15 页 共 44 页确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数1d非对称2231.120.18 1 0.60.23 10HddKb42. 1321023. 0)6 . 01 (18. 012. 13,查机械设计得4)24/(32/hb27. 1FK确定齿间载荷分配系数: NdTFt229096101 . 1225由机械设计查得mNbFKtA/10056.713222900 . 11.2HFKK确定动

32、载系数: 6 . 127. 12 . 105. 10 . 1HFvAKKKKK查表得 65. 2FaY58. 1SaF计算弯曲疲劳许用应力查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。aFEMp540查得,S=1.39 . 0NKaFMp3743 . 15409 . 0，3 .8958. 165. 2374SaFaFYY 故合适。3 .896 .2843222906 . 1bmKFt2）校核 b 传动组齿轮校核齿数为 22 的即可，确定各项参数P=8.25KW,n=355r/min,mmNnPT5661022. 2355/25. 81055. 9/1055. 9中北大学 2014 届毕业设计说明书第 16 页

33、 共 44 页确定动载系数：smdnv/04. 2100060355110100060齿轮精度为 7 级，由机械设计查得使用系数0 . 1vKmmmbm4058确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数1d非对称2231.120.18 1 0.60.23 10HddKb42. 1401023. 0)6 . 01 (18. 012. 13,查机械设计得9 . 2)8 . 25/(40/hb27. 1FK确定齿间载荷分配系数:NdTFt40401101022. 2225由机械设计查得mNbFKtA/1001014040400 . 11 . 1HFKK确定动载系数: 397. 127. 11 . 10 . 1

34、0 . 1HFvAKKKKK查表得 72. 2FaY57. 1SaF计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。aFEMp540查得：,S = 1.39 . 0NKaFMp3743 . 15409 . 0，5 .8757. 172. 2374SaFaFYY 故合适。5 .872 .285404040397. 1bmKFt3）校核 c 传动组齿轮中北大学 2014 届毕业设计说明书第 17 页 共 44 页校核齿数为 18 的即可，确定各项参数P=8.25KW,n=355r/min,mmNnPT5661022. 2355/25. 81055. 9/1055. 9确定动载系数：smdnv

35、/67. 110006035590100060齿轮精度为 7 级，由机械设计查得使用系数9 . 0vKmmmbm4058确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数1d非对称2231.120.18 1 0.60.23 10HddKb42. 1401023. 0)6 . 01 (18. 012. 13,查机械设计得2)45/(40/hb27. 1FK确定齿间载荷分配系数:NdTFt4930901022. 2225由机械设计查得mNbFKtA/1001234049300 . 11 . 1HFKK确定动载系数: 2573. 127. 11 . 19 . 00 . 1HFvAKKKKK查表得 91. 2FaY53

36、. 1SaF计算弯曲疲劳许用应力查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。aFEMp540查得,S = 1.39 . 0NKaFMp3743 . 15409 . 0，8453. 191. 2374SaFaFYY中北大学 2014 届毕业设计说明书第 18 页 共 44 页 故合适。8499.3054049302573. 1bmKFt2.2.4 主轴挠度的校核1）确定各轴最小直径(1)轴的直径：min/710,96. 011rn mmnd2971096. 05 . 7915 . 79144(2)轴的直径：min/355,922. 099. 099. 098. 0212rn mmnd34355922. 05

37、. 7915 . 79144(3)轴的直径：min/125,89. 099. 098. 0323rn mmnd4412589. 05 . 7915 . 79144(4)主轴的直径：min/5 .31,85. 098. 098. 099. 0434rn mmnd615 .3185. 05 . 7915 . 791442）轴的校核轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核NdTFmNnPTt2017)1096/(8 .962/28 .96710/96. 05 . 71055. 9/1055. 9366 ,228,330

38、10200,36:2852922mmbmmxPaEmmdNFFFPtt已知 mmy12. 0403. 0中北大学 2014 届毕业设计说明书第 19 页 共 44 页 mmlIEbxlxbFYB334349432222221098. 0106851064361020061033022868533022828526。 所以合格,yYB轴、轴的校核同上。2.2.5 主轴最佳跨距的确定400mm 车床，P=7.5KW.1）选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距前轴颈应为 75-100mm,初选=100mm,后轴颈取,前轴1d12)9 . 07 . 0(ddmmd702承为 NN3020K,后轴承为 NN3

39、016K,根据结构,定悬伸长度mma7512）求轴承刚度考虑机械效率主轴最大输出转距NPT6769085. 09550床身上最大加工直径约为最大回转直径的 60%,取 50%即 200,故半径为 0.1.mmm切削力 NFC67601 . 0676背向力 NFFCP338067605 . 05 . 0故总的作用力 NFFFCP755822次力作用于顶在顶尖间的工件上主轴尾架各承受一半,故主轴轴端受力为 NF37792/先假设 mmlal225753, 3/前后支撑分别为BARR中北大学 2014 届毕业设计说明书第 20 页 共 44 页NlaFRNlalFRBA126022575377925

40、0392257522537792根据9 . 19 . 08.01 . 0cos)(39. 3izlFddFKarrrv30, 2, 1,17, 8 .10,8 . 81260,5039AABBaBaAvBvAziizlmmlNFNFNKNKBA11070cos1728 .10126039. 318090cos3028 . 8503939. 39 . 19 . 08 . 01 . 09 . 19 . 08 . 01 . 0658. 010075. 018091039. 2101 . 21039. 2046. 0085. 005. 0852/7010063. 111071809/636113464

41、4aKEImImmdKKAeBA。mmlal225375, 3/0与原假设相符查线图2.2.6 各传动轴支承处轴承的选择主轴 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K轴 前支承：30207;后支承：30207轴 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207轴 前支承：30208;后支承：302082.3 进给箱设计步骤进给箱设计步骤2.3.1 进给箱的传动机构CA6140 型卧式车床进给箱又叫走刀箱，它固定在床身左前面，内装有进给变速机构，用来变换进给量和各种螺纹的导程，进给运动链使刀架实现纵向或横向的进给运动及变速换向。如图 3.1 所示：进给链从主

42、轴起经换向机构、挂轮、进给箱，再经光杠或丝杠，溜板箱最后至纵溜板或横溜板。中北大学 2014 届毕业设计说明书第 21 页 共 44 页图 2.7 CA6140 普通车床传动原理图普通车床的特有功能是车准螺距数列来变化。所以普通车床进给传动链的变速机构（包括挂轮和进给箱的变速机构）主要削一定范围内的各种螺纹，要求进给传动链的变速机构能严格准确地按照标是依据各种螺纹的标准螺距数列的有要求，同时兼顾到以便车削的进给量范围来设计的9。传动链中的螺纹进给传动链是主轴一转，刀架移动 T 毫米（导程 T=kt,其中 k 为实数，t 为螺距） 。1 iciaiu)t1=T(1.2-1)其中 ic,ia,iu

43、 分别为传动链中固定传动比，挂轮传动比。进给箱传动 m 机构传动比，t1 为纵向丝杠的螺距。2.3.2 进给箱切螺纹机构设计CA6140 型车床具有切削公制螺纹、英制螺纹、模数螺纹和径节螺纹的功能，机床的纵向丝杠螺纹用公制，螺距 t1=12mm 代入式(1.2-1)得主轴每转一下，刀架移动量为T 毫米，这即为车削螺纹的导程值。对于单头螺纹是螺距值，因此当螺纹的基本参数不是用螺距表示时必须将其加以换算，然后代入式（1.2-1） 。具体方法如下：公制螺纹：其基本参数为螺距 t(mm),因而 T=tmm；英制螺纹：基本参数 l 为每一英寸长度内包含的牙数 a 即 a（牙/英寸）因而，英制螺纹的螺距为

44、 Ta=24.5/a 毫米；模数螺纹：公制螺杆上的螺纹称模数螺纹，它的基本参数是以螺杆相啮合的蜗轮模数 m（mm）来表示，因而，模数螺纹的螺距 Tm 应等于蜗杆的周节长度，中北大学 2014 届毕业设计说明书第 22 页 共 44 页即 Tm=m；径节螺纹：英制蜗杆上的螺纹称为径节螺纹，它的基本参数是以与螺杆相啮合的蜗轮参数径节 DP 来表示，径节的 DP=Z/D（牙/英寸）其中 Z 和 D 分别为蜗轮的齿数和分度圆直径（英寸） ，即蜗轮或齿轮折算到每英寸分度圆直径上的齿数。因而径节螺纹的导程为：TDP=/DP（in）25.4/DP。于是根据式（1.2-1）可得车削 4 种螺纹的运动平衡式分别

45、为：1iciaiut1=T=t(mm)-（1.3-1）1iciaiut1=Ta=25.4/a(mm)-（1.3-2）1iciaiut1=m(mm)-（1.3-3）1iciaiut1=25.4/DP(mm)-（1.3-4）从上各式中可知，为了车削一定范围的螺纹就必须根据各种螺纹的标准数列变换传动链中的可变换传动比。2.3.3 切螺纹系统及齿数比1）较精密螺纹系统传动链计算经过计算，CA6140 型卧式车床的较精密螺纹系统传动链如图 3.2 所示：U 挂M3M4M5（丝杠）刀架图 2.8 CA6140 型卧式车床的较精密螺纹系统传动链离合器：M3，M4 和 M5 全部结合使轴、和丝杠连成一体。运动

46、平衡式： L=1U 挂1258583333简化得挂轮换置公式为：中北大学 2014 届毕业设计说明书第 23 页 共 44 页 U 挂= =abdcL12进给链从主轴起经换向机构、挂轮、进给箱，再经过光杠或丝杠，溜板箱最后至纵溜板或横溜板。2）刀架快速移动链计算CA6140 型卧式车床的刀架快速移动链如下所示：电动机 2600r/minX 1329429所以工作进给和快速运动都传到了蜗杆轴，为了防止干涉而损坏机床零件，并在进给时也能快速运动，节省时间，简化操作，在齿轮 Z56 与轴之间装有超越离合器10。3）节螺纹进给传动链计算CA6140 型卧式车床的大导程螺纹运动链如下所示：图 2.9 C

47、A6140 节螺纹进给传动链螺纹的导程计算如图 2.10 所示图 2.10 螺纹导程计算中北大学 2014 届毕业设计说明书第 24 页 共 44 页3 机床三维设计机床三维设计3.1 轴类零件建模设计轴类零件建模设计(1)启动 SolidWorks2009,选择菜单命令“文件” ， “新建” ，弹出对话框如图所示：图 3.1 新建零件窗口菜单2)轴类零件如图 3.2 所示中北大学 2014 届毕业设计说明书第 25 页 共 44 页图 3.2 轴类零件中北大学 2014 届毕业设计说明书第 26 页 共 44 页3.2 齿轮类零件建模设计齿轮类零件建模设计3.2.1 构造齿轮打开 solid

48、works2009d 的设计库，安装 Toolbox 插件11，选择 ISO 中的“动力传动”， “齿轮”下拉菜单中的正齿轮，右击生成零件，如图 3.3 所示：中北大学 2014 届毕业设计说明书第 27 页 共 44 页中北大学 2014 届毕业设计说明书第 28 页 共 44 页图 3.3 齿轮类零件三维造型3.2.2 齿轮的配合和装配1）齿轮的装配如图 3.4 所示中北大学 2014 届毕业设计说明书第 29 页 共 44 页中北大学 2014 届毕业设计说明书第 30 页 共 44 页中北大学 2014 届毕业设计说明书第 31 页 共 44 页图 3.4 齿轮的装配三维造型中北大学

49、2014 届毕业设计说明书第 32 页 共 44 页链轮如图 3.5 所示图 3.5 链轮的三维造型中北大学 2014 届毕业设计说明书第 33 页 共 44 页3.3 凸轮的建模凸轮的建模凸轮的三维建模如图 3.6 所示图 3.6 凸轮的三维造型中北大学 2014 届毕业设计说明书第 34 页 共 44 页3.4 曲柄建模曲柄建模1）曲柄的三维建模如图 3.7 所示中北大学 2014 届毕业设计说明书第 35 页 共 44 页图 3.7 曲柄的三维造型2）曲柄的三视图如图 3.8 所示中北大学 2014 届毕业设计说明书第 36 页 共 44 页图 3.8 曲柄的三视图3.5 支架建模支架建

50、模支架的建模如图 3.9 所示图 3.9 支架的三维造型3.6 杠杆建模杠杆建模杠杆的三维造型如图 3.10 所示中北大学 2014 届毕业设计说明书第 37 页 共 44 页图 3.10 支架的三维造型中北大学 2014 届毕业设计说明书第 38 页 共 44 页3.7 拨叉建模拨叉建模拔叉的三维造型如图 3.11 所示图 3.11 拔叉的三维造型中北大学 2014 届毕业设计说明书第 39 页 共 44 页3.8 整体装配整体装配主轴箱变速装配体如图 3.12 所示中北大学 2014 届毕业设计说明书第 40 页 共 44 页中北大学 2014 届毕业设计说明书第 41 页 共 44 页图 3.12 主轴箱的三维造型中北大学 2014 届毕业设计说明书第 42 页 共 44 页4 结论结论研究总结：毕业