CA6140型卧式车床进给箱设计方案

PAGE54本科毕业设计(论文）任务书机电工程学院机械工程及自动化专业05级（09届）3班同学：111题目：CA6140车床进给箱设计专题题目:离合器M3所连接轴上的一双联滑移齿轮设计与校核原始依据(包括设计（论文）的工作基础、讨论条件、应用环境、工作目的等）:CA6140型车床是我国自行设计制造的一种卧式车床,具有以下特点：机床刚性好,抗振性能好，可进行高速强力切削和重载荷切削；机床操纵手柄集中，支协作理,溜板箱有快速移动机构，进给操纵较直观，操作便利，可减轻劳动强度；机床具有高速细进给量，加工精度高,表面粗糙度小（公差等级能达到IT6一IT7,表面粗糙度可达Ral．25):机床溜板刻度盘有照明装置，尾座有夹紧机构，操作便利等等。C6140车床是我国设计制造的典型的卧式车床，在我国机械制造类工厂中使用极为广泛。近年来又在机床结构上进行改革,并在此机床的基础上，开发出来新的先进的系列产品。主要内容和要求：（包括设计（讨论）内容、主要指标与技术参数，并依据课题性质对同学提出简略要求）：一、设计内容：1、同学在规定的时间内，要求完成CA6140车床进给箱总体设计，传统方法绘制总装配图一张，零件工作图一至两张(简略绘那几个零件工作图，由指导老师指定)：2、依据设计计算步骤对该机器的某一个零件进行CAD设计；3、在零件CAD设计的基础上，重新对箱内齿轮齿数进行优化选择;4、编写完整设计说明书一份.二、主要指标与技术参数在床身上最大工作回转直径：400mm。最大工作长度：750、1000、1500、2000mm.最大车削长度：650、900、1400、1900mm.刀架上最大工作回转直径：210mm。主轴中心到床身平面导轨距离（中心高）：205mm.主轴转速：正转24级10～1400转/分。反转12级14～1580转/分。进给量：纵向进给量S纵=0.028～6。33mm.横向进给量S横=0。5S纵。刀架纵向快速速度：4米/分.车削螺纹范围：公制螺纹44种S=1~192mm。英制螺纹20种α=2~24牙/英寸。模数螺纹39种m=0。25~48mm。径节螺纹37种DP=1~96牙/英寸.主电动机:7。5千瓦，1450转/分。三、本专题的简略要求：1.C6140车床进给箱装配图（要求：0＃图幅传统绘制方法）2。理解进给传动系统的工作原理，并对传动系统的齿轮进行设计和校正说明3.完成对CA6140车床进给箱体和传动系统的数据计算，同时合理设计出CA6140车床进给箱的装配图，完成设计说明书的编写.完成进给箱中滑移齿轮各方面参数的计算，如着重商量ⅩⅤⅠ轴上的一双联滑移齿轮,ⅩⅤⅠ轴其左侧齿数Z1=28,右侧齿数Z2=18，模数m=2mm，精度等级均为7级,不进行变位传动,为直齿轮，z1的公法线长度L1=21。449mm,上偏差为—0.09mm，下偏差为—0。13mm，Z2的公法线长度L2=15.265mm，其上偏差为—0.075mm，下偏差为—0.119mm.z1的一转度量距差=0.063mm，Z2的一转度量距差=0.055mm。Z1的齿向公差=0.015mm，Z2的齿向公差=0。005mm。此齿轮为进给箱中的重要齿轮，故需保证其齿面接触强度和齿根弯曲强度,依据所传动力的大小对其进行校核和验算，从而保证丝杆和光杆的精准运动，以能进行切制螺纹和切削加工。日程支配：第1—3周：完成对C6140车床进给箱相关数据的计算.第4—10周：绘制进给箱装配图第10—11周：完成论文第12周：论文答辩主要参考文献和书目：濮良贵等.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2001巩云鹏、田万禄.机械设计课程设计[M］.沈阳，东北高校出版社贾亚洲。金属切削机床概论［M］。北京:机械工业出版社指导老师签字:111年月日教研室主任签字：年月日教学院长签字：年月日注:1、本表可自主延长2、本表一式两份，一份下达给同学,一份装订在《指导老师日志》中。本科毕业设计（论文)开题报告（综述）机电工程学院机械工程及其自动化专业2005级（2009届）3班同学111题目：CA6140车床进给箱设计本课题来源及讨论现状：工业革命以后，蒸汽机消灭，供应了新型巨大的能源，使生产技术发生了革命性的变化.车床也不断的演化，之前的皮带车床由于它的主轴转速低，变速级数少，刚度不高，抗振性差，加工精度低;并且车螺纹和进给使用同一根传动丝杠，丝杠易磨损，影响螺纹加工精度；用塔轮转变传动比，变速费时费劲，生产率低。所以被齿轮传动车床所取代。随着要求的不断提高，对进给箱内结构提出了更高的要求。只有在原有的基础上不断改进,才能实现新时代的进展。近年来，随着电子技术,计算机技术,信息技术以及激光技术等的进展并应用与机床领域，数控机床作为新一代标志,推动了自动化,精密化，高效化和多样化的进展。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断进展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的进展起着越来越重要的作用，由于这些行业所需装备的数字化已是现代进展的大趋势课题讨论目标、内容、方法和手段：CA6140型车床是我国自行设计制造的一种卧式车床，具有以下特点：机床刚性好，抗振性能好,可进行高速强力切削和重载荷切削；机床操纵手柄集中，支协作理，溜板箱有快速移动机构,进给操纵较直观，操作便利，可减轻劳动强度；机床具有高速细进给量，加工精度高，表面粗糙度小(公差等级能达到IT6一IT7,表面粗糙度可达Ral．25）：机床溜板刻度盘有照明装置，尾座有夹紧机构，操作便利等等。本课题主要讨论生产实际中车床进给箱变速结构的原理及运动传动链的设计及改进.这一课题在实际生产中有着十分重要的现实意义，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，实现了四种标准螺纹的车削。卧式车床在切削螺纹时,进给传动链是内联系传动链。主轴每转刀架的移动量应等于螺纹的导程.在切削圆柱面和端面时，进给传动链是外联系传动链。进给传动链的优化直接影响机床加工的精密度。同时本课题作为毕业设计,可以有效的培育我们独立工作、发现问题和解决问题的能力；能依据设计课题查找有关的资料，了解本课题的前沿和进展方向；树立正确的设计思想，掌握设计的基本方法和步骤，为以后从事设计工作打下良好的基础。讨论本课题主要从其结构和传动原理上进一步了解车床的性能、功能、作用，从实物到装配图的绘制，逐步熟识车床的加工工艺、结构和原理。如对进给箱中各齿轮相关参数有足够了解。比如着重商量离合器M3所连接的轴上的一双联滑移齿轮，令此轴名为I轴其左侧齿数Z1=28,右侧齿数Z2=18,模数m=2mm,精度等级均为7级，不进行变位传动,为直齿轮，z1的公法线长度L1=21.449mm,上偏差为—0。09mm,下偏差为—0.13mm,Z2的公法线长度L2=15。265mm，其上偏差为—0.075mm,下偏差为—0.119mm。z1的一转度量距差=0。063mm，Z2的一转度量距差=0。055mm.Z1的齿向公差=0.015mm，Z2的齿向公差=0。005mm.经离合器M3传过的动力经I轴上四个滑移齿轮传至II轴上的八个固定齿轮，组成基本变速组.此齿轮为进给箱中的重要齿轮，故需保证其齿面接触强度和齿根弯曲强度，依据所传动力的大小对其进行校核和验算，从而保证丝杆和光杆的精准运动，以能进行切制螺纹和切削加工.设计（论文）提纲及进度支配：提纲：1、CA6140型卧式车床的工艺范围和布局2、CA6140型卧式车床进给传动系统3、CA6140型卧式车床进给箱结构设计4、参考文献致谢进度：第一周：毕业设计筹备（查找资料，借阅图书、手册、工具等）其次、三周：1.进给箱结构参数的选择与计算；2。方案论证、确定与总体设计3。进给箱传动原理的熟识第四、五、六周：1.画总装配图；2。工作参数计算3.受力分析与零件强度校核；第七、八周:1。结构规划与设计；2。设计资料计算机处理第九到十一周：整理与编写设计说明书第十二周:总结、筹备答辩主要参考文献和书目：［1］戴曙。金属切削机床[M]。北京：机械工业出版社，1999[2]濮良贵等.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2001[3］郑文纬等。机械原理[M].北京:高等教育出版社，1996［4］廖念钊等。互换性与技术测量[M]。北京:中国计量出版社,2003[5]徐灏。机械设计手册［M].北京:机械工业出版社，1991[6]熊良山等.机械制造技术基础[M］.武汉:华中科技高校出版社,2000［7］机床设计手册［M].北京:机械工业出版社，1979［8］齿轮手册[M］。北京：机械工业出版社，1990[9]机械制图[M]。北京：高等教育出版社,1993[10]邓怀德.金属切削机床[M].北京：机械工业出版社,1987[11]吉林工业高校等.金属切削机床设计[M]。上海：上海科学技术出版社，1979[12］戴曙.金属切削机床设计［M].北京：机械工业出版社，1981指导老师审核意见：教研室主任签字:年月日摘要CA6140型卧式车床的加工对象主要是轴类零件和直径不太大的盘类零件，故采纳卧式布局。为了适应工人用右手操纵的习惯和便于观察、测量，主轴箱布置在左端.车床主轴箱三支承均用滚动轴承，进给箱系统用双轴滑移公用齿轮机构;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，操作便利。经济比较实惠.本次毕业设计课题主要是对一般车床（CA6140车床)的进给箱内部传动机构进行了设计与计算，格外是对传动机构中的齿轮进行了受力计算和校核，对各部分结构有了较为清楚的熟识。本次所讨论的对象是CA6140车床,其主参数为400mm,主参数表示机床的规格大小，是机床的最主要参数，反映机床的加工能力，影响机床的其它参数和结构大小，所以通常以最大加工尺寸或机床工作台尺寸作为主参数。虽然说一般车床的设计讨论已经到了极限的状况，但是如果能对一般车床能做个格外透彻的了解,那么对自己所学的知识就能够达到一个更高的层次,也算是对自己四年来的一个知识的总结。又由于整个车床的结构相对较为简洁，所以只选了其中的进给箱部分进行分析和讨论，并充分了解了传动原理和传动路线,能够初步理解机床的工作原理，对之前机械的各科专业知识又进行了一次较为全面的复习，基本达到了毕业设计的目的。关键词:齿轮校核；进给箱；传动系统ABSTRACTCA6140lathehorizontalmachiningobjectisthediameterofshaftpartsandlesspartsofthedisk，sotheuseofahorizontallayout。Workersinordertoadapttothehabitofright-handedmanipulationandeaseofobservation,measurement,spindleboxlayoutintheleft。Lathespindleboxwiththreebearingsarerollingbearings,feedmethecommonslipsystemwithdual—axisgearmechanism;theverticalandhorizontalcross-feedhandlebythemanipulation，withafastmotor，themachinetoolrigidity，andpower,andeasytooperate。Economyisrelativelyaffordable。Thegraduationprojectisthesubjectofordinarylathe(CA6140lathe）intotheinternaldrivemechanismtotheboxforthedesignandcalculationespeciallyforthegeardrivemechanismfortheforcecalculationandcheckofallpartsofthestructurehasamoreclearunderstanding。ThestudyfocusedontheCA6140lathe，themainparametersforthe400mmandthemainparametersofthespecificationsofthesizeofthatmachineisthemostimportantmachineparameters,reflectingthemachine’sprocessingcapacity,theimpactofmachineparametersandthestructureofotherlargeandsmall,andareusuallyprocessedwiththegreatestsizeormachinetablesizeasthemainparameters。Althoughthedesignofanordinarylatheresearchhasbeenstretchedtothelimitsofthesituation,butiftheordinarylathecanbeaverythoroughunderstandingof,thenontheirownknowledgewillbeabletoreachahigherlevel，itcanbeconsideredonitsownfouryearsasummaryofknowledge。Also，becausethestructureoftheentirelatherelativelycomplex,anditisoneofonlyselectedpartsofthefeedboxanalysisandresearch，andfullyunderstandtheprinciplesofthetransmissionandthetransmissionline，toapreliminaryunderstandingoftheworkingprincipleofthemachine，beforethemachineryofthevariousprofessionalknowledgetocarryoutamorecomprehensivereview，thebasicdesigntoachievethepurposeofthegraduation.Keywords:GearChecking；ProcessingCraft;TransmissionSystem。目录TOC\o”1-3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc231553019"第一章绪论 1HYPERLINK\l”_Toc231553020"1。1讨论的背景与现实意义 11.2CA6140卧式车床简介 2HYPERLINK\l”_Toc231553022”1.3车床的工艺加工种类 3_Toc231553024”1.5毕业设计的主要讨论内容 52。1车床传动系统概论 7HYPERLINK\l”_Toc231553027"2。2进给箱简析及传动机构设计 112.3切削螺纹类型及螺纹机构设计 122.5变速机构设计 17HYPERLINK\l”_Toc231553031"2.6车削圆柱面和端面 19HYPERLINK\l”_Toc231553032"2.7电动机的选择类型和结构形式的选择 20HYPERLINK\l”_Toc231553033"2.8确定电动机的功率 20HYPERLINK\l”_Toc231553034"第三章CA6140型卧式车床进给箱结构分析 21HYPERLINK\l”_Toc231553035"3.1轴的结构分析与计算 21HYPERLINK\l”_Toc231553036"3。2轴承的轴向定位 24HYPERLINK\l”_Toc231553037"3.3轴承的选用及其润滑和密封方式 25HYPERLINK\l”_Toc231553038”3.4离合器的选用原则 27第四章齿轮的校核与计算 304。1齿轮的失效形式和计算准则 30_Toc231553043"4。3齿轮传动的载荷计算 35HYPERLINK\l”_Toc231553044”4.4标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算 384.5本组专题齿轮校核内容及步骤 38HYPERLINK\l”_Toc231553046"4。5.1选择材料及初步确定齿轮各参数 38HYPERLINK\l”_Toc231553047"4.5。2验算齿面接触疲惫强度 404。5.3校核齿根弯曲疲惫强度 41第五章CA6140卧式车床的进展方向与展望 42HYPERLINK\l”_Toc231553050"5。1CA6140主传动系统的数控化改造 42HYPERLINK\l”_Toc231553051”5.2数控化改造的基本步骤 42HYPERLINK\l”_Toc231553052"结束语 44HYPERLINK\l”_Toc231553053”致谢 45凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器，具有依靠零件之间的相对运动自由度来自动补偿被连接两轴线相对位置误差的能力.包括齿式联轴器、/JIXieSheJi/14—LIANZHOUQI/LANZQ-1LX—SZHKLZQ.HTM"滑块联轴器等有弹性元件的挠性联轴器，具有依靠弹性元件的变形来自动补偿被连接两轴线相对位置误差的能力；还具有不同程度的减振、缓冲作用，改善传动系统的工作性能包括HYPERLINK”/JIXieSheJi/14-LIANZHOUQI/LANZQ-1LX—TXQZXLZQ.HTM”弹性圈柱销挠性联轴器、HYPERLINK”/JIXieSheJi/14—LIANZHOUQI/LANZQ-1LX-NLLZQ.HTM”尼龙柱销挠性联轴器和金属弹性元件挠性联轴器，各种弹性联轴器的结构不同，差异较大,在传动系统中的作用亦不尽相同平安联轴器当转矩超过所允许的极限转矩时，连接件将发生折断、脱开或打滑，自动终止联轴器的传动，以保护机器中的重要零件.包括销钉式、摩擦式、磁粉式、离心式、液压式等平安联轴器3。5CA6140车床操纵机构的运动特点图3-4是变速机构的简图，CA6140运动传递是由电动机经过V带轮传至车床主轴箱中的Ⅰ轴,Ⅰ轴动力通过齿轮传到图3-4中的Ⅱ轴，而Ⅱ轴再通过齿轮与Ⅲ轴的三联滑移齿轮啮合,动了传到Ⅲ轴，由于轴Ⅰ上装有双向摩擦片式离合器，轴向尺寸比较长，为使结构紧凑，第一变速组采纳了双联齿轮，而不是依据传动副前多后少的原则采纳三个传动副。图3-4中,轴Ⅱ的双联滑移齿轮和轴Ⅲ上的三联滑移齿轮用一个手柄操纵。变速手柄每转一圈,变换全部6种转速，故手柄共有均布的6个位置。此处采纳凸轮机构完成变速操作。图3—4CA6140车床Ⅱ、Ⅲ轴的操纵机构1-拨叉2-曲柄3-盘形凸轮4-轴5-杠杆6—拨叉图3—5卡盘或拨盘的安装1—螺钉2—卡口垫3-主轴4—卡盘座5—插销螺栓6—螺母第四章齿轮的校核与计算齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动方式。其优点是效率高，传动比精准,结构紧凑,工作牢靠，寿命长；主要缺点是制造成本高,不宜远距离两轴之间的传动.现依据本组讨论课题对车床进给箱中一双联齿轮进行校核,可分为以下几节内容进行分析：4.1齿轮的失效形式和计算准则一、齿轮的失效形式分析失效的目的是为了找出齿轮传动失效的缘由，制定强度计算准则，或提出防止失效的措施，提高其承载能力和使用寿命。齿轮的失效形式主要发生在轮齿。下面介绍轮齿的几种主要的失效形式。1。轮齿折断在载荷作用下轮齿根部产生的弯曲应力最大，而且有应力集中.在传动过程中轮齿重复受载，齿根弯曲应力为交变应力.在这种交变的弯曲应力作用下，齿根处产生疲惫裂纹，裂纹扩展，导致轮齿弯曲疲惫折断。直齿易发生全齿折断。斜齿轮由于接触线为一斜线，而易发生轮齿局部倾斜折断。轮齿折断是齿轮传动最危险的失效形式之一，它不仅使齿轮传动完全失效，而且掉下来的齿块往往会导致其他零部件损坏，以致发生更大的故障。改善材料的性能，适当增大模数，增大齿根过度圆角，提高齿轮制造精度，降低齿根表面的粗超度,消除齿根加工刀痕，对齿根部位进行喷丸，碾压强化处理等，均可提高轮齿的抗折断能力.2。齿面点蚀图4-1齿面点蚀轮齿受载时，工作齿面上的啮合处产生接触应力.运转过程中齿面接触应力是按脉动循环变化的，在接触应力的反复作用下，轮齿表层消灭微小的疲惫裂纹，裂纹不断扩展，从齿面脱落下来材料后形成麻点状小坑，即是齿面点蚀。齿面消灭点蚀后，齿廓遭到破坏，使传动性能恶化，振动噪声增大。点蚀多消灭在靠近节线四周的齿根表面上.其缘由是：轮齿在节线四周啮合时，同时啮合的齿对数少,对于直齿轮只有一对齿接触，齿面接触应力较大，而且轮齿在靠近节线处啮合时，齿面滑动速度较小且速度方向有变化，齿面间不易于形成油膜.严重的安装不良或齿轮轴变形较大时，点蚀也可能消灭在齿顶部位。开式齿轮传动,由于齿面磨损较快，在未形成点蚀前即被磨损掉，故一般看不到点蚀消灭。对于表面硬化的钢制齿轮，在淬硬层和软芯部交接处往往消灭疲惫裂纹，裂纹连续扩展在齿面形成较大面积的剥落。与点蚀的外形不同，剥落坑的面积和深度都比点蚀的大，这种齿面成片剥落的现象称为齿面剥落。提高齿面硬度，降低齿面粗糙度，改善润滑油的性能，提高齿轮的传动精度和采纳角变位齿轮传动等可提高抗点蚀的能力.3.齿面胶合在高速重载或低速重载齿轮传动中，齿面间压力很大,使啮合齿面间的润滑剂被挤出和产生瞬时高温，致使两齿发生粘焊。由于两齿面的相对滑动，在齿面上形成沿相对滑动方向深度、宽度不等的粗糙的条状沟纹,这种现象称为胶合.由于在齿顶和齿根处的滑动系数大，胶合一般消灭在齿顶与齿根的单对啮合处。齿面胶合会使传动性能严重恶化，产生猛烈的磨损和发热，甚至很快导致齿轮报废。减小模数，降低齿高,以减小齿面间的滑动速度；采纳减摩和极压性能好的润滑油；提高齿面硬度，降低表面粗糙度;选用不同牌号的材料配对，两齿面有肯定的硬度差,可减缓和防止齿面胶合的发生。4。齿面磨损图4—2齿面磨损当灰砂、金属屑末等硬质异物落到齿面上，齿面将逐渐.磨损后齿面失去正确外形，产生冲击和噪声。此外，轮齿磨损过度变薄容易发生折断。轮齿磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。采纳闭式传动或加防护罩，改善润滑条件，保持油品清洁;采纳硬齿面;降低齿面粗糙度等，可有效地减轻或防止齿面磨损.5.齿体塑性变形当轮齿受载过大、齿根处应力超过轮齿的屈服点时，齿体就产生过量的塑性变形，轮齿偏离正确的位置,引起振动和冲击，导致齿轮的早期失效.采纳机械强度高的材料和提高齿体的硬度可防止齿体塑性变形。6.齿面塑性变形用软钢或其他软材料制造的齿轮，当受到重载时，齿面摩擦力过大，会使轮齿表面材料发生塑性流淌,使齿面失去正确齿形.适当提高齿面硬度,采纳减摩性好的润滑油，可防止或减轻齿面塑性变形.齿轮失效和齿轮的承载能力关系亲密，同一齿轮传动抵抗不同失效形式的能力是不同的。二、齿轮传动的计算准则各种失效形式都对齿轮的承载能力有限制，应分别建立相应的计算准则.但是,关于磨损和齿面变形，目前尚未形成成熟的计算方法，所以，对于一般条件下使用的闭式齿轮传动,通常依据齿面接触疲惫强度和齿根弯曲疲惫强度两种计算准则来计算。对高速和大功率的齿轮传动,还应按齿面胶合强度的计算准则计算。对于开式齿轮传动,磨损是主要的失效形式，因磨损后轮齿变薄易发生折断，故按齿根弯曲疲惫强度计算,通过降低许用应力的方法来考虑磨损的影响。4.2齿轮材料依据齿轮的失效形式，对齿轮材料的主要要求是：在循环和冲击载荷作用下,有足够的弯曲强度；轮齿表层有足够的硬度和强度；轮齿表层有足够的硬度和耐磨性；能经过各种加工和热处理达到所需的精度要求等。制造齿轮的材料主要是各种牌号的钢，其次是铸铁，在特殊情况下采纳有色金属、粉末冶金及某些非金属材料等。一、钢齿轮用钢分为锻钢和铸钢两大类。由于锻钢的质量比铸钢的好，所以除非尺寸较大，或结构简洁不易锻制时，才采纳铸钢。用热处理的方法可提高材料的机械性能，尤其是提高齿面硬度对提高承载能力很显著。按齿面硬度不同,齿轮可分为两类：软齿面齿轮（齿面硬度小于等于350HBS）这类齿轮的最终热处理是调质或正火，热处理后进行切齿.齿面硬度通常为160—286HBS.因齿面硬度低,故承载能力较低。但因这类齿轮制造容易、成本低，故广泛用于对齿轮尺寸及重量没有严格限制的一般机械设备中。由于小齿轮的工作较大齿轮繁重，所以小齿轮的齿面硬度应比大齿轮的高一些，一般高20—50HBS硬度单位。2。硬齿面齿轮（齿面硬度大于350HBS）这类齿轮通常是在半精加工后进行齿面硬化的热处理。常用的热处理方法有淬火、表面淬火、渗碳淬火及氮化等。齿面硬度一般为40—62HRC。热处理后齿面有变形，可采纳研磨、磨削或刮削等精加工方法加以消除。这类齿轮齿面硬度高，承载能力高，耐磨性好，适用于对尺寸和重量有限制及重要机械设备中。二、铸铁铸铁的耐冲击和抗弯曲性能较差，主要用于制造低速和不重要的开式齿轮及传递功率不大的齿轮。球墨铸铁的机械性能较高，有时可用来代替铸钢。三、非金属材料对于高速、小功率、精度不高以及传递运动为主的齿轮传动，有时用非金属材料（例如夹布、胶木、尼龙、塑料）制做齿轮。钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：●表面淬火表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr钢等.表面淬火后,齿面硬度一般为40～55HRC。特点是抗疲惫点蚀、抗胶合能力高。耐磨性好；由于齿心部分未淬硬,齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。●渗碳淬火渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿轮心部仍保持较高的韧性，轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高,耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动.齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨削加工。●渗氮渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV.由于渗氮处理后的齿轮硬度高,工艺温度低，变形小,故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铅、钼、铝等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAl等.●调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钥,如45、40Cr、35SiMn钢等.调质处理后齿面硬度一般为220～280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行.表（4—1)常用齿轮材料及其力学性能常用齿轮材料及其力学性能类别材料牌号热处理方法抗拉强度

σb/MPa屈服点σs/MPa硬度

(HBS或HRC)优质碳素钢35正火500270150~180HBS调质550294190~230HBS45正火588294169～217HBS调质647373229～286HBS表面淬火40~50HRC50正火628373180～220HBS合金结构钢40Cr调质700500240~258HBS表面淬火48～55HRC35SiMn调质750450217～269HBS表面淬火45~55HRC40MnB调质735490241～286HBS表面淬火45～55HRC20Cr渗碳淬火

后回火63739256～62HRC20CrMnTi107983456～62HRC38CrMnAlA渗氮980834〉850HV铸钢ZG45正火580320156~217HBSZG55650350169～229HBS灰铸钢HT300

300

185～278HBSHT350350

202~304HBS球墨铸铁QT600—3

600370190~270HBSQt700—2700420225～305HBS非金属夹布胶木

100

25～35HBS●正火正火能消除内应力,细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可采纳中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采纳铸钢正火处理.依据热处理后齿面硬度的不同，齿轮可分为软齿面齿轮（≤350HBS）和硬齿面齿轮（＞350HBS)。一般要求的齿轮传动可采纳软齿面齿轮。为了减小胶合的可能性,并使配对的大小齿轮寿命相当，通常使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高出30～50HBS。对于高速、重载或重要的齿轮传动，可采纳硬齿面齿轮组合，齿面硬度可大致相同.4.3齿轮传动的载荷计算为了便于分析计算，通常取沿齿面接触线单位长度上所受的载荷进行计算。沿齿面接触线单位长度上的平均载荷p（单位为N/m）式(4—1)图4-3齿轮所受载荷图示齿轮的计算载荷:式中：Fn为作用于齿面接触线上的法向载荷，为公称载/N；L为沿齿面的接触线长/mm。由于原动机及工作机性能的影响，以及齿轮的制造误差,格外是基节误差和齿形误差的影响，会使法向载荷增大。此外，在同时啮合的齿对间,载荷的安排并不是均匀的，即使在一对齿上，载荷也不行能沿接触线均匀分布.因此在计算齿轮传动强度时，应按接触线单位长度上的最大载荷，即计算载荷pca(单位为N/mm）进行计算,即：式(4-2）式中K为载荷系数。包括使用系数KA，动载系数Kv,齿间载荷安排系数Kα及齿向载荷分布系数Kβ，即式(4-3）载荷系数KA是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。这种动载荷取决于原动机和工作机的特性，质量比,联轴器类型以及运行状态等。KA的使用值应针对设计对象，通过实践确定。图4-4齿轮啮合受力图示动载系数Kv是考虑以下因素引起的动载菏影响的系数:a、齿轮制造及装配的误差,轮齿受载后产生的弹性形,将使啮合轮齿的法向齿距Pb1与Pb2不相等（见左图)，因而轮齿就不能正确啮合传动，齿轮传动瞬时传动比就不是定值，就会产角加速度，于是引起动载荷或冲击.b、对于直齿轮传动，由双对齿啮合过渡到单对齿啮合，或是由单对齿啮合过渡到双对齿啮合的期间，啮合齿对的刚度变化,也要引起动载荷。动载系数Kv的有用值，应针对设计对象通过实践确定,或按有关资料确定。对于一般齿轮传动的动载系数Kv可查图5。若为直齿圆锥齿轮传动，应按图中低一级的精度线及锥齿轮平均分度圆处的圆周速度Vm查取Kv值。齿轮的制造精度及圆周速度对轮齿啮合过程中产生动载荷的大小影响很大.提高制造精度，减小齿轮直径以降低圆周速度，均可减小动载荷.为了减小动载荷，可将轮齿进行齿顶修缘，即把齿顶的小部分齿廓曲线(分度圆压力角α=20°的渐开线)修正成α〉20°的渐开线。上图所示，因Pb2〉Pb1，则后一对轮齿在未进入啮合区时就开头接触，从而产生动载荷。为此将从动轮2进行齿顶修缘,图中从动轮2的虚线齿廓即为修缘后的齿廓，实线齿廓则为未经修缘的齿廓。由图明显地看出，修缘后的轮齿齿顶处的法节P'b2<Pb1,因此当Pb2>Pb1时，对修缘了的轮齿，在开头啮合阶段，相啮合的轮齿的法节差就小一些，啮合时产生的动载荷也就小一些。高速齿轮传动或齿面经硬化的齿轮，轮齿应进行修缘.但应注意，若修缘量过大，不仅重合度减小过多,而且动载荷也不肯定就相应减小，故轮齿的修缘量应定得适当。齿间载荷安排系数Ka图4-5齿轮啮合时接触线图示一对相互啮合的斜齿（或直齿）圆柱齿轮，如在啮合区中有两对（或多对)齿同时工作时，则载荷应安排在这两对（或多对）齿上。两对齿同时啮合的接触线总长L=PP'+QQ'（如图4-5示)。但由于齿距误差及弹性变形等缘由,总载荷Fn并不是按PP'/QQ'的比例安排在PP’及QQ'这两条接触线上.因此其中一条接触线上的平均单位载荷可能会大于另一条接触线上的平均单位载荷。进行强度计算时应按平均单位载荷大的值计算。为此，引入齿间载荷安排系数Ka。Ka的值可用详尽的算法计算。齿向载荷分布系数Kb考虑制造误差和轴的变形引起载荷沿齿宽分布不均匀的影响系数。轴产生弯曲变形使作用在齿面的载荷沿接触线分布不均匀：图4—6沿齿宽方向受力不均引起的弯曲变形轴的扭转变形使齿面上载荷分布不均匀:为了改善载荷沿接触线分布不均的程度,可以采纳增大轴、轴承及支座的刚度,合理布置齿轮在轴上的位置，把齿轮布置在远离转矩输入端的位置，适当限制轮齿的宽度，将齿侧沿齿宽方向适当修形等措施。齿向载荷分布系数Kb分为KHb和KFb。其中KHb为按齿面接触疲惫强度计算时所用的系数，而KFb为按齿根弯曲疲惫强度计算时所用的系数。用于圆柱齿轮（包括直齿及斜齿）的齿向载荷分布系数KHb.KFb可依据KHb之值，齿宽b与齿高h之比值b/h弯曲疲惫强度计算用齿向载荷分布系数KFb4.4标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算一、许用应力许用接触力H按下式计算式（4-4）式中,－试验齿轮的接触疲惫极限;SHmin－齿面接触疲惫强度最小平安系数.许用弯曲应力可按下式计算式（4-5)式中－试验齿轮的弯曲疲惫极限；Swmin－齿根弯曲疲惫强度最小平安系数4.5本组专题齿轮校核内容及步骤4.5。1选择材料及初步确定齿轮各参数由于校核的齿轮为进给箱中ⅩⅥ上双联齿轮,对其中28齿进行校核计算，与其配对的齿数为35。由齿面接触疲惫强度确定两齿中心距然后求出其他基本参数。（1）选择材料小齿轮材料选用40Cr经齿部高频淬火回火处理，齿面硬度250HBS.大齿轮选用ZG310—570，正火处理，齿面硬度217HBS。σ假设机床工作寿命为2年，由公式可求得应力循环次数=60j=60×4。25×1×2×365×8=1489200,===1191360查图得，=1。42,=1。40（允许有肯定点蚀).又可知==1。0,取=1.0,=1。11,=0。92。按齿面硬度250HBS和217HBS，由表查出=690Mpa,=640Mpa。由公式计算许用接触应力[σH］1=σ=×1。42×1。0×1。11×0。92=1000。6Mpa[σH]2=σ=×1。40×1。0×1.11×0.92=915Mpa因[σH]2小于[σH］1,计算中取[σH]=［σH]1=1000.6Mpa。按齿面接触强度确定中心距：本齿轮按在机床空载荷状况下对齿轮做出校核，由于主运动占去大部分功率，约占95%，而其他则占去5%，当主轴空转时，主运动的计算公式为=（3。5+k2）Ⅰ轴转速：=1450×=819.565r/minⅡ轴转速=1450××=972.042r/minⅢ轴转速=1450×××=368。706r/minⅣ轴转速=1450××××=92.176r/minⅤ轴转速=1450×××××=23.044r/min故=++++=2275.533r/min,将数据代入以上公式，可得=（3.5+k2）=（3。5×35×2275。533+8。5×90×10）=×（278752。7925+7650)=0。258KW故进给运动所消耗的功率为P=×0.05=13。6W，由于传递过程中齿轮和轴承的功率损失，实际传达的功率为=P×η=13.6×=11.9W并由齿面接触疲惫强度确定中心距小齿轮转矩=9.55×=9.55××=2。67×取Kεε=1。1，Φa=0.087，查出=188。9，减速传动i=1。25，算得===2.5，由此算出中心距a（u+1）=(1.25+1）×=70mm，由于传动齿数已定，分别为28和35，优先确定模数为2，故确定中心距为126mm。齿轮分度圆直径=m=2×28=56mm=m=2×35=70mm齿轮齿顶圆直径=+2m=56+2×1。0×2=60mm=+2m=70+2×1.0×2=74mm齿轮基圆直径=cosα=56×cos=52。6=sinα=70×cos=65。8圆周速度v===0.012m/s，并选用齿轮精度等级为7级.4。5.2验算齿面接触疲惫强度按电机驱动，载荷平稳，取=1.0按7级精度和v/100=0.41，得=1。02又b/=0.20，齿轮相对轴承对称布置，故取=1,而=1。1所以可求得载荷系数K==1。0×1。02×1×1.1=1。122由公式可求得齿面接触应力==2。5×188。9×=835Mpa＜[]=1000。6Mpa，平安。4.5.3校核齿根弯曲疲惫强度按=28,=35，查图得出=2.6,=2。5；=1。62，=1.65；=290Mpa,=260Mpa；=1。1,=1。05;==1；=2；=1.4。由公式计算许用弯曲应力［]==×1.1×1=455。7Mpa[]=×1。05×1=390Mpa再由公式计算齿根弯曲应力==×2。6×1。62=204.8MPa＜[]=455。7Mpa==204。8×=200.6Mpa＜[］=390Mpa，平安.由以上分析可知，齿面接触疲惫强度和齿根弯曲疲惫强度均满意要求，对于双联齿轮的另外一齿也可做出相像的分析，现对其主要参数列如下：齿数z=18，模数m=2分度圆直径d=mz=36mm,齿顶圆直径=d+2m=36+2×1×2=40mm，相应也取7级精度，表面经高频淬火回火处理。第五章CA6140卧式车床的进展方向与展望5。1CA6140主传动系统的数控化改造中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后,格外是一些老的机械制造厂大多还是比较旧的机床，远远不能满意加工的要求。针对目前制造业的技术装备现状，对传统机械制造业装备进行改造,解决机械制造业中的一些技术问题，用现代先进技术对旧的设备进行改造和提升，是我国制造业的进展方向。本课题是针对CA6140一般废旧车床进行数控化改造,其现实意义在于如何寻找一种可行的、有推广价值的设备改造方法，对传统机械制造行业的技术装备进行技术提升，以解决目前设备老化所带来的问题。本课题讨论过程中，首先对目前工厂所使用的常规数控机床进行了全面的调查和分析。在结合原C6140车床本身的结构和运动特性，对其主传动部分进行重新计算设计，设计出符合改造要求的主传动系统,在满意正常加工的条件下，选择合适的动力与掌握系统，使整个主传动系统能在掌握系统下完成设计所要求动力运转，并实现数控车床的无级调速的性能。本课题以金属切削机床的机电一体化改造为目标，通过对其机械部分、电气掌握部分的改造，使之能够适应现代制造企业对加工设备的更高要求。通过设计使同学掌握机床机电一体化改造的基本方法、步骤、过程和原理，同时提高他们分析、解决问题的能力及综合运用所学知识的能力,为今后从事类似工作打下基础。课题基本任务：

1。熟识C6140车床的本身结构特性及其工作原理，格外是对要进行改造的主传动部分要有很深的熟识和独特见解、明确改造要求；

2.提出加工设备机电一体化改造的思路、拟订机械加工设备改造的方案（机械部分、掌握部分)；

3。进行机械部分的改造设计；

4.进行主传动电动机数字掌握系统的设计5。2数控化改造的基本步骤将一般机床改造为数控机床，是一项技术性很强的工作，必须依据加工对象的要求和工厂实际情况，确定切实可行的技术改造方案,搞好机床的改造设计。其改造设计的一般过程如下:

1、对加工对象进行工艺分析，确定工艺方案被加工工件既是机床改造的依据，又是机床改造后加工的对象。不同外形，不同技术要求的工件，其加工方法就不同，对机床的要求也不相同。例如，对于圆柱外形的零件可用车削、外圆磨等方法加工,而平面则一般用铣削，平面磨等方法加工;对精度、表面粗糙度要求一般的外圆柱表面，常用车削加工；而精度高和表面粗糙度要求低时则要在外圆磨床上加工。在工艺分析基础上，绘制工序图，初步选定切削用量、刀具运动路线，计算（或估算）生产率.然后计算切削力及切削功率，从而计算出进给系统需要的功率和力矩等。这是选择方案及驱动部件的依据，目前多用类比法或测定法完成。

2、分析被改造机床,确定被改造机床类型。改造机床和设计机床是不同的，机床设计是依据设计任务书，对机床的整机进行设计，然后将机床的各组成零、部件逐一地制造，最后装成机床;而机床改造则是围绕某台机床进行工作，不仅要考虑机床本身结构的改造，还要考虑工艺系统中的刀具、夹具及其它辅具的改进，以满意生产的需要。在制定机床改造方案时，可先依据制定的工艺方案，初步选定被改造机床的类型,然后对被选定的机床进行认真分析，了解被改造机床的技术规格，技术状况，各部联系尺寸等，分析机床强度和刚度,分析被改造机床能否适应改造要求以及经济性等。最后确定被改造机床的型号。

3、拟定技术措施，制定改造方案。依据加工对象的要求和被改造机床的实际情况,拟定应实行的技术措施,制定出机床的改造方案，选用外购件时，肯定要保证质量。在拟定技术措施,制定改造方案的过程中，应充分进行技术经济分析，力求使改造的机床不仅能满意技术性能的要求，还要获得最佳的经济效益，使技术的先进性与经济的合理性较好地统一起来。

4、设计或选用数控装置.在满意加工零件要求的同时，尽量使设计的数控装置功能强,稳定牢靠，通用性好，价格低，或选用国内生产较好的专用数控装置.

5、进给机床改造的技术设计。

6、绘制机床改造的工作图.

7、整机安装调试。

以上各步，并非一成不变，而是要依据实际情况，相互穿插，有时要反复进行,直至达到要求为止.结束语毕业设计是我们在学校的最后一项重要的学习环节，是对高校四年所学相关知识的一次综合运用。在老师的细心指导下，全组同学的通力协作,在长达三个月的毕业设计的时间里，我们通过实地毕业实习以及查阅相关材料,对CA6140的主轴与进给箱进行了较精准的设计.在本次设计过程中，使我真正做到了理论联系实际,熟识到了课本上的知识在实际问题中的如何运用，遇到了很多在理论设计很难考虑的问题，并且有反馈到我们的理论设计中,使设计更具有有用性，本次设计中所涉及到的知识面广,而且要求有深化的了解。这对我们几年本科学习的一次深化学习和运用.本课题可将我们与现实的工业技术问题联系在一起。无论设计的结果如何，其过程已经是对我的一种很大的鼓舞.通过这次设计，我学到了很多东西,学会了查阅不同的资料，运用不同的工具书,对设计有了比较好的熟识,通过理论联系实际，进一步掌握了高校四年所学的各种知识，培育了独立设计和团队合作精神。同时，也发现了自己的很多不足之处:实际运用灵敏性不高，专业知识不够扎实,运用各种资料书还不娴熟等，尽管存在那么多缺点，我盼望通过这次设计，使自己有一个较大的提高。总之，这次设计还是达到了预期的效果,我信任在我今后的工作中,会有重要的意义。致谢本次设计历时3个月，是对我们高校四年学习生活的归纳、总结.成功的完成此次毕业设计，我从中学到了很多，它是理论联系实际的运用，培育了我们动手和自学能力,让我们学会了如何运用所学的知识，灵敏的运用在实际中。在此，我首先要感谢我的指导老师111老师，在我的学习生涯中,这是我第一次做设计论文，所以在刚开头的时候格外迷茫，思想不够端正，精神状态不佳.从开头布置任务到完成的整个过程中，老师不断教诲我,使我懂得了这次设计任务的重要性和必要性，让我能够全身心的投入到设计当中去，至少我觉得我以一个乐观的态度去对待了它，不管结果好坏如何，我为我所做的而骄傲。在设计过程中，对于设计题目从模糊朦胧到清楚可见，都离不开老师的一次次指导，老师给我们支配进度，使我们有了较大的自主发挥空间，不仅从理论上给我们讲解原理，从实践中让我们感性、直观的了解设备的结构。经过毕业设计的全过程，我又重新把高校四年所学的知识温习了一遍,并将其应用到了实践当中去，我也体会很深,只有专注、执著、信念才能完成一件事。在论文即将完成之际，我的心情无法安静，从开头进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、伴侣给了我无言的帮助，在这里请接受我真诚的谢意!参考文献[1］贾亚洲.金属切削机床概论［M］.长春：吉林工业高校出版社，1996[2］邱宣怀。机械设计［M].北京：高等教育出版社,2004[3]贺红霞，赵辉。CA6140车床进给系统数控改造中滚珠丝杠副的选型和计算[J]。煤矿机械，2007,7。［4]王先逵.机械制造工艺学［M].北京:机械工业出版社，1999[5］赵亮培.卧式车床的新车螺纹传动链[J］。制造技术与机床，2008，7［6]濮良贵等.机械设计［M］.北京:高等教育出版社，2001[7］汪德涛.对机床功能部件的一些熟识［J].机床,1988，2[8]廖念钊等。互换性与技术测量［M]。北京：中国计量出版社，2003［9]吴承彪，徐建华。车床变速操纵机构的改进[J］.机械制造，2000，1［10］杜军。车削螺纹传动链的选择与加工误差分析［J]。湖北广播电视高校学报，2007，5［11]机床设计手册［M］。北京：机械工业出版社,1979［12］李桂平。车削螺纹时常见故障与解决方法[J］。职业，2008，20[13］机械制图［M].北京：高等教育出版社,1993［14］邓怀德。金属切削机床［M].北京：机械工业出版社,1987［15］余应征。滚动轴承在车床修理中的定向装配[J].设备管理与维修，1999，9［16］戴曙.金属切削机床设计[M］。北京:机械工业出版社,1981［17]李景亭。刍仪大型立车的造型设计[J］。机床,1990，11[18]郑文纬等.机械原理[M].北京：高等教育出版社,1996[19］王世刚等。机械设计实践［M]。哈尔滨：哈尔滨工程高校出版社，2001[20]史巧凤。CA6140车床丝杠精度巧恢复[J］。职业，2008，30［21］戴曙.金属切削机床［M］。北京：机械工业出版社,1999[22］熊良山等。机械制造技术基础［M]。武汉：华中科技高校出版社，2000[23］齿轮手册［M］.北京:机械工业出版社，1990［24]G.G.Poznyak，V.A。Rogov，E。A.ElmoushiandY.M。Hamdan。Staticanddynamicsimulationofthebaseofanultrasonicbroachinglathe［J]。HYPERLINK”http：///content/120689/?p=66cb28129b394d56b48de3be6b89ec17＆pi=0”RussianEngineeringResearch,2007，9［25］S。Saravanan，HYPERLINK”/content/？Author=G.+S。+Yadava"G.S.YadavaandHYPERLINK”http：///content/?Author=P。+V。+Rao”P.V.Rao.HYPERLINK"http：///content/f6472656tk752478/？p=66cb28129b394d56b48de3be6b89ec17&pi=22”Conditionmonitoringstudiesonspindlebearingofalathe[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2006，7江西理