CA6140主轴箱设计说明书正文发送版

1、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，本设计主要针对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。关键词：CA6140机床 主轴箱 零件 传动目 录第一章 机床的规格和用途第二章 机床主要参数的确定第三章 传动放案和传动系统图的拟定第四章 主要设计零件的计算和验算第五章 结论第六章 参考资料编目第一章 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

2、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。第二章 主要技术参数工件最大回转直径：在床面上400毫米在床鞍上210毫米工件最大长度（四种规格）750、1000、1500、2000毫米主轴孔径48毫米主轴前端孔锥度 400毫米主轴转速范围： 正传（24级） 101400转/分 反传（12级） 141580转/分加工螺纹范围： 公制（44种）1192毫米 英制（20种） 224牙/英寸 模数（39种）48毫米 径节（37种）196径节进给量范围：细化 0.028/转纵向（64种） 正常 0.081.59 毫米/转加大 1.716.33 毫米/转横向（64种）

3、正常 0.040.79 毫米/转加大 0.863.16 毫米/转刀架快速移动速度：纵向4米/分横向4米/分主电机：功率转速 1450转/分快速电机： 功率 370瓦转速 2600转/分冷却泵： 功率 90瓦流量25升/分工件最大长度为1000毫米的机床：外形尺寸（长×宽×高）2668×1000×1190毫米 重量约2000公斤第三章 传动方案和传动系统图的拟定 已知主轴最低转速nmin为10mm/s,最高转速nmax为1400mm/s，转速调整范围为 Rn=nmax/nmin=14 选定主轴转速数列的公比为Z=lgRn/lg+1= lg14/lg1.12

4、+1=24 24=2×3×2×2 （1）选定电动机一般金属切削机床的驱动，如无特殊性能要求，多采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。Y系列电动机高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。根据机床所需功率选择Y160M-4，其同步转速为1500r/min。 （2）分配总降速传动比 总降速传动比为uII=nmin/nd=10/1500×103,nmin为主轴最低转速，考虑是否需要增加定比传动副，以使转速数列符合标准或有利于减少齿轮和及径向与轴向尺寸，并分担总降速传动比。然后，将总降速传动比按“先缓后急”的递减原则分配给串联的各变速组中的最小

5、传动比。 （3）确定传动轴的轴数 传动轴数变速组数+定比传动副数+1=6 （4）绘制转速图先按传动轴数及主轴转速级数格距lg画出网格，用以绘制转速图。在转速图上，先分配从电动机转速到主轴最低转速的总降速比，在串联的双轴传动间画上u(kk+1)min.再按结构式的级比分配规律画上各变速组的传动比射线，从而确定了各传动副的传动比。CA6140传动系统图第四章 主要设计零件的计算和验算主轴箱的箱体 主轴箱中有主轴、变速机构，操纵机构和润滑系统等。主轴箱除应保证运动参数外，还应具有较高的传动效率，传动件具有足够的强度或刚度，噪声较低，振动要小，操作方便，具有良好的工艺性，便于检修，成本较低，防尘、防漏

6、、外形美观等。箱体材料以中等强度的灰铸铁HT150及HT200为最广泛,本设计选用材料为HT20-40.箱体铸造时的最小壁厚根据其外形轮廓尺寸(长×宽×高),按下表选取.长×宽×高()壁厚(mm)< 500 × 500 × 3008-12> 500 × 500 × 300-800 × 500 × 50010-15> 800 × 800 × 50012-20 由于箱体轴承孔的影响将使扭转刚度下降10%-20%，弯曲刚度下降更多，为弥补开口削弱的刚度，常用凸台和

7、加强筋；并根据结构需要适当增加壁厚。如中型车床的前支承壁一般取25mm左右，后支承壁取22mm左右，轴承孔处的凸台应满足安装调整轴承的需求。 箱体在主轴箱中起支承和定位的作用。CA6140主轴箱中共有15根轴，轴的定位要靠箱体上安装空的位置来保证，因此，箱体上安装空的位置的确定很重要。本设计中各轴安装孔的位置的确定主要考虑了齿轮之间的啮合及相互干涉的问题，根据各对配合齿轮的中心距及变位系数，并参考有关资料，箱体上轴安装空的位置确定如下： 中心距(a)=1/2（d1+d2）+ym （式中y是中心距变动系数）中心距-=（56+38）/2×中心距-=（50+34）/2×中心距-=

8、（30+34）/2×2.25=72mm中心距-=（39+41）/2×2.25=90mm中心距-=（50+50）/2×2.5=125mm中心距-=（44+44）/2×2=88mm中心距-=（26+58）/2×4=168mm中心距-=（58+26）/2×2=84mm中心距-=（58+58）/2×2=116mm中心距-=（33+33）/2×2=66mm中心距-=（25+33）/2×2=58mm 综合考虑其它因素后，将箱体上各轴安装空的位置确定如下图：上图中XIV、XV轴的位置没有表达清楚具体位置参见零件图。设计

9、的箱体外观形状如下图： 箱体在床身上的安装方式，机床类型不同，其主轴变速箱的定位安装方式亦不同。有固定式、移动式两种。车床主轴箱为固定式变速箱，用箱体底部平面与底部突起的两个小垂直面定位，用螺钉和压板固定。本主轴箱箱体为一体式铸造成型，留有安装结构，并对箱体的底部为安装进行了相应的调整。 箱体的颜色根据机床的总体设计确定，并考虑机床实际使用地区人们心理上对颜色的喜好及风俗。箱体中预留了润滑油路的安装空间和安装螺纹孔及油沟，具体表达见箱体零件图。4.2.传动系统的I轴及轴上零件设计 普通V带传动的计算普通V带的选择应保证带传动不打滑的前提下能传递最大功率，同时要有足够的疲劳强度，以满足一定的使用

10、寿命。设计功率 （kW）工况系数，查机床设计指导（任殿阁，张佩勤 主编）表2-5，取1.1； 故小带轮基准直径为130mm；带速 ；大带轮基准直径为230 mm；初选中心距1000mm,由机床总体布局确定。过小，增加带弯曲次数；过大，易引起振动。带基准长度查机床设计指导（任殿阁，张佩勤 主编）表2-7，取2800mm;带挠曲次数1000mv/40；实际中心距 故小带轮包角单根V带的基本额定功率,查机床设计指导（任殿阁，张佩勤 主编）表2-8，取2.28kW；单根V带的基本额定功率增量弯曲影响系数，查表2-9，取 故；带的根数包角修正系数，查表2-11，取0.93；带长修正系数，查表2-12，取

11、1.01； 故 圆整z取4；单根带初拉力 q带每米长质量，查表2-13，取0.10； 故带对轴压力4.2.2多片式摩擦离合器的计算设计多片式摩擦离合器时，首先根据机床结构确定离合器的尺寸，如为轴装式时，外摩擦片的内径d应比花键轴大26mm，内摩擦片的外径D的确定，直接影响离合器的径向和轴向尺寸，甚至影响主轴箱内部结构布局，故应合理选择。摩擦片对数可按下式计算 Z2MnK/fbp式中 Mn摩擦离合器所传递的扭矩（N·mm）； Mn955×/955××11××（N·mm）; Nd电动机的额定功率（kW）；安装离合器的传动轴的计算

12、转速（r/min）；从电动机到离合器轴的传动效率； K安全系数，一般取1.31.5； f摩擦片间的摩擦系数，由于磨擦片为淬火钢，查机床设计指导表2-15，取f=0.08；摩擦片的平均直径（mm）;=（D+d）/267mm; b内外摩擦片的接触宽度（mm）； b=（D-d）/2=23mm；摩擦片的许用压强（N/）； EMBED Equation.DSMT4 ×××基本许用压强（MPa），查机床设计指导表2-15，取1.1；速度修正系数n/6×=2.5（m/s） 根据平均圆周速度查机床设计指导表2-16，取1.00；接合次数修正系数，查机床设计指导表2-17

13、，取1.00；摩擦结合面数修正系数，查机床设计指导表2-18，取0.76。所以 Z2MnK/fbp2××××××23×0.83611 卧式车床反向离合器所传递的扭矩可按空载功率损耗确定，一般取×114.4 最后确定摩擦离合器的轴向压紧力Q，可按下式计算：Q=b×××23××式中各符号意义同前述。摩擦片的厚度一般取1、1.5、1.75、2（mm），内外层分离时的最大间隙为0.20.4（mm）,摩擦片的材料应具有较高的耐磨性、摩擦系数大、耐高温、抗胶合性好等特点，常用1

14、0或15钢，表面渗碳0.30.5（mm）,淬火硬度达HRC5262。齿轮的验算 验算齿轮强度，应选择相同模数承受载荷最大的齿数最小的齿轮，进行接触应力和弯曲应力验算。一般对高速传动的齿轮验算齿面接触应力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲应力。对硬齿面、软齿芯渗碳淬火的齿轮，一定要验算齿根弯曲应力。 接触应力的验算公式为（MPa）（3-1）弯曲应力的验算公式为 （3-2）式中 N-齿轮传递功率（KW），N=；T-齿轮在机床工作期限（）内的总工作时间（h），对于中型机床的齿轮取=1500020000h，同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为T=/P，P为变速组的传动副数； -齿轮的最低转速（r/mi

15、n）;-基准循环次数；查表3-1（以下均参见机床设计指导） m疲劳曲线指数，查表3-1；速度转化系数，查表3-2；功率利用系数，查表3-3；材料强化系数，查表3-4；的极限值，见表3-5，当时，则取=；当时，取= EMBED Equation.DSMT4 ；工作情况系数，中等冲击的主运动，取=1.21.6；动载荷系数，查表3-6；齿向载荷分布系数，查表3-9；Y标准齿轮齿形系数，查表3-8；许用接触应力（MPa）,查表3-9；许用弯曲应力（MPa），查表3-9。如果验算结果或不合格时，可以改变初算时选定的材料或热处理方法，如仍不满足时，就得采取调整齿宽或重新选择齿数及模数等措施。I轴上的齿轮采用整淬的方式进行热处理传至I轴时的最大转速为：N=在离合器两齿轮中齿数最少的齿轮为50×2.25，且齿宽为B=12mm=1250MP符合强度要求。验算56×2.25的齿轮：=1250MP符合强度要求传动轴的验算对于传动轴，除重载轴外，一般无须进行强度校核，只进行刚度验算。轴的抗弯断面惯性矩（）花键轴 = EMBED Equation.DSMT4 式中 d花键轴的小径（mm）；i花轴的大径（mm）；b、N花键轴键宽，键数；传动轴上弯曲载荷的计算，一般由危险断面上