CA6140普通车床主运动传动系统设计

1、CA614喑通车床主运动传动系统设计摘要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AbstractAsamajorturningmachinetools,CA6140machiningmachinetooliswidelyusedinindustry.ThefeedboxofCA6140horizontalmachineisalsoknownasa

2、boxofknife,itleftsinfrontofthebed.Itisfulloffeedspeedchangemechanism,whichisusedtotransformavarietyoffeedandtheleadscrew.Thecontentsofthisdesignaredeterminingthemainparameters,designingavarietyofthreadprocessingline,checkingonthemainparts.Keywords:CA6140Machine;Feedbox;Threading摘要AbstractE.1 绪论1.1.1

3、 机床的工艺范围1.1.2 机床的总布局1.1.3 机床的规格和用途2.2确定主要技术参数4.3传动方案和传动系统图的规定4.3.1 确定极限转速4.3.2 确定公比4.3.3 求出主轴转速级数4.3.4 确定结构网或结构式4.3.5 绘制转速图4.3.6 主运动传动路线7.4主要零件的计算与校核9.4.1 主轴箱箱体.9.4.2 普通V带的计算与选择114.3 齿轮的校核1.34.4 轴的校核1.5总结1.8参考文献1.9致谢201绪论1.1 机床的工艺范围CA6140型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是用极为广泛。CA6140工艺范围很广，它能完成多种多样的加工工

4、序：加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，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；还可以进行钻孔、扩孔、绞孔和滚花的工作。1.2 机床的总布局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。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。进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变

5、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。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。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。1.3 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

6、。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。2确定主要技术参数工件最大回转直径：t,I11/zI、-1-111111111111111111111111工件最大长度（四种规格）11TW-JOI1111111111111111111111111111主轴前端孔锥度1111111111111111111主轴转速范围：正传（24级）1111111111111111反传（12级）1111111111111111加工螺纹范围：公制（44种）1111111111111111英制（20种）1111111111111

7、1111模数（39种）1111111111111111径节（37种）1111111111111111进给量范围：纵向（64种）111111111111横向（64种）111111111111刀架快速移动速度：纵向111111111111111111111111111横向111111111111111111111111111主电机：11111111111111111111111111转速1111111111111111111111111快速电机：400毫米210毫米750、1000、1500、2000毫米48毫米400毫米101400转/分141580转/分1192毫米224牙/英寸0.2548毫

8、米196径节一细化0.0280.054毫米/转一正常0.081.59毫米/转-细化0.0140.027毫米/转一正常0.040.79毫米/转4米/分4米/分7.5千瓦1450转/分370瓦2600转/分90瓦25升/分2668X1000X1190毫米2000公斤，转速111111111111111111111111111冷却泵：111111111111111111111111111潘景lyIU=I11111111111111111111111111工件最大长度为1000毫米的机床:外形尺寸（长X宽X高）1111lie11111111111111111111111113传动方案和传动系统图的拟定

9、3.1 确定极限转速已知主轴最低转速nmin为10r/min,最高转速nmax为1400r/min,转调整范围为Rn=nmax/nmin=14(3-1)3.2 确定公比选定主轴转速数列的公比为-1.253.3 求出主轴转速级数ZZ=lgRn/lg小+1=lg14/lg25+1=24(3-2)3.4 确定结构网或结构式24=2刈223.5 绘制转速图(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

10、速传动比总降速传动比为UII=nmin/nd=10/15006.67X103,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小画出网格，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(k-k+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

11、动比。1450C614O主轴运动转速图图3-1C6140主轴运动转速图-X工ax,3fTp由可州国金加8品f13m历痴tMx2.B1胸1。硼L一I *LfJi-d8聿爪一JII jJ平L/J4*3*1CV*:迎二川/wxU”喊速卢浊案哨.ZJ|C2Q_jkuJ【。叫乂C_)17X1XL_1_J&34x125x150加1册V慨叫gVlOflit%I图3-2CA6140传动系统图3.6主运动传动路线传动系统可用传动路线表达式表示如下:t电动机一黑警1审230mmi7.5MV11450r/niinf（左）（正转）561J38511U3JAlj（右）501t（反转）一与一“63_3430,9-10-0

12、234352m2（右移）VI（主轴）图3-3传动路线图主运动传动链的两末端是电动机和主轴，它的功能是把动力源的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。运动由电动机（7.5kW,1450r/min）经V带轮传动传至主轴箱中的轴的轴Io在轴I装有双向多片摩擦离合器M1oM1作是使主轴正传反转或停止，它就是主换向机构。当压紧离合器左部的摩擦片时，轴I的运动经齿轮副造或巴传3843给轴II,从而使轴II获得两种转速。当压紧离合器M1的右部摩擦片时，轴I的运动经摩擦片及齿轮50传至轴IV上的空套齿轮34,因此，轴II的传动方向与经M1左部传动是相反，反转转速

13、只有一种。当离合器M1处于中间位置时，其左部和右部摩擦片都没有被压紧，空套在轴I上的齿轮56、51和齿轮50都不转动，轴I的运动不能传至轴II,因此主轴也就停止运动。空、22或巴一轴II的运动可分别通过二对齿轮副585041或传至轴III,因而正转共有2x3=6种转速。运动由轴II传至主轴有两条传动路线：a.高速传动路线：主轴上的滑移齿轮50移至左端，使之与轴III上右端的齿轮6363啮合，于是运动就由轴III经齿轮副50直接传给主轴，使主轴得到45011400r/min的6种高转速。b.低速传动路线：主轴上的滑移齿轮50移至右端，使主轴上的齿式离合器啮合,上M-，20或留3H，于是轴III的

14、运动就经齿轮副8050传给轴IV,然后再由轴IV经齿轮副26传给轴V，再经四轮副函和内式曷合命传给王轴，使王轴犹行10:500r/min的低转速。同理，主轴反转有12级转速。4.1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、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HT200O箱体铸造时的最小壁厚根据其外形轮廓尺寸（长X宽X高），按下表选取.表4-1箱体尺寸长X宽X高（mm3）壁

15、厚（mm）500X500X300-800X500X50010-15800义800义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

16、资料，箱体上轴安装空的位置确定如下：(4-1)中心距(a)=1/2(d1+d2)+ym(式中y是中心距变动系数)中心距I-11=(56+38)/2X2.25=105.75mm中心距I-VU=(50+34)/2X2.25=94.5mm中心距H-VU=(30+34)/2X2.25=72mm中心距H-m=(39+41)/2X2.25=90mm中心距IH-IV=(50+50)/2X2.5=125mm中心距V-Vffl=(44+44)/2X2=88mm中心距V-VI=(26+58)/2X4=168mm中心距Vffl-IX=(58+26)/2X2=84mm中心距IX-VI=(58+58)/2X2=116m

17、m中心距IX-X=(33+33)Z2X2=66mm中心距IX-XI=(25+33)Z2X2=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:图4-1轴的分布图上图中XIV、XV轴的位置没有表达清楚具体位置参见零件图。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

18、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普通V带的计算与选择普通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，以满足一定的使用寿命。1 .确定计算功率L=Ka,P(kW)(4-1)Ka工况系数，由表10-4,Ka=1.1故Pd=1.111=12.1kW2 .选才?V带的带型选用普通V带，按图10-4,根据计算功率Pca=12.1KW,小带轮转速n=1440r/min,应选用B型普通V带。3 .确定带轮基准直径dd并验算带速v按表10-5,B型V带，选用小带轮基准直径dq为130mm；大带轮基准直径dd,为230mm；2带速v=nd|n(6。10

19、0W)m8s6，V在525m/s之间，可以。4 .确定中心距a并选择V带的基准长度Ld0初选中心距%=1000mm,a0由机床总体布局确定。a0过小，增加带弯曲次数；比过大，易引起振动。2带基准长度Ld0=2a0+n(dd1+dd2)+(d2d1)=2722.5mm(4-2)24a。查表10-2,取Ld0=2800mm;带挠曲次数N=1000mv/Ld0=7.04W40s4;(4-3)实际中心距a=A+jA2+B(4-4)A=Ld(dd1dd2)=108.7482(dd2-dd1)B=3二12508故a=108.7,108.721250=223mm5 .验算小带轮包角小带轮包角：1=180-2

20、sindd2dd1154.09_1202a6 .确定带的根数Z按图10-6d查得单根V带的基本额定功率P0,取2.28kW,单根V带的基本额定功率增量AB=0.16Kw;带的根数z二P（P。R）KKK0t-包角修正系数，查表10-6,取0.93;Kl带长修正系数，查表10-7,取1.01;一121ZFz-389（2.28i0.16）0.931.01(4-5)(4-6)圆整Z取4;图4-2带轮4.3齿轮的校核验算齿轮强度，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，

21、一定要验算齿根弯曲应力接触应力的验算公式为_20811。口u_1EK2K3KsNjZm:.uBOj弯曲应力的验算公式为(4-7)2081105K1K2K3KsN-2_Zm2BYnj(MPa)lew1(4-8)式中N-齿轮传递功率（KW）,N=Nd力；(4-9)T-齿轮在机床工作期限（Ts）内的总工作时间（h）,对于中型机床的齿轮取Ts=1500020000h,同一变速组内的齿轮总工作时间可近似地认为T=TS/P,P为变速组的传动副数;n1-齿轮的最低转速（r/min）;Co-基准循环次数；查表3-1（以下均参见机床设计指导）m一疲劳曲线指数，查表3-1;Kn速度转化系数，查表3-2;Kn一功率

22、利用系数，查表3-3;Kq一材料强化系数，查表3-4;Ks一的极限值KSmax,KSmin见表3-5,当KsKsmax时，则取Ks=Ksmax；当Ksmin时，取Ks=Ksmin；Ki一工作情况系数，中等冲击的主运动，取Ki=1.21.6;K2一动载荷系数，查表3-6;K3一齿向载荷分布系数，查表3-9;Y一标准齿轮齿形系数，查表3-8;仃j许用接触应力（MPa）,查表3-9;仃w一许用弯曲应力（MPa）,查表3-9。如果验算结果叼或。w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

23、转速为：130n1=nd=820r/min2300.98%9：=0.511230N=Nd=5.625kw叫=n=820r/min在离合器两齿轮中齿数最少的齿轮为50X2.25,且齿宽为B=12mmu=1.052081103(1.051)43.725.625。尸J-=1018.15MPcrj=1250MPj502.25:1.0512820j(4-10符合强度要求。验算56X2.25的齿轮：仃=2081M103,(1.05+1)1.211.043.725.625_910Mp562.251.0512820一aj=1250MP(4-11)符合强度要求。A-A图4-3双联齿轮4. 4轴

24、的校核选择对X轴校核：该轴无需进行刚度校核，只进行强度校核。1 .求该轴上的功率P、计算转速nj和转矩T.功率P=R箱；。-从电动机到该轴的机械效率；=0.98;则P=F0父”=7.5M0.98=7.35KW;(4-12)130计算转速n1=n0Mli=1440父=814r/min;(4-13)230扭矩T=9550=9550调=86.23Nm=86230Nmm(4-14)n18142 .求作用在齿轮上的力对于51x2.25齿轮d=mz(4-15)2TFt=d238200512.25=1502.9NFr=Fttan：=1502.9tan20=541.044N(4-16)(4-17)Ft-圆周力

25、；Fr-径向力；其方向如下图所示水平方向Ft(Naun)TTTnTrrTTr图4-4轴的扭矩图a.垂直方向(4-18)对A点取矩ZMa=0,FrM75Fbm(170+75)=0541.04475=Fb245(4-19)Fb=165.6N对B点取矩MMb=0,Fa245-170F=0rxI170541.044245=375.42NM1=Fa75=28156.5Nmmb.水平方向对A取矩MMA=0,Ftx75-FB“170+75)=0(4-19)Fe-460.07N对B点取矩MB=0,Fam245170xFt=0(4-20)1502.9170合成弯矩245=1042.83N(4-21)M=.M；M；=28156.5278212.252=83126.08Nmm3 .初步确定轴的最小轴径轴的材料为45钢，调质处理，根据表15-3,取人=112,于是得伶112可籍23.32mm(4-22)4 .按弯扭合成应力校核轴的强度M2(:T)2ca(4-23)式中：仃ca-轴的计算应力，MPaM一轴所受的弯矩，Nmm；T一轴所受白扭矩，Nmm；W一轴的抗弯截面系数，mm3（圆轴W0.1d3）;%-轴的许用弯曲