CA6140机械系统设计

１卧式车床CA6140机械传动系统课程设计前言在现在机械制造工业中，切削加工仍然是将金属毛坯加工成规定的几何形状、尺寸和表面质量的主要加工方法。所以金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量在一般生产中占制造机器总工作量的40%～60%，一个国家机床工业的技术水平标志着自身装备国民经济的能力，体现着一个国家的生产实力，反映着机械工业发展的水平。因此机床工业部门必须首先为各机械制造厂提供先进的、现代化的机床装备，实现我国国民经济现代化所具备的条件。显然，金属切削机床在我国社会主义建设中起着重大的作用。金属切削机床的设计就是为切削加工设计出既经济而且满足加工要求的车床，CA6140车床加工范围广，能够满足各方面加工的需要，在这种车床的主传动中，采用齿轮传动，因为齿轮传动效率高，如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%，这对大功率传动十分重要，因为即使效率提高1%，也有很大的经济意义。而且结构紧凑工作可靠寿命长，传动比稳定，在齿轮设计中，应该首先考虑齿轮的工作条件和用途，使所设计的齿轮满足工作的需要，根据齿轮的工作条件，得出齿轮最可能的失效形式，然后进行校核，如齿根强度计算和接触疲劳强度校核，使其在有效工作期内安全可靠，在国内外齿轮的设计中，如何提高设计效率是普遍面临的问题，所以为提高设计效率，人们借助与计算机软件UG软件，它提供了功能强大的参数化设计平台。２目录前言..................................................................错误!未定义书签。第1章机床的概述...........................................................................41.1机床的作用和用途..............................41.1.1金属切削机床的作用：...................41.1.2机床的用途：...........................41.2机床的规格...............................4第2章机床的主传动设计...............................................................72.1主传动系统....................................72.1.1传动关系的确定.........................72.1.2各种转速的传动计算.....................82.1.3主传动系统图及传动内部的结构...........92.1.4设计机床的主传动的基本要求.错误!未定义书签。2.2主运动参数的选定..............错误!未定义书签。2.2.1确定最低和最高转速.....错误!未定义书签。2.2.2确定其他参数..........................13第3章机床传动装置的运动及参数的设计..................................133.1绘制转速图...................................143.1.1各轴转速..............................143.1.2各轴输入功率..........................143.1.3确定各轴的计算转速....................153.1.4各齿轮的计算转速......................153.1.5各轴的转矩............................153.1.6转速图................................163.2动力设计......................错误!未定义书签。3.2.1带传动设计.............错误!未定义书签。第4章齿轮的设计................................19３4.1齿轮设计的意义...............................194.1.1车床齿轮的设计目的和方法..............194.1.2齿轮传动的优点......................204.2各齿轮的实效形式以及设计准则204.2.1齿轮的实效形式........................204.2.2齿轮材料.............................214.3齿轮的强度计算推理方法........错误!未定义书签。4.3.1齿轮的受力分析........................224.3.2齿根弯曲疲劳强度计算..................234.4主轴箱的各传动组模数的确定与校核错误!未定义书签。4.4.1主轴模数的确定与校核..................274.4.2传动组a中齿轮的模数的确定...........314.4.3其他齿轮模数的估算.....错误!未定义书签。第5章轴的设计...........................................................................325.1确定轴的各种参数.............................325.1.1求输出轴上的功率转速和转矩............325.1.2求作用在轴上的力......................325.1.3初步确定轴的最小直径..................335.1.4轴的结构设计..........................335.1.5轴的校核.............................34第6章离合器的设计.........................................错误!未定义书签。6.1确定轴的各种参数..............错误!未定义书签。谢辞............................................................................................３６参考文献..............................................................错误!未定义书签。４第1章机床的概述§1.1错误!未找到引用源。机床的作用和用途§1.1.1金属切削机床的作用在一般机械制造厂的主要技术装备中，若按台数来计算，机床占60%～80%，它包括金属切削机床、木工机床、锻压机床和特种加工机床等。金属切削机床是利用刀具对金属工件进行切削加工的机器。因为它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机”，人们习惯上称为机床。在现在机械制造工业中，切削加工仍然是将金属毛坯加工成规定的几何形状、尺寸和表面质量的主要加工方法。所以金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量在一般生产中占制造机器总工作量的40%～60%，一个国家机床工业的技术水平标志着自身装备国民经济的能力，体现着一个国家的生产实力，反映着机械工业发展的水平。因此机床工业部门必须首先为各机械制造厂提供先进的、现代化的机床装备，实现我国国民经济现代化才具备条件。显然，金属切削机床在我国社会主义建设中起着重大的作用。§1.1.2机床的用途普通车床的万能性大,它适用于加工各种轴类、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、环槽及成形表面;车削端面及加工各种常用的公制、英制(时制)、模数制和径节制螺纹;在普通车床上还能作钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。§1.2机床的规格床身上最大工件回转直径:400mm马鞍内有效长度:210mm最大工作长度:750mm最大车削长度:650mm主轴中心至床身平面导轨距离:205mm刀架上最大工件回转直径:200mm５主轴孔前端锥度:莫氏6号主轴转速:正转种数:24种正转转数范围:10-1400转/分反转种数:12种反转种数范围:14-1580转/分主轴孔径:48mm进给量:纵向及横向进给量种数:各64种主轴每转刀架的纵向标准进给量:0.08-5.9mm/r主轴每转刀架的纵向小进给量:0.028-0.054mm/r主轴每转刀架的纵向加大进给量:0.74-6.33mm/r主轴每转刀架的横向标准进给量:0.04-0.079mm/r主轴每转刀架的横向小进给量:0.014-0.027mm/r主轴每转刀架的横向加大进给量:0.36-3.16mm/r刀架纵向的快速移动速度:5m/min刀架横向的快速移动速度:25m/min车削螺纹范围:公制螺纹种数:44种公制螺纹范围:1-192mm英制螺纹种数:10种英制螺纹范围:2-24牙/对模数螺纹种数:39种模数螺纹范围:0.25-48mm径节螺纹种数:37种径节螺纹范围:1-96mm下刀架最大行程:260mm上刀架最大行程:150mm刀架转盘回转角度:+/-90主轴中心线至刀具支承面的距离:25mm刀杆截面尺寸:25×25mm６床尾主轴直径:75mm床尾主轴最大行程:150mm床尾主轴孔锥度:莫氏5号丝杠螺距:12mm主电机型号:Y132M-4功率:7.5千瓦转数:1440转/分冷却电泵型号:DBC-52功率:90瓦流量:25公升/分第2章机床的主传动设计§2.1错误!未找到引用源。主传动系统§2.1.1传动关系的确定工件夹紧在卡盘上,或装于两顶尖间,由电动机经传动系统使之旋转,电动机的动力由三角皮带传到床头箱1轴,再经齿轮传到主轴.改变主轴转速是用手柄使齿轮在轴上滑移，依此改变传动比，得到主轴的各种不同的转速。主传动系统路线如图2-1所示。由传动路线可以看出,主轴正转时,利用各滑动齿轮轴向位置的各种不同组合,共可得2×3×(1+2×2)=30种传动主轴的路线,但实际主轴只能得到2×3×(1+3)=6+18=24级正转转速。这是因为,从轴Ⅲ开始由低速路线传动时,虽然有24种不同的传动路线,但实际上主轴只能得到18级转速。因为在轴Ⅲ轴到轴Ⅴ间的4条传动路线的传动比为：1u=8020×8020=161７2u=8020×5051413u=5050×8020=414u=5050×5051=1其中2u和3u基本上相同，所以实际上只有三种不同的传动比。因此轴Ⅲ的六种转速，通过低速路线传动，使主轴获得的实际转速级数，计算步骤是6×2×1+6=18种。主轴高速转速可应用下列运算平衡式进行计算：主n＝电n×'DD×(１－ε)בⅡⅠⅡⅠZZ×'ⅢⅡⅢⅡZZ×'ⅣⅢⅣⅢZZ式中:主n—主轴转速(转/分)电n—电动机转速,n电=1440转/分D—主动皮带轮直径,D=130毫米D'—被动皮带轮直径,D=230毫米ε—三角带传动的滑动系数,可近似取ε=0.02,而1-ε=0.98ⅡⅠZ—由轴Ⅰ到轴Ⅱ的主动齿轮齿数'ZⅡⅠ'—由轴Ⅰ到轴Ⅱ的被动齿轮齿数ⅢⅡZ—由轴Ⅱ到轴Ⅲ的主动齿轮齿数'ⅢⅡZ—由轴Ⅱ到轴Ⅲ的被动齿轮齿数ⅥⅢZ—由轴Ⅲ到轴Ⅵ的主动齿轮齿数'ⅥⅢZ—由轴Ⅲ动轴Ⅵ的被动齿轮齿数应用上述运动平衡式,可以计算出主轴正转时的24级转速为10～1400r/min,同理,也可计算出主轴反转时12级转速14～1580r/min。CA6140型车床中,主轴反转通常不是用于切削,主要是用于车螺纹时的退回刀架(在不断开主轴和刀架间传动链的情况下,使刀架退回到起始位置,以便进行下一次走刀)，为了节省退刀的时间，所以主轴反转的转速比正转转速高。§2.1.2各种转速的传动计算主轴的24级转速计算如下，式子中1440为电机的转速，130和230分８别为电机轮子和皮带轮的直径，其它的数为齿轮齿数，得到的数为主轴的各种转速。(1)1440×4351×230130×5822×8020×8020×5826=10r/min(2)1440×230