CA6140车床主轴箱的传动系统设计另外有完整图纸

A6140车床主轴箱传动系统设计及仿真摘要:CA6140卧室车床属于通用的中型机床，其主要组成部分可概括为“三箱刀架尾座床身”。此毕业设计是对CA6140车床主轴箱的传动系统及仿真进行设计，设计的内容包括：主传动系统总体设计、机床主轴箱设计传动设计、动力计算。主传动系统总体设计包括主传动形式选择、主轴电机选择及功率计算；机床主轴箱设计传动设计:拟定主传动参数、结构网、转速图、确定齿轮齿数和带轮直径，主传动的转向与制动方式，画出主运动的传动系统图；动力计算，其中包括确定齿轮模数，轴的尺、轴承的形式和型号，以及其他有关的计算。我运用CAD完成了主轴箱的二维总装配图和几个轴上零件的装配图，运用Pro-E软件完成零件设计(轴、齿轮、箱体、轴承等并进行了虚拟装配和仿真，保存了仿真的视频格式并且在Pro-E5.0界面中让它运行起来。关键词：CA6140机床;主轴箱;零件传动DesignandSimulationofCA6140lathemainspindleboxdrivesystemAbstract：CA6140latheisaversatilemedium-sizedbedroomsmachine,themaincomponentscanbesummarizedasthree-boxturrettailstockbed.ThisgraduationprojectisadrivesystemandsimulationCA6140latheheadstockdesign,thedesignincludes:overalldesignofthemaindrivesystem,thespindleboxdesigntransmissiondesign,dynamiccalculation.Theoveralldesignofmaindrivesystemincludesamainformoftransmissionchoice,selectionandspindlemotorpowercalculation;spindleboxdesigntransmissiondesign:Preparationofthemaintransmissionparameters,networkstructure,speeddiagram,determinethediameterofthepulleyandgear,maindriveandsteeringsystemdynamicway,todrawthemainmotiondrivesystemdiagram;dynamiccalculation,includingtheidentificationofthegearmodule,feet,bearingformsandmodels,aswellasotherrelevantcalculationaxis.IuseCADfinishedheadstockassemblydrawingtwo-dimensionalassemblydrawingandpartsofseveralaxes,theuseofPro-Edesignsoftwaretocompleteparts(shafts,gears,box,bearingsandvirtualassemblysimulationandsavesimulationvideoformatsandletthePro-E5.0interfaceupandrunning.Keywords:CA6140machine;headstock;transmissionparts1、绪论1简介主题1.1金属切削机床国内外研究现状金属切削机床是采用切削工具，去除工件上多余的金属它是制造机器的机器，通常称之为“机床”。金属切削机床是人类在长期的生产实践中，生产的不断改进的基础上进行改造而发展起来的。最早的机床它是依靠双手工作。最早的加工对象是木料。后来慢慢地加工别的种类的东西，出现了依赖人的体力劳动，使工件往复转动的原始机床。当金属成为新的加工对象时，钻孔和车床得都需要增加动力，水力，风力和畜力的驱动机成为当时的主流。18世纪，出现了蒸汽机，它可以为提供能量，从而使生产技术已经发生了革命性的变化。近年来，随着一些先进技术的开发并应用于机床，机床发展进入了一个新的时代。高效率高速高精度，柔性自动化智能化已经成为当代机床的发展趋势，更好的造福于人类和社会发展。近年来，机器的发展的主流是数控机床。数控机床，需要很少的人工操作，主要是靠编辑好的数控程序，来完成机械零件的加工。因此，机床的柔性自动化系统大大增加了。数控机床的柔性化，使得机床的生产效率提高，生产的废品量下降，已经从小批量生产进入大批量的生产的量。当然，修改方便，轻松实现产品的升级换代，也是数控机床成为大批量机械加工的一个重要原因[4]。1.1.2国内机床行业与国外差距中国机床当前已经取得了很大成绩，但与世界先进水平相比，还有较大的差异。主要差别在：精确度、稳定性、可靠性等；机床的复合性能差距较大，目前市场上的五轴联动加工中心多用于航天航空核电等，数控系统的差距，数控系统是数控机床的核心；其他关键配套件差距。在技术水平方面有很明显的性能差距，在高端数控机床的落后最主要还是在主要功能零部件上的技术落后，一台机床上最主要的组成部分是什么——丝杠、导轨、伺服电机、力矩电机、电主轴、编码器，这些主要功能部件大部分我们还不能支持使用国产的。机械零部件是一方面，但是要完全靠机械部分来提高整体精度和可要性，那么要求越高成本可能要成倍增加，所以要靠控制部分——数控系统、伺服驱动来实现精确控制，我们在高档数控系统及伺服驱动控制方面的落后也会直接制约高端机床的发展【7,8】。1.2CA6140机器的说明CA614车床可进行各种工作，加工公制，英制，模数和径节螺纹。三个主轴支撑的滚动轴承;进料系统常见的是双轴滑移齿轮机构，用十字手柄操作纵向和横向的进给，具有快速电机。机器刚性强，功率大，操作方便。主要技术参数如下：工件最大回转直径Dmax(mm)最高转速nmax(minr)最低转速minn(minr)电机功率P（kW）公比Φ转速级数Z400140010111.12241.3CA6140主轴箱1.3.1主轴箱的功用主轴箱功能是支撑主轴和推动其旋转，并使其启动，停止和转动方向的其他功能【7,8】。1.3.2主轴箱组成及特点（1）制动器及操纵机构制动装置的功用是在车床停机过程中，克服主轴箱内各运动件的旋转惯性，使主轴迅速停止转动，以缩短辅助时间。（2）主轴部件主轴是车床的关键部分，在工作时承受很大的切削抗力。工件的精度和表面粗糙度，在很大程度上决定于主轴部件的刚度和回转精度。（3）卸荷带轮装置卸荷带轮装置是带轮传动中产生的拉力，通过轴承、法兰盘传给主轴箱的结构。（4）摩擦离合器主轴箱内的双向机械多片式摩擦离合器，它具有左、右两组由若干内、外摩擦片交叠组成的摩擦片组。（5）主轴变速操纵机构该机构主要用来控制箱内一根轴上的双联滑移齿轮和另一根轴上的三联滑移齿轮。（6）主轴箱中各传动件的润滑主轴箱的润滑是由专门的润滑系统提供的。CA6140型车床主轴箱润滑的特点是箱体外循环。油液将主轴箱中摩擦所产生的热量带至箱体外的油箱中，冷却后再流入箱体，因此就可以减少主轴箱的热变形，以提高机床的加工精度[11-15]。1.4选题依据通过四年的大学学习，我对机械专业的知识有了不少的了解。故此在毕业设计选题时选择了CA6140车床主轴箱的传动系统设计及仿真这个题目，该设计包括机床结构和机床设计方面内容，让我能够把大学所学的知识系统地运用起来。虽然自己没有系统的学习过机床设计方面的课程，但我对该设计的仿真那一方面很感兴趣，我相信通过自己查找文献资料和动手操作，一定能够做好该毕业设计，并且扩大我的知识面。1.5本设计的意义和应用价值CA6140型普通车床目前在实际加工中有着广泛的应用，其有较好的生产率和一定的使用性能，通过对机床主轴箱传动系统的了解，有利于我们正确的认识和操作机床，正确的使用机床参数，以及举一反三，通过对c6140机床的了解，有利于我们刚好的了解同一类车床的组成及操作,我认为选择该课题意义匪浅。1.6研究内容及方法1.6.1研究内容根据任务书给定的设计参数确定传动方案、传动系统图，确定各传动齿轮的参数，传动比等，同时要考虑到传动效率等问题。另还要对主要零件进行计算、研究，对主轴刚度、强度等进行计算和验算。1.6.2研究方法（1）确定传动方案和传动系统图根据CA6140车床主轴箱结构及给定的设计参数，确定主轴箱的结构、转速图，最终确定系统的传动结构、传动系统图。（2）进行主轴箱内各结构计算及校核,完成主轴箱箱体和各传动轴轴上的零件计算及校核。2传动方案及传动系统图的拟定（1）确定极限转速已知主轴的最低转速10minnmm/s，最高转速max1400nmm/s，转速调整范围为maxmin/14nRnn2-1（2）确定公比选定主轴转速数列的公比为φ＝1.12（3）求出主轴转速级数Zlg/lg1lg14/lg1.12124nZR2-2（4）确定结构式242322（5）绘制转速图2.1电动机的选择一般车床若无特殊要求，多采用Y系列封闭式三相异步电动机，根据原则条件选择Y-132M-4型Y系列笼式三相异步电动机。再结合讲师所给CA6140车床主轴箱的设计任务书可选择电动机参数如下：功率：7.5Kw满载转速：1450r/min2.2传动路线及转速图的拟定（1）分配总降速传动比总降速传动比为3min/10/14506.6710ndUnn,minn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。（2）确定传动轴的轴数传动轴数＝变速组数+定比传动副数+1=62-3（3）绘制转速图先按传动轴数及主轴转速级数格距lgφ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(1)minUkk。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。本设计转速的公比近为φ=1.25，查机械设计手册的公比推荐值，最后取φ=1.26，于是拟订出转速图如图2.1所示。（4）确定系统传动方案图主轴箱系统传动方案图如图2.2所示。（5）传动路线的拟定（a）主传动系统传动路线运动由电动机经V带传至主轴箱中的轴I，轴I上装有双向多片式摩擦离合器1M，它的作用是使主轴正传、反转或停止。当压紧1M左部摩擦片时，轴的运动经1M及相应的齿轮副传给轴II，这时主轴正转。当压紧1M右部摩擦片时，轴I的运动经1M及相应的齿轮副传给轴VII，再传到轴II，这时由于增加了一次外啮合，而使主轴反转。当1M处于中间位置时，主轴停止。轴II运动通过齿轮传至轴III。再由轴III不同的齿轮副传至主轴VI。主轴传动系统结构表达式如下：12123956202026413880801302251505158230584350503050346350343050MIVVMIIIIIIMVIIM电动机-()VI主轴W=7.5kwn=1450r/mind根据以上的确定，可以初步定出的传动系统图，如图2.3所示。（b)车削米制螺纹时传动链的传动路线电动机轴1012.5162025324050638010012516020025032040045050056071090020/8020/8051/5050/5011201440r/min63/5022/5830/5039/413604505707