机械设计毕业论文：CA6140主传动系统三维设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）CA6140 主传动系统三维设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘要随着我国经济的不断发展，工业也日新月异，而身为工业的基础机床的发展也突飞猛进。CA6140 机床广泛的应用于制造业中，占了所谓普通机床的 60%，而且它经过了多位专家的设计改造，已经实现了最方便，最效率，最快捷的生产方式，成为机床中最典型的实例被应用于教学中。但是随着三维软件 proe 的发展，对 CA6140 机床主轴箱只进行简单的二维设计已经不能满足教学需求。为了能更加直观便捷的反应其主轴箱运动情况，就该对CA6140 进行

2、三维设计及其运动仿真。本论文通过机械设计手册，机械设计等参考资料对 CA6140 主传动进行设计，通过计算设计得出最合理的主传动图，并且设计出主传动系统中各个传动轴的尺寸，接着根据主传动图和轴的尺寸设计出齿轮实现各传动级。为了实现其运动和装配的合理对轴上的其他零件进行设计定位，最后通过三维软件 Pro/e 绘制出主轴箱及其零件，进行装配并对它的运动进行仿真。关键词： CA6040；主轴箱；Pro/E ；运动仿真本科生毕业论文IIAbstractWith Chinas economic development, industrial also changing, and as the found

3、ation of industrial development of the machine by leaps and bounds. CA6140 machine widely used in the manufacturing sector, which accounts for 60% of the so-called common machine, and it has passed through several experts and design modification, has achieved the most convenient, the most efficiency

4、, the most efficient mode of production and become the most typical example machine be applied to teaching. But with the development of 3D software proe to CA6140 spindle box, only simple 2D is designed cannot have satisfied teaching needs. In order to respond to it more intuitive convenient movemen

5、t spindle box, you should CA6140 3D to design and its movement simulation. This paper, by mechanical design manuals, mechanical design, etc CA6140 main transmission of reference data for design through calculation and design draws the reasonable main transmission chart and design the main transmissi

6、on system in all the size of the drive shaft, then according to the main transmission chart and design the gear shaft dimension to the transmission level realization. In order to realize its sports and assembly of the shaft of the reasonable design and other parts, finally through 3D software locali

7、zation Pro/e mapped spindle box and parts of it, the assembly and the movement simulation. Keywords: CA6040; Spindle box; Pro/E; Movement simulation 本科生毕业论文III目 录摘要 .IAbstract.II前言 .1第一章 总设计方案的确定 .21.1 CA6140 介绍和基本数据 .21.2 传动方案和传动系统图的拟定 .31.3 主传动系统的布局及变速机构的类型 .5第二章 主要零件设计和验算 .12.1 主轴箱的箱体 .12.2.传动系统的

8、 I 轴及轴上零件设计 .22.2.1 普通 V 带传动的计算 .22.2.2 多片式摩擦离合器的计算 .42.2.3 齿轮的验算 .52.2.4 传动轴的验算 .72.2.5 轴承疲劳强度校核 .92.3.传动系统的轴及轴上零件设计 .102.3.1 齿轮的验算 .102.3.2 传动轴的验算 .122.3.3 轴组件的刚度验算 .142.4 传动系统的轴及轴上零件设计 .162.4.1 齿轮的验算 .162.4.2 传动轴的验算 .192.4.3 轴组件的刚度验算 .202.5 传动系统的轴及轴上零件设计 .232.5.1 齿轮的验算 .232.5.2 传动轴的验算 .252.5.3 轴组

9、件的刚度验算 .272.6 传动系统的轴及轴上零件设计 .29本科生毕业论文IV2.6.1 齿轮的验算 .292.6.2 传动轴的验算 .322.6.3 轴组件的刚度验算 .34第三章 PRO/E 机械制图软件的介绍和绘图 .373.1Pro/Engineer 介绍 .373.2 绘图 .37小结 .42致谢 .43参考文献 .44本科生毕业论文1前言机械工业是国家经济的基础，为各部门提供各种先进的设备，机床工业则是机械工业最重要最基础的部分，是为机械工业提供制造技术和装备的行业。机床的数量、产量、加工质量是衡量一个国家工业化的重要标志。因此机床工业在国民经济中占有非常重要的地位。目前, 世界

10、各国的大型车床基本上是朝提高加工精度, 提高机床的生产效率，优化结构以及扩大车床的工艺范围, 实现一机多用的方向发展。随着我国经济的发展，我国的机床行业也日新月异。2005 年，我国机行业的总产值只有 1300 亿元。五年的时间里，总产值稳步攀升：2006 年突破 2000 亿元、2007 年达到2600 亿元、2008 突破 3000 亿元，2009 年，在连续 8 年保持世界第一机床消费大国后，我国首次成为世界第一机床生产大国，产值达 4014.2 亿元。同时，我们欣喜地发现，随着行业的发展，中国机床工具行业国际竞争力也在逐步加强。2009 年，我国机床工具产品出口增加带 47.4 亿美元

11、，与 2005 年出口额的 29.95 亿美元相比，增长 58.3%。另外，在机床标准方面，中国机床工具行业也参与了机床相关国际标准的修订工作。2009 年，IEC/TC44国际标准 2009 年交流会在北京举办，并且在年会上，会议接受了中国代表团提交了两项新国际标准项目提案。但是由于我国机床行业起步较晚，而且大量的应用于小型企业，所以使用的大部分是普通机床，在高质量和高精度的机床使用较少，也没有制造这种机床的能力，都是需要靠进口。在机床的设计方面更是远远落后于西方国家。而要生产出高效率多功能的机床，就需要良好的机床设计，而机床设计中机床主轴箱传动系统的设计尤为重要，它是实现机床各级传动的基础

12、。CA6140 占了普通机床的 60%，广泛的被使用在各个行业，也被当做典型事例用于教学，但是在对 CA6140 三维运动仿真方面的涉及缺很少，为了更加清晰，方便的，直观的查看其运动，本论文通过设计计算，使用 PRE/E 绘制出其主轴箱，并对于运动进行三维运动仿真，使其在教学上更加方便。本科生毕业论文2第一章 总设计方案的确定1.1 CA6140 介绍和基本数据CA6140 车床是我国自主设计并且制造的新型号的普通车床，它体现了中国设计师强大的智慧，它与 C610型车床相比，不仅性能更加优越、结构更加先进、而且操作也更加方便，外形也更加美观。图是 CA6140 型普通车床的外形图。图 1.1.

13、1 CA6140 型普通车床外形图主轴箱；纵溜板；横溜板；转盘；方刀架；小溜板；尾座；床身；右床座；光杠；丝杠；溜板箱；左床座；进给箱；挂轮架；操纵手柄CA6140 型普通车床主要由进给箱、溜板箱、刀架、床身、主轴箱、丝杠、尾架、光杠等部分组成。车床的切削运动主要包括刀具的直线进给运动和卡盘带动工件旋转的主运动。而车削速度是工件与刀具接触点两者之间的相对速度。对与工件的材料、材料性质以及工件的直径、几何形状、冷却等条件加工方式的不同，必须要求主轴也需要有不同的切削速度。主轴变速是根据主轴电动机经皮带传递到主轴变速箱来实现的。而我国 CA6140 型车床的主轴正转速度有 24 种（101400r

14、/min），反转速度有 12 种（141580r/min）。车床的进给运动其实是刀架带动刀具的直线运动。溜板箱把丝杠的转动传递给刀架部分，变换溜板箱外的手柄，经刀架部分使车刀做纵向或横向进给。车床的辅助运动是机床上除了切削运动以外的所有其他运动，例如尾架的纵向移动，工件的夹紧等等。在车床工作时，绝大部分功率消耗在主轴运动上。CA6140 基本数据：床身上最大回转直径：400mm 刀架上最大回转直径：210mm最大工件长度：750.1000.1500 主轴转速 24 级 101400r/min反转 12 级 141580r/min 进给量：纵向 64 种 0.0286.33mm/r横向 64 种

15、 0.0143.16mm/r 车削螺纹范围:米制 44 种 1192英制 20 种 224 扣/in本科生毕业论文31.2 传动方案和传动系统图的拟定已知主电机功率等于 7.5kw 主轴最低转速 Nmin=10mm/s,最高转速 Nmax=1400mm/s，计算得转速调整范围为 Rn=Nmax/Nmin=14,选定主轴转速数列公比 1.12。主轴转速级数 Z=lgRn/lg+1= lg14/lg1.12+1=24 查看机械制造装备设计根据网状结构式的各大选择原理，从而确定网状结构式 24=2322。Y 系列的电动机节能、高效、起动时转矩大、振动小、噪声低、并且运行安全可靠。根据机床所需功率选择

16、 Y160M-4，其同步转速为 1500r/min。一般金属切削的机床驱动，如果没有特殊性能要求，一般采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。Nmin 是主轴最低转速，总降速传动比为 UII=nmin/nd=10/15006.6710 3 ,考虑到是否需要增加定比传动副，使转速数列符合标准并且有利于减少齿轮和及径向与轴向尺寸，分担总降速传动比。然后把总降速传动比按“先缓后急”的原则分配给串联的各变速组中的最小传动比。传动轴数变速组数+定比传动副数+1=6。先按主轴转速级数和传动轴数画出网格，用以绘制转速图。在转速图上，一般先分配从电动机转速到主轴最低转速的总降速比，在串联双轴传动间画上

17、 u(kk+1)min.接着按照结构式的分配规律画上各变速组的传动比射线，最终确定了各传动副的传动比。图 1.2.1 主轴运动转速图本科生毕业论文4图 1.2.2 传动线路图图 1.2.3 螺纹加工时的传动路线本科生毕业论文51.3 主传动系统的布局及变速机构的类型CA6140 型车床采用集中式的传动，其优点是结构紧凑，便于操纵，箱体结构简单。主传动系统大部分变速组使用滑移齿轮变速机构，而在传动链的最后端，为使主轴运转平稳，采用了斜齿轮圆柱齿轮；考虑到为了分支传动的需要，还采用了齿轮式离合器变速机构。设计时应该尽量使较小的齿轮成为滑移齿轮，布置在主轴上；避免同一滑移齿轮变速组内的两对齿轮同时啮

18、合的情况，两个固定齿轮的间距，必须大于滑移齿轮的宽度 b；齿轮在轴向位置的排列，如果没有特殊情况，应尽可能的缩短轴向尺寸。CA6140 型车床采用片式摩擦离合器实现机床的开停。片式摩擦离合器可用于高速运转的离合，离合过程比较平稳，而且能兼起过载保护的作用。车床采用闸带式制动器，闸带式制动器结构简单，轴向尺寸小，操纵简单。在换向方面 CA6140 型车床采用机械换向，多片摩擦式离合器式换向机构可以在高速运转中实现平稳的换向。 下图是 CA6140 主轴箱的二维结构示意图，在本次设计而过程中可以根据其结构进行设计和调整，从而使设计的主轴箱更加合理，运动更加清晰。图 1.3.1 CA6140 转动系统