1、编 号潍 坊 学 院毕 业 设 计 技 术 报 告课题名称： 车床主轴箱设计 学生姓名： 学 号： 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 机制本二 指导教师： 2015 年 06 月潍坊学院本科毕业设计摘 要CA6140 作为主要的车削加工车床，被广泛的应用于机械加工行业。随着经济的发展以及对国外先机技术的学习和引进，我国的车床行业在世界上起到了举足轻重的作用。主轴箱是车床中重要的组成部分，整个车床的动力传动就是由它控制的。主轴箱直接影响着车床的工作效率，由此可知主轴箱的重要程度。本设计是主要针对 CA6140车床主轴箱的设计，车床主轴箱是一个比较复杂的传动部件。根据当前实际情况，考虑到经济
2、性和效率性等相关因素，对车床主轴箱进行合理构思构想, 最终完成对车床主轴箱的设计。设计的内容主要有参数的确定，拟定传动与变速的结构方案和传动系统图，传动设计，传动件的估算和校核，各部件结构设计和主轴组件的校核几个部分部分来进行设计的。以齿轮、带轮、皮带轮、轴承、等的参数设计为重点，并利用制图软件进行了零件的设计和处理。关键词：CA6140 车床 主轴箱 传动 零件潍坊学院本科毕业设计AbstractCA6140 as the main turning lathe, CA6140 is widely used in mechanical processing industry. With the
3、 development of economy as well as to the learning and introducing foreign advantage technology, lathe industry in China has played a pivotal role in the world.Spindle box is the important part of the lathe and it controlled the power transmission of the whole lathe.Spindle box directly affects the
4、work efficiency of machine tool, thus the importance of the spindle box is goes without saying.This design is mainly for CA6140 lathe spindle box design,and lathe spindle box is a more complicated driving part.According to the current actual situation,considering the factors related to economy and e
5、fficiency, to reasonable design idea of lathe spindle box, finally completed the design of lathe spindle box. The major design content including the determination of the parameters, formulate transmission and variable structure scheme and system diagram,transmission design,the estimate and check of
6、transmission parts, the design of the components structure and the check the spindle component. Focus on the parameter design of gear, belt pulley, bearing and so on, and use the graphics software for designing and processing of the parts.Key words: CA6140 lathe; spindle box; transmission; parts 潍坊学
7、院本科毕业设计目录摘 要 .IAbstract .II第一章 绪 论 .11.1 车床的发展及主轴箱的作用 .11.1.1 车床的发展历史 .11.1.2 主轴箱的作用 .21.2 主传动系统的设计要求 .3第二章 传动设计 .42.1 主传动方案设计 .42.2 选择传动结构式和结构网 .42.2.1 确定传动组及传动副的数目 .42.2.2 传动式的拟定 .42.2.3 结构式的拟定 .42.3 转速图的拟定 .52.4 传动轴的设计 .52.5 主轴箱的箱体 .6第三章 动力设计 .73.1 确定各轴转速及检查 .73.2 带传动设计 .83.3 齿轮模数的确定以及模数的校核 .103.
8、4 齿轮强度校核 .123.5 主轴挠度的计算和校核 .15第四章 离合器的选择及其计算 .17第五章 传动件验算 .195.1 轴的强度校核 .195.2 验算花键键挤压应力 .195.3 滚动轴承校核 .205.4 齿轮的强度计算 .215.5 计算跨距 .22第六章 结 论 .24参考文献 .25致 谢 .26潍坊学院本科毕业设计0第一章 绪 论1.1 车床的发展及主轴箱的作用1.1.1 车床的发展历史车床行业是装备制造业的基础，是制造业使用最广的一类机床，同样也是一个具有战略性意义的产业，始终在国民经济中占有非常重要的位置。生产中主要用来加工轴、盘等具有回转体表面一类的零件，典型运动方
9、式是工件不动，靠车道的运动来完成材料的去除。金属切削车床在机械制造工业中所承担的工作总量约占机器总制造工作总量的一半以上，是加工机器零件的主要设备。车床具有悠久的历史，出于生产需要，人类很早就制造出了原始的车床。最早的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的，其结构如图 1.1 所示。图 1.1 脚踏车床现代车床诞生于 1797 年，英国机械师莫兹利制作出了用丝杠传动刀架的车床，为了能够改变进给速度，莫兹利又于 1800 年加入了交换齿轮。十八世纪四十年代美国相继出现了转塔车床和回轮车床，极大地提高了机械化和自动化程度。1873 年，美国机械发明家发明出第一台单轴自动车床
10、，不久他又做出了三轴自动车床，之后 20 世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。二十世纪五十年代中期，又相继出现了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于 60 年代开始用于车床，70 年代后得到迅速发展。中国车床行业在建国 60 多年来，经过几代人的不懈努力，获得了长足的发展，现在已经成为一个种类繁多，技术先进，具有较大经济规模的产业。我国机床工具行业已开始走出国门参与国际市场竞争，取得了举足轻重产业地位，潍坊学院本科毕业设计1正在向车床制造业大国的道路迈进。尽管如此，我国车床行业的发展水平与世界先进水平之间还有着不小的差距。主要表现在以下几个方面：（1）稳定性能不佳
11、，大多数高精密和超精密车床的性能远远不能与国外相比；（2）精度差，在精度方面达标困难，尤其是精度要求高的零件；（3）自动化和数控车床的生产在技术水平和质量方面都不如发达国家。问题已经显而易见，在科学技术飞速发展的今天，竞争非常激烈，只有不断提高车床技术人员的技术素质，不断壮大我国车床行业的研发团队，努力学习国外的先进车床技术，才能赶上世界先进水平。1.1.2 主轴箱的作用车床主要组成部件有：主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠、床身、床脚和冷却装置。主轴箱是车床的重要组成部分，又称为床头箱，箱内又包含主轴及其轴承、传动机构、启动、停止及换向机构、制动装置、操纵机构和润滑机
12、构等。主轴箱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。主轴的规定转速和方向是主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统获得的。主轴箱传动系统的设计，会直接影响车床性能的好坏，其内部结构如图1.2所示。图1.2 主轴箱内部结构潍坊学院本科毕业设计21.2 主传动系统的设计要求 主轴箱中的主轴要有足够的转速范围和转速级数，能够满足车床的运动； 主电机必须能输出充足的功率，并且要有
13、较高的传动效率。全部机构和元件有足够的强度和刚度；主轴箱的主传动结构要有足够高的精度、刚度、抗振性，较小的热变形和较小的噪声；主传动系统的操作要足够灵活，必须安全可靠，维修方便，润滑密封也要良好；主传动的结构要简单紧凑，制造方便，工艺性好，成本低。潍坊学院本科毕业设计3第二章 传动设计2.1 主传动方案设计机械传动装置用于传递运动，它的设计是否合理，对整个机械的工作性能、质量、成本等有很大的影响。因此传动方案的设计是机械设计中非常重要的一个环节。合理的传动方案不但要满足工作机的功能要求，还要满足工作安全可靠、传动效率高、结构简单、成本低、方便维护等要求。传动方案和传动类型有很多，通过各方面的考
14、虑，在这次设计中我们决定采用集中传动型式的主轴变速箱类型。集中传动型结构紧凑，方便集中操作，便于调试，成本低。2.2 选择传动结构式和结构网结构上要考虑自由度问题，分析和选择比较简单的串联式传动用结构式、结构网是比较好的方法，但这个方法不适合用于分析复杂的传动，得不出实际解决方案。2.2.1 确定传动组及传动副的数目 传动链的确定，要考虑经济合理的原则。利用转速图，对各个方案进行比较来确定传动系统。因为结构的限制，得出传动副以 2 或 3 最为合适，一共有以下三种方案： 。123;23;12.2.2 传动式的拟定因为主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，所以要选择齿轮少的主轴。综上所述，传动式
15、为 。1232.2.3 结构式的拟定传动式的结构式和结构网分别为：， ， ， ， 。 初选 的方案。1263潍坊学院本科毕业设计42.3 转速图的拟定图 2.1 正转转速图图 2.2 主传动系图2.4 传动轴的设计车床的传动轴一般采用滚动轴承作为支撑。传动轴要保证安装在轴上的齿轮、离合器和制动器等机构可以正常工作。首先，轴应该有足够的强度和刚度。如偏差和倾角过大，会使齿轮啮合,轴承工作状况的恶化，会使振动和噪声变大，两轴中心距误差和轴之间的并行性导体和其他装配和加工误差也会导致这个问题。传动轴可以是一个光轴或花键轴。在批量生产中，有专门的加工花键铣床潍坊学院本科毕业设计5和磨床，工艺并不困难。
16、所以齿轮上的轴都用花键轴。花键轴承载力高、加工也比单键光轴方便。花键轴的长度，终端不高，这是过滤过程的一部分。一般大小的花键滚刀刀具直径 D 为 6585 毫米。机床的驱动轴滚动轴承通常用于有一个球轴承和滚子圆锥轴承。在温度、空载功率和噪声等方面，球轴承要比滚动轴承好许多。滚动轴承对轴的刚度，孔加工精度要求很高。但滚锥轴承内外圈分离，方便装配，易于调整间隙。所以有时候没有轴向力，也经常使用这种类型的轴承。选择轴承的类型和大小，首先取决于承载力，但也要考虑其他结构性条件。2.5 主轴箱的箱体 箱体毛坯的常用种类有：铸件、焊件、锻件、冲压件。毛坯的确定要考虑零件的材料、结构形状、外形大小；机械性能的要求；生产类型要求；经济要求等。车床的类型不同，所以箱体的安装方式也不一样。车床主轴箱是固定式变速箱，它使用螺钉固定的，用箱体底面和底面的突起两个垂直平面来定位。
