1、第一章 引言普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的 65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。C620-1 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
2、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，以便车削螺纹第二章 C620-1 进给箱传动方案设计2.1C620-1 普通车床简介普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的 65%，因其主轴以水平方式放置故称为
3、卧式车床。C620-1 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
4、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。C620-1 普通车床的主要技术性能如下：1、工件最大回转直径：400mm, 工件最大长度 1400 或 1900mm2、主轴转速：正转 21 级 11.5-1200r/min,反转 12 级 18-1520r/min;3、加工螺纹：公制螺纹导程 1-192
5、mm,英制螺纹 2-24 牙/英寸，模数螺纹m=0.5-48mm，径节螺纹 1-96 牙/英寸；4、进给范围：纵向 35 级 0.08-1.59m/min，横向 35 级 0.027-0.52mm/r;5.车削螺纹范围： 公制螺纹 44 种 S=1192mm英制螺纹 20 种 a=224 牙/英寸模数螺纹 39 种 m=0.548mm径节螺纹 37 种 DP=196 牙/英寸6.主电动机： 7.5KW 1440r/min7.车床外形尺寸（中心距 1400mm）:长 x 宽 x 高.3049x1513x1210 毫米2.2 进给箱的传动机构C620-1 型卧式车床进给箱又叫走刀箱，它固定在床身左
6、前面，内装有进给变速机构，用来变换进给量和各种螺纹的导程，进给运动链使刀架实现纵向或横向的进给运动及变速换向。：进给链从主轴起经换向机构、挂轮、进给箱，再经光杠或丝杠，溜板箱最后至纵溜板或横溜板。普通车床的特有功能是车削一定范围内的各种螺纹，要求进给传动链的变速机构能严格准确地按照标准螺距数列来变化。所以普通车床进给传动链的变速机构（包括挂轮和进给箱的变速机构）主要是依据各种螺纹的标准螺距数列的有要求，同时兼顾到以便车削的进给量范围来设计的。传动链中的螺纹进给传动链是主轴一转，刀架移动 T 毫米（导程 T=kt,其中k 为实数，t 为螺距） 。13iciaiut1=T-(1.2-1)其中 ic
7、,ia,iu 分别为传动链中固定传动比，挂轮传动比。进给箱传动 m 机构传动比，t 1 为纵向丝杠的螺距。2.3 进给箱切螺纹机构设计C620-1 型车床具有切削公制螺纹、英制螺纹、模数螺纹和径节螺纹的功能，机床的纵向丝杠螺纹用公制，螺距 t1=12mm 代入式 (1.2-1)得主轴每转一下，刀架移动量为 T 毫米，这即为车削螺纹的导程值。对于单头螺纹是螺距值，因此当螺纹的基本参数不是用螺距表示时必须将其加以换算，然后代入式（1.2-1） 。具体方法如下：公制螺纹：其基本参数为螺距 t(mm),因而 T=tmm；英制螺纹：基本参数 l 为每一英寸长度内包含的牙数 a 即 a（牙/英寸）因而，英
8、制螺纹的螺距为 Ta=24.5/a 毫米；模数螺纹：公制螺杆上的螺纹称模数螺纹，它的基本参数是以螺杆相啮合的蜗轮模数 m（mm）来表示，因而，模数螺纹的螺距 Tm 应等于蜗杆的周节长度，即 Tm=m；径节螺纹：英制蜗杆上的螺纹称为径节螺纹，它的基本参数是以与螺杆相啮合的蜗轮参数径节 DP 来表示，径节的 DP=Z/D（牙/ 英寸）其中 Z 和 D 分别为蜗轮的齿数和分度圆直径（英寸） ，即蜗轮或齿轮折算到每英寸分度圆直径上的齿数。因而径节螺纹的导程为：T DP=/DP（in ）25.4/DP 。表 1.3-2 各种螺纹的公称参数及螺距螺纹种类 螺纹公称参数螺纹种类 参数 代号 单位 螺距 S（
9、mm ）公制螺纹 螺距 P Mm T=kP英制螺纹 每英寸牙数 a 牙/英寸 Ta=kPa=25.4R/a模数螺纹 模数 m mm Tm=kPm=km径节螺纹 径节 DP 英寸 TDP=kPDP=25.4k/DP一、米制螺纹将常用的米制螺纹标准数据 t 的数列1、1.25、1.5、1.75、2、2.5、3、3.5、4、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12 排列成下表 1.3-1 所示：表 1.3-1 标准米制螺纹导程 1 1.25 1.51.75 2 2.25 2.5 33.5 4 4.5 5 5.5 67 8 9 10 11 12由表中可以看出各横行的螺距数列是等差数列，而纵列是等比
10、数列即1、2、4、8 的公比数是 2，根据这些特点，在进给箱中可用一个变速组来变换得到某一横行的等差数列，这个变速组的传动比应是等差数列，通常称为基本组。以此为基础，再串联一个扩大组，把基本组得到的螺距按 1：2：4：8 关系增大或缩小，而得到全部螺距数列，此扩大组通常称“增倍组” 。根据进给传动降速机构在后的原则，取 ib=1、1/2、1/4、1/8。机床所能加工的其他三种螺纹中，径节螺纹较少用，这三种螺纹的公称参数列在表 1.3-2 中。公制和英制螺纹及模数和径节螺纹之间的倒数关系和特殊因子为 25.4；公制和模数螺纹及英寸和径节螺纹之间特殊因子为 。上述倒数关系和特殊因子 25.4 及
11、的关系都要在设计切螺纹系统时给予解决。现将车床上这四种螺纹所能加工的螺距 T 及其和公制螺纹的关系列于表1.3-3 和表 1.3-4。从表中可以看出这四种螺纹的基本参数有一个共同的变化特点，即在横行上是等差数列，而在纵行上按 2 倍的关系扩大或缩小，我们可以考虑到用车公制螺纹的基本组和扩大组来加工另外三种螺纹。二、模数螺纹我们只需改变公制螺纹传动链中的某个传动比，使平衡式左边产生一个特殊因子 ，以便在运动中与螺距 Tm=m 的因子 消去，从而变换基本组和增倍组的传动比，就可以像公制螺纹那样，得到分段等差数列的模数系列。表 1.3-3C620-1 车床加工螺纹基本参数的排列规律倍比关系 公制及模
12、数螺纹（T 及 m）1/32 0.25 1/16 0.5 0.75 1/8 1 1.25 1.5 1/4 1.75 2 2.25 2.5 3 2.751/2 3.5 4 4.5 5 6 5.51 7 8 9 10 12 11注： 内数值为模数螺纹所独有。三、英制螺纹它和公制螺纹螺距数列有两点区别：a、英制螺纹每英寸牙数 a 换算成螺距 Ta=25.4/a(mm)后，a 在分母上如果将上述公制螺纹的基本组的主动与从动关系颠倒过来，即基本组的传动比变为 1/ij，那么就可以利用具有等差数列的传动比 ij 来得到参数 a 的等差数列；b、英制螺纹的螺距数值中有一个数字因子 25.4，因需要改变其中的
13、某些传动比，使平衡式左边能产生一个因子 25.4，以便与英制平衡式 25.4 相抵消。此外，当英制螺纹要车制 a 分别为 3.25 和 19 时，公制螺纹的基本组少两个传动比，故在表 1.3-3 上加上 19 和 3.25 两个模数，它们仅仅为了与英寸与径节螺纹统一而列入的。故表 1.3-3 变为如下表 1.3-4 示：表 1.3-4 扩充螺纹参数的排列规律倍比关系 公制及模数螺纹2n-5 _ 0.5 _ _ _ _ _ _2n-4 _ 1 _ _ 1.25 _ 1.5 _2n-3 1.75 2 2.25 _ 2.5 2.75 3 3.252n-2 3.5 4 4.5 _ 5 5.5 6 _2
14、n-1 7 8 9 _ 10 11 12 _2n _ _ _ 19 _ _ _ _四、径节螺纹径节螺纹的螺距 TDP=25.4/DP（mm ） ，其中 DP 也是在分母上螺距中也有一个数字银子 25.4，这些和英制螺纹相似，故可采用英制螺纹的传动路线。另外，还有一个因子 ，可以和模数螺纹一样用挂轮来解决。表 1.3-4C620-1 车床加工英制及径节螺纹的基本参数排列倍比数 英制及径节螺纹8 (56) (64) (72) (80) (88) (96) 4 28 32 36 40 44 48 2 14 16 18 19 20 22 24 1 7 8 9 10 11 12 1/2 4 4.5 5
15、6 2.4 系统及齿数比的确定普通车床中的切螺纹系统有双轴滑移齿轮结构、摆移塔齿轮结构和三轴滑移齿轮结构。我们选用双轴滑移齿轮结构，并且让基本组和扩大组的传动中心距相等，这样有利于减小进给箱的尺寸。其简图如图 1.4-1 由此可看出，在这类螺纹系统中，一般应包括下列组成部分：基本螺纹机构：用来实现表 1.3-3 中横行所代表的等差数列；增倍机构：用来实现表 1.3-3，表 1.3-4 中各纵行之间的 2n 关系即 ud 通常取 2、1、1/2、1/4、1/8；扩大螺距机构：传动比为 ue，用来进一步扩大螺距，u e 通常取4、8、16、32 等；定比传动副：传动比 uf； 左右螺纹换向机构：传
16、动比 ur；交换齿轮装置：传动比为 u；螺纹种类变换机构：传动比 uk；移换机构：传动比为 ui，用来实现倒数关系及特殊因子。上述各组成部分传统的分布顺序如下：扩大螺距结构一般放在主传动变速系统内，具体情况在 CA6140 主轴箱内由扩大螺纹导程结构的传动齿轮是主运动的传动齿轮。只有在主轴上的离合器M2 合上，主轴处于离速状态时才用扩大螺纹导程。它的扩大倍数分别是1、4、16。定比传动一般放在主轴或扩大螺距换向结构之前在主轴箱中换向结构 ur 在交换齿轮之前也在床头箱中，交换齿轮设置在床头箱与进给箱之间的交换齿轮上，移换结构一般放在基本螺距结构前后二处。基本螺距结构一般放在第一个移换结构之后，
17、变换结构既可放在基本螺距结构之前，也可放在基本螺距结构之后。增倍结构的传统布局是放在基本螺距之后。现在，从表 1-3 排定的螺纹表中，取公制螺纹数列中的 6.5、7、8、9、9.5、10、11、12 为基准数列则：ubj=Sj/G=Sjmin,Sj2,Sj3,Sjmax/G。由 6.5、7、8、9、9.5、10、11、12 这个要求滑移齿轮能实现的基本螺纹参数查的机构方案编号 411，为了使轴向尺寸较小选中心距为 63mm，同时，由双轴滑移齿轮结构推荐方案表查的 G=7（由机床设计手册 P1402 查得） 。所以 ub=6.5/7、7/7、8/7、 9/7、10/7、11/7、12/7，2.5
18、 增倍机构设计以及移换机构设计一 、增倍机构设计考虑原则：（1）根据和基本组的同中心距取 a=63；（2）选用最常用的四速机构：三轴机构。二 、移换机构齿轮齿数确定 移换机构主要用于和交换齿轮（一般放于交换齿轮之前）配合来实现特殊因子传动比 us 都是为了用于实现倒数关系以及特殊因子 25.4 和 ，以解决各种螺纹种类变换问题。一般来说，用的最多的方案就是用移换机构（u i）来解决倒数关系和特殊因子 25.4。而用交换齿轮（u c）来解决特殊因子 这样可以简化调整即加工常用的公制和英制螺距时，不需要改变交换齿轮，只有在加工不常用的模数和径节螺纹时才能改变交换齿轮。当螺纹种类变换机构的传动比为
19、uk，则特因传动比 us 为us=ufutujuk-（1.5-1）由此可列出螺纹系数的运动平衡式： 1（主轴转一转）u subudue=S（mm）-（1.5-2）其中 T 为丝杠导程，S 为工作导程，所以，u s=S/（u budueT）-（1.5-3）令 ub=1，u d=1，u e=1 时的螺纹参数分别为 t0、m 0、n 0、p 0，则：ust=t0/T=1/ktusm=m 0/T=/k musn=25.4/（p 0T）=25.4/k n-（1.5-4）usp=25.4/（p 0T）=25.4/k pkt，k m，k n，k p 为各种螺纹相应的因特系数且kt=T/t0，k m=Tm0，
20、k n=Tn0，k p=Tp0。脚标 t，m，n，p 分别表示用于加工公制模数、英制、径节、螺纹，设加工公制和英制螺纹时的交换齿轮传动比为 uctn，加工模数螺纹时的移换机构传动比为 ucmp，加工英制和径节螺纹时移换机构的传动比 uinp，加工公制和模数螺纹时的移换机构传动比为 uitm，则：加工公制螺纹时的特因传动比：ust=ufuructnuitm -(1.5-5)加工英制螺纹时的特因传动比：usn=ufuructnuinp -(1.5-6)两式相除得：u sn/ust=uinp/uitm -(1.5-7)将式（1.5-7 ）中的 usn 及 ust 代入上式中得：uinp/uitm=2
21、5.4/（t 0n0） -(1.5-8)在绝大多数机床中 uinp 和 uitm 都按以下两种方案分配：(a)当 uinp=1/uitm 时,u inp/uitm=uinpxuinp=25.4/(n0xt0)故 uitm=sqrt(n0t0/25.4)-(1.5-9)uinp=sqrt(25.4/(n0t0)-(1.5-10) (b)当 uitm=1 时,u inp/uitm=uinp=25.4/(n0t0)本车床中从两轴滑移传动齿数比设计及表 1.3-3 和表 1.3-4 可知：t0=7mm,m0=1.75,n0=1.25t/in,p0=7由式（1-13 ）u inp=sqrt25.4/(n
22、0t0)=sqrt(25.44/49)由机床设计手册P1435 表 7.3-46 查取 25.4/36 由平方因子组成的近似值，故取方案 69，即：25.4=（ 3272）/5 4 ， n=+0.063所以 25.4=（ 3272）/5 436=（3 2722232）/5 4代入公式（1.5-10）得 uimp=sqrt（2 234722） /（5 472）=36/25uitm=25/36根据 uitm 的值查表 7.3-48，用序号为 6 的方案，即公制螺纹经过三对齿轮传动：uitm=25/3625/3626/25=25/36=Z9/Z10Z20/Z12Z12/Z11uinp=36/25=Z
23、21/Z11。相关齿数设计的结果见表 2.3-2 所示。三、交换齿轮齿数求法在双轴滑移齿轮机构中往往取 ufxut=1 由式（1.5-5）和（1.5-6）可得 uctn= ust/ uitm=rsn/ uinp-（1.5-11）ucmp= usm/ uitm=rsp/ uinp-（1.5-12）当 uinp=1/ uitm 时，将 uinp=sqrt=25.4/(n0t0)和 usm=25.4/(n0T)代入（1.5-11）式得：u ctn= usn/ uinp=25.4/(n0T)sqrt(25.4/(n0t0)=sqrt(25.4t0)/n0T2)由式（1.5-12）得：u cmp= us
24、m/ uitm=(m 0/T)/(ust/uctn)=(m 0/T)/(t0/T)uctn=m 0/t0uctn又因为 uitm=25/36,uinp=36/25 将其代入式（1-15）及（1-16）得：uctn=(7/12)/(25/36)=21/25ucncp=25/(712)25.4/36已知：u sm=7/48=u cmpuitm=25/36uc/tust=7/12=uitmuctn=36/25uctpusn=25.4/21=uinpuctn=25/36uctnusp=25.4/84=uinpucmp=36/25ucmp得出：u cmt=7/4836/25uctp=7/1225/36uctn=25.4/2125/36ucmp=25.4/8425/36查表 7.3-47 的 /4 近似因子值及相对误差 表，取齿轮变位量较小的近似因子组：u=25/9721/25=100/9764/10036/25而 u=63/7525/36=100/7563/10025/36.
