1、 本科毕业论文 （ 20 届） 车床主轴箱设计 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 - I - - I - 摘 要 车床是制造业中使用最广泛的一类机床，主要用来加工各种回转表面，如内外圆柱、圆锥表面、成形回转表面和回转体的端面，有些车床还能加工螺纹面 。 在各种车床中，卧式车床应用最普遍，工艺范围最广。其中 作为主要的车削加工机床， CA6140 机床广泛的应用于机械加工行业中， 适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其它旋转面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，铰孔和拉油槽等工作。床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬
2、火，经久耐用。机床主轴孔径大，操作灵便集中，溜板设有快移机构。机床结构刚度与传动刚度均比较高，功率利用率也比较高，适于强力高速切削。 卧式机床的加工对象，主要是轴类零件和直径不太大的盘类零件，故采用卧式布局。其主要部件有：主轴箱 、刀架、尾座、进给箱、溜板箱以及床身。本设计主要针对 CA6140机床的主轴箱进行设计。机床主轴箱是一个比较复杂的传动部件。设计的内容主要包括确定机床的主要参数，拟定传动方案和传动系统图，计算和校核了主要零部件，并且利用专业制图软件 对 零件 进行 设计和处理。 关键词 ； CA6140 机床 ；主轴箱；传动 - II - - II - Abstract The la
3、the si the most widely used in manufacturing a machine,mainly used for processing various rotary sueface,such as inner and ourer cylindrical, conical surface,appearance forming and surface of rotating subject.Besides,some of the lathe can process the whorl surface. Among all kinds of the lathes, hor
4、izontal lathe is the most universal one which contains the widest area of technology.As the main turning processing machine tool, the CA6140 machine tool was widespread used in the machine-finishing profession, it is used in turning inside and outside the turning the round cylinder, taper and gyre,
5、turning each kind of metric system, the British system, the modulus and the diameter festival thread, and can carry on the drill hole and pulls work and so on fuel tank. The lathe bed width to the common lathe , has a higher rigidity, the facade of the lead after middle frequency quenching, so it wi
6、ll be durable. The machine tool main axle aperture is big, the operation agile centralism, the apron is equipped with quickly moves the organization. machine tool structure rigidity and transmission rigidity quite high, the power use factor quite is also high, is suitable for the force high-speed cu
7、tting. The horizontal-type machine tool processing object, mainly is the axis class components and the diameter not too big plate class components, therefore uses the horizontal-type layout. Its major component includes: headstock, tool slide, tailstock, feedbox, apron and bed. This design mainly ai
8、ms at the headstock of the CA6140 machine tool .The headstock of machine tool is a quite complex transmission part. The design content mainly includes determines the machine tools main parameter, Draws up the transmission plan and the transmission scheme, Calculated and examined the main spare part，
9、 And used specialized charting software to carry on the components design and processing. key words： CA6140machine tool； headstock； transmission - III - - III - 目录 摘 要 . II Abstract . II 第一章 机床的概述和用途 . 5 第二章 主要技术参数 . 6 第三章 传动方案和传动系统图的拟定 . 8 3.1 主运动传动链 . 8 第四章 主要设计零件的计算和验算 . 12 4.1 主轴箱的箱体 . 12 4.2.传动
10、系统的 I 轴及轴上零件设计 . 14 4.3.传动系统的轴及轴上零件设计 . 21 4.4 传动系统的轴及轴上零件设计 . 28 4.5 传动系统的轴及轴上零件设计 . 33 4.6. 传动系统的轴及轴上零件设计 . 40 参考文献 . 47 结 论 . 48 致 谢 . 44本科生毕业论文 - 4 - - 4 - 第一章 机床的概述和用途 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机”，习惯上简称为机床。 由于切削加工具有加工精度高、生产效率高以及加工成本低等优点，故大多数零件还必须通过切削加工实现。尤其是要获得高精度金属零
11、件，主要还是经过切削加工完成。所以目前在现代机械制造工业中，金属切削机床还是加工机械零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机械总制造工作量的 40% 60%机床的技术水平直接影 响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。因此，机床工业的发展和机床技术水平的提高，必然对国民经济的发展起着重大推动作用。 我国的机床工业是在新中国成立以后建立起来的。在半封建半殖民地的旧中国，基本上没有机床制造工业。直至解放前夕，全国只有少数几个机械修配厂生产结构简单的少量机床。1949 年机床年产量仅 1500 多台。解放后的几十年，我国机床工业获得高速发展。目前我国已经形成了布局比较合理，比较完整的机床工业体系。但是
12、，我国的机床工业与世界先进水平仍有较大的差距。所以，我国的机床工业面临着光荣而艰巨的任务，必须不 断学习和引进国外的先进科学技术，大力开展科学研究，以便早日赶上世界先进水平。 CA6140 机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。也因为通用性强，但结构复杂而自动化程度低，适用于单件、小批生产及修理车间。 它的主轴三支撑均采用滚动轴承；此机床进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 本科生毕业论文 - 5 - - 5 - 第 2 章 主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上 400 毫米 在床鞍上 210
13、 毫米 工件最大长度（四种规格） 750、 1000、 1500、 2000 毫米 主轴孔径 48 毫米 主轴前端孔锥度 400 毫米 主轴转速范围： 正传（ 24 级） 10 1400 转 /分 反传（ 12 级） 14 1580 转 /分 加工螺纹范围： 公制螺纹（ 44 种） 1 192 毫米 英制螺纹（ 20 种） 2 24 牙 /英寸 模数螺纹（ 39 种） 0.25 48 毫米 径节螺纹（ 37 种） 1 96 牙 /英寸 进给量范围： 细化 0.028 0.054 毫米 /转 纵向（ 64 种） 正常 0.08 1.59 毫米 /转 加大 1.71 6.33 毫米 /转 细化 0
14、.014 0.027 毫米转 横向（ 64 种） 正常 0.04 0.79 毫米转 加大 0.86 3.16 毫米 /转 刀架快速移动速度： 纵向 4 米 /分 横向 4 米 /分 主电动机： 功率 7.5 千瓦 转速 1450 转 /分 快速电机： 功率 370 瓦 转速 2600 转 /分 冷却泵： 功率 90 瓦 流量 25 升 /分 工件最大长度为 1000 毫米的机床： 本科生毕业论文 - 6 - - 6 - 外形尺寸（长宽高） 2668 1000 1190 毫米 重量约 2000 公斤 本科生毕业论文 - 7 - - 7 - 第 3 章 传动方案和传动系统图的拟定 3.1 主运动传
15、动链 3.1.1 传动路线 主运动传动链的两末端件是主电动机和主轴。运动由电动机（ 7.5Kw， 1450r/min）经 V带轮传动副 130mm/ 230mm 传至主轴箱中的轴 I。在轴 I 上装有双向多片摩擦离合器 1M ，使主轴正转、反转、或停止。它就是主换向机构。当压紧离合器 1M 左部的摩擦片时，轴 I 的运动经齿轮副 5638 或 5143 传给轴 ，使轴 获得两种转速。压紧右部摩擦片时，经齿轮 50（齿数）、轴 V 上的空套齿轮 34 传给轴 上的固定齿轮 30。这时轴 I 至轴 间多了一个中间齿轮 34，故轴 的转向与经 1M 左部传动时相反。反转转速只有一种。当离合器处于中间
16、位置时，左、右摩擦片都没有被压紧。轴 I 的运动不能传至轴 ，主轴停转。 轴 的运动可通过轴 、 间三对齿轮的任一对传至轴 ，故轴 正转共有 2 3=6种转速。 运动由轴 传往主轴有两条线路： A:高速传动路线 主轴上的滑移齿轮 50 移至左端，使之与轴 上右端的齿轮 63 啮合。运动由轴 经齿轮副 6350 直接传给主轴，得到 450 1400r/min 的 6 种高转速。 B：低 转速传动路线 主轴上的滑移齿轮 50 移至右端，使主轴上的齿式离合器 2M 啮合。轴 的运动经齿轮副 2080 或 5050 传给轴 V ，又经齿轮副 2080 或 5180 传给轴 V 、再经齿轮副 2658
17、和齿式离合器 2M 传至主轴，使主轴获得 10 500r/min 的低转速。 本科生毕业论文 - 8 - - 8 - 传动系统图： 图 3.1 CA6140 传动系统图 本科生毕业论文 - 9 - - 9 - 传动路线图： 图 3.2 CA6140 传动路线图 由上面的传动路线分析，现确定以 下数据： （ 1）确定极限转速 主轴最低转速 minn 为 10r/min,最高转速 maxn 为 1400r/min，转速调整范围为 nR = max min/nn=14 （ 2）确定公比 选定主轴转速数列的公比为 1.12 （ 3）求出主轴转速级数 Z Z=lgRn/lg +1= lg14/lg1.1
18、2+1=24 （ 4）确定结构网或结构式 24=2 3 2 2 （ 5）绘制转速图 选定电动机 一般金属切削机床的驱动，如无特殊性能要求，多采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。 Y 系列电动机高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。根据机床所需功率选择 Y160M-4，其同步转速为 1500r/min。 分配总降速传动比 总降速传动比为 uII=nmin/nd=10/1500 6.67 10 3,nmin 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 有利于减少齿轮和及径向与轴向尺寸，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。 确定传动轴的轴数 传动轴数变速组数 +定比传动副数 +1=6 绘制转速图
