CA6136普通车床主轴箱的设计毕业论文.doc
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1、目 录中文摘要、关键词1英文摘要、关键词2引言3第1章 绪论41.1主轴及其部件设计的主要意义41.2 主要设计内容41.3 主要技术参数4第2章 车床主传动系统方案设计52.1 主传动的组成及要求52.2.1 主传动的组成52.2.2 主传动的设计要求52.2 主传动系统的传动方式62.2.1 集中传动式62.2.2 分离传动式62.3 主传动的变速方式62.3.1 变换齿轮变速62.3.2 滑移齿轮变速62.3.3 多速电动机变速62.3.4 各种变速机构的组合72.4 主传动的换向方式72.4.1 电动机换向72.4.2 机械换向7第3章 主传动系统的运动设计83.1 确定极限转速83.
2、2 确定公比83.3 求出主轴转速级数83.4 确定结构网和结构式83.4.1 传动组和传动副数的确定83.4.2 结构网和结构式各种方案的选择83.5 绘制转速图103.5.1 选定电动机103.5.2 分配总降速传动比103.5.3 确定传动轴的轴数103.5.4 绘制转速图103.6 齿轮齿数的确定113.6.1 传动组a113.6.2 传动组b123.6.3 传动组c123.6.4 换向齿轮副123.7 传动系统图的拟定12第4章 主运动部件结构设计144.1 带传动设计144.1.1 确定计算功率144.1.2 选取V带型144.1.3 验算带速和确定带轮直径144.1.4 确定带传
3、动的中心距和带的基准长度144.1.5 验算小带轮的包角154.1.6 确定带的根数154.1.7 计算单根V带初拉力的最小值164.1.8 计算压轴力164.1.9 带轮的结构164.2 确定计算转速164.2.1 主轴164.2.2 各传动轴164.2.3 各齿轮174.2.4 核算主轴转速误差174.3 各传动组齿轮模数的确定174.3.1 传动组a174.3.2 传动组b184.3.3 传动组c194.3.4 换向齿轮194.4 确定各轴最小直径194.4.1 轴的直径194.4.2 轴的直径194.4.3 轴的直径194.4.4 主轴的直径204.5 主轴组件设计204.5.1 主轴
4、直径的初选204.5.2 主轴组件的前悬伸和跨距204.5.3 主轴组件最佳跨距选择204.5.4 主轴组件的选择21第5章 主轴箱箱体计算23结论25致谢26参考文献27CA6136普通车床主轴箱的设计摘 要:CA6136普通车床适用于车削内外圆柱面,圆锥面及其他基准面,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。设计主抽箱主要是从主传动系统的运动设计、主运动部件的结构设计和箱体这三方面进行设计。主传动系统的运动设计有:确定极限转速、确定公比、确定转速级数、确定结构网和结构式、绘制转速图、确定齿轮齿数和拟定传动系统图。主运动部件的结构设计有:带传动的设计、确定各种计
5、算转速、确定齿轮模数、确定各轴最小直径和设计部分主轴主件。箱体的设计非本设计的最点部分,故没有详细论述。关键词:CA6136机床 主轴箱 设计 校核CA6136 ordinary lathe spindle box designAbstract:CA6136 ordinary lathe machining and applicable columns surface, taper surface and other datum, turning all sorts of metric, imperial, module and thread, and diameter drilling, r
6、eaming and bearing, work. Design main box mainly from the main transmission system design, the movement of the structure design and the design of cabinet three aspects.Main transmission system design is: to determine the movement speed, and determine the speed, structure, and structured, rendering s
7、peed diagram, the pinion gear transmission system and the plan.The moving parts of structure design: belt transmission design and calculation speed, determine the gear module, each shaft diameter and the design of main shaft parts.The design of this case, the point of the design is not in detail.Key
8、 words:CA6136 machine spindle box design check引 言本课题主要是对车床的主传动系统进行研究,并根据给定的参数进行主传动系统的设计。在拟定方案的过程中,必须全面地、周密的考虑,使所定方案在技术上合理、先进、经济效益高。其设计过程主要包括一下几个方面的内容:方案设计:1.确定有关尺寸参数、运动参数。2.据所求得的有关运动参数及给定的公比,写出结构式,校验转速范围,绘制转速图。3.确定各变速组传动副的传动比值,定齿轮齿数、带轮直径,校验三联滑移齿轮齿顶是否相碰。4.绘制传动系统图。结构设计:1.草图设计估计各轴及齿轮尺寸,确定视图比例,确定展开图及截面图
9、的总体布局;设计主轴组件。并检验各传动件运动过程中是否干涉。2.结构图设计确定齿轮、轴承及轴的固定方式;确定润滑、密封及轴承的调整方式;确定主轴头部形状及尺寸,完成展开图及截面图的绘制。 第1章 绪论1.1主轴及其部件设计的主要意义主轴箱的设计主要是主轴的设计。1.为了满足各种不规则形状工件的加工,车床主轴选择立式还是卧式将直接影响装夹工件和设计夹具的时间。2.根据加工的范围不同,设计不同的机构能达到意想不到的效果。如采用立式主轴能依靠工件自重,使其与夹具基准面准确地、紧密的接触,获得高精度且稳定的加工。3.好的主轴设计能使制造费用降低,性能很好的提高,更具有市场竞争力。4.主轴作为数控机床的
10、执行件,联系着伺服电动机和刀架,因此他的设计将直接影响加工后成品的精度。而精度是影响我国数控机床发展的首要问题。综上所述,主轴及其部件的设计是数控机床发展是一个重要方面,需要在设计中重点对待。 CA6136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。主轴三支撑均采用滚动轴承;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。1.2 主要设计内容本文主要对主传动系统、主运动部件和主轴箱的箱体进行设计。1.3 主要技术参数根据设计要求并参考实际情况,初步选定机床主要参数如下:床身上最大回转直径:360 mm刀架上回转直径:
11、 210 mm主轴转速级数: 正转12级;反转6级主轴转速范围: 正转37-1600r/min;反转102-1570r/min主电动机功率: 4kw主电动机功率: 1440r/min第2章 车床主传动系统方案设计主运动传动系统简称主传动系统,它的功用是将电动机的运动传给机床主轴,使主轴带动工作部件实现主运动,并能满足普通车床主轴变速和换向的要求,它对机床的使用性能、结构和制造成本都有明显的影响。2.1 主传动的组成及要求2.2.1 主传动的组成1.定比传动机构:即具有固定的传动比传动机构,用来实现降速或升速,一般常采用齿轮、皮带及链传动等,有时也可以采用联轴节直接传动。2.变速装置:机床中的变
12、速装置有齿轮变速机构,机械无极变速以及液压无级变速装置等。3.主轴组件:机床的主轴组件是执行件,它由主轴、主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成。4.开停装置:用来控制机床主运动执行件的启动和停止。通常采用离合器或直接开停电动机。5.制动装置:用来使机床主运动执行件尽快地停止运动,以减少辅助时间,通常可以采用机械的、液压的、电气的或电动机的制动方式。6.换向装置:用来改变机床主运动方向。对于主运动换向的机床,在主传动中都应该设有换向装置。它们可以是机械的、液压的或直接改变电动机的旋转方向。7.操纵机构:机床的开停、变速、换向及制动等,一般都需要通过操纵机构来控制。在设计机床时,一般是联系起来考虑
13、主传动与操纵机构的设计方案。8.润滑与密封装置:为了保证主传动装置的正常工作和使用寿命,必须有良好的润滑装置与可靠的密封装置。9.箱体:用来安装上述个组成部分。封闭式箱体不仅能保护传动机构,免受尘土、切屑等侵入,而且还可以减少这些机构所发生的噪声。2.2.2 主传动的设计要求1.机床的主轴须有足够的变速范围和转速级数,以便满足实际使用的要求。2.主电动机和传动机构须能承受和传递足够的功率和扭矩,并具有较高的传动效率。3.执行件须有足够的精度、刚度、抗振性、和小于许可限度的热变形和温升。4.噪声应在允许的范围内。5.操纵要轻便灵活、迅速、安全可靠,并须便于调整和维修。6.结构简单,润滑与密封良好
14、,便于加工和装配,成本低。2.2 主传动系统的传动方式主传动的布局主要有集中传动式和分离传动式两种。主传动的全部变速机构和主轴组件装在同一箱体内,称为集中传动布局;分别装在变速箱和主轴箱两个箱体内,其间用带、链条等传动时,称为分离传动式布局。2.2.1 集中传动式优点是结构紧凑,便于实现集中操纵,箱体少。缺点是:传动机构运转中的振动和发热会直接影响到主轴的工作精度。一般适用于主运动为旋转运动的普通精度的中、大型机床。2.2.2 分离传动式优点是变速箱所产生的振动和热量不传给或少传给主轴,从而减少了主轴的振动和热变形;高速时不用齿轮传动,而由带直接传动,运动平稳,加工表面质量好;当采用背轮机构时
15、,传动链短,传动效率较高,转动惯量小,便于启动和制动;低速时经背轮机构传动,扭矩大适应粗加工的要求。其缺点是:要两个箱体,低速时带负荷大,带根数多,容易打滑;当带安装在主轴中段时,调整、检修都不方便。本课题设计的车床主要加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面,主运动的速度很高,所以经分析决定采用集中式传动2.3 主传动的变速方式2.3.1 变换齿轮变速这种变速机构的构造简单,结构紧凑,主要用于大批量生产中的自动或半自动机床、专用机床及组合机床等。2.3.2 滑移齿轮变速广泛应用于通用机床和一部分专用机床,其优点是:变速范围大,变速级数也较多;变速方便又节省时间;在较大的变速范围内可传递较大
16、的功率和扭矩;不工作的齿轮不啮合,因而空载功率损失较小等。其缺点是:变速箱的构造较复杂不能在运转中变速,为使滑移齿轮容易进入啮合,多用直齿圆柱齿轮传动,传动平稳性不如斜齿轮传动等。2.3.3 多速电动机变速采用多速电动机,可以简化机床的结构、使用方便、并能在运动中改变某几种转速。通常与其他的变速方式联合使用。2.3.4 各种变速机构的组合根据机床的不同工作特点,通常机床的变速机构往往是上述几种变速机构的组合。本课题设计的车床要求变速范围大,变速级数多,能够传递较大的功率和扭矩,所以经分析采用滑移齿轮变速。2.4 主传动的换向方式2.4.1 电动机换向变换电动机的转向,使主运动执行件的运动方向改
17、变,这种换向方式可以简化机床的机械结构、操作简单省力。但若采用交流异步电动机换向,若换向频繁,易引起电动机过热。2.4.2 机械换向目前主传动系统中主要采用圆柱齿轮-多片式摩擦离合器式换向机构,它可以在高速运动中平稳换向,但结构复杂。本课题设计的车床需要正反两个方向都用于加工,特别是加工螺纹时,换向频繁,而普通车床一般都采用交流异步电动机作为主传动的驱动电源,因此,本设计采用圆柱齿轮-多片式摩擦离合器式换向机构来实现主运动的换向。第3章 主传动系统的运动设计3.1 确定极限转速已知主轴最低转速,最高转速,转速调整范围为 3.2 确定公比 此机床为生产率要求较高的普通机床,减少相对转速损失是主要
18、的,所以公比取得较小,这里选定主轴转速数列的公比为。3.3 求出主轴转速级数3.4 确定结构网和结构式3.4.1 传动组和传动副数的确定12=43 12=3412=322 12=232 12=223在上列两行方案中,第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮,刚会增加轴向尺寸,如果用两个双联滑移齿轮,则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。第二行的三个方案可根据下述原则比较:从电动机到主轴,一般为降速传动。接近电动机处的零件,转速较高,从而转矩较小,尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处,则可使小尺寸的零件多些,大尺
19、寸的零件就可以少些,就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑,以取12=322的方案为好。3.4.2 结构网和结构式各种方案的选择在12=322中,又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方案,其结构网和结构式见下图。在这些方案中,可根据下列原则选择最佳方案。图3.1结构网3.4.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围在降速传动中,防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比 ;在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。因此,主传动链任一传动组的最大变速范围。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小。在检查传动组的变速范围时,只需检查最后一个扩
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