車床主軸箱設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

《車床主軸箱設(shè)計畢業(yè)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《車床主軸箱設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（31頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

編號 濰 坊 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 技 術(shù) 報 告 課題名稱： 車床主軸箱設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機制本二 指導(dǎo)教師： 2015 年 06月 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 摘 要 CA6140作為主要的車削加工車床，被廣泛的應(yīng)用于機械加工行業(yè)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及對國外先機技術(shù)的學(xué)習和引進，我國的車床行業(yè)在世界上起到了舉足輕重的作用。 主軸箱是車床中重要的組成部分，整個車床的動力傳動就是由它控制的。主軸箱直接影響著車床的工作效率，由此可知主軸箱的重要程度。本設(shè)計是主要針對CA6140車床主軸箱的設(shè)計，車床主軸箱是一個比較復(fù)雜的傳動部件。根據(jù)當前實際情況，考慮到經(jīng)濟性和效率性等相關(guān)因素，對車床主軸箱進行合理構(gòu)思構(gòu)想, 最終完成對車床主軸箱的設(shè)計。 設(shè)計的內(nèi)容主要有參數(shù)的確定，擬定傳動與變速的結(jié)構(gòu)方案和傳動系統(tǒng)圖，傳動設(shè)計，傳動件的估算和校核，各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計和主軸組件的校核幾個部分部分來進行設(shè)計的。以齒輪、帶輪、皮帶輪、軸承、等的參數(shù)設(shè)計為重點，并利用制圖軟件進行了零件的設(shè)計和處理。 關(guān)鍵詞：CA6140車床 主軸箱 傳動 零件 I Abstract CA6140 as the main turning lathe, CA6140 is widely used in mechanical processing industry. With the 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 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 efficiency, 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 oftransmissionparts, thedesignofthecomponentsstructure and the check the spindle component. Focus on the parameterdesign 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 III 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論 1 1.1車床的發(fā)展及主軸箱的作用 1 1.1.1車床的發(fā)展歷史 1 1.1.2主軸箱的作用 2 1.2主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求 3 第二章 傳動設(shè)計 4 2.1主傳動方案設(shè)計 4 2.2選擇傳動結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng) 4 2.2.1確定傳動組及傳動副的數(shù)目 4 2.2.2傳動式的擬定 4 2.2.3結(jié)構(gòu)式的擬定 4 2.3轉(zhuǎn)速圖的擬定 5 2.4傳動軸的設(shè)計 5 2.5主軸箱的箱體 6 第三章 動力設(shè)計 7 3.1確定各軸轉(zhuǎn)速及檢查 7 3.2帶傳動設(shè)計 8 3.3齒輪模數(shù)的確定以及模數(shù)的校核 10 3.4齒輪強度校核 12 3.5主軸撓度的計算和校核 15 第四章 離合器的選擇及其計算 17 第五章 傳動件驗算 19 5.1軸的強度校核 19 5.2驗算花鍵鍵擠壓應(yīng)力 19 5.3滾動軸承校核 20 5.4齒輪的強度計算 21 5.5計算跨距 22 第六章 結(jié) 論 24 參考文獻 25 致 謝 26 26 第一章 緒 論 1.1車床的發(fā)展及主軸箱的作用 1.1.1車床的發(fā)展歷史 車床行業(yè)是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)，是制造業(yè)使用最廣的一類機床，同樣也是一個具有戰(zhàn)略性意義的產(chǎn)業(yè)，始終在國民經(jīng)濟中占有非常重要的位置。生產(chǎn)中主要用來加工軸、盤等具有回轉(zhuǎn)體表面一類的零件，典型運動方式是工件不動，靠車道的運動來完成材料的去除。金屬切削車床在機械制造工業(yè)中所承擔的工作總量約占機器總制造工作總量的一半以上，是加工機器零件的主要設(shè)備。 車床具有悠久的歷史，出于生產(chǎn)需要，人類很早就制造出了原始的車床。最早的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉(zhuǎn)，并手持刀具而進行切削的，其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。 圖1.1 腳踏車床 現(xiàn)代車床誕生于1797年，英國機械師莫茲利制作出了用絲杠傳動刀架的車床，為了能夠改變進給速度，莫茲利又于1800年加入了交換齒輪。 十八世紀四十年代美國相繼出現(xiàn)了轉(zhuǎn)塔車床和回輪車床，極大地提高了機械化和自動化程度。 1873年，美國機械發(fā)明家發(fā)明出第一臺單軸自動車床，不久他又做出了三軸自動車床，之后20世紀初出現(xiàn)了由單獨電機驅(qū)動的帶有齒輪變速箱的車床。 二十世紀五十年代中期，又相繼出現(xiàn)了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發(fā)展。 中國車床行業(yè)在建國60多年來，經(jīng)過幾代人的不懈努力，獲得了長足的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一個種類繁多，技術(shù)先進，具有較大經(jīng)濟規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。我國機床工具行業(yè)已開始走出國門參與國際市場競爭，取得了舉足輕重產(chǎn)業(yè)地位，正在向車床制造業(yè)大國的道路邁進。 盡管如此，我國車床行業(yè)的發(fā)展水平與世界先進水平之間還有著不小的差距。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （1） 穩(wěn)定性能不佳，大多數(shù)高精密和超精密車床的性能遠遠不能與國外相比； （2） 精度差，在精度方面達標困難，尤其是精度要求高的零件； （3） 自動化和數(shù)控車床的生產(chǎn)在技術(shù)水平和質(zhì)量方面都不如發(fā)達國家。 問題已經(jīng)顯而易見，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，競爭非常激烈，只有不斷提高車床技術(shù)人員的技術(shù)素質(zhì)，不斷壯大我國車床行業(yè)的研發(fā)團隊，努力學(xué)習國外的先進車床技術(shù)，才能趕上世界先進水平。 1.1.2主軸箱的作用 車床主要組成部件有：主軸箱、交換齒輪箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠、床身、床腳和冷卻裝置。 主軸箱是車床的重要組成部分，又稱為床頭箱，箱內(nèi)又包含主軸及其軸承、傳動機構(gòu)、啟動、停止及換向機構(gòu)、制動裝置、操縱機構(gòu)和潤滑機構(gòu)等。 主軸箱的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機床的使用價值就會降低。主軸的規(guī)定轉(zhuǎn)速和方向是主軸箱采用多級齒輪傳動，通過一定的傳動系統(tǒng)獲得的。主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計，會直接影響車床性能的好壞，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。 圖1.2 主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1.2主傳動系統(tǒng)的設(shè)計要求 主軸箱中的主軸要有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)，能夠滿足車床的運動； 主電機必須能輸出充足的功率，并且要有較高的傳動效率。全部機構(gòu)和元件有足夠的強度和剛度；主軸箱的主傳動結(jié)構(gòu)要有足夠高的精度、剛度、抗振性，較小的熱變形和較小的噪聲；主傳動系統(tǒng)的操作要足夠靈活，必須安全可靠，維修方便，潤滑密封也要良好；主傳動的結(jié)構(gòu)要簡單緊湊，制造方便，工藝性好，成本低。  第二章 傳動設(shè)計 2.1主傳動方案設(shè)計 機械傳動裝置用于傳遞運動，它的設(shè)計是否合理，對整個機械的工作性能、質(zhì)量、成本等有很大的影響。因此傳動方案的設(shè)計是機械設(shè)計中非常重要的一個環(huán)節(jié)。合理的傳動方案不但要滿足工作機的功能要求，還要滿足工作安全可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、方便維護等要求。 傳動方案和傳動類型有很多，通過各方面的考慮，在這次設(shè)計中我們決定采用集中傳動型式的主軸變速箱類型。集中傳動型結(jié)構(gòu)緊湊，方便集中操作，便于調(diào)試，成本低。 2.2選擇傳動結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng) 結(jié)構(gòu)上要考慮自由度問題，分析和選擇比較簡單的串聯(lián)式傳動用結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)是比較好的方法，但這個方法不適合用于分析復(fù)雜的傳動，得不出實際解決方案。 2.2.1確定傳動組及傳動副的數(shù)目 傳動鏈的確定，要考慮經(jīng)濟合理的原則。利用轉(zhuǎn)速圖，對各個方案進行比較來確定傳動系統(tǒng)。因為結(jié)構(gòu)的限制，得出傳動副以2或3最為合適，一共有以下三種方案： 。 2.2.2傳動式的擬定 因為主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，所以要選擇齒輪少的主軸。 綜上所述，傳動式為。 2.2.3結(jié)構(gòu)式的擬定 傳動式的結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)分別為： ， ， ， ， ， 。 初選的方案。 2.3轉(zhuǎn)速圖的擬定 圖2.1 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖 圖2.2 主傳動系圖 2.4傳動軸的設(shè)計 車床的傳動軸一般采用滾動軸承作為支撐。傳動軸要保證安裝在軸上的齒輪、離合器和制動器等機構(gòu)可以正常工作。首先，軸應(yīng)該有足夠的強度和剛度。如偏差和傾角過大，會使齒輪嚙合,軸承工作狀況的惡化，會使振動和噪聲變大，兩軸中心距誤差和軸之間的并行性導(dǎo)體和其他裝配和加工誤差也會導(dǎo)致這個問題。傳動軸可以是一個光軸或花鍵軸。在批量生產(chǎn)中，有專門的加工花鍵銑床和磨床，工藝并不困難。所以齒輪上的軸都用花鍵軸?；ㄦI軸承載力高、加工也比單鍵光軸方便?；ㄦI軸的長度，終端不高，這是過濾過程的一部分。一般大小的花鍵滾刀刀具直徑D為65～85毫米。機床的驅(qū)動軸滾動軸承通常用于有一個球軸承和滾子圓錐軸承。在溫度、空載功率和噪聲等方面，球軸承要比滾動軸承好許多。滾動軸承對軸的剛度，孔加工精度要求很高。但滾錐軸承內(nèi)外圈分離，方便裝配，易于調(diào)整間隙。所以有時候沒有軸向力，也經(jīng)常使用這種類型的軸承。選擇軸承的類型和大小，首先取決于承載力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)性條件。 2.5主軸箱的箱體 箱體毛坯的常用種類有：鑄件、焊件、鍛件、沖壓件。毛坯的確定要考慮零件的材料、結(jié)構(gòu)形狀、外形大小；機械性能的要求；生產(chǎn)類型要求；經(jīng)濟要求等。車床的類型不同，所以箱體的安裝方式也不一樣。車床主軸箱是固定式變速箱，它使用螺釘固定的，用箱體底面和底面的突起兩個垂直平面來定位。  第三章 動力設(shè)計 3.1確定各軸轉(zhuǎn)速及檢查 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計取決于軸上零件，軸承的布置；軸上零件的定位和軸的強度。 （1）主軸的計算轉(zhuǎn)速為: (3-1) （2）各齒輪的計算轉(zhuǎn)速 傳動組C中的齒輪應(yīng)計算齒數(shù)為22的，計算得出的轉(zhuǎn)速是200r/min；73/37計算z = 37的齒輪，計算得出的轉(zhuǎn)速為125r/min；傳動組B中的齒輪計算齒數(shù)為22的，計算得出的轉(zhuǎn)速為200r/min；計算傳動組A中齒數(shù)為22的齒輪，計算得出的轉(zhuǎn)速為500r/min。 （3）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 轉(zhuǎn)速誤差： (3-2) 其中主軸標準轉(zhuǎn)速: 表3.1 轉(zhuǎn)速誤差表 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 標準轉(zhuǎn)速 16 20 25 31.5 40 50 實際轉(zhuǎn)速 15.66 19.93 24.91 30.69 39.06 48.83 轉(zhuǎn)速誤差% 2.12% 0.35% 0.36% 2.57% 2.35% 2.34% 主軸轉(zhuǎn)速 n7 n8 n9 n10 n11 n12 標準轉(zhuǎn)速 63 80 100 125 160 200 實際轉(zhuǎn)速 62.61 79.69 99.61 123.57 157.27 196.58 轉(zhuǎn)速誤差% 0.62% 0.39% 0.39% 1.14% 1.71% 1.71% 主軸轉(zhuǎn)速 n13 n14 n15 n16 n17 n18 標準轉(zhuǎn)速 250 315 400 500 630 800 實際轉(zhuǎn)速 242.21 308.28 385.35 503.81 628.89 786.11 轉(zhuǎn)速誤差% 3.11% 2.13% 3.66% 0.76% 0.18% 1.73% 轉(zhuǎn)速誤差滿足要求，所以合適。 3.2帶傳動設(shè)計 設(shè)計普通V形帶傳動必須要確定帶的型號、長度、根數(shù)。帶輪的直徑、寬度和軸孔直徑，中心距，初拉力及作用在軸上力的大小和方向等。 在確定帶輪軸孔直徑時，應(yīng)根據(jù)帶輪的安裝情況來考慮。當帶輪直接裝在電動機軸或減速器軸上時，應(yīng)該取帶輪軸孔直徑等于電動機軸或減速器軸的直徑；當帶輪裝在其他軸上時，則應(yīng)根據(jù)該軸直徑來確定。設(shè)計時，應(yīng)該檢查帶輪尺寸與傳動裝置外輪廓尺寸的相互關(guān)系。例如，電動機軸上的小帶輪半徑是否小于電動機的中心高；小帶輪軸孔直徑、長度是否與電動機外伸軸徑、長度相對應(yīng)；大帶輪外圓是否與其他零件相碰。 帶輪直徑確定后，應(yīng)該根據(jù)該直徑和滑動率計算帶傳動的實際傳動比和從動輪的轉(zhuǎn)速，并以此修正減速器所要求的傳動比和輸入轉(zhuǎn)矩。 3.1帶傳動結(jié)構(gòu)示意圖 （1）確定計算功率 取，則 （2）選取V帶型 由《機械設(shè)計》[2]查得，選擇B型帶。 （3）確定帶輪直徑 由以上已得小帶輪基準直徑, 校核帶速: (3-3) 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； -小帶輪直徑，mm； ，合適。 （4）帶傳動的中心距以及基準長度 設(shè)中心距為,則 于是 330a1200,初取中心距為700mm 帶長 （3-4） 查《機械設(shè)計》[2]得基準長度， 帶傳動實際中心距 （5）校核小帶輪包角是否符合要求 （6）確定帶的根數(shù) （3-5） 其中： -時傳遞功率的增量； -包角系數(shù)； -長度系數(shù)； （7）計算帶的張緊力 （3-6） 其中： -- 帶的傳動功率,KW； V -- 帶速,m/s； Q -- 每米帶的質(zhì)量，取 （8）計算作用在軸上的壓軸力 3.3齒輪模數(shù)的確定以及模數(shù)的校核 設(shè)計齒輪傳動必須確定齒輪的材料和熱處理方式，齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)、齒寬、分度圓直徑、齒根圓直徑、結(jié)構(gòu)尺寸、中心距等。 齒輪材料及熱處理方式的選擇，應(yīng)考慮齒輪的工作條件、傳動尺寸的要求、制造設(shè)備條件等。齒輪傳動的計算準則和方法，應(yīng)該根據(jù)齒輪工作條件和齒面硬度來確定。對于軟齒面齒輪傳動，應(yīng)該按齒面接觸疲勞強度計算齒輪直徑，驗算齒根彎曲疲勞強度；對于硬齒面齒輪傳動，應(yīng)該按齒根彎曲疲勞強度計算模數(shù)，驗算齒面接觸疲勞強度。 模數(shù)的確定： A傳動組： 分別計算各齒輪模數(shù) 計算22齒齒輪的模數(shù)： （3-7） 其中: -- 公比 ；； -- 電動機功率；； -- 齒寬系數(shù)； -- 齒輪傳動許允應(yīng)力; -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。 （3-8） 取,安全系數(shù)。 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取 。 ， 取m = 5mm。 按齒數(shù)30的計算，，可取m = 5mm； 按齒數(shù)26的計算，, 可取m = 5mm。 傳動組a的齒輪模數(shù)取m = 5mm，b = 40mm。 軸Ⅰ上齒輪的直徑： 。 軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： 。 B傳動組： 確定軸Ⅱ上齒輪的模數(shù)。 （3-9） 按22齒數(shù)的齒輪計算： 可得 m = 4.72mm 取 m = 5mm 按40齒數(shù)的齒輪計算： 可得m = 3.97mm； 按35齒數(shù)的齒輪計算： 可得m = 4.15mm； 所以軸Ⅱ齒輪的模數(shù)為m = 5mm。 于是軸Ⅱ齒輪的直徑分別為： ；。 軸Ⅲ上與軸Ⅱ的兩齒輪直徑分別為： ； C傳動組： 取m = 5mm。 軸Ⅲ上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為： 軸Ⅳ上兩齒輪的直徑分別為： 3.4齒輪強度校核 計算公式： （3-10） 1、校核a傳動組齒輪 （1） （2）確定動載系數(shù)： 《機械設(shè)計》[2]中查得系數(shù) （3） （4）確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 非對稱 查《機械設(shè)計》[2]得 （5）確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機械設(shè)計》[2]查得 （6）確定動載系數(shù): （7）由《機械設(shè)計》[2]查得 （8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 ， ， ， ， 故合適。 圖3.2 齒輪 2、校核b傳動組齒輪 （1） （2）確定動載系數(shù)： 從《機械設(shè)計》[2]中查得系數(shù) （3） （4）確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 非對稱 ,查《機械設(shè)計》得 （5）確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機械設(shè)計》[2]查得 （6）確定動載系數(shù): （7）由《機械設(shè)計》[2]查得 （8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 ， ， ， ， 故合適。 3、校核c傳動組齒輪 校核齒數(shù)為22，與驗證b用相同的方法驗算，c組齒輪同樣符合本次設(shè)計要求。 3.5主軸撓度的計算和校核 滾動軸承的型號是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在初步計算軸徑的基礎(chǔ)上進行的，故先要初算軸徑。軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強度法進行估算。初算軸徑還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%；有兩個鍵槽時，d增大10%。然后將軸徑圓整為標準值。 若減速器高速軸外伸端用聯(lián)軸器與電動機相連，則外伸端軸徑應(yīng)該考慮電動機軸及聯(lián)軸器的直徑尺寸，外伸端軸徑和電動機軸直徑應(yīng)相差不大。 1、 確定各軸最小直徑 [1]Ⅰ軸的直徑： [2]Ⅱ軸的直徑： [3]Ⅲ軸的直徑： [4]主軸的直徑： 2、軸的強度驗算 （3-11） 花鍵軸抗彎斷面系數(shù)： （3-12） 其中 d —— 花鍵軸內(nèi)徑； D —— 花鍵軸外徑； b —— 花鍵軸鍵寬； z —— 花鍵軸的鍵數(shù)。 （3-13） T —— 在危險斷面上的最大扭矩； N —— 該軸傳遞的最大功率； —— 該軸的計算轉(zhuǎn)速； M ——主動被動輪最大彎矩。 3、校核花鍵鍵的壓應(yīng)力 花鍵鍵擠壓應(yīng)力為： （3-14） 式中： ——花鍵傳遞的最大扭矩； D、d —— 花鍵的外徑和內(nèi)徑； z —— 花鍵的齒數(shù)； ——通常取為0.75。 結(jié)果符合設(shè)計要求。 圖3.3 花鍵軸 第四章 離合器的選擇及其計算 摩擦式離合器主要包括四個部分。主動部分：飛輪、離合器蓋、壓盤。從動部分：從動盤、從動軸。壓緊機構(gòu)：壓緊彈簧。操縱機構(gòu)：離合器踏板、分離拉桿、分離叉、分離套筒、分離軸承、分離杠桿等。 主、從動部分的接合元件采用摩擦副的離合器。摩擦式離合器是靠摩擦片來傳遞動力的離合器。變速器第一軸的前端由軸承支承在飛輪中心孔內(nèi)，后端由軸承支承在變速器殼上。離合器片毅借滑動花鍵與變速器第一軸相聯(lián)。壓板彈簧將壓板和離合器片緊壓在飛輪上，使離合器經(jīng)常處于接合狀態(tài)。發(fā)動機的扭矩就靠飛輪、壓板與離合器片的摩擦作用向變速器第一軸輸出。當需要使離合器分離時，踏下離合器踏板，使離合器壓板克服彈簧的張力向后移動，離合器片便與壓板、飛輪分離，離合器便處于分離狀態(tài)，發(fā)動機的扭矩就不能傳到變速器了。當需要離合器重新接合，可以緩抬起離合器踏板。壓板在彈簧的作用下向前移動，將離合器片逐漸壓在飛輪上，直至離合器片完全停止滑磨狀態(tài)，離合器便全部接合。 摩擦式離合器，按其離合器片數(shù)可分為單片離合器和雙片離合器兩種；按照壓緊彈簧的形式又可分為多彈簧式、中央彈簧式和膜片彈簧式三種。由離合器工作原理可知，摩擦式離合器所能傳遞最大扭矩的數(shù)值，取決于摩擦面的壓緊力、摩擦系數(shù)、摩擦表面的徑向尺寸和摩擦面數(shù)量。 4.1 離合器的結(jié)構(gòu)示意圖 1、確定摩擦片的徑向尺寸： 由于摩擦片的外徑尺寸受外形輪廓的限制，內(nèi)徑又是由它的軸徑來決定。內(nèi)徑和外徑尺寸決定了內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，這直接影響著離合器的結(jié)構(gòu)性能。 外摩擦片的內(nèi)徑為： 2、確定摩擦離合面的數(shù)目Z： （4-1） 其中T為離合器的扭矩： K —— 安全系數(shù)，此處取為1.3； [P ]—— 摩擦片許用比壓，取為1.2MPa； f —— 摩擦系數(shù)； S —— 內(nèi)外片環(huán)行接觸面積， （4-2） KV—— 速度修正系數(shù)； —— 結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)； —— 結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)； 3、摩擦離合器的軸向壓力Q： （4-3） 4、摩擦片的厚度一般隨著摩擦面中徑的增大而加厚，內(nèi)外片分離是的最小間隙為0.2-0.4mm。 普通車床主軸反轉(zhuǎn)的時候，一般情況下是不切削的，故反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗來確定。 第五章 傳動件驗算 5.1軸的強度校核 軸的強度校核根據(jù)裝配草圖的軸的結(jié)構(gòu)，確定作用在軸上的力的作用點。確定了力的作用點以后，可以對軸進行受力計算。校核后，如果強度不夠，應(yīng)該增加軸徑。對軸的結(jié)構(gòu)進行修改。如果已滿足強度要求，而且計算出安全系數(shù)與許用值相差不大，那么初步設(shè)計的軸的結(jié)構(gòu)正確。如果安全系數(shù)很大，就要考慮聯(lián)軸器對軸直徑、壽命、鍵連接強度的要求。 各軸的應(yīng)力公式計算： （5-1） 式中： [Rb] —— 許用應(yīng)力； W —— 抗彎斷面系數(shù)； T —— 在危險斷面上的最大扭矩； （5-2） N —— 該軸傳遞的最大功率； —— 該軸的計算轉(zhuǎn)速； 抗彎斷面系數(shù)計算公式為： （5-3） 式中： d —— 花鍵軸內(nèi)徑； D —— 花鍵軸外徑； z —— 花鍵軸的鍵數(shù)； 對于軸Ⅰ、Ⅱ，； 對于軸Ⅲ，； 可計算出： 軸Ⅰ，； 軸Ⅱ，； 軸Ⅲ，。 符合設(shè)計要求 5.2驗算花鍵鍵擠壓應(yīng)力 花鍵鍵擠壓應(yīng)力為： (5-4) 式中： —— 花鍵傳遞的最大扭矩； D、d —— 花鍵的外徑和內(nèi)徑； z —— 花鍵的齒數(shù)； ——通常取為0.75。 符合設(shè)計要求。 5.1 軸的結(jié)構(gòu)示意圖 5.3滾動軸承校核 滾動軸承的類型應(yīng)該根據(jù)所受載荷的大小、性質(zhì)、方向，軸的轉(zhuǎn)速及其工作要求進行選擇。若只承受徑向載荷或主要是徑向載荷而軸向載荷較小，軸的轉(zhuǎn)速較高，則選擇深溝球軸承，若軸承承受徑向力和較大的軸向力或需要調(diào)整傳動件的軸向位置，則應(yīng)該選擇角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。由于圓錐滾子軸承裝拆調(diào)整方便、價格較低，故應(yīng)用最多。根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件的軸向定位和固定，估計出裝軸承處的軸徑，再選用直徑系列為輕系列或中系列的軸承，這樣可以初步定出滾動軸承型號。 在前面已經(jīng)確定了滾動軸承的類型，這樣就可以對滾動軸承進行壽命計算和校核。軸承的壽命要和減速器的壽命相仿。如果壽命不夠，可以考慮選擇其他的軸承。如果壽命太大，可以考慮選擇小一點的軸承。 對滾動軸承的壽命進行校核： (5-5) 式中： L —— 額定壽命； B —— 額定動負荷[N]； —— 速度系數(shù)，； —— 工作情況系數(shù)； ε—— 壽命系數(shù)，對于球軸承：ε= 3 ；對于滾子軸承：ε=10/3； Ks—— 壽命系數(shù)； Km —— 功率利用系數(shù)； Kn —— 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)； KT —— 工作期限系數(shù)； K —— 齒輪輪換工作系數(shù)； P —— 當量動載荷[N ]； 符合設(shè)計要求。 5.4齒輪的強度計算 一般主要是高速傳動齒輪接觸疲勞強度的校核和低速傳動齒輪的彎曲疲勞強度的校核。 齒輪為22的齒輪模數(shù)mi： (5-6) 式中： N —— 傳遞的額定功率[KW]； —— 計算轉(zhuǎn)速； —— 齒寬系數(shù) ，此處值為6 ； z1 —— 為齒輪齒數(shù)； i —— 大的齒輪與小的齒輪齒數(shù)之比； —— 壽命系數(shù)：； KT —— 工作期限系數(shù)：； T ——； n1 —— 齒輪的最低轉(zhuǎn)速； c0 —— 基準循環(huán)次數(shù)； m —— 疲勞曲線指數(shù)； K n —— 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)； KN—— 功率利用系數(shù)； Kq —— 材料強化系數(shù)； Kc —— 工作狀況系數(shù)，??； Kd —— 動載荷系數(shù)； Kb —— 齒向載荷分布系數(shù)； —— 許用接觸應(yīng)力，； 計算得 ,所以選模數(shù)。 齒數(shù)為30的齒輪模數(shù) (5-7) 其中 Y —— 齒形系數(shù)； —— 許用彎曲應(yīng)力； 計算得，選模數(shù)為3。 用一樣的方法驗算，其他齒輪也都達到了本次設(shè)計的要求。 5.5計算跨距 前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承。 當量外徑 主軸剛度：由于 對于機床的剛度要求，取阻尼比 當時, 取 計算 由此可知，機床主軸是合格的。  第六章 結(jié) 論 CA6140的主軸箱控制著整個車床的動力來源，是車床的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，但同時又很精巧。 主軸箱是各種變速齒輪、主軸、制動裝置的載體，那么箱體在主軸箱中又起支承和定位的作用，主軸箱中有15根軸，靠箱體保證軸的定位。軸和齒輪的設(shè)計很重要。通過對軸的剛度以及軸承疲勞強度的計算和齒輪強度、接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力等大量的計算，來確定是否符合該主軸箱的整體設(shè)計。最后通過繪圖軟件將設(shè)計呈現(xiàn)出來。 在做設(shè)計的過程中，主軸的控制，最開始考慮用離合器來控制主軸的正反轉(zhuǎn)，但是設(shè)計量比較大。通向老師請教學(xué)習以及查閱資料了解到可以直接用電動機的正反轉(zhuǎn)來控制。這樣大大減少了設(shè)計量，簡化了計算過程，也使操作更加方便。而齒輪的嚙合方面，通過使主、從動齒輪相鄰?fù)瑐?cè)齒輪廓的嚙合線上所卡的線段相同，使齒輪達到了更好的嚙合。  參考文獻 [1] 龔溎義. 機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000. [2] 濮良貴, 紀名剛. 機械設(shè)計[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006. [3] 程憲平. 機電傳動與控制[M]. 武漢: 華中科技大學(xué)出版社, 2010. [4] 鄒青, 呼詠. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2011. [5] 唐增寶, 常建娥. 機械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 武漢: 華中科技大學(xué)出版社. [6] 韓進宏. 互換性與技術(shù)測量[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2007. [7] 上海柴油機廠工藝設(shè)備研究所編. 金屬切削機床夾具設(shè)計手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2002. [8] 趙雪松, 趙曉芬. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 武漢: 華中科技大學(xué)出版社, 2006. [9] 陳立德. 機械制造裝備設(shè)計—課程設(shè)計[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007. [10] 毛謙德, 李振清. 袖珍機械設(shè)計師手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2002. [11] 戴曙. 金屬切削機床[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2005. [12] 曹桄, 高學(xué)滿. 金屬切削機床掛圖[M]. 上海: 上海交通大學(xué)出版社, 2001. [13] 方世杰. 機械優(yōu)化設(shè)計[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2003. [14] 范思沖. 畫法幾何及機械制圖[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2005. [15] 鄭文緯, 吳克堅. 機械原理[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006. [16] 劉鴻文. 材料力學(xué)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006.  致 謝 轉(zhuǎn)眼間，就要告別大學(xué)生活了。畢業(yè)設(shè)計對我們來說是一個挑戰(zhàn)，是我們每個畢業(yè)生的一個必修課題。畢業(yè)設(shè)計是立足于四年所學(xué)的基礎(chǔ)之上，對其進行綜合利用，積累和創(chuàng)新的過程。在這次設(shè)計過程中，設(shè)計指導(dǎo)老師魏老師給予了我們很多的支持和幫助，在此我對魏老師在設(shè)計中對我們的指點和教導(dǎo)表示衷心的感謝！同時對那些在做畢業(yè)設(shè)計過程中幫助過我的同學(xué)以及老師們表示衷心的感謝。因為是大家的幫助使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。