12級(jí)機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)含5張CAD圖N=35~1600;公比1.41;P=7.5KW.zip
12級(jí)機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)含5張CAD圖N=35~1600;公比1.41;P=7.5KW.zip,12,機(jī)床,主軸,傳動(dòng)系統(tǒng),設(shè)計(jì),CAD,35,1600,公比,1.41,7.5,KW
機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
一、題目來(lái)源
本題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際。
二、研究（設(shè)計(jì)）目的和意義
在金屬切削機(jī)床的設(shè)計(jì)中,機(jī)床主軸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴,是機(jī)床最重要的部件之一。而主軸又是剛度薄弱的環(huán)節(jié)，它的前端安裝著-卡盤(pán)與工件，直接參與切削加工，主軸的變形和振動(dòng)對(duì)機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量影響最大。因此，機(jī)床設(shè)計(jì)的成功關(guān)鍵取決于主軸設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。主軸設(shè)計(jì)主要是根據(jù)零件的加工條件、加工要求、機(jī)床配置參數(shù)和結(jié)構(gòu)等合理地選擇主軸的主參數(shù)。而參數(shù)選擇是否合適將對(duì)機(jī)床最終的加工精度產(chǎn)生直接影響，并決定機(jī)床的加工質(zhì)量和使用性能。本課題是以普通車(chē)床為研究目標(biāo)，從其主軸箱及主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)組成分析、分級(jí)變速分析、傳動(dòng)件的計(jì)算分析的幾個(gè)方面進(jìn)行研究。為優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和改善傳動(dòng)系統(tǒng)的精度及穩(wěn)定特性提供必要的理論依據(jù)通過(guò)本課題的研究，使機(jī)床結(jié)構(gòu)更加緊湊，?性能更加優(yōu)越。
在目前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的年代，主軸優(yōu)化設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)中主軸設(shè)計(jì)的有效手段，它既克服了以往設(shè)計(jì)方法中的盲目性，又提高了主軸的設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可靠性。本文介紹一.種主軸多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，具有設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。
三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)
[1]儲(chǔ)開(kāi)宇，杜必強(qiáng)，段松屏.機(jī)床主軸參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì).華北電力大學(xué)，河北保定，071003；
[2]夏伯雄數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展及其趨勢(shì)[J].精密制造與自動(dòng)化,?2008?(1)：6-8；
[3]劉小敏,王元生我國(guó)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2006,19(4)：23-25；
II-1
[4]江仁潔，何建新.我國(guó)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].湖南農(nóng)機(jī)，2007?(3)：140-141；
[5]秦宏偉.我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀及方向[J] .機(jī)械制造與研究200736?(5)?38-40；
[6]賈亞洲.金屬切削機(jī)床概論[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993；
[7]許曉旸.專(zhuān)用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)[M] .重慶：重慶大學(xué)出版社，2003；
[8]范云張、陳兆年.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.7；
[9]吳圣莊. 金屬切削機(jī)床[M] .北京：高等教育出版社，2008；
[10]翁世修、王良申. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M],上海：上海交通大學(xué)出版社，1986；
[11]汪建曉、王為. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M] .武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007；
[12]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986；
[13]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（下冊(cè)）[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986。
四、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1948年， 美國(guó)Parsons(帕森斯)公司為制造飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓的板狀樣板;提出在坐標(biāo)機(jī)床_上采用數(shù)字脈沖控制的加工方法，并與麻省理工學(xué)院合作,于1952年成功研制出世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。后由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及微電子技術(shù)等發(fā)展比較緩慢,數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也受到了嚴(yán)重的制約,直到20世紀(jì)60年代集成電路的出現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床進(jìn)入了全新的發(fā)展階段。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，對(duì)原有機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)生了巨大的神擊，給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來(lái)深刻的變化。目前，數(shù)控機(jī)床己發(fā)展到第六代,即以PC機(jī)為基礎(chǔ),向著開(kāi)放化、智能化、圖形化等方面發(fā)展。
我國(guó)數(shù)控機(jī)床及技術(shù)起始于1958年，是由清華大學(xué)和北京第一機(jī)床廠共同
II-2
研制成功的。我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直受到國(guó)家經(jīng)濟(jì)狀況、數(shù)控技術(shù)發(fā)展水平與國(guó)家扶持政策的制定等三大因素的影響。
根據(jù)中國(guó)機(jī)床工業(yè)協(xié)會(huì)所提供的數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)的數(shù)控機(jī)床行業(yè)已經(jīng)建立起國(guó)家超精密機(jī)床工程技術(shù)研究中心、國(guó)家精密工具工程技術(shù)研究中心、國(guó)家高效磨削工程技術(shù)研究中心、國(guó)家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心和國(guó)家高檔數(shù)控I程研究中心等。我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展后,在很多方面都取得了令人矚目的成就，由最初的一窮二白已經(jīng)發(fā)展到在立足自主創(chuàng)新的同時(shí)積極消化吸收國(guó)際資源，提高國(guó)產(chǎn)品牌的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
首先，高中檔數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)研發(fā)取得了較大的進(jìn)展，在五軸聯(lián)動(dòng)、高速加工、超精加工、復(fù)合加工、數(shù)字化設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)上也取得了重大突破,形成了一批中檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化基地。我國(guó)成為繼美國(guó)、日本之后世界第三個(gè)能生產(chǎn)此類(lèi)專(zhuān)用設(shè)備的國(guó)家。
其次,在高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)創(chuàng)新方面也取得了重大突破。濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)自行研制了高速五軸數(shù)控龍門(mén)銑床，既可滿足大型水泵葉片曲面加工精度的要求,也可用于大型模具加工。沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)開(kāi)發(fā)出五軸車(chē)銑復(fù)合加工中心，并實(shí)現(xiàn)了系列化、規(guī)格化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。北京機(jī)電研究院高技術(shù)股份有限公司成功研制出我國(guó)第一臺(tái)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速加工中心，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)15000 r/min,X、y軸最大加速度分別為0.8g和1.5g,有效解訣了在高加速及高速運(yùn)動(dòng)條件下保證機(jī)床剛性和精度的機(jī)床結(jié)構(gòu)布局問(wèn)題。杭州機(jī)床集團(tuán)自主研發(fā)了七軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控成形磨床，特別適合難加工材料零件多方向、凸凹面、圓弧面的精密加工,不僅成形精度好，而且大大提高了生產(chǎn)效率。武漢重型機(jī)床廠研制出的CKX53160數(shù)控單柱移動(dòng)立式車(chē)銑床,保證了三峽水電站550詎型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的加工,另外還研制出重型七軸五聯(lián)動(dòng)車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床，可承重100t,能一次裝夾完成螺旋槳的全部工序加工,是我國(guó)第-臺(tái)自行研制的大型螺旋槳數(shù)控五軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
五、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路
5.1 主要研究?jī)?nèi)容
車(chē)床主軸箱設(shè)計(jì)，主要包括三方面的設(shè)計(jì)，即:根據(jù)設(shè)計(jì)題目所給定的機(jī)床用途、規(guī)格、主軸極限轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比或級(jí)數(shù)，確定其他有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，選定主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速值通過(guò)分析比較，選擇傳動(dòng)方案擬定結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速
III-3
圖;確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑;繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)機(jī)床類(lèi)型和電動(dòng)機(jī)功率，確定主軸及各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初定傳動(dòng)軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動(dòng)帶型號(hào)及根數(shù)，;裝配草圖完成后要驗(yàn)算傳動(dòng)件(傳動(dòng)軸、主軸、齒輪、滾動(dòng)軸承)的剛度、強(qiáng)度或壽命。最后，完成運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力設(shè)計(jì)后，要將主傳動(dòng)方案“ 結(jié)構(gòu)化”， 設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤(rùn)滑與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)。
5.2 關(guān)鍵問(wèn)題
主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)，以滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。
主電機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的動(dòng)力要求。
主傳動(dòng)的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗震性,熱變形和噪聲要小，傳動(dòng)效率高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。
操縱靈活可靠，維修方便，潤(rùn)滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟(jì)性要求。
5.3 解決思路
（1）設(shè)定機(jī)床主軸箱的整體尺寸；
（2）通過(guò)給定的技術(shù)參數(shù)來(lái)初步設(shè)定主分軸、齒輪數(shù)等的結(jié)構(gòu)尺寸；
（2）對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行理論力學(xué)分析，精確計(jì)算選定尺寸及材料；
（3）由電機(jī)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)至進(jìn)給系統(tǒng)的參數(shù)反饋，校核所選定主軸和轉(zhuǎn)動(dòng)軸尺寸的合理性；
（4）完成整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖及零件圖。
六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所必須具備的工作條件
所必須具備的工作條件：
（1）二維繪圖軟件CAD；
（2）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)windows10。
七、預(yù)期成果（達(dá)到目標(biāo)）
3-4
通過(guò)機(jī)床主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高主軸組件的精度、抗震性,減小熱變形和噪聲，從而提高傳動(dòng)效率；保證機(jī)構(gòu)和元件足夠的強(qiáng)度和剛度。
系統(tǒng)掌握機(jī)械設(shè)計(jì)和驗(yàn)算方法，了解傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，鞏固加深專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高綜合運(yùn)用能力。
八、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排
2018年10月21日 指導(dǎo)老師下發(fā)任務(wù)書(shū)
2018年10月21日—11月20日 查閱參考文獻(xiàn)及完成開(kāi)題報(bào)告、開(kāi)題答辯
2018年11月21日—2019年1月20日 初步完成畢業(yè)設(shè)計(jì)資料，中期檢查
2019年1月21日—2019年5月10日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)主體工作
2019年5月11日—2019年5月20日 指導(dǎo)教師完成各項(xiàng)審查及相關(guān)簽字
2019年5月21日—2019年6月4日 評(píng)閱教師完成評(píng)閱意見(jiàn)及相關(guān)簽字
2019年6月5日—2019年6月10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
九、指導(dǎo)老師審查意見(jiàn)
任務(wù)書(shū)
學(xué)院 XXX 專(zhuān)業(yè) XXX 班級(jí)XXX
學(xué)生姓名 XXX 指導(dǎo)教師/職稱 XXX
1． 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
車(chē)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)起止時(shí)間： 20XX年10月 ～ 20XX年6月
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）
參考文獻(xiàn)：
[1]賈亞洲.金屬切削機(jī)床概論[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993；
[2]許曉旸.專(zhuān)用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)[M] .重慶：重慶大學(xué)出版社，2003；
[3]范云張、陳兆年.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.7；
[4]吳圣莊. 金屬切削機(jī)床[M] .北京：高等教育出版社，2008；
[5]翁世修、王良申. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M],上海：上海交通大學(xué)出版社，1986；
[6]汪建曉、王為. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M] .武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007；
[7]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986；
[8]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（下冊(cè)）[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986；
原始數(shù)據(jù)：
1）床身上最大回轉(zhuǎn)直徑： 400mm
2）刀架上的最大回轉(zhuǎn)直徑： 200mm
3）主軸通孔直徑： 40mm
4）主軸前錐孔： 莫式6號(hào)
5）最大加工工件長(zhǎng)度： 1000mm
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要任務(wù)
（1）機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)的確定
（2）主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（3）車(chē)床主軸箱組件的設(shè)計(jì)
（4）繪制主箱體裝配圖及部分零件圖
5．任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 20XX 年 10 月 21 日 指導(dǎo)教師(簽字)
車(chē)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
[摘要] 現(xiàn)代工業(yè)離不開(kāi)制造，在機(jī)械工業(yè)中使用最多的制造工具就是車(chē)床,CA6140車(chē)床是一種普遍又方便的車(chē)床，也是普通機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)所需的設(shè)備之一。在機(jī)械加工車(chē)間中，車(chē)床約占據(jù)機(jī)床總數(shù)的一半左右，車(chē)床的加工范圍很廣，主要加工回轉(zhuǎn)類(lèi)零件，其中包括：外圓、端面、內(nèi)圓、錐面、螺紋等等。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)CA6140車(chē)床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)。車(chē)床主軸箱是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)部件。設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸，軸承，帶輪，離合器和制動(dòng)器等），主軸組件，縱機(jī)構(gòu)，潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置。
設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括確定車(chē)床的主要參數(shù)，從而擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，計(jì)算和校核主要零部件，主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)，并且利用專(zhuān)業(yè)制圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計(jì)和處理。
[關(guān)鍵詞] CA6140機(jī)床;主軸箱;傳動(dòng);設(shè)計(jì)
I
Design of lathe spindle box system
[abstract] Modern industry can not be separated from manufacturing, the most commonly used manufacturing tool in the machinery industry is lathe, CA6140 lathe is a universal and convenient lathe, but also one of the equipment needed by ordinary mechanical equipment manufacturing enterprises. In the machining workshop, the lathe accounts for about half of the total number of machine tools, the lathe processing range is very wide, mainly machining rotary parts, including: outer circle, end face, inner circle, cone, thread and so on. This design mainly aims at the spindle box of CA6140 lathe. Lathe spindle box is a more complex transmission component. The structure of the designed spindle gearbox includes transmission parts (transmission) Structural design and layout of moving shaft, bearing, pulley, clutch and brake, spindle assembly, longitudinal mechanism, lubrication sealing system and box and its couplings.
The contents of the design mainly include determining the main parameters of the lathe, so as to draw up the transmission scheme and transmission system diagram, calculate and check the main parts, and the assembly design of the spindle gearbox. And the professional drawing software is used to design and deal with the parts
.[Keywords] CA6140 machine tool ;spindle box ;transmission ;design
目錄
中文摘要 VI
外文摘要 VII
1前言 1
2 選題背景 2
2.1課題研究的目的與意義 2
2.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 2
2.3課題研究的主要內(nèi)容 2
2.4預(yù)期目標(biāo) 2
3參數(shù)的擬定 4
4主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5
4.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定 5
4.2 結(jié)構(gòu)分析式 6
4.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 7
4.4 確定傳動(dòng)組中各軸的轉(zhuǎn)速 9
4.5 確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù) 9
4.6 動(dòng)力設(shè)計(jì) 11
5 離合器的設(shè)計(jì) 13
5.1 離合器的功用、分離和滿足的要求 13
5.2 摩擦式離合器 13
5.3 機(jī)械壓緊式摩擦離合器 15
6 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 17
6.1 制動(dòng)器的功用、要求、分類(lèi)和構(gòu)造 17
6.2 制動(dòng)器的計(jì)算 17
6.3 操縱機(jī)構(gòu)的功用和要求 19
6.4 操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 20
7 傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 21
7.1 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算設(shè)計(jì) 21
7.2 估算各傳動(dòng)軸的最小直徑 30
7.3 各傳動(dòng)軸的校核 31
8 機(jī)床主軸組件的設(shè)計(jì) 32
8.1 主軸結(jié)構(gòu) 32
8.2 主軸剛度的校核 33
8.3主軸的潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)與密封 36
8.4 密封裝置設(shè)計(jì) 36
8.5 車(chē)床主軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑方式 36
8.6 主軸箱體的設(shè)計(jì) 37
總結(jié) 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 41
V
1前言
本課題主要研究車(chē)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，意義在于更高精度和效率的車(chē)床可以更好地推動(dòng)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對(duì)于加工中心的生產(chǎn)發(fā)揮著重要的作用，對(duì)與機(jī)床的研究和發(fā)展一直都在進(jìn)行，世界各地都想研究出更加數(shù)控化、效率化、精準(zhǔn)化的加工車(chē)床，本課題主要針對(duì)效率化和精準(zhǔn)化展開(kāi)研究，希望能用自己學(xué)到的知識(shí)，為自己所處的行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量！
車(chē)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)包含有帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，摩擦離合器，鍵連接制動(dòng)器，通過(guò)各個(gè)軸之間同中心距同模數(shù)，不同齒數(shù)的齒輪嚙合和位置變化達(dá)到不同級(jí)數(shù)的速度變化從而達(dá)到不同的加工效果。
此論文主要是對(duì)主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也就是對(duì)主軸箱內(nèi)各個(gè)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，達(dá)到工作標(biāo)準(zhǔn)，符合設(shè)計(jì)要求。
主軸箱是車(chē)床的重要系統(tǒng)，直接影響到加工效果，設(shè)計(jì)出精密的傳動(dòng)系統(tǒng)可以大大地提高生產(chǎn)效率。
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2 選題背景
2.1課題研究的目的與意義
CA6140車(chē)床非常廣泛地用于機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)加工，作為最普遍又實(shí)用的器械，內(nèi)部各個(gè)零部件都在不斷地發(fā)展和優(yōu)化，其中直接影響到車(chē)床加工質(zhì)量的就是主軸箱，擁有精密又實(shí)用的主軸箱是各個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)不斷追求的目標(biāo)，本課題主要通過(guò)設(shè)計(jì)和計(jì)算出固定參數(shù)的車(chē)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)，使其達(dá)到加工需求和規(guī)定尺寸和效率。
2.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
作為最具有代表性的金屬切削加工設(shè)備之一，世界各地都沒(méi)有停止過(guò)對(duì)CA6140的更新和優(yōu)化，精準(zhǔn)化、數(shù)控化一直都是人們的目標(biāo)，國(guó)內(nèi)外加工追求的效果都是為了更高效率的生產(chǎn)和更高精度的產(chǎn)品。
工業(yè)代表著一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)力，近年來(lái)我國(guó)出口的機(jī)械產(chǎn)品數(shù)量顯著增長(zhǎng)，在這個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的狀況下，我們國(guó)家的生產(chǎn)力始終保持領(lǐng)先，是非常值得驕傲的，它不僅代表著經(jīng)濟(jì)，也代表著一個(gè)國(guó)家的實(shí)力，從國(guó)防安全到生產(chǎn)力，我國(guó)加工中心技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，但是只有不斷地改進(jìn)和優(yōu)化，才能在科技國(guó)防方面更加強(qiáng)大。
2.3課題研究的主要內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)的主軸箱主要組成部分為傳動(dòng)部件、主軸箱、潤(rùn)滑。對(duì)這三個(gè)方面進(jìn)行了包括選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算校核等工作。
(1)傳動(dòng)部件是整個(gè)主軸箱系統(tǒng)的核心部分，其中包括有傳動(dòng)軸、離合器、軸承等零部件，通過(guò)變速的方式達(dá)到級(jí)數(shù)的變化，達(dá)到不同的切削效果。
(2)主軸箱是所有傳動(dòng)零部件的外殼，可以起到固定、保護(hù)、防塵的作用。
(3)潤(rùn)滑是主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)工作過(guò)程中最重要的技術(shù)措施，可以達(dá)到減少摩擦、減緩 磨損、延長(zhǎng)工作疲勞壽命的作用。
2.4預(yù)期目標(biāo)
完成車(chē)床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是重要目的，其過(guò)程不僅是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的考核和總結(jié)，也能通過(guò)查找有關(guān)書(shū)籍學(xué)到更多的內(nèi)容。過(guò)程是不斷探索和耐心完善的
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過(guò)程，以達(dá)到設(shè)計(jì)精度和校核設(shè)計(jì)要求。
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3參數(shù)的擬定
(1)尺寸參數(shù)床身上最大回轉(zhuǎn)直徑： 400mm
刀架上的最大回轉(zhuǎn)直徑： 200mm
主軸通孔直徑： 40mm
主軸前錐孔： 莫式6號(hào)
最大加工工件長(zhǎng)度： 1000mm
（2）根據(jù)工況，確定主軸最高轉(zhuǎn)速有采用YT15硬質(zhì)合金刀車(chē)削碳鋼工件獲得，主軸最低轉(zhuǎn)速有采用W16Cr4V高速鋼刀車(chē)削鑄鐵件獲得。
查閱相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值表，其中轉(zhuǎn)速最高為1600r/min，最低為35r/min的機(jī)床最為合適。
公比取為1.41，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=12。
（3）動(dòng)力參數(shù)一般是指機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率。選用功電動(dòng)機(jī)為7.5KW的Y-132M-4型籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。
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4主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定
(1)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用V帶輸入、傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)、其中包括主軸箱內(nèi)的齒輪；
(2)傳動(dòng)形式采用集中式傳動(dòng)；
(3)可以通過(guò)帶式制動(dòng)器換向和兩個(gè)不同方向的片式摩擦離合器這兩種方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸箱的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和速度的變化；
(4)變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。
根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：
圖1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖
為了滿足不同的制造需求，應(yīng)該以經(jīng)濟(jì)和實(shí)用為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該結(jié)合結(jié)合具體的機(jī)床進(jìn)行分析。一般應(yīng)該滿足的要求有以下幾點(diǎn)：
（1）滿足機(jī)床使用性能要求。（2）滿足機(jī)床工作性能的要求。（3）滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。（4）滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的要求。（5）調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、
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合理，便于加工和裝配。防護(hù)性能好，使用壽命長(zhǎng)。
4.2 結(jié)構(gòu)分析式
（1）確定變速組的數(shù)目
① ② ③
（2）確定變速組的排列方案
主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用2。整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)為降速傳動(dòng)，也要符合書(shū)中描述的傳動(dòng)副前多后少的原則，按照傳動(dòng)順序，應(yīng)該將傳動(dòng)副多的傳動(dòng)副放在前面，可以大大的減少傳動(dòng)系統(tǒng)的尺寸、節(jié)省空間。綜上所述，因此傳動(dòng)式取為的方案。
其結(jié)構(gòu)式為：。式中，12級(jí)轉(zhuǎn)速分別分配給a、b、c三個(gè)傳動(dòng)組上分別是3、2、2，分別代表3個(gè)傳動(dòng)副、2個(gè)傳動(dòng)副、兩個(gè)傳動(dòng)副。結(jié)構(gòu)式的下標(biāo)1、3、6，分別表示各變速組的級(jí)比指數(shù)，級(jí)比指數(shù)用表示。
在降速傳動(dòng)系統(tǒng)中，選用的齒輪直徑過(guò)大會(huì)對(duì)最小傳動(dòng)比產(chǎn)生一定的影響 ；在升速時(shí)會(huì)使傳動(dòng)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，例如震動(dòng)，會(huì)對(duì)最大傳動(dòng)比產(chǎn)生影響。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小。
從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖2所示：
圖2 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)
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檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組：
其中，，
所以 ，合適。
4.3 繪制轉(zhuǎn)速圖
4.3.1 轉(zhuǎn)速圖的擬定原則
擬定轉(zhuǎn)速圖是設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的重要內(nèi)容：
（1）傳動(dòng)副前多后少的原則 （2）傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則 （3）確定各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比的原則 （4）分配傳動(dòng)比的原則 （5）為降低機(jī)床噪聲應(yīng)該考慮的原則 （6）為減少空載功率損失應(yīng)考慮的原則
以上的原則在設(shè)計(jì)主傳動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)一般應(yīng)該遵循的原則，但有時(shí)候還須根據(jù)具體的情況加以靈活運(yùn)用。
4.3.2 擬定轉(zhuǎn)速圖
（1）分配總降速傳動(dòng)比
總降速傳動(dòng)比
又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(dòng)副。
（2）確定傳動(dòng)軸軸數(shù)
傳動(dòng)軸軸數(shù)等于變速組數(shù)和定比傳動(dòng)副數(shù)之和加上1： 。
（3）確定基本組和擴(kuò)大組
確定一個(gè)變速組級(jí)比指數(shù)為1，稱為基本組?；窘M的級(jí)比指數(shù)用表示，即，則為基本組。
后面的變速組因起變速擴(kuò)大作用，所以統(tǒng)稱為擴(kuò)大組。第二變速組為第一擴(kuò)大組，其級(jí)比指數(shù)為，第一變速組通過(guò)第二變速組擴(kuò)大，通過(guò)第三變速組繼續(xù)擴(kuò)大，其級(jí)比指數(shù)為。
（4）繪制轉(zhuǎn)速圖
畫(huà)5根距離相等的豎直線代表5根軸；畫(huà)12根距離相等的水平線代表12級(jí)轉(zhuǎn)速，這樣便形成了轉(zhuǎn)速圖格線。
①確定各級(jí)轉(zhuǎn)速
由，，確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：
1600、1120、800、560、400、280、200、140、100、71、50、35。
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②電動(dòng)機(jī)軸與Ⅰ軸之間增加的齒輪傳動(dòng)為定比傳動(dòng)，其傳動(dòng)比為
=
是降速傳動(dòng)，傳動(dòng)線向右下方傾斜兩格。
③軸Ⅰ與Ⅱ之間的變速組a共有三個(gè)傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比分別為：
在轉(zhuǎn)速圖上軸Ⅰ與Ⅱ之間有三條傳動(dòng)線，分別為水平、向右下方降一格、向右下方降兩格。
④軸Ⅱ與Ⅲ之間的變速組b有兩個(gè)傳副，其傳動(dòng)比分別為：
在轉(zhuǎn)速圖上，Ⅱ軸的每一個(gè)轉(zhuǎn)速都有兩條傳動(dòng)線與Ⅲ軸相連，分別是水平和向右下方降三格。由于Ⅱ軸有三種轉(zhuǎn)速，每種轉(zhuǎn)速都通過(guò)兩條線與Ⅲ軸相連，故Ⅲ軸共得到種轉(zhuǎn)速。連線中的平行線代表同一傳動(dòng)比。
⑤Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組c也有兩個(gè)傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比分別為：
在轉(zhuǎn)速圖上，Ⅲ軸的每一個(gè)轉(zhuǎn)速都有兩條傳動(dòng)線與Ⅳ軸相連，分別是向右下方升二格和向右下方降四格。由于Ⅲ軸有三種轉(zhuǎn)速，每種轉(zhuǎn)速都通過(guò)兩條線與Ⅳ軸相連，故Ⅳ軸共得到種轉(zhuǎn)速。
圖3 轉(zhuǎn)速圖
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4.4 確定傳動(dòng)組中各軸的轉(zhuǎn)速
在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸都按傳動(dòng)順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開(kāi)始確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速：
①先來(lái)確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，
Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速為：800、560、400、280、200、140。
② 確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致傳動(dòng)比太小，可取：，
軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：800、560、400。
③ 確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速
對(duì)于軸Ⅰ，其級(jí)比指數(shù)為1,可?。?
，，
確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為800。
4.5 確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)
當(dāng)變速組的傳動(dòng)比確定之后，可以確定齒輪齒數(shù)等。確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題是：
（1）齒輪的齒數(shù)過(guò)大，會(huì)使兩軸之間的中心距加大，從而影響到整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的大小，也不利于節(jié)省空間和安裝。一般推薦齒數(shù)和。
（2）最小齒輪的齒數(shù)應(yīng)該盡可能小，但是要考慮：①最小齒輪不發(fā)生根切現(xiàn)象，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪一般取最小齒數(shù)。②兩軸間最小中心距應(yīng)該取得適當(dāng)。齒輪的齒數(shù)太小，軸之間的中心距會(huì)變小，會(huì)對(duì)軸承等零件的選擇造成影響。
在確定齒輪的齒數(shù)時(shí)，應(yīng)注意合理地選取齒數(shù)和。齒數(shù)的確定有時(shí)需要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)，即初選齒數(shù)和，確定主被動(dòng)齒輪的齒數(shù)，計(jì)算齒輪模數(shù)，如模數(shù)過(guò)大應(yīng)該增加齒數(shù)和，反之減少齒數(shù)和。為了減少反復(fù)的次數(shù)按傳遞轉(zhuǎn)矩要求可初選中心距設(shè)定齒輪模數(shù)，再算出齒數(shù)和。如齒輪模數(shù)取得過(guò)小，齒輪經(jīng)不起沖擊易磨損；如取得過(guò)大，
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齒數(shù)和將較小，使變速組內(nèi)的最小齒輪齒數(shù)小于17，產(chǎn)生根切現(xiàn)象，最小齒輪也有可能無(wú)法套裝到軸上。
①傳動(dòng)組a:
有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比分別為：
，，
查參考文獻(xiàn)[13]表3.9可得到：
時(shí)：……57、60、63、66、69、72、75、78……
時(shí)：……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……
時(shí)：……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……
可取60,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：20、25、30。
于是，，
可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：40、35、30。
①傳動(dòng)組b:
有兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比分別為：
，
查參考文獻(xiàn)[13]表3.9可以得到,
時(shí)：……69、72、73、76、77、80、81、84、87……
時(shí)：……70、72、74、76、78、80、82、84、86……
可取 72，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：18、36。
于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：54、36。
②傳動(dòng)組c:
有兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比分別為：
,
查參考文獻(xiàn)[13]表3.9可以得到,
時(shí)：……84、85、89、90、94、95……
時(shí)： ……72、75、78、81、84、87、89、90……
可取 90，則：
為降速傳動(dòng)，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為18；
為升速傳動(dòng)，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。
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于是得,，得軸Ⅲ兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。
4.6 動(dòng)力設(shè)計(jì)
4.6.1 確定各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速為傳遞主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)件的最低轉(zhuǎn)速為。當(dāng)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定之后，就可以從轉(zhuǎn)速圖上確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。
（1）確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：
主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為
（2）各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：
各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速共6級(jí)轉(zhuǎn)速，最低轉(zhuǎn)速為140。通過(guò)雙聯(lián)齒輪使主軸獲得兩級(jí)轉(zhuǎn)速：35和280。280比主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速高，能傳遞全部的功率，故Ⅳ軸的140轉(zhuǎn)速也能傳遞全部功率是計(jì)算轉(zhuǎn)速。軸Ⅲ共有3級(jí)轉(zhuǎn)速，其最低轉(zhuǎn)速為400。通過(guò)三聯(lián)齒輪使Ⅲ軸獲得6級(jí)轉(zhuǎn)速（其范圍是）都能傳遞全部功率，故Ⅱ軸400的轉(zhuǎn)速也能傳遞全部功率，使計(jì)算轉(zhuǎn)速。
表1 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）
電動(dòng)機(jī)
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
Ⅳ軸
1450
800
400
140
98.11（100）
4.6.2 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速
各變速組中尺寸最小的齒輪是變速組中最薄弱的，所以計(jì)算的時(shí)候選用最小的齒輪進(jìn)行計(jì)算。
Ⅲ-Ⅳ軸之間變速組的最小齒輪是，經(jīng)過(guò)該齒輪的傳動(dòng)，使主軸獲得的從共6級(jí)轉(zhuǎn)速，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是，故的齒輪在時(shí)能夠傳遞全部功率，是計(jì)算轉(zhuǎn)速。
Ⅱ-Ⅳ軸之間變速組的最小齒輪是，經(jīng)過(guò)該齒輪的傳動(dòng)，使主軸獲得的從
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共3級(jí)轉(zhuǎn)速，Ⅲ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是140，故的齒輪在轉(zhuǎn)速400時(shí)能夠傳遞全部功率，是計(jì)算轉(zhuǎn)速。依此類(lèi)推，各變速組的最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如表2所示：
表2 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）
30（電動(dòng)機(jī)）
20（Ⅰ軸）
18（Ⅱ軸）
18（Ⅲ軸）
1450
800
400
400
4.6.3 驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速誤差
主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值可以表示為主軸轉(zhuǎn)速誤差，如下：
所以主軸的轉(zhuǎn)速合適。
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5 離合器的設(shè)計(jì)
5.1 離合器的功用、分離和滿足的要求
離合器用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的啟停、換向和變速。對(duì)于經(jīng)常啟停的中等功率的機(jī)床，一般用離合器啟停和換向，例如普通車(chē)床、六角車(chē)床及搖臂鉆床等。
離合器按其結(jié)合部分的特點(diǎn)分為嚙合式和摩擦式兩大類(lèi)。其優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：
1.摩擦離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中結(jié)合，并可其過(guò)載保護(hù)的作用，結(jié)合平穩(wěn)，無(wú)沖擊。嚙合式離合器不能在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中結(jié)合，結(jié)合的過(guò)程有沖擊。
2.再相同尺寸的條件下，嚙合式離合器能傳遞的扭矩大于摩擦式，或者說(shuō)傳遞相同的扭矩，摩擦離合器的尺寸大于嚙合式的。
3.嚙合式離合器為剛性傳動(dòng)，無(wú)打滑現(xiàn)象，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，可用于內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈。摩擦離合器在摩擦過(guò)程中會(huì)有打滑現(xiàn)象，沒(méi)有精確的傳動(dòng)比，不能用于內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈。
4機(jī)床的主要發(fā)熱來(lái)自于摩擦片的摩擦。
離合器應(yīng)滿足下列基本要求：①離、合要迅速、可靠，結(jié)合要平穩(wěn)，斷開(kāi)要徹底。②對(duì)摩擦離合器要求磨損后便于調(diào)整，維修要方便，沖擊、磨損和發(fā)熱要小。③操縱輕便省力。
5.2 摩擦式離合器
摩擦式離合器有錐式和片式，片式又有單片式和多片式。錐式和單片式摩擦離合器比之多片式離合器，當(dāng)直徑和摩擦系數(shù)相同時(shí)，所能傳遞的扭矩較小，所以在機(jī)床上用的不多。多片摩擦離合器雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于目前已逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)典型化，已有專(zhuān)門(mén)工廠生產(chǎn)，因此在機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。
5.2.1 摩擦離合器的工作原理和計(jì)算
離合器的內(nèi)片以花鍵與軸聯(lián)結(jié)。外片通過(guò)套與軸連接。當(dāng)摩擦片未被壓緊時(shí)，內(nèi)片與外片脫開(kāi)，主動(dòng)軸的扭矩不能傳給被動(dòng)軸，即離合器斷開(kāi)。當(dāng)摩擦片壓緊時(shí)，則主動(dòng)軸與被動(dòng)軸靠摩擦片間的摩擦力矩傳遞扭矩，離合器結(jié)合。
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圖4 片式摩擦離合器的結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)圖
1.外片聯(lián)結(jié)件 2.內(nèi)片聯(lián)結(jié)套 3.間隙調(diào)整裝置 4.外摩擦片5.內(nèi)摩擦片 6. 復(fù)位彈簧 7.加壓盤(pán) 8.加壓裝置
（1）離合器的計(jì)算
已知條件：摩擦離合器所傳遞的扭矩（）；軸的直徑（）；軸的轉(zhuǎn)速（）。
根據(jù)使用要求，在本設(shè)計(jì)中選定濕式、軸裝式、多片摩擦離合器，確定摩擦片的材料為石棉（見(jiàn)參考文獻(xiàn)中[21]表11-23），并查得相應(yīng)的摩擦系數(shù)及許用比壓。
一般情況均按靜扭矩（即按傳遞功率求得的扭矩）設(shè)計(jì)離合器，用摩擦系數(shù)進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)要求在負(fù)載下起動(dòng)和變速，或起動(dòng)慣量（飛輪較大），對(duì)起動(dòng)時(shí)間又有要求時(shí)，應(yīng)按起動(dòng)扭矩設(shè)計(jì)離合器，用動(dòng)摩擦系數(shù)。
計(jì)算步驟：
1） 決定外摩擦片的內(nèi)徑（）由式計(jì)算得。
2） 由參考文獻(xiàn)[21]查取標(biāo)準(zhǔn)值為，則外徑為。
2）選定系數(shù)值，確定內(nèi)摩擦片的外徑
值取，通常取在0.7左右。，取標(biāo)準(zhǔn)值為，則外徑為。
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3）計(jì)算摩擦面中徑及摩擦面平均線速度，從而確定。
根據(jù)以上計(jì)算所得的，查參考文獻(xiàn)[21]中表11-20得。
4）計(jì)算摩擦面對(duì)數(shù) 由公式計(jì)算得。
式中：--安全系數(shù)，一般取。
--摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù)，對(duì)于干式和濕式切每小時(shí)結(jié)合次數(shù)少于50次的離合器，取；對(duì)濕式切每小時(shí)結(jié)合次數(shù)多于50次的離合器，按算的值從參考文獻(xiàn)[21]中表11-21中查得值；
--結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，濕式按參考文獻(xiàn)[21]中表11-22選取。
故
5）計(jì)算主動(dòng)片（一般為內(nèi)摩擦片）片數(shù)和被動(dòng)片片數(shù)
故摩擦片總數(shù)為11片。
6）摩擦片脫開(kāi)時(shí)所需間隙：濕式的取。
摩擦片的厚度，一般取毫米；摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大，耐高溫、抗膠合性好等特性。常用10或15號(hào)鋼，表面滲碳，深度為毫米，淬火后硬度達(dá)HRC52-62。
5.3 機(jī)械壓緊式摩擦離合器
它的特點(diǎn)是把壓緊機(jī)構(gòu)從來(lái)年各個(gè)離合器的中間移動(dòng)到了軸承的外面。因此縮短了軸的跨距，有利于減少軸的變形。操縱時(shí)，通過(guò)操縱桿、套、元寶銷(xiāo)、中心拉桿，銷(xiāo)壓緊螺母或控制左右離合器的接合或斷開(kāi)。CA6140型普通車(chē)床主軸的啟停和換向就采用的這種離合器。
5.4 離合器在傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的位置
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離合器在傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的位置十分重要，應(yīng)考慮下面的問(wèn)題：離合器應(yīng)盡量放在高速軸上，使得傳遞的扭矩可以小一些，尺寸也就可以小一些。此外，如果有調(diào)整間隙的要求，則要考慮把它安排在便于調(diào)整的位置上。例如車(chē)床主軸箱，用于主軸開(kāi)停、換向的摩擦離合器，一般都放在轉(zhuǎn)速較高的第Ⅰ軸上，并且安排在主軸箱的上部，以便進(jìn)行調(diào)整。
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6 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)
6.1 制動(dòng)器的功用、要求、分類(lèi)和構(gòu)造
在制動(dòng)器的選擇上一般有以下三個(gè)要求：（1）由于考慮到空間尺寸的利用率，一般選用結(jié)構(gòu)尺寸盡量簡(jiǎn)單占用空間小的。制動(dòng)器應(yīng)盡量裝在高速軸上。（2）制動(dòng)時(shí)間在可能條件下應(yīng)盡量短些。但也不是越短越好。如果制動(dòng)時(shí)間太短，則有可能因制動(dòng)力矩太大而損壞齒輪和軸等零部件。（3）要保證使用安全。為此，制動(dòng)機(jī)構(gòu)與開(kāi)停機(jī)構(gòu)必須互鎖。即將離合器脫開(kāi)時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)制動(dòng)；接通離合器前，制動(dòng)器必須先斷開(kāi)。最簡(jiǎn)單的互鎖方法就是用同一個(gè)操縱機(jī)構(gòu)，同時(shí)操縱離合器和制動(dòng)器，如CA6140型普通車(chē)床主軸箱內(nèi)的開(kāi)停離合器和制動(dòng)器就是這樣。
制動(dòng)器的工作原理是利用摩擦力矩，使機(jī)件的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使機(jī)件迅速停止運(yùn)動(dòng)。
機(jī)床上常用的制動(dòng)器有如下幾種：
（1）片式制動(dòng)器 這種制動(dòng)器的構(gòu)造與片式摩擦離合器相同，只是在使用上，將離合器的內(nèi)片或外片固定起來(lái)。
（2）閘帶式制動(dòng)器 操縱桿同時(shí)控制離合器和制動(dòng)器，當(dāng)操縱桿在中間位置時(shí)，離合器松開(kāi)，這時(shí)桿的凸起面頂杠桿，使它繞軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)帶包緊制動(dòng)輪產(chǎn)生制動(dòng)摩擦力矩。當(dāng)操縱桿向上或向下移動(dòng)時(shí)，接通主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的離合器。這時(shí)桿的凹部對(duì)準(zhǔn)杠桿，而放松制動(dòng)帶。
設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意制動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向要和制動(dòng)力的方向相同，以避免摩擦力作用在操縱手柄上。
帶式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它存在著摩擦力矩較小，制動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，裝制動(dòng)輪的軸在制動(dòng)時(shí)受到較大的單側(cè)徑向力的確定。
6.2 制動(dòng)器的計(jì)算
6.2.1 制動(dòng)力矩的計(jì)算
制動(dòng)力矩應(yīng)使被制動(dòng)件在要求的制動(dòng)時(shí)間內(nèi)，從轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零。由于被制動(dòng)的傳動(dòng)鏈內(nèi)的阻力矩時(shí)幫助制動(dòng)的，所以 。
式中：--被制動(dòng)的傳動(dòng)鏈內(nèi)的阻力矩（），可近似的根據(jù)機(jī)床
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的空載功率求出。在制動(dòng)過(guò)程中是不變的。
--被制動(dòng)的傳動(dòng)鏈內(nèi)各元件折合到制動(dòng)器軸上的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（），見(jiàn)參考文獻(xiàn)[21]中表4-44和4-45。
--在時(shí)間時(shí)被制動(dòng)軸的瞬時(shí)角速度（）。
將公式在積分后得
式中：--制動(dòng)時(shí)間（）；
--被制動(dòng)軸在制動(dòng)開(kāi)始時(shí)的角速度（）。
整合制動(dòng)過(guò)程中的平均制動(dòng)力矩為： （）
將上式帶入得：
所以 。
式中：--制動(dòng)前的轉(zhuǎn)速（）；
--系數(shù)，由制動(dòng)器構(gòu)造而定?？山频娜?。
6.2.2 閘帶式制動(dòng)器的尺寸計(jì)算
已知：制動(dòng)扭矩（）及安裝制動(dòng)器的軸的轉(zhuǎn)速（）。
a、確定制動(dòng)輪的直徑及包角。及根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)允許的條件下，盡可能取大值，取。值一般取。
b、計(jì)算制動(dòng)輪上的圓周力。已知制動(dòng)扭矩及制動(dòng)輪直徑（）時(shí)，可方便地求出圓周力。即（）
c、選定制動(dòng)帶材料后，按參考文獻(xiàn)[21]中表5.14-3查得其摩擦系數(shù)及許用壓力。閘帶式制動(dòng)器多用石棉制動(dòng)帶，與鋼帶的聯(lián)結(jié)方式可用鉚接或粘接。
d、計(jì)算操作力。操作力的大小和結(jié)構(gòu)及制動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)方向有關(guān)，根據(jù)參考文獻(xiàn)[21]中表5.14-4提供的結(jié)構(gòu)方式，定出a、b的尺寸，按該表相應(yīng)的公式計(jì)算出值。
e、計(jì)算制動(dòng)帶緊邊張力 按式計(jì)算得。
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9
根據(jù)摩擦系數(shù)及包角等在參考文獻(xiàn)[21]中表5.14-5查得，故
松邊張力
f、選擇鋼帶。鋼帶厚度一般取，鋼帶寬度為()
式中：--鋼帶許用拉伸應(yīng)力，一般取。
故 。
g、選擇制動(dòng)帶（閘皮）寬度 按式()計(jì)算得。
式中：--制動(dòng)扭矩（）；
--確定制動(dòng)輪的直徑（）；
--包角（rad）；
--制動(dòng)帶的許用壓力(),見(jiàn)參考文獻(xiàn)[21]中表5.14-3得。
故
鋼帶寬度應(yīng)與制動(dòng)帶寬度一致，因此取鋼帶寬度為。
h、發(fā)熱核算。即核算工作容量系數(shù)：
式中的 、、、、同上，--允許的工作容量系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[]中表5.14-9,為：10（）（一般工作條件下）
故<
因此該制動(dòng)器的發(fā)熱量合格。
6.3 操縱機(jī)構(gòu)的功用和要求
在機(jī)床中，操縱機(jī)構(gòu)的功能是控制機(jī)床各部件工作運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)、停止、變速、換
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向以及輔助運(yùn)動(dòng)等，如轉(zhuǎn)位、定位等。操縱機(jī)構(gòu)一般由以下幾部分組成：操縱件（包括手柄，首輪和按鈕等）、傳動(dòng)裝置（包括機(jī)械的、電氣的、液壓的等）、執(zhí)行件（如撥叉、滑塊、銷(xiāo)子等）。對(duì)操縱機(jī)構(gòu)的要求是：
（1）安全可靠
①使被操作件準(zhǔn)確可靠地處于要求的位置，在機(jī)床工作中不應(yīng)松動(dòng)或脫開(kāi)。
②機(jī)構(gòu)應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度、剛度和壽命。
（2）操縱方便直觀，容易記憶。
（3）操縱省力迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，便于制造和維修。
6.4 操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式
操縱機(jī)構(gòu)按其控制移動(dòng)件的多少可以分為單獨(dú)操縱和集中操縱。單獨(dú)操縱就是一個(gè)手柄只操縱一個(gè)被操縱件，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是當(dāng)被操縱件多時(shí)機(jī)床手柄多，有時(shí)操縱不方便，難于記憶，操作時(shí)間長(zhǎng)。為了簡(jiǎn)化操縱過(guò)程和節(jié)省輔助時(shí)間，常采用集中操縱機(jī)構(gòu)。
單獨(dú)式的操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式很多，一般分為擺動(dòng)式和移動(dòng)式兩種。在本設(shè)計(jì)中采用擺動(dòng)式的操縱機(jī)構(gòu)。由手柄經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸、擺桿、滑塊使齒輪沿花鍵軸移動(dòng)。這種操縱方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在機(jī)床上應(yīng)用很普遍。
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7 傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算
7.1 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算設(shè)計(jì)
7.1.1 各傳動(dòng)軸上齒輪的模數(shù)估算
1)選擇齒輪的材料、熱處理和精度等級(jí)
大小齒輪均選用7級(jí)精度的40Cr鋼表面淬火，平均齒面硬度為52HRC。
2)按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度初步計(jì)算齒輪參數(shù)
因?yàn)槭情]式硬齒面齒輪傳動(dòng)，故先按照齒面彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，即：
式中各參數(shù)為：
（1）試選載荷系數(shù)；
（2）計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：
（3）按參考文獻(xiàn)[9]表6-7選取齒寬系數(shù)，,；
（4）取,，,,,；
（5）查參考文獻(xiàn)[9]表6-4得到齒形系數(shù)：，，，,,,,；
應(yīng)力校正系數(shù)：
，，,，，，，；
（6）許用彎曲應(yīng)力由式計(jì)算：
①查參考文獻(xiàn)[9]圖6-15（e）得到彎曲疲勞極限為：，，；
②由可以取安全系數(shù)；
③由式得到各大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
；
第 21 頁(yè)(共 41 頁(yè))
；；；；
；；。
④查閱參考文獻(xiàn)[9]圖6-17可以得到彎曲疲勞系數(shù)：
；；；；；；
3)功率的計(jì)算
取齒輪的傳動(dòng)效率為（7級(jí)精度），滾動(dòng)軸承的效率為，聯(lián)軸器的效率為。
當(dāng)主軸以計(jì)算轉(zhuǎn)速工作時(shí)，各軸的輸入功率為：
；；；
各軸的輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：
；
；；；。
所以：
；；
4)確定傳動(dòng)尺寸
第 22 頁(yè)(共 41 頁(yè))
（1）計(jì)算圓周速度：
；；
所以，7級(jí)精度合用。
（2）計(jì)算載荷系數(shù)。各系數(shù)選擇如下：
查閱參考文獻(xiàn)[9]表6-1得到使用系數(shù)；
由7級(jí)精度查參考文獻(xiàn)[9]圖6-6的動(dòng)載荷系數(shù)；；；；
由參考文獻(xiàn)[9]表6-2得到齒間載荷分配系數(shù)；齒向載荷分布系數(shù)。
由式可以得到：
；
；；。
（3）對(duì)進(jìn)行修正：
；
；；；
取其中的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為：；；；。
（4）計(jì)算中心距：
；；；
（5）計(jì)算分度圓直徑：
； ；
； ；
； ；
；
（6）計(jì)算齒寬：
第 23 頁(yè)(共 41 頁(yè))
，取，則；
，取，則；
，取，則；
，取，則；
5)校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度：
由式校核得到。
式中各參數(shù)為：
（1）,,,
，，，
、、、、和值同前。
（2）區(qū)域系數(shù)；
（3）由參考文獻(xiàn)[9]表6-3查得彈性系數(shù)；
（4）許用接觸應(yīng)力由計(jì)算。
由參考文獻(xiàn)[9]圖6-14（e）得接觸疲勞極限：
；
由參考文獻(xiàn)[9]圖6-16（曲線2）得接觸疲勞壽命系數(shù)：
；取安全系數(shù),則：
；；
由于；；；，均滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。
第 24 頁(yè)(共 41 頁(yè))
6)進(jìn)一步校核模數(shù)：
軸在計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)，軸Ⅱ與Ⅰ的轉(zhuǎn)速相同，按軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速來(lái)校核；
第二擴(kuò)大組有升速傳動(dòng)，可以按軸Ⅳ的最高轉(zhuǎn)速來(lái)校核。
（1）校核：
, ,；；；
疲勞極限：；；；
；
。
查閱參考文獻(xiàn)[9]圖6-17得到彎曲疲勞壽命系數(shù),
；；
取；
故此時(shí)，合適。
（2）校核：
升速傳動(dòng)時(shí)，按照小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度校核，大齒輪按照彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)校核。由參考文獻(xiàn)[9]圖6-14得到接觸疲勞極限，由參考文獻(xiàn)[9]圖6-16得到接觸疲勞壽命系數(shù),取安全系數(shù)，則：
第 25 頁(yè)(共 41 頁(yè))
此時(shí)，不合適，再取代入上式計(jì)算可得：
故此時(shí)合適。
； ；
查參考文獻(xiàn)[9]表6-4得齒形系數(shù)， ，
， ；
許用彎曲應(yīng)力由式計(jì)算。
查參考文獻(xiàn)[9]圖6-12得彎曲疲勞極限,由取安全系數(shù) ；
由式得大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
；
查參考文獻(xiàn)[9]圖6-17得彎曲疲勞壽命系數(shù)，
故
；
取
又 ；
故
由參考文獻(xiàn)[9]圖6-14得接觸疲勞強(qiáng)度；
由參考文獻(xiàn)[9]圖6-16得接觸疲勞壽命系數(shù) ，取安全系數(shù)，
則 ， , ，
第 26 頁(yè)(共 41 頁(yè))
故 合適，滿足強(qiáng)度要求。
7.1.2 各齒輪幾何尺寸的確定
（1）電-Ⅰ組相關(guān)參數(shù)
，；
分度圓：；
齒頂高：
齒根高：
全齒高：
齒頂圓直徑：；
齒根圓直徑：；
齒距：
基圓齒距：
齒厚：
齒槽寬：
頂隙：
標(biāo)準(zhǔn)中心距：
基圓直徑：；
；
齒寬：；。
（2）第Ⅰ-Ⅱ組相關(guān)參數(shù)
，，,,,,,;
分度圓：；；；
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；；
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：；；；；
齒根圓直徑：；；；；
齒距：
基圓齒距：
齒厚：
齒槽寬：
頂隙：
標(biāo)準(zhǔn)中心距：；
基圓直徑：；；；；
齒寬：；；
；；
；。
（3）第Ⅱ-Ⅲ組相關(guān)參數(shù)
，，,,,；
分度圓：；；；
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：；；；
齒根圓直徑：；；；
齒距：
基圓齒距：
第 28 頁(yè)(共 41 頁(yè))
齒厚：
齒槽寬：
頂隙：
標(biāo)準(zhǔn)中心距：；
基圓直徑：；；；
齒寬：；；
；；
（4）第Ⅲ-Ⅳ組相關(guān)參數(shù)
，，,,,；
分度圓：；；；
；
齒頂高：
齒根高：
齒頂圓直徑：；；；
齒根圓直徑：；；；
；
齒距：
基圓齒距：
齒厚：
齒槽寬：
頂隙：
標(biāo)準(zhǔn)中心距：；
基圓直徑：；；
第 29 頁(yè)(共 41 頁(yè))
；；
齒寬：；；
7.2 估算各傳動(dòng)軸的最小直徑
軸徑的初步估算常用如下的方法：按扭轉(zhuǎn)剛度初估軸徑。
其扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：
式中：-----軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（）；
------軸所傳遞的扭矩（）；
-----軸的抗扭截面系數(shù)（）；
-----軸所傳遞的功率（）；
------軸的轉(zhuǎn)速（）；
----軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（）。
對(duì)于實(shí)心軸，其最小直徑為：
（1）Ⅰ軸的直徑：
，取。
（2）Ⅱ軸的直徑：
，取。
（3）Ⅲ軸的直徑：
，取。
（4）主軸的直徑：
，取。
（5）電動(dòng)機(jī)軸的直徑：
，取。
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7.3 各傳動(dòng)軸的校核
該傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)軸主要受到各工作齒輪的軸、徑向力作用，齒輪的圓周力使軸傳遞扭矩，齒輪的徑向力（和軸向力）使軸受彎矩，所以傳動(dòng)軸應(yīng)按照彎矩和扭矩合成的強(qiáng)度條件進(jìn)行驗(yàn)算。
Ⅰ軸的校核：該軸上有三對(duì)嚙合的齒輪副，由前面的計(jì)算可以得出中間的兩對(duì)齒輪的撓度在該軸中心處作用效果最大，所以該軸的校核應(yīng)該用中間嚙合齒輪來(lái)校核。
。
Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。
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8 機(jī)床主軸組件的設(shè)計(jì)
機(jī)床主軸組件主要包括主軸和主軸支承（加工中心的主軸組件還包括安裝在主軸孔內(nèi)的松拉刀機(jī)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)電結(jié)合傳動(dòng)的主軸組件還包括安裝在主軸上的傳動(dòng)件）。機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)電結(jié)合傳動(dòng)和零傳動(dòng)三種形式的主軸組件的共性問(wèn)題是：主軸支承的類(lèi)型及配置和主軸結(jié)構(gòu)。
主軸組件的設(shè)計(jì)包括主軸軸承的選擇，軸承的布置與調(diào)整，確定主軸的結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)要求及其潤(rùn)滑和密封等。
8.1 主軸結(jié)構(gòu)
8.1.1 主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有主軸前、后軸頸直徑和，主軸內(nèi)孔直徑，主軸前端懸伸量和主軸支承間的跨距（如圖5所示），這些參數(shù)直接影響到主軸的旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。
圖5 主軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)
（1）主軸前后軸頸直徑的選取
一般按照機(jī)床類(lèi)型、主軸傳遞的功率或者是最大加工直徑，參照參考文獻(xiàn)[13]中表3.13選取。車(chē)床和銑床后軸頸的直徑。
（2）主軸內(nèi)孔直徑的確定
很多機(jī)床的主軸是空心的，內(nèi)孔直徑與其用途有關(guān)。如車(chē)床的主軸內(nèi)孔用來(lái)通過(guò)棒料或者是安裝送夾料機(jī)構(gòu)；銑床的主軸內(nèi)孔可以通過(guò)拉桿來(lái)拉緊刀桿，等等。臥式
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車(chē)床的主軸孔徑通常不小于主軸平均直徑的55%~60%；銑床的主軸孔徑可以比刀具拉桿的直徑大5~10mm。
8.1.2 主軸軸承的選用
為了給主軸提供更好的支承，同時(shí)也要考慮到潤(rùn)滑、安裝精度。組件用的軸承類(lèi)型有：滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承（液體動(dòng)壓軸承、液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承）、磁浮軸承。
主軸采用了軸向后端定位的兩支承主軸組件。前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用角接觸球軸承和單向推力球軸承。為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均采用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。
8.1.3 主軸前端部的結(jié)構(gòu)
主軸的前端采用短圓錐法蘭式結(jié)構(gòu)，用來(lái)安裝卡盤(pán)或撥盤(pán)。主軸前端的短圓錐面是安裝卡盤(pán)或撥盤(pán)的定位面，法蘭上凹形孔中的端面鍵用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。安裝撥盤(pán)或卡盤(pán)時(shí)，首先通過(guò)雙頭螺柱及螺母將撥盤(pán)或卡盤(pán)和卡口墊連接，再用螺釘固定卡口墊。主軸前端的這種結(jié)構(gòu)有利于提高主軸組件的剛度，且裝卸卡盤(pán)或撥盤(pán)方便，工作可靠，定心精度高，所以得到了廣泛的應(yīng)用。普通車(chē)床和升降臺(tái)銑床主軸端部的結(jié)構(gòu)型式和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該按照《法蘭式車(chē)床主軸端部尺寸》（JB2521--79）來(lái)選用。法蘭式主軸端部按其與卡盤(pán)附件不同的連接方式，可以分為五種型式：
、型：通過(guò)螺孔用螺釘連接
型：通過(guò)通孔用螺栓或螺柱連接
型：通過(guò)插銷(xiāo)螺柱及轉(zhuǎn)墊實(shí)現(xiàn)快換連接
型：通過(guò)凸輪鎖緊連接
主軸的內(nèi)孔采用7：24的錐度。
8.2 主軸剛度的校核
主軸剛度目前沒(méi)有明確的統(tǒng)一要求，若從機(jī)床能達(dá)到的加工精度出發(fā)，應(yīng)使機(jī)床在精加工或半精加工的切削條件下，主軸前端撓度的最大值必須小于端部徑向跳動(dòng)允許值的1/3，其允許值可以按照國(guó)家機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)GC2-60的規(guī)定查取。
8.2.1 主軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
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圖6 主軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
8.2.2 主軸最佳跨距的確定
車(chē)床，。
（1） 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距，照參考文獻(xiàn)[13]中表3.13，前軸頸的直徑應(yīng)該為,初選,后軸頸的直徑應(yīng)該為，取,前軸承為NN212E,后軸承為NN212E,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度
（2）求軸承剛度
考慮到機(jī)械效率，主軸最大輸出轉(zhuǎn)距；
床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%,取50%即200,故半徑為0.1.
切削力
背向力
故總的作用力
主軸軸端承受一半次力,故受力為
先假設(shè) ，則前后支撐分別為
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根據(jù)可以得到：
。
8.2.3 計(jì)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(dāng)量外徑
主軸剛度：由于
故
對(duì)于機(jī)床的剛度要求，取阻尼比
當(dāng),時(shí),,
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取
計(jì)算 ：
可以看出，該機(jī)床的主軸是合格的。
8.3主軸的潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)與密封
主軸箱內(nèi)采用飛濺式潤(rùn)滑，油面高度為65mm左右，甩油環(huán)浸油深度為10mm左右。潤(rùn)滑油型號(hào)為：IIJ30。
卸荷皮帶輪軸承采用脂潤(rùn)滑方式。潤(rùn)滑脂型號(hào)為：鈣質(zhì)潤(rùn)滑脂。
8.4 密封裝置設(shè)計(jì)
軸的軸頸尺寸不大，擁有較低的線速度，用皮碗式接觸密封可以起到很好地密封作用。對(duì)于尺寸相對(duì)大、線速度高的主軸，采用的是非接觸式密封。卸荷皮帶輪采用毛氈式密封，毛氈可以有效隔絕外界雜質(zhì)。
8.5 車(chē)床主軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑方式
車(chē)床主軸箱是加工工件的重要部分，也有著較高成本為了保持其精度，延長(zhǎng)壽命，車(chē)床各個(gè)地方需要做到全面的潤(rùn)滑。主要潤(rùn)滑方式有以下幾種方法：
1）飛濺潤(rùn)滑 浸泡在潤(rùn)滑油里的齒輪在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將油帶到兩齒輪的嚙合處，起到潤(rùn)滑齒輪的作用。
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2） 壓力潤(rùn)滑 通過(guò)主軸箱內(nèi)柱塞泵，柱塞泵加壓使油流到軸承的上面起到潤(rùn)滑軸承作用
3） 重力潤(rùn)滑 主軸箱內(nèi)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有很多飛濺到箱蓋上的油，會(huì)順著油槽流到軸承上，通過(guò)這種循環(huán)達(dá)到潤(rùn)滑齒輪的作用。
大部分潤(rùn)滑的重點(diǎn)都在于潤(rùn)滑軸承，軸其工作狀態(tài)對(duì)于主軸箱的運(yùn)轉(zhuǎn)起到非常重要的作用。
8.6 主軸箱體的設(shè)計(jì)
箱中有主軸、變速機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等。主軸箱除應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)外，還應(yīng)具有較高的傳動(dòng)效率，傳動(dòng)件具有足夠的強(qiáng)度或剛度，噪聲較低，振動(dòng)要小，操作方便，具有良好的工藝性，便于檢修，成本較低，防塵、防漏、外形美觀等。
為了減輕機(jī)床的重量，在保證箱體足夠剛度的前提下，箱體應(yīng)盡量選用較小的壁厚。最小壁厚可以根據(jù)外形輪廓尺寸按參考文獻(xiàn)[21]中的表選擇。至于支承面、凸臺(tái)和連接面等有特殊的壁和隔板，可以按結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)加厚。
箱體在床身上的安裝方式，機(jī)床類(lèi)型不同，其主軸變速箱的定位安裝方式亦不同。有固定式、移動(dòng)式兩種。車(chē)床主軸箱為固定式變速箱，用箱體底部平面與底部突起的兩個(gè)小垂直面定位，用螺釘和壓板固定。本主軸箱箱體為一體式鑄造成型，留有安裝結(jié)構(gòu)，并對(duì)箱體的底部為安裝進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。箱體的顏色根據(jù)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)確定，并考慮機(jī)床實(shí)際使用地區(qū)人們心理上對(duì)顏色的喜好及風(fēng)俗。
箱體中預(yù)留了潤(rùn)滑油路的安裝空間和安裝螺紋孔及油溝。
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總結(jié)
CA6140車(chē)床的設(shè)計(jì)是一個(gè)縝密又詳細(xì)的過(guò)程，其機(jī)構(gòu)復(fù)雜而巧妙。從傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)到軸系部件到驗(yàn)算，我發(fā)現(xiàn)了太多自己不會(huì)的地方，需要耐心地查找資料，機(jī)械設(shè)計(jì)是個(gè)一環(huán)套一環(huán)的過(guò)程，所有零部件之間互相配合又互相影響，最后才能組成一個(gè)完整精密的傳動(dòng)系統(tǒng)。最后的驗(yàn)算決定著這個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)是否符合要求，達(dá)到工作目的。經(jīng)過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門(mén)課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解，并且對(duì)設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識(shí)。在日后的工作中也會(huì)接觸到更多的東西，也讓我明白了有更多的知識(shí)需要去探索，去學(xué)習(xí)。
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參考文獻(xiàn)
[1]賈亞洲.金屬切削機(jī)床概論[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993；
[2]黃鶴汀.金屬切削機(jī)床概論[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991；
[3]許曉旸.專(zhuān)用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)[M],重慶：重慶大學(xué)出版社，2003；
[4]顧維邦. 金屬切削機(jī)床概論[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999；
[5]黃開(kāi)榜、張慶春、那海濤. 金屬切削機(jī)床[M], 哈爾濱：哈爾濱大學(xué)出版社，2006；
[6]范云張、陳兆年.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M] ,北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.7；
[7]吳圣莊. 金屬切削機(jī)床[M], 北京：高等教育出版社，2008；
[8]翁世修、王良申. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M],上海：上海交通大學(xué)出版社，1986；
[9]汪建曉、王為. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M],武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007；
[10]唐增寶、常建娥. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（第3版）[M], 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006；
[11]魏兵、熊禾根. 機(jī)械原理[M],武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007；
[12]張軒、管殿柱.AutoCAD2007機(jī)械制圖設(shè)計(jì)應(yīng)用范例[M],北京：清華大學(xué)出版社.2006；
[13]黃玉美. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M], 北京：高等教育出版社，2008；
[14]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）[M], 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986；
[15]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（下冊(cè)）[M], 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986；
[16]廖念釗、李碩根.互換性與技術(shù)測(cè)量（第四版）[M]，北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2006；
[17]陳統(tǒng)堅(jiān).機(jī)械工程英語(yǔ)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995；
[18]實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版下冊(cè)）[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004；
[19].杜君文.機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計(jì)[M]，天津：天津大學(xué)出版社，1998；
第 39 頁(yè)(共 41 頁(yè))
[20].現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.6；
[21].機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三冊(cè)）[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986。
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致謝
在設(shè)計(jì)成過(guò)程中，感謝很多人的幫助和指點(diǎn)，首先我要感謝我的母校的辛勤培育，感謝院系各位老師四年來(lái)的諄諄教誨，感謝他們默默的栽培我。
本次設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師XX的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！
此外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也得到了其他老師和同學(xué)的幫助，設(shè)計(jì)任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠(chéng)的感謝！
再次向設(shè)計(jì)中所有提供過(guò)幫助的人表示感謝！
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