?？飘厴I(yè)設計（論文）題 目 ____________________姓 名 專 業(yè) 學 號 指導教師 鄭州科技學院機械工程學院二零一七年四月目錄摘要 .IABSTRACT.II1 緒論 11.1 畢業(yè)設計的目的及意義 11.2 畢業(yè)設計的內(nèi)容 11.3 完成后應交的作業(yè) 11.4 設計步驟 21.5 設計時應注意的事項 22 CA6140 進給箱傳動方案設計 42.1 CA6140 普通車床簡介 42.2 進給箱的傳動機構(gòu) 52.3 進給箱切螺紋機構(gòu)設計 52.4 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定 92.5 倍增機構(gòu)設計以及移換機構(gòu)設計 102.5.1 增倍機構(gòu)設計考慮原則： .102.5.2 移換機構(gòu)齒輪齒數(shù)確定 .112.5.3 交換齒輪齒數(shù)求法 .122.6 車制螺紋的工作過程 132.6.1 車削公制螺紋時 .132.6.2 車削模數(shù)螺紋時 .152.6.3 車削英制螺紋時 .152.6.4 車削徑節(jié)螺紋時 .162.6.5 車削非標準螺紋時 .172.6.6 機動進給 .173 主要零件設計 213.1 齒式離合器的設計 213.2 各軸及軸上組件的設計驗算 213.2.1 中心距 a 的確定 213.2.2 XII 軸上齒輪的設計驗算 .223.2.3 XIV 軸上齒輪的驗算 .244 雙聯(lián)滑移齒輪進給箱傳動系統(tǒng)的研究 434.1 新傳動鏈車公制螺紋 434.2 新傳動鏈車模數(shù)螺紋 444.3 新傳動鏈的特點及應用范圍 45結(jié)論 47致謝 48參考文獻 49CA6140 型車床進給箱設計ICA6140 型車床進給箱設計摘要CA6140 型臥式車床是普通精度級的萬能機床，它的特有功能是車削一定范圍內(nèi)的各種螺紋，包括切削公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋的功能，要求進給傳動鏈的變速機構(gòu)能嚴格準確地按照標準螺距數(shù)列來變化。CA6140 型臥式車床進給箱固定在床身左前面，內(nèi)有進給運動的變換裝置及操縱機構(gòu)，其功能是改變被加工螺紋的螺距或機動進給的進給量。變換裝置包括移換機構(gòu)，用來實現(xiàn)倒數(shù)關(guān)系及特殊因子；基本螺距機構(gòu)，用來實現(xiàn)車削出導程值按等差數(shù)列排列的螺紋；倍增機構(gòu)，用來實現(xiàn)車削螺紋的導程值成倍數(shù)關(guān)系變化的螺紋。當 U 倍 =1 時發(fā)現(xiàn)一條新的傳動鏈，可以提高部分公制及模數(shù)螺紋的切削精度，并使傳動路線大大縮短。關(guān)鍵詞：進給箱；變換裝置；移換機構(gòu)；基本螺距機構(gòu)；倍增機構(gòu)CA6140 型車床進給箱設計IIDesign of feed box for CA6140 latheAbstractCA6140 type horizontal lathe is a universal machine tool general level of accuracy, it is the unique function of all kinds of thread turning within a certain range, including cutting thread, metric thread, thread diameter and thread section modulus function requirements of transmission mechanism of feed drive chain can strictly and accurately according to standard pitch sequence to change. The CA6140 type horizontal lathe feed box is fixed on the front left side of the bed body, and is provided with a conversion device and a control mechanism for feeding movement. Conversion device comprises a transfer mechanism, to realize the reciprocal relationship and special factor; basic pitch mechanism, to achieve turning out lead value according to thread arithmetic sequence arrangement; multiplier mechanism, thread multiple relations change values lead to achieve turning thread.When U times, =1 found a new transmission chain, can improve the accuracy of cutting part and metric module thread, and greatly shorten the transmission route.Key words: feed box; converter; shift mechanism; basic pitch mechanism; multiplier mechanismCA6140 型車床進給箱設計11 緒論1.1 畢業(yè)設計的目的及意義畢業(yè)設計是?？粕虒W活動中最后的一個重要環(huán)節(jié)。通過這個教學環(huán)節(jié)要求達到下列幾個目的：1、通過畢業(yè)設計，把在?？齐A段中所獲得的知識在實際的設計工作中綜合地加以運用。使這些知識得到鞏固，加強和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)實踐密切地結(jié)合起來。因此，畢業(yè)設計是大學學習階段的總結(jié)性作業(yè)。2、畢業(yè)設計是高等學校學生第一次進行的比較完整的設計過程。通過畢業(yè)設計，培養(yǎng)學生獨立工作、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力；能根據(jù)設計課題查找有關(guān)的資料，了解本課題的前沿和發(fā)展方向；樹立正確的設計思想，掌握設計的基本方法和步驟，為以后從事設計工作打下良好的基礎。3、使學生能夠熟練地應用有關(guān)參考資料，計算圖表、手冊，圖集，規(guī)范，并熟悉有關(guān)國家標準和部頒標準（如 GB，JB 等） ，以完成一個工程技術(shù)人員在機械工程設計方面所必須具備的基本訓練。1.2 畢業(yè)設計的內(nèi)容⑴ 方案論證；⑵ 總體分析、設計、計算； ⑶ 傳動設計；⑷ 進給箱及部分組件、零件設計⑸ 相關(guān)資料檢索、翻譯。1.3 完成后應交的作業(yè)1.畢業(yè)設計全部資料光盤。2.畢業(yè)設計說明書。 （正文不少于 1.5 萬字）3.總體裝配圖、進給箱裝配圖及部分組件、零件圖。 （合計不少于 3 張 A0圖量）4.相關(guān)內(nèi)容檢索資料與翻譯（原文不少于 15000 字符）CA6140 型車床進給箱設計21.4 設計步驟（一）準備階段1、根據(jù)設計題目進行相關(guān)資料的查找與檢索。了解本課題的前沿動態(tài)和發(fā)展方向。2、進行設計前應先準備好有關(guān)的設計資料、手冊、圖冊及工具等。3、對設計任務書進行詳細的研究和分析，明確設計要求和內(nèi)容；分析原始數(shù)據(jù)和工作條件。4、擬定總的設計步驟和進度計劃。5、畢業(yè)設計進度計劃表:（見下頁）（二）設計與計算CA6140 普通車床的加工范圍較廣，可以用于加工軸類、套筒類和盤類的回轉(zhuǎn)表面，如車削內(nèi)外圓表面，它還常用于車削各種常用螺紋，且這次設計是根據(jù)加工螺紋的要求來進設計。主要工作是對進給箱的機構(gòu)及其傳動比進行設計，主要包括其基本組、增倍組等各齒輪的齒數(shù)選擇以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如軸的設計、齒輪的設計、軸上零件的固定方式、潤滑、密封等） 。1.5 設計時應注意的事項（1）發(fā)揮獨立工作能力設計中發(fā)現(xiàn)的問題，應該首先自己考慮，提出自己的看法和意見，與指導教師一同研究，不應向指導教師要答案，對設計中的錯誤和解決途徑，可由教師指出，但具體答案也應該由自己去找。對給出的回轉(zhuǎn)式破碎機結(jié)構(gòu)圖，僅供設計時參考，對結(jié)構(gòu)圖必須作仔細的研究和比較，以明確優(yōu)、劣，正、誤，取長補短，改進設計，切忌盲目照抄。（2）貫徹三邊的設計方法設計時應貫徹邊畫、邊算、邊修改的設計方法。產(chǎn)品的設計總是經(jīng)過多次的修改才能得到較高的設計質(zhì)量，因此在設計時應該避免害怕返工或單純追求圖紙的表面美觀，而不愿意修改已發(fā)現(xiàn)的不合理地方。（3）及時檢查和整理計算結(jié)果設計開始時，就應準備一本稿本，把設計過程中所考慮的主要問題及一切計算寫在稿本上，這樣便于隨時檢查、修改，并容易保存，不要采用零散稿紙，CA6140 型車床進給箱設計3以免散失而需重新演算，造成時間浪費。要向指導教師提出的問題和解決問題的方法，以及從其它參考書籍中摘錄的資料和數(shù)據(jù)，也應及時記在稿本上，使各力‘面的問題都做到有根有據(jù)，理由充分，這樣在最后編寫計算說明書時，可以節(jié)省很多時間。 CA6140 型車床進給箱設計42 CA6140 進給箱傳動方案設計2.1 CA6140 普通車床簡介CA6140 型臥式車床是普通精度級的萬能機床，它能完成多種加工工藝：軸類、套筒類和盤類的回轉(zhuǎn)表面，如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成型回轉(zhuǎn)面，車削端面及各種常用螺紋，還可以進行擴孔、鉆孔、絞孔、和滾花等工作。CA6140 型普通車床的加工范圍較廣，由于它的結(jié)構(gòu)復雜，而且自動化程度低，所以適用于單件、小批生產(chǎn)及修配車間，它的結(jié)構(gòu)主要部件組成有：（1）主軸箱：主軸箱內(nèi)裝有主軸，以及主軸變速和變向的傳動齒輪。通過卡盤等夾具裝夾工件，使主軸帶動工件按需要的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)主運動；（2）刀裝部件：主要由床鞍（大拖板） 、橫拖板、小拖板和四方刀架等組成，用于裝夾車刀，并使車刀作縱向、橫向或斜向的運動；（3）尾架：主要用其后頂尖支撐工件，也可安裝鉆頭、絞刀導孔加工刀具，以進行孔加工，還可適當調(diào)整，實現(xiàn)加工長錐形的工件；（4）進給箱：進給箱內(nèi)有進給運動的變速裝置及操縱機構(gòu)，其功能是改變被加工螺紋的螺距或機動進給的進給量；（5）溜板箱：溜板箱的功能是把進給箱的運動傳遞給刀架，使刀架事項縱向進給、橫向進給，快速移動或車螺紋；（6）床身：床身是車床的基本支撐件，為機床各部件的安裝基準，使機床各部件在工作過程中保持準確的相對位置；（7）光杠和絲杠：光杠用于一般車削，絲杠用于車削螺紋。CA6140 普通車床的主要技術(shù)性能如下：主要參數(shù)及要求：⑴ 工件最大回轉(zhuǎn)直徑 400mm，工件最大長度 1000mm；⑵ 主軸轉(zhuǎn)速：正轉(zhuǎn)（24 級）10-1400 r/min，反轉(zhuǎn)（12 級）14-1580 r/min；⑶ 加工螺紋：公制螺紋導程 1-192 mm，英制螺紋 2-24 牙/ 英寸，模數(shù)螺紋 m=0.25-48mm，徑節(jié)螺紋 1-96 牙/英寸；⑷ 進給范圍：縱向（64 級）0.023-25.4mm/r ，橫向（64 級）0.011-12.6mm/r；CA6140 型車床進給箱設計5⑸ 電機功率：主電機 7.5KW。刀架縱向快速速度： 4 米/分。車削螺紋范圍： 公制螺紋 44 種 S=1~192mm。英制螺紋 20 種 α=2~24 牙/英寸。模數(shù)螺紋 39 種 m=0.25~48mm。徑節(jié)螺紋 37 種 DP=1~96 牙/英寸。主電動機： 7.5 千瓦，1450 轉(zhuǎn)/分。 2.2 進給箱的傳動機構(gòu)CA6140 型臥式車床進給箱又叫走刀箱，它固定在床身左前面，內(nèi)裝有進給變速機構(gòu)，用來變換進給量和各種螺紋的導程，進給運動鏈使刀架實現(xiàn)縱向或橫向的進給運動及變速換向。進給鏈從主軸起經(jīng)換向機構(gòu)、掛輪、進給箱，再經(jīng)光杠或絲杠，溜板箱最后至縱溜板或橫溜板。普通車床的特有功能是車削一定范圍內(nèi)的各種螺紋，要求進給傳動鏈的變速機構(gòu)能嚴格準確地按照標準螺距數(shù)列來變化。所以普通車床進給傳動鏈的變速機構(gòu)（包括掛輪和進給箱的變速機構(gòu)）主要是依據(jù)各種螺紋的標準螺距數(shù)列的有要求，同時兼顧到以便車削的進給量范圍來設計的。傳動鏈中的螺紋進給傳動鏈是主軸一轉(zhuǎn)，刀架移動 S 毫米（導程 S=kP,其中 k 為實數(shù)，P 為螺距） 。1?U0×Ux×P 絲 =S-----------------------------------------------------------------（1.2-1）其中 U0 為主軸至絲杠之間全部定比傳動機構(gòu)的固定傳動比，是一個常數(shù)Ux 為主軸至絲杠之間換置機構(gòu)的可變傳動比P 絲 為機床絲杠的螺距， CA6140 機床的 P 絲 =12mmS 為被加工螺紋的導程2.3 進給箱切螺紋機構(gòu)設計CA6140 型車床具有切削公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋的功能，機床的縱向絲杠螺紋用公制，螺距 P=12（mm ）代入式（1.2-1）得主軸每CA6140 型車床進給箱設計6轉(zhuǎn)一下，刀架移動量為 S 毫米，這即為車削螺紋的導程值。對于單頭螺紋是螺距值，因此當螺紋的基本參數(shù)不是用螺距表示時必須將其加以換算，然后代入式（1.2-1 ） 。具體方法如下：公制螺紋：其基本參數(shù)為螺距 P（mm）,因而 S=P（mm） ；英制螺紋：基本參數(shù) l 為每一英寸長度內(nèi)包含的牙數(shù) a 即 a（牙/英寸）因而，英制螺紋的螺距為 Sa=24.5/a 毫米；模數(shù)螺紋：公制螺桿上的螺紋稱模數(shù)螺紋，它的基本參數(shù)是以螺桿相嚙合的蝸輪模數(shù) m（mm）來表示，因而，模數(shù)螺紋的螺距 Tm 應等于蝸桿的周節(jié)長度，即 Pm=πm，S m =kPm=kπm；徑節(jié)螺紋：英制蝸桿上的螺紋稱為徑節(jié)螺紋，它的基本參數(shù)是以與螺桿相嚙合的蝸輪參數(shù)徑節(jié) DP 來表示，徑節(jié)的 DP=Z/D（牙/ 英寸）其中 Z 和 D 分別為蝸輪的齒數(shù)和分度圓直徑（英寸） ，即蝸輪或齒輪折算到每英寸分度圓直徑上的齒數(shù)。因而徑節(jié)螺紋的導程為：PDP=π/DP（in）≈25.4π/DP，S DP=k PDP=25.4kπ/DP螺紋種類 螺紋公稱參數(shù)螺紋種類 參數(shù) 代號 單位 螺距 S（mm）公制螺紋 螺距 P Mm S=kP英制螺紋 每英寸牙數(shù) a 牙/英寸 Sa=kPa=25.4R/a模數(shù)螺紋 模數(shù) m mm Sm=kPm=km徑節(jié)螺紋 徑節(jié) DP 英寸 SDP=kPDP=25.4kπ/DP表 1.3-1 各種螺紋的公稱參數(shù)及螺距一、米制螺紋將常用的米制螺紋標準數(shù)據(jù) t 的數(shù)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：—— 1 —— 1.25 —— 1.51.75 2 2.25 2.5 —— 3CA6140 型車床進給箱設計73.5 4 4.5 5 5.5 67 8 9 10 11 12表 1.3-2 標準米制螺紋導程由表中可以看出各橫行的螺距數(shù)列是等差數(shù)列，而縱列是等比數(shù)列即1、2、4、8 的公比數(shù)是 2，根據(jù)這些特點，在進給箱中可用一個變速組來變換得到某一橫行的等差數(shù)列，這個變速組的傳動比應是等差數(shù)列，通常稱為基本組。以此為基礎，再串聯(lián)一個擴大組，把基本組得到的螺距按 1：2：4：8 關(guān)系增大或縮小，而得到全部螺距數(shù)列，此擴大組通常稱“增倍組” 。根據(jù)進給傳動降速機構(gòu)在后的原則，取 ib=1、1/2、1/4、1/8。機床所能加工的其他三種螺紋中，徑節(jié)螺紋較少用，這三種螺紋的公稱參數(shù)列在表中。公制和英制螺紋及模數(shù)和徑節(jié)螺紋之間的倒數(shù)關(guān)系和特殊因子為 25.4；公制和模數(shù)螺紋及英寸和徑節(jié)螺紋之間特殊因子為 π。上述倒數(shù)關(guān)系和特殊因子 25.4 及 π 的關(guān)系都要在設計切螺紋系統(tǒng)時給予解決?，F(xiàn)將車床上這四種螺紋所能加工的螺距 T 及其和公制螺紋的關(guān)系列于表1.3-3 和表 1.3-4。從表中可以看出這四種螺紋的基本參數(shù)有一個共同的變化特點，即在橫行上是等差數(shù)列，而在縱行上按 2 倍的關(guān)系擴大或縮小，我們可以考慮到用車公制螺紋的基本組和擴大組來加工另外三種螺紋。二、模數(shù)螺紋我們只需改變公制螺紋傳動鏈中的某個傳動比，使平衡式左邊產(chǎn)生一個特殊因子 π，以便在運動中與螺距 Pm=πm 的因子 π 消去，從而變換基本組和增倍組的傳動比，就可以像公制螺紋那樣，得到分段等差數(shù)列的模數(shù)系列。倍比關(guān)系 公制及模數(shù)螺紋（ P 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 [2.75]CA6140 型車床進給箱設計81/2 3.5 4 4.5 5 6 5.51 7 8 9 10 12 [11]表 1.3-3CA6140 車床加工螺紋基本參數(shù)的排列規(guī)律注：[ ]內(nèi)數(shù)值為模數(shù)螺紋所獨有。三、英制螺紋它和公制螺紋螺距數(shù)列有兩點區(qū)別：a、英制螺紋每英寸牙數(shù) a 換算成螺距 Ta=25.4/a（mm）后，a 在分母上如果將上述公制螺紋的基本組的主動與從動關(guān)系顛倒過來，即基本組的傳動比變?yōu)?1/ij，那么就可以利用具有等差數(shù)列的傳動比 ij 來得到參數(shù) a 的等差數(shù)列；b、英制螺紋的螺距數(shù)值中有一個數(shù)字因子 25.4，因需要改變其中的某些傳動比，使平衡式左邊能產(chǎn)生一個因子 25.4，以便與英制平衡式 25.4 相抵消。此外，當英制螺紋要車制 a 分別為 3.25 和 19 時，公制螺紋的基本組少兩個傳動比，故在表 1.3-3 上加上 19 和 3.25 兩個模數(shù)，它們僅僅為了與英寸與徑節(jié)螺紋統(tǒng)一而列入的。故表 1.3-3 變?yōu)槿缦卤?1.3-4 所示：倍比關(guān)系 公制及模數(shù)螺紋2n-5__0.5______ ______2n-4__1 ____1.25__1.5__2n-31.752[2.25]__2.5[2.75]3{[3.25]}2n-23.544.5__55.56 __2n-1 7 8 9__10 1112__2n______{19}__ ______表 1.3-4 擴大螺紋參數(shù)的排列規(guī)律四、徑節(jié)螺紋徑節(jié)螺紋的螺距 TDP=25.4π/DP（mm ） ，其中 DP 也是在分母上螺距中也CA6140 型車床進給箱設計9有一個數(shù)字銀子 25.4，這些和英制螺紋相似，故可采用英制螺紋的傳動路線。另外，還有一個因子 π，可以和模數(shù)螺紋一樣用掛輪來解決。倍比數(shù)英制及徑節(jié)螺紋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 ——6 ——1/4 ——2 ————2.5——3 3.5表 1.3-5CA6140 車床加工英制及徑節(jié)螺紋的基本參數(shù)排列注：（）內(nèi)數(shù)值為徑節(jié)螺紋獨有。2.4 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定普通車床中的切螺紋系統(tǒng)有雙軸滑移齒輪結(jié)構(gòu)、擺移塔齒輪結(jié)構(gòu)和三軸滑移齒輪結(jié)構(gòu)。我們選用雙軸滑移齒輪結(jié)構(gòu)，并且讓基本組和擴大組的傳動中心距相等，這樣有利于減小進給箱的尺寸?；韭菁y機構(gòu)：用來實現(xiàn)表 1.3-3 中橫行所代表的等差數(shù)列；倍增機構(gòu)：用來實現(xiàn)表 1.3-3，表 1.3-4 中各縱行之間的 2n 關(guān)系即 ud 通常取 2、1、1/2、1/4、1/8；擴大螺距機構(gòu)：傳動比為 Ue，用來進一步擴大螺距， Ue 通常取4、8、16、32 等；定比傳動副：傳動比 Uf； 左右螺紋換向機構(gòu)：傳動比 Ur；交換齒輪裝置：傳動比為 U；螺紋種類變換機構(gòu)：傳動比 Uk；CA6140 型車床進給箱設計10移換機構(gòu)：傳動比為 Ui，用來實現(xiàn)倒數(shù)關(guān)系及特殊因子。上述各組成部分傳統(tǒng)的分布順序如下：擴大螺距結(jié)構(gòu)一般放在主傳動變速系統(tǒng)內(nèi)，具體情況在 CA6140 主軸箱內(nèi)由擴大螺紋導程結(jié)構(gòu)的傳動齒輪是主運動的傳動齒輪。只有在主軸上的離合器M2 合上，主軸處于離速狀態(tài)時才用擴大螺紋導程。它的擴大倍數(shù)分別是1、4、16。定比傳動一般放在主軸或擴大螺距換向結(jié)構(gòu)之前在主軸箱中換向結(jié)構(gòu) Ur在交換齒輪之前也在床頭箱中，交換齒輪設置在床頭箱與進給箱之間的交換齒輪上，移換結(jié)構(gòu)一般放在基本螺距結(jié)構(gòu)前后二處?；韭菥嘟Y(jié)構(gòu)一般放在第一個移換結(jié)構(gòu)之后，變換結(jié)構(gòu)既可放在基本螺距結(jié)構(gòu)之前，也可放在基本螺距結(jié)構(gòu)之后。倍增結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)布局是放在基本螺距之后。現(xiàn)在，從表 1-3 排定的螺紋表中，取公制螺紋數(shù)列中的 6.5、7、8、9、9.5、10、11、12 為基準數(shù)列則：Ubj=Sj/G=Sjmin,Sj2,Sj3,……Sjmax/G。由 6.5、7、8、9、9.5、10、11、12 這個要求滑移齒輪能實現(xiàn)的基本螺紋參數(shù)查的機構(gòu)方案編號 411，為了使軸向尺寸較小選中心距為 63mm，同時，由雙軸滑移齒輪結(jié)構(gòu)推薦方案表查得 G=7（由機床設計手冊 P1402 查得） 。所以 Ub=6.5/7、7/7、8/7、9/7、10/7、11/7、12/7CA6140 型車床進給箱設計112.5 倍增機構(gòu)設計以及移換機構(gòu)設計2.5.1 增倍機構(gòu)設計考慮原則：（1）根據(jù)和基本組的同中心距取 a=63；（2）選用最常用的四速機構(gòu)：三軸機構(gòu)。根據(jù)倍數(shù)關(guān)系由機床設計手冊 7.3-45 查得，選用方案 15，可得各齒輪的參數(shù)。Z13=18，Z 14=45，Z 15=28，Z 16=35，Z 17=15，Z 18=48，Z 19=28. Z20=18，m=2。2.5.2 移換機構(gòu)齒輪齒數(shù)確定 移換機構(gòu)主要用于和交換齒輪（一般放于交換齒輪之前）配合來實現(xiàn)特殊因子傳動比 Us 都是為了用于實現(xiàn)倒數(shù)關(guān)系以及特殊因子 25.4 和 π，以解決各種螺紋種類變換問題。一般來說，用的最多的方案就是用移換機構(gòu)（U i）來解決倒數(shù)關(guān)系和特殊因子 25.4。而用交換齒輪（U c）來解決特殊因子 π 這樣可以簡化調(diào)整即加工常用的公制和英制螺距時，不需要改變交換齒輪，只有在加工不常用的模數(shù)和徑節(jié)螺紋時才改變交換齒輪。當螺紋種類變換機構(gòu)的傳動比為 Uk，則特因傳動比 Us 為Us=Uf×Ut×Uj×Uk--------------------------------------------------------------（1.5-1）由此可列出螺紋系數(shù)的運動平衡式： 1 主軸 ×Us×Ub×Ud×Ue=S（mm）--------------------------------------------（1.5-2）其中 P 為絲杠導程， S 為工作導程，所以，U s=S/（U b×Ud×Ue×P）-------------------------------------------- （1.5-3）令 Ub=1，U d=1，U e=1 時的螺紋參數(shù)分別為 t0、m 0、n 0、p 0，則：Ust=t0/P=1/ktUsm=πm 0/P=π/k mUsn=25.4π/（p 0×P）=25.4/k n-------------------------------------------------（1.5-CA6140 型車床進給箱設計124）Usp=25.4π/（p 0×P）=25.4π/k pkt，k m，k n，k p 為各種螺紋相應的因特系數(shù)且kt=P/t0，k m=P×m0，k n=P×n0，k p=P×p0。腳標 t，m，n，p 分別表示用于加工公制模數(shù)、英制、徑節(jié)、螺紋，設加工公制和英制螺紋時的交換齒輪傳動比為 Uctn，加工模數(shù)螺紋時的移換機構(gòu)傳動比為 Ucmp，加工英制和徑節(jié)螺紋時移換機構(gòu)的傳動比 Uinp，加工公制和模數(shù)螺紋時的移換機構(gòu)傳動比 Uitm，則：加工公制螺紋時的特因傳動比：Ust=Uf×Ur×Uctn×Uitm----------------------------------------------------------（1.5-5）加工英制螺紋時的特因傳動比：Usn=Uf×Ur×Uctn×Uinp---------------------------------------------------------（1.5-6）兩式相除得：Usn/Ust=Uinp/Uitm -----------------------------------------------------------------（1.5-7）將式（1.5-7 ）中的 Usn 及 Ust 代入上式中得：Uinp/Uitm=25.4/（t 0×n0） ---------------------------------------------------------（1.5-8 ）在絕大多數(shù)機床中 Uinp 和 Uitm 都按以下兩種方案分配：（a）當 uinp=1/uitm 時,U np/Uitm=UinpxUinp=25.4/（n 0xt0）故 Uitm=sqrt（n 0×t0/25.4）----------------------------------------------------（1.5-9 ）Uinp=sqrt（25.4/（n 0×t0）-------------------------------------------------（1.5-10 ） （b）當 Uitm=1 時,U inp/Uitm=Uinp=25.4/（n 0×t0）本車床中從兩軸滑移傳動齒數(shù)比設計及表 1.3-3 和表 1.3-4 可知：t0=7mm,m0=1.75,n0=1.25t/in,p0=7CA6140 型車床進給箱設計13由式（1-13 ）U inp=sqrt25.4/（n 0×t0）=sqrt（25.4×4/49 ）由《機床設計手冊》P1435 表 7.3-46 查取 25.4/36 由平方因子組成的近似值，即：25.4=（ 32×72）/5 4 ，δ n=+0.063所以 25.4=（ 32×72）/5 4×36=（3 2×72×22×32）/5 4代入公式（1.5-10）得 Uimp=sqrt（2 2×34×72×2）/（5 4×72）=36/25Uitm=25/36根據(jù) Uitm 的值查表，公制螺紋經(jīng)過三對齒輪傳動：Uitm=25/36×25/36×36/25=25/36=Z9/Z10×Z20/Z12×Z12/Z11Uinp=36/25=Z21/Z11。2.5.3 交換齒輪齒數(shù)求法在雙軸滑移齒輪機構(gòu)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）當 Uinp=1/ Uitm 時，將 Uinp=sqrt=25.4/（n 0×t0）和 Usm=25.4/（n 0×P）代入（1.5-11 ）式得：U ctn= Usn/Uinp=25.4/（n 0×P）×sqrt （25.4/（n 0×t0） ）=sqrt（（25.4×t 0）/n 0×P2）由式（1.5-12）得：U cmp= Usm/ Uitm=（πm 0/P）/U st/Uctn）=（πm 0/P）/（t 0/P）×U ctn=πm 0/t0×Uctn又因為 Uitm=25/36,Uinp=36/25 將其代入式（1.5-5）及（1.5-6）得：Uctn=（7/12）/（25/36）=21/25Ucncp=25π/（ 7×12）×25.4/36已知： Usm=7π/48=U cmp×Uitm=25/36×uc/tUst=7/12=Uitm×Uctn=36/25×uctpUsn=25.4/21=Uinp×Uctn=25/36×uctnUsp=25.4/84=Uinp×Ucmp=36/25×ucmp得出： Ucmt=7π/48×36/25Uctp=7/12×25/36CA6140 型車床進給箱設計14Uctn=25.4/21×25/36Ucmp=25.4π/84×25/36由機床設計手冊查表 π/4 近似因子值及相對誤差 δ 表，取齒輪變位量較小的近似因子組：u=25/97×21/25=100/97×64/100×36/25而 u=63/75×25/36=100/75×63/100×25/36.所以交換齒輪 Z=63,Z=64,Z=100,Z=75,Z=97,至此整個進給箱齒輪傳動設計全部完畢。2.6 車制螺紋的工作過程2.6.1 車削公制螺紋時車削公制螺紋時，進給箱中的齒式離合器 M3、M 4 脫開，M 5 接合，運動由主軸 VI 經(jīng)齒輪副 58/58、換向機構(gòu) 33/33（車左螺紋時經(jīng) 33/25×25/33） 、掛輪63/100×100/75 傳到進給箱中，然后由移換機構(gòu)的齒輪副 25/36 傳至軸 XVI 再經(jīng)過 28/28、36/28、32/28 傳至軸 XV 然后由移換機構(gòu)的齒輪副組滑移變速機構(gòu)，最后經(jīng)離合器 M5 傳至絲杠 XIX。當溜板箱中的開合螺母與絲杠相嚙合時就可帶動刀架車削米制螺紋，其螺距與齒輪搭配情況見表（1.6-1） ，其運動式為：S=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×U 基 ×25/36×36/25×U 倍×12。式中：U 基———— 從軸 XIV 傳到 XV 的齒輪副傳動比U 倍———— 從軸 XVI 傳到 XVII 的齒輪副傳動比將上式化簡得S=7 U 基 U 倍由式可知，如適當?shù)倪x擇 U 基 及 U 倍 的值，就可以得到各種 S 值。在軸 XIV 到 XV 之間共有 8 種不同傳動比U 基1 =26/28=6.5/7 U 基 2 =28/28=7/7U 基 3 =32/28=8/7 U 基 4 =36/28=9/7U 基 5 =19/14=9.5/7 U 基 6 =20/14=10/7U 基 7 =33/21=11/7 U 基 8 =36/21=12/7CA6140 型車床進給箱設計15在軸 XVI 到 XVII 中有 4 中不同的傳動比U 倍 1=18/45×15/48=1/8 U 倍 2=28/35×15/48=1/4U 倍 3 =18/45×35/28=1/2 U 倍 4 =28/35×35/28=1由上可知，利用基本組和倍增組可得到常用的、按等分等差數(shù)列排列的公制標準螺距。表 1.6-1 CA6140 型普通車床的公制螺紋表從表中可以看到，能夠車削的最大導程為 12mm，當機床需加工大于12mm 的螺紋時就得使用擴大機構(gòu)。正常螺距時=58/58=1正IXVU?擴大螺距時軸 IX 到 III 之間齒輪副 80/20 時U 擴 1=58/26×80/20×80/20×44/44×26/58=16軸 IX 到 III 之間齒輪副 50/50 時U 擴 2=58/26×80/20×50/50×44/44×26/58=4所以擴大螺距機構(gòu)的功用是將螺距擴大至 4 到 16 倍 2.6.2 車削模數(shù)螺紋時車削模數(shù)螺紋的傳動路線與公制螺紋的基本相同，唯一的差別是掛輪需換CA6140 型車床進給箱設計16為 64/100×100/97，其螺距Sm=1×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×U 基 ×25/36×36/25×U 倍 ×12=7πU 基 U 倍 /4由此式可以看出，利用車削公制螺紋的那一套 U 基 U 倍 ，可以車削出按分段等差數(shù)列排列的各種模數(shù)螺紋。表 1.6-2 是 CA6140 型普通車床的模數(shù)螺紋表。表 1.6-2 CA6140 型普通車床的模數(shù)螺紋表2.6.3 車削英制螺紋時為了實現(xiàn)特殊因子 25.4，將 M3 和 M5 離合器接合，M 4 脫開，同時軸 XVI左端的滑移齒輪 Z25 移至左面位置，與固定的軸 XIV 上的齒輪 Z36 相嚙合，則運動由軸 XIII 經(jīng) M3 先傳到軸 XV，然后傳到軸 XIV，再經(jīng)齒輪副 36/25 傳至軸 XVI，其余部分的傳動路線與車削公制螺紋時的基本相同，其傳動路線運動平衡式為：Sa=1r（主軸） × 58/58×33/33×63/100×100/75×1/ U 基 ×36/25×U 倍 ×12=4/7×25.4 U 基 / U 倍其中 63/100 ×100/75×36/25=63/75×36/25=25.4/21，S a=kTi=25.4/a= 4/7×25.4U 基 /U 倍 ，從而得 a=7/4 ×U 基 / U 倍 ×k（扣/ 英寸） 。由上式可知，只要改變基本組中的主動軸和被動軸以及改變傳動鏈中的部CA6140 型車床進給箱設計17分傳動比使其包含特殊因子 25.4，就可以車削出按分段等差數(shù)列的各種 a 值的英制螺紋。表 1.6-3 CA6140 型普通車床的英制螺紋表2.6.4 車削徑節(jié)螺紋時由于徑節(jié)螺紋導程系列的規(guī)律與英制螺紋一樣，只是含有特殊因子25.4π，所以其傳動路線與車削英制螺紋完全相同，只是掛輪需換為64/100×100/97。車削徑節(jié)螺紋的運動平衡式：SDP=1×58/58×33/33×64/100×1/ U 基 ×36/25×U 倍 ×12=25.4 πU 倍 /7 U 基由上式可知，只要改變 U 基 U 倍 的值就可以車削出導程 SDP 成分段調(diào)和數(shù)列的徑節(jié)螺紋。2.6.5 車削非標準螺紋時當需要車削非標準螺紋而用進行變換機構(gòu)無法得到所要求的導程時，須將離合器 M3、M4 和 M5 全部嚙合，把軸 XIII、XV、XVIII 和絲杠聯(lián)成一體，使運動由掛輪直接傳至絲杠，被加工螺紋的導程 S 依靠調(diào)整掛輪架的傳動比U 來實現(xiàn)，此時運動平衡式為：CA6140 型車床進給箱設計18S=1r（主軸） ×58/58×33/33×U 掛 ×12，將上式簡化后得到掛輪的換置公式：U 掛 =a/b×c/d=S/12。應用此換置公式，適當?shù)倪x擇掛輪 a、b、c 及 d 的齒數(shù)就可以車削出所需的導程 S。2.6.6 機動進給車削外圓或內(nèi)圓表面時，可使用機動進給的縱向進給。車削端面時，可使用機動的橫向進給。（1） 傳動路線機動進給運動是由光杠經(jīng)溜板箱傳動的，經(jīng)齒輪副 36/32、32/56 、超越離合器及安全離合器 M8、軸 XXIV、蝸桿渦輪副 4/29 傳至 XXIII。當運動有軸XXIII 經(jīng)齒輪副 40/48 或 40/30、30/48、雙向離合器 M6、軸 XXIV、齒輪副28/80、軸 XXV 傳至小齒輪 Z11 時，由于小齒輪 Z12 與固定在創(chuàng)身上的齒條相嚙合，小齒輪轉(zhuǎn)動時就使刀架作機動的縱向進給。當運動由軸 XXIII 經(jīng)齒輪副40/48 或 40/30、30/48、雙向離合器 M7、軸 XXVIII 及齒輪副 48/48、59/18 傳至橫向進給絲杠 XXX 后，就使橫刀架作機動橫向進給。（2） 縱向機動進給量的計算機床的 64 種縱向進給量由 4 種傳動路線來傳動。A 正常進給量 機床共有正常的縱向進給量 32 種，0.08~1.22mm/ 轉(zhuǎn),這時，運動有主軸經(jīng)正常螺距及公制螺紋傳動路線傳動。B 較大進給量 當需要較大的進給量時，使運動由主軸經(jīng)正常螺距及英制螺紋傳動路線傳動。可得從 0.86~1.59mm/轉(zhuǎn)，8 種較大的縱向進給量。C 加大進給量 當主軸處于較低的 12 級轉(zhuǎn)速時，如運動有主軸經(jīng)擴大螺距機構(gòu)及英制路線傳動，可將進給量擴大 4 到 16 倍。D 細進給量 當主軸以高轉(zhuǎn)速（ 450—1400 轉(zhuǎn)/分）運轉(zhuǎn)時，如運動由主軸經(jīng)擴大螺距機構(gòu)、公制螺紋傳動路線及倍增組中的齒輪副 18/45×15/48 傳動，可得到 0.028~0.054mm/轉(zhuǎn) 8 種進給量。（3） 橫向機動進給量正常進給量時橫向機動進給的運動平衡式為：CA6140 型車床進給箱設計19S 橫 =1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×U 基 ×25/36×36/25×U 倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/48×48/48×59/18×5將上式與 S 縱 的運動平衡式做比較，得S 橫 /S 縱 =1/2故 S 橫 =0.5S 縱由此可知，當主軸箱及進給箱中的傳動路線相同時，所得到的橫向進給量是縱向進給量的一半，橫向進給量的級數(shù)與縱向進給量同為 64 種。CA6140 傳動系統(tǒng)圖CA6140 型車床進給箱設計20CA6140 型車床進給箱設計21CA6140 型車床進給箱設計223 主要零件設計3.1 齒式離合器的設計（1）齒式離合器的結(jié)構(gòu)齒式離合器是由一對內(nèi)外齒輪組成嵌合副，其特點是齒輪的加工比端面牙容易，而且強度高，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩條件下，其外形尺寸較其他離合器小，故結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，有時還可以脫開后的外齒輪兼作齒輪傳動用。為了提高齒的強度并使接合方便，可將外齒制成短齒。齒式離合器只能在靜止后者低轉(zhuǎn)速差下進行接合。齒式離合器的材料和齒輪傳動所用材料相同。（2）齒式離合器的強度計算齒式離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力主要由齒面壓強條件確定p=2 /1.5DzbmcT?式中 ——離合器的計算轉(zhuǎn)矩D——齒輪的分度圓直徑z——參與嚙合的實際齒數(shù)m——齒輪模數(shù)——載荷分布不均勻系數(shù)，可取 0.7~0.8?[P]——齒輪材料工作表面的許用壓強，對未經(jīng)熱處理的齒面，可取25~40MPa，對經(jīng)過熱處理的齒面可取 47~70 MPa。b——內(nèi)齒輪的齒寬，可取 b=（0.1~0.2 ）D3.2 各軸及軸上組件的設計驗算以下所用公式全部根據(jù)《機械設計》 （邱宣懷主編）3.2.1 中心距 a 的確定初步選擇中心距為 a=63且 a=（Z 1+ Z2）×m/2則由此可算出各齒輪的模數(shù)如下：CA6140 型車床進給箱設計23XII 軸上 Z25 的模數(shù)為 2XIII 軸上 Z36 的模數(shù)為 2， Z19 Z20 的模數(shù)為 3.75，Z 36 Z33 的模數(shù)為2.25Z26 Z28 的模數(shù)為 2.25， Z36 Z32 Z36 的模數(shù)為 2XIV 軸上 Z14 的模數(shù)為 3.75，Z 21、Z 28 的模數(shù)為 2.25，Z 28、Z 25 的模數(shù)為 2XV 軸上的 Z25、Z 28 、Z 18 的模數(shù)為 2XVI 軸上的 Z35 、Z 15、 Z45 的模數(shù)為 2，Z 56 的模數(shù)為 1.5XVII 軸上的雙聯(lián)滑移齒輪 Z28Z48 的模數(shù)為 2，Z 28 的模數(shù)為 1.5。綜上可知各齒輪的齒數(shù)、模數(shù)及分度圓直徑。3.2.2 XII 軸上齒輪的設計驗算由前面設計可知齒輪的齒數(shù) Z1=25，模數(shù) m=2，Z 2=36，則可知d1=50mm，d 2 =72mm齒面接觸疲勞強度驗算轉(zhuǎn)速 n1 n1 =1450 ×130/230×0.98×51/43×63/50×64/97=378r/min功率 P1 P1=P× =7.5×0.96×0.97 ×0.98 ×0.99 =5.05kw?568轉(zhuǎn)矩 T1 T1 =9.55× P1/ n1=9.55× ×5.05/378=127600N mm600?接觸疲勞極限 Hlim 由圖 12.17c 得， Hlim1 =1250MPa??Hlim2 =1150MPa圓周速度 v v=πd1 n1 /60×1000=0.99m/s齒寬系數(shù) d 由表 12.13，取 d =1??齒寬 b= dd1 =1×50=50mm精度等級 選 8 級載荷系數(shù) K K= KA KV KH KH （式??12.5）使用系數(shù) KA 由表 12.9，K A =1.5動載系數(shù) KV 由圖 12.9，K V =1.2齒間載荷分配系數(shù) KH 由表 12.10，先求?Ft =2 T1/d1=7580KA Ft/b=227100=[1.88-3.2（1/ Z 1 +1/ Z2 ）]cos =1.66???CA6140 型車床進給箱設計24Z = =0.88?)/34(??由此得 KH =1.1齒向載荷分配系數(shù) KH 由表 12.11?KH =A+B （b/d） +C b=1.36?2?310由此得 K= KA KV KH KH??=1.5×1.2×1.1×1.36=2.69彈性系數(shù) ZE 由表 12.12，Z E =189.8節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH 由圖 12.16，Z H =2.5接觸最小安全系數(shù) SHmin 由表 12.14，S Hmin=1.05總工作時間 th th =10×300×8×0.2=4800h應力循環(huán)次數(shù) NL 由表 12.15，估計 NL , 則指數(shù)710?9m=8.78NL1= Nv1 =60 nithi （T i/Tmax ） （式 12.13）???i1m=2× 710原估計應力循環(huán)次數(shù)正確NL2 = NL1/i=1.41× 710接觸壽命系數(shù) ZN 由圖 12.18，N N1 =1.25NN2 =1.35許用接觸應力[ H] [ H1] = Hlim1 NN1 / SHmin （式 12.11）??=710×1.25/1.05=845MPa[ H2] = Hlim2 NN2/ SHmin=580×1.35/1.05=746MPa驗算 H H =ZE ZH Z （式 12.8）??u1)/bd(2KT2?=189.8×2.5×0.88× 3/4)50/(7609. ??=1130MPaCA6140 型車床進給箱設計25[ H2]?計算結(jié)果表明齒輪的接觸疲勞強度滿足要求。齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù) Y Y =0.25+0.75/ ????=0.7齒間載荷分配系數(shù) KF 由表 12.10，K F =1/ Y =1.43?齒向載荷分配系數(shù) KF 由圖 12.14，K F =1.3??載荷系數(shù) K K= KA KV KF KF ?=1. 2×1.5×1.43×1.3=3.35齒形系數(shù) YF 由圖 12.21， YF 1=2.46?YF 2 =2.19應力修正系數(shù) YS 由圖 12.22，Y S 1=1.65?YS 2=1.8彎曲疲勞極限 Flim 由圖 12.23c， Flim1 =920MPa?Flim2 =850MPa彎曲最小安全系數(shù) SFlim 由表 12.14，S Flim =1.25彎曲壽命系數(shù) YN 由圖 12.24，Y N1 =0.95YN2 =0.97尺寸系數(shù) Yx 由圖 12.25，Y x =1許用彎曲應力[ F] [ F1] = Flim1YN1 Yx / SFlim??=669MPa[ F2] = Flim2YN2Yx/ SFlim=659MPa驗算 F1 F1 =2KT1YF 1YS 1Y /bd1m????=486MPaF2 = F1 YF 2YS 2 / YF 1 YS 1?=472MPa計算結(jié)果表明齒輪的彎曲疲勞強度滿足要求3.2.3 XIV 軸上齒輪的驗算由前面設計可知齒輪的齒數(shù) Z3=14，模數(shù) m=3.75，Z 4=20，則可知