《CA6140機床三維建模與裝配設計說明書【全套圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《CA6140機床三維建模與裝配設計說明書【全套圖紙】（47頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 河北工程大學畢業(yè)設計 I 摘要摘要 本設計是根據(jù)任務書的要求，對 CA6140 機床進行裝配設計并運用 Solidworks 軟件對其進行 三維建模及實現(xiàn)動畫模擬過程。首先通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設計，其中 主要包括主軸箱和進給箱零部件的設計。其次使用 Solidworks 軟件完成機械零部件的 設計，零件和裝配符合實際要求。最后在完成裝配設計的同時進行動靜干涉檢查，動 畫模擬工作。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字：CA6140 主軸箱 Solidworks 三維建模 河北工程大學畢業(yè)設計 Abstract tThis design is based on the requirements of

2、the project, to CA6140 machine assembly design and use Solidworks software on the 3 d model and realization process animated simulation. First through the machine mechanical variable speed drive system main movement to structure design, which mainly includes spindle box and feed box parts design. Se

3、cond use Solidworks software completed the design of mechanical parts, parts and assembly accord with the actual requirement. Finally complete assembly design in the same time action interference, animated simulation work. Keywords: CA6140 spindle-box Solidworks 3 d model 河北工程大學畢業(yè)設計 目錄目錄 摘要摘要I ABSTR

4、ACTII 第第 1 1 章章 三維建模技三維建模技術(shù)術(shù)概述概述1 第第 2 2 章章 機床總體設計機床總體設計2 2.1 設計目的2 2.2 主軸箱設計步驟2 2.2.1 運動設計2 2.2.2 動力設計7 2.2.3 齒輪強度校核11 2.2.4 主軸撓度的校核15 2.2.5 主軸最佳跨距的確定16 2.2.6 各傳動軸支承處軸承的選擇17 2.3 進給箱設計步驟17 2.3.1 進給箱的傳動機構(gòu)17 2.3.2 進給箱切螺紋機構(gòu)設計18 2.3.3 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比19 第第 3 3 章章 機床三維設計機床三維設計21 3.1 軸類零件建模設計.21 3.2 齒輪類零件建模設計23

5、3.2.1 構(gòu)造齒輪23 3.2.2 對軸心孔倒角24 3.3 端蓋類零建模設計25 3.3.1 構(gòu)建圓柱組合體25 3.3.2 生成臺階孔27 3.3.3 生成均布圓孔30 3.4 軸承類零件建模設計34 3.4.1 打開標準庫并生成軸承零件34 3.4.2 選擇軸承的參數(shù)生成軸承34 3.5 裝配的過程及干涉分析35 3.5.1 裝配過程35 3.5.2 干涉分析40 3.6 運動模擬設計41 3.6.1 運動模擬設計是虛擬樣機技術(shù)的組成41 3.6.2 運動模擬設計41 結(jié)論結(jié)論42 參考文獻參考文獻43 致謝致謝44 河北工程大學畢業(yè)設計 1 第第 1 1 章章 三維建模技術(shù)概述三維建

6、模技術(shù)概述 solidworks 是生信國際有限公司推出的基于 windows 的機械設計軟件。生信公司是 一家專業(yè)化的信息高速技術(shù)服務公司，在信息和技術(shù)方面一直保持與國際 cad/cae/cam/pdm 市場同步。該公司提倡的“基于 windows 的 cad/cae/cam/pdm 桌面集成 系統(tǒng)”是以 windows 為平臺，以 solidworks 為核心的各種應用的集成，包括結(jié)構(gòu)分析、 運動分析、工程數(shù)據(jù)管理和數(shù)控加工等，為中國企業(yè)提供了夢寐以求的解決方案。 solidworks 是微機版參數(shù)化特征造型軟件的新秀，該軟件旨在以工作站版的相應軟 件價格的 1/41/5 向廣大機械設計人

7、員提供用戶界面更友好，運行環(huán)境更大眾化的實體 造型實用功能。 solidworks 是基于 windows 平臺的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分方便地實現(xiàn) 復雜的三維零件實體造型、復雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟 件可以應用于以規(guī)則幾何形體為主的機械產(chǎn)品設計及生產(chǎn)準備工作中，其價位適中。 河北工程大學畢業(yè)設計 2 第第 2 2 章章 機床總體設計機床總體設計 2.12.1 設計目的設計目的 通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過 程中，得到設計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件 和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓練，樹立

8、正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并 具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設計和計算能力。 2.22.2 主軸箱設計步驟主軸箱設計步驟 2.2.12.2.1 運動設計運動設計 2.2.1.12.2.1.1 已知條件已知條件 (1)確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速,主軸最大轉(zhuǎn)速 nmax = 1700r/minmin/ 5 . 37 min rn (2)確定公比：41 . 1 (3)轉(zhuǎn)速級數(shù)：12z 2.2.1.22.2.1.2 結(jié)構(gòu)分析式結(jié)構(gòu)分析式 (1)確定結(jié)構(gòu)方案： 主軸傳動系統(tǒng)采用 V 帶、齒輪傳動； 傳動形式采用集中式傳動； 主軸換向制動采用雙片式摩擦離合器和帶式制動器； 變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速

9、； (2)主傳動系統(tǒng)運動設計： 擬定結(jié)構(gòu)式： 確定變速組傳動副數(shù)目 實現(xiàn) 12 級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合： A12=3*4 B12=4*3 C12=3*2*2 D12=2*3*2 E12=2*2*3 方案 A 、B 可節(jié)省一根傳動軸。但是，其中一個傳動組內(nèi)有四個變速傳動副，增大 了該軸的軸向尺寸。這種方案不宜使用。 根據(jù)傳動副數(shù)目分配應“前多后少”的原則，方案 C 是可取的。但是，由于主軸 采用雙向離合器結(jié)構(gòu)，致使 1 軸尺寸過大，此方案不宜使用。 河北工程大學畢業(yè)設計 3 從電動機到主軸主要為降速運動，若使用傳動副較多的傳動組放在較接近電動機 處可使小尺寸零件多一些，大

10、尺寸零件少一些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動副前多后 少的原則，因此取 12=2*3*2，即 D 方案。再降速過程中，防止齒輪論直徑過大而使 徑向尺寸限制最小傳動比min1/4;再升速時為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制i 最大的轉(zhuǎn)速比max2. 在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍 Rmax=i max/min810.再設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小。故選用 D 方ii 案。 B 確定變速組擴大順序： 12=2*3*2 的傳動組合，其傳動組的擴大順序又可以分為以下 6 種形式： A12=213226 B12=21 34 22 C12=233126 D12=263123 E12=223421

11、F.12=263221 根據(jù)級比指數(shù)非陪要“前疏后密”的原則，應選用第一種方案。然而，對于設 的機構(gòu)，將會出現(xiàn)兩個問題： a b c 圖 1.1 方案比較 第一組變速組采用降速傳動圖 2.1a時，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，使得 河北工程大學畢業(yè)設計 4 軸的齒輪直徑不能太小，軸上的齒輪會成倍增大。這樣，不僅使軸間中心距 加大，而且軸間的中心距也會加大，從而使整個傳動結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動不 宜采用。 如果第一變速組采用升速傳動圖 2.1b,則軸至主軸間的降速傳動只能由后兩個 變速組承擔。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的極限值，常常需要增加一個定比降速傳動 組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。這種傳動也是不理

12、想的。 所以采用方案 C，即 12=233126，即可解決上述存在的問題圖 2.1c.其結(jié)構(gòu)如 圖 2.2 所示： 圖 1.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 2.2.1.32.2.1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖繪制轉(zhuǎn)速圖 (1)驗算傳動組變速范圍： 第二擴大組的變速范圍是 R2=8,符合設計原則要求。 6 (2)分配降速比： 該車床主軸傳動系統(tǒng)共設有四個傳動組，其中一個是帶傳動。根據(jù)降速比應“前慢后 快”的原則及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動組最小傳動比。 U= = 1440 5 . 37 4 . 38 1 = 10.35 1 53 . 1 1 2 1 3 1 4 1 河北工程大學畢業(yè)設計 5 （3）繪制轉(zhuǎn)速圖：見圖 2

13、.3 1180 850 600 425 300 212 150 106 75 53 1700 37.5 Z3/Z5 Z1/Z2 Z13/Z14 Z9/Z10 Z7/Z8 Z5/Z6 Z11/Z12 電 圖 1.3 轉(zhuǎn)速圖 4繪制傳動系統(tǒng)圖 確定齒輪齒數(shù)： 利用查表法求出各傳動組齒輪齒數(shù)如下表 表 1.1 各傳動組齒輪齒數(shù) 變速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組 齒數(shù)和 96 102 114 齒輪 z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10 z11 z12 z13 z14 齒數(shù) 32 64 56 40 27 75 34 68 42 60 23 91 76 38 傳動過程中，

14、會采用三聯(lián)滑移齒輪，為避免齒輪滑移中的干涉，三聯(lián)滑移齒輪中 最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差大于 4。所選齒輪數(shù)符合設計要求。 驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差： 主軸各級實際轉(zhuǎn)速值用下式計算： 河北工程大學畢業(yè)設計 6 n=nE*(1 - )u1 u2 u3 式中 u1 u2 u3 分別為第一，第二，第三變速組齒輪傳動比， 取 0.05， 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實際轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速相對誤差的絕對值表示： n= n - 10 （ -1）% n - n n 其中 n主軸標準轉(zhuǎn)速 表 1.2 轉(zhuǎn)速誤差表 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 標準轉(zhuǎn)速 37.5 53 75 106 150 212 實際轉(zhuǎn)速 38.7 53

15、.4 74.8 170.6 149.5 209.3 轉(zhuǎn)速誤差 % 3.2 0.7 0.2 1.5 0.3 1.2 主軸轉(zhuǎn)速 n7 n8 n9 n10 n11 n12 標準轉(zhuǎn)速 300 425 600 850 1180 1700 實際轉(zhuǎn)速 304.2 422.5 591.5 851.5 1183 1656.3 轉(zhuǎn)速誤差 % 1.4 0.5 1.4 0.2 0.3 2.5 轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。 河北工程大學畢業(yè)設計 7 2.2.1.42.2.1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖繪制傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機等已知條件可有如下系統(tǒng)圖： 圖 1.4 傳動系統(tǒng)圖 2.2.22.2.2 動力設計動力設計 2.2

16、.2.12.2.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速確定各軸轉(zhuǎn)速 (1)確定主軸計算轉(zhuǎn)速：主軸的計算轉(zhuǎn)速為 min/106r41 . 1 37.5nn 1 3 12 1 3 z min IV (2)各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸 90r/min 按 72/18 的傳動副找上去，軸的計算轉(zhuǎn)速 125r/min；軸的計算轉(zhuǎn)速為 355r/min；軸的計算轉(zhuǎn)速為 710r/min。 (3)各齒輪的計算轉(zhuǎn)速 軸可從主軸為 106r/min 按各傳動軸上的傳動副找上去，軸的計算轉(zhuǎn)速為 河北工程大學畢業(yè)設計 8 150r/min；軸的計算轉(zhuǎn)速為 425r/min；軸的計算轉(zhuǎn)速為 850r/min； 綜上所述，各軸的計算

17、轉(zhuǎn)速如下： 表 1.3 各軸的計算轉(zhuǎn)速如下 軸序號 電 主 計算轉(zhuǎn)速 1440 850 425 150 106 （r/min） 2.2.2.22.2.2.2 帶傳動設計帶傳動設計 電動機轉(zhuǎn)速 n=1440r/min,傳遞功率 P=7.5KW,傳動比 i=2.03，兩班制， 一天運轉(zhuǎn) 16.1 小時，工作年數(shù) 10 年。 (1)確定計算功率 取1.1，則 A K25KW . 8 5 . 71 . 1PKP Aca (2)選取 V 帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，選 B 型帶。 (3)確定帶輪直徑和驗算帶速 查表小帶輪基準直徑,mmd125 1 mmid25403 . 2 125125 2 驗算

18、帶速成 100060 11 nd v 其中-小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； 1 n -小帶輪直徑，mm； 1 d ，合適。25, 5/42 . 9 100060 144012514 . 3 smv (4)確定帶傳動的中心距和帶的基準長度 設中心距為,則 0 a 055（）a2（） 21 dd 21 dd 于是 208.45a758,初取中心距為400mm。 0 a 帶長 0 2 12 2100 4 )( )( 2 2 a dd ddaL mm1405 4004 )125254( )254125( 2 14 . 3 4002 2 查表取相近的基準長度，。 d LmmLd1400 河北工程大學畢業(yè)設計

19、9 帶傳動實際中心距mm LL aa d 5 . 397 2 0 0 (5)驗算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應小于。 120 。合適。 120 4 . 161 3 . 57180 12 1 a dd (6)確定帶的根數(shù) L ca kkpp p Z )( 00 其中： -時傳遞功率的增量； 0 p1i -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； k -長度系數(shù)； L k 為避免 V 型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻，限制根數(shù)不大于 10。 4 90 . 0 95. 0)46. 019 . 2 ( 25. 8 Z (7)計算帶的張緊力 0 F 2 0 ) 5 . 2 (500qv k k vZ p F ca

20、 其中： -帶的傳動功率,KW； ca p v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取 q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 NF 7 . 19342 . 9 17 . 0 ) 95 . 0 9 . 05 . 2 ( 442 . 9 25 . 8 500 2 0 (8)計算作用在軸上的壓軸力 NZFFQ1530 2 4 . 161 sin 7 . 19342 2 sin2 1 0 河北工程大學畢業(yè)設計 10 2.2.2.32.2.2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核 (1)模數(shù)的確定： a 傳動組： 1-2 軸取 Z1=3

21、2, 由于 3 22 1 ) 1( 16338 jm d nz N m 其中: -公比 ； = 2； -電動機功率； = 7.5KW； d N d N -齒寬系數(shù)； m -齒輪傳動許允應力; -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速。 j n ， 取= 600MPa,安全系數(shù) S = 1。 S KN lim lim 由應力循環(huán)次數(shù)選取9 . 0 N K MPa540 1 6009 . 0 ，取 S=1，。90 . 0 N K MPaMPa S K HN 540 1 60090 . 0 1lim mmm72 . 3 7105402248 5 . 7) 12( 163383 22 1 取 m = 4mm。 按齒數(shù) 30

22、 的計算，可取 m = 4mm；mmm13 . 3 2 按齒數(shù) 36 的計算，, 可取 m = 4mm。mmm39 . 3 3 于是傳動組 a 的齒輪模數(shù)取 m = 4mm，b = 32mm。 軸上齒輪的直徑： 。mmdmmdmmd aaa 96244120304144364 321 ； 軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： mmdmmdmmd aaa 192484168424144364 3 2 1 ； b 傳動組： 河北工程大學畢業(yè)設計 11 2-3 軸 取 Z5=27 確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。 3 22 ) 1( 16338 jm d nz N m 按 22 齒數(shù)的齒輪計算： min/3558

23、. 2rnj， 可得 m = 4.8mm；取 m = 5mm。 按 42 齒數(shù)的齒輪計算： 可得 m = 3.55mm； 于是軸兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為 m = 5mm。 于是軸兩聯(lián)齒輪的直徑分別為： mmdmmd bb 210425110225 21 ； 軸上與軸兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為： mmdmmd bb 210425310625 2 1 ； c 傳動組： 3 軸 取 Z11=23，取 m = 5mm。 軸上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為： mmdmmd cc 30060590185 21 ； 2.2.32.2.3 齒輪強度校核齒輪強度校核 2.2.3.12.2.3.1 校核校核 a a 傳

24、動組齒輪傳動組齒輪 計算公式 bm YYKT SaFa F 1 2 校核齒數(shù)為 24 的即可，確定各項參數(shù) P=8.25KW,n=710r/min, mmNnPT 566 101 . 1710/25 . 8 1055 . 9 /1055 . 9 確定動載系數(shù)：sm dn v/57 . 3 100060 71096 100060 齒輪精度為 7 級，由機械設計查得使用系數(shù)05 . 1 v K mmmb m 3248 河北工程大學畢業(yè)設計 12 確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)1 d 非對稱 223 1.120.18 1 0.60.23 10 Hdd Kb 42 . 1 321023 . 0 )6

25、 . 01 (18 . 0 12 . 1 3 ,查機械設計得4)24/(32/hb27 . 1 F K 確定齒間載荷分配系數(shù): N d T Ft2290 96 101 . 122 5 由機械設計查得mN b FK tA /10056.71 32 22900 . 1 1.2 HF KK 確定動載系數(shù): 6 . 127 . 1 2 . 105 . 1 0 . 1 HFvA KKKKK 查表 10-5 65 . 2 Fa Y58 . 1 Sa F 計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 aFE Mp540 圖 10-18 查得 ,S = 1.39 . 0 N K aF Mp374

26、3 . 1 5409 . 0 ， 3 . 89 58 . 1 65 . 2 374 SaFa F YY 故合適。 3 . 89 6 . 28 432 22906 . 1 bm KFt 2.2.3.22.2.3.2 校核校核 b b 傳動組齒輪傳動組齒輪 校核齒數(shù)為 22 的即可，確定各項參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mmNnPT 566 1022 . 2 355/25 . 8 1055 . 9 /1055 . 9 確定動載系數(shù)：sm dn v/04 . 2 100060 355110 100060 齒輪精度為 7 級，由機械設計查得使用系數(shù)0 . 1 v K 河北工程大學畢業(yè)

27、設計 13 mmmb m 4058 確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)1 d 非對稱 223 1.120.18 1 0.60.23 10 Hdd Kb 42 . 1 401023 . 0 )6 . 01 (18 . 0 12 . 1 3 ,查機械設計得9 . 2)8 . 25/(40/hb27 . 1 F K 確定齒間載荷分配系數(shù): N d T Ft4040 110 1022 . 2 22 5 由機械設計查得mN b FK tA /100101 40 40400 . 1 1 . 1 HF KK 確定動載系數(shù): 397 . 1 27 . 1 1 . 10 . 10 . 1 HFvA KKKKK 查

28、表 10-5 72 . 2 Fa Y57 . 1 Sa F 計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 aFE Mp540 圖 10-18 查得 ,S = 1.39 . 0 N K aF Mp374 3 . 1 5409 . 0 ， 5 . 87 57 . 1 72 . 2 374 SaFa F YY 故合適。 5 . 87 2 . 28 540 4040397 . 1 bm KFt 2.2.3.32.2.3.3 校核校核 c c 傳動組齒輪傳動組齒輪 校核齒數(shù)為 18 的即可，確定各項參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min, mmNnPT 566 1022 . 2 355

29、/25 . 8 1055 . 9 /1055 . 9 確定動載系數(shù)：sm dn v/67 . 1 100060 35590 100060 河北工程大學畢業(yè)設計 14 齒輪精度為 7 級，由機械設計查得使用系數(shù)9 . 0 v K mmmb m 4058 確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)1 d 非對稱 223 1.120.18 1 0.60.23 10 Hdd Kb 42 . 1 401023 . 0 )6 . 01 (18 . 0 12 . 1 3 ,查機械設計得2)45/(40/hb27 . 1 F K 確定齒間載荷分配系數(shù): N d T Ft4930 90 1022 . 2 22 5 由機械

30、設計查得mN b FK tA /100123 40 49300 . 1 1 . 1 HF KK 確定動載系數(shù): 2573 . 1 27 . 1 1 . 19 . 00 . 1 HFvA KKKKK 查表 10-5 91. 2 Fa Y53 . 1 Sa F 計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 aFE Mp540 圖 10-18 查得 ,S = 1.39 . 0 N K aF Mp374 3 . 1 5409 . 0 ， 84 53 . 1 91 . 2 374 SaFa F YY 故合適。8499.30 540 49302573 . 1 bm KFt 2.2.4 主軸撓度

31、的校核主軸撓度的校核 2.2.4.12.2.4.1 確定各軸最小直徑確定各軸最小直徑 (1)軸的直徑：min/710,96 . 0 11 rn 河北工程大學畢業(yè)設計 15 mm n d29 710 96 . 0 5 . 7 91 5 . 7 91 4 4 (2)軸的直徑：min/355,922 . 0 99 . 0 99 . 0 98 . 0 212 rn mm n d34 355 922 . 0 5 . 7 91 5 . 7 91 4 4 (3)軸的直徑：min/125,89 . 0 99 . 0 98 . 0 323 rn mm n d44 125 89 . 0 5 . 7 91 5 .

32、7 91 4 4 (4)主軸的直徑：min/ 5 . 31,85 . 0 98 . 0 98 . 0 99 . 0 434 rn mm n d61 5 . 31 85 . 0 5 . 7 91 5 . 7 91 4 4 2.2.4.22.2.4.2 軸的校核軸的校核 軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對軸中點 處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核 NdTF mNnPT t 2017)1096/( 8 . 962/2 8 . 96710/96 . 0 5 . 71055 . 9 /1055 . 9 3 66 ,228,330 10200,36: 285

33、2 9 22 mmbmmx PaEmmd NFFFP tt 已知 mmy12 . 0 403 . 0 mm lIE bxlxbF YB 3 3 4 3 4 9 4 3222 222 1098 . 0 1068510 64 36 102006 103302286853302282852 6 。 所以合格,yYB 軸、軸的校核同上。 2.2.52.2.5 主軸最佳跨距的確定主軸最佳跨距的確定 400mm 車床，P=7.5KW. 2.2.5.12.2.5.1 選擇軸頸直徑選擇軸頸直徑, ,軸承型號和最佳跨距軸承型號和最佳跨距 河北工程大學畢業(yè)設計 16 前軸頸應為 75-100mm,初選=100mm

34、,后軸頸取,前軸承為 NN3020K, 1 d 12 )9 . 07 . 0(ddmmd70 2 后軸承為 NN3016K,根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度mma75 1 2.2.5.22.2.5.2 求軸承剛度求軸承剛度 考慮機械效率 主軸最大輸出轉(zhuǎn)距N P T676 90 85 . 0 9550 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.mmm 切削力 NFC6760 1 . 0 676 背向力 NFF CP 338067605 . 05 . 0 故總的作用力 NFFF CP 7558 22 次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半, 故主軸軸端受力為

35、 NF37792/ 先假設 mmlal225753, 3/ 前后支撐分別為 BAR R N l aF R N l alF R B A 1260 225 75 3779 2 5039 225 75225 3779 2 根據(jù) 9 . 19 . 0801 . 0 cos)(39 . 3 izlF d dF K ar r r v 30, 2, 1,17, 8 .10,8 . 8 1260,5039 AABBaBaA vBvA ziizlmml NFNF NK NK B A 11070cos172 8 . 10126039 . 3 18090cos3028 . 8503939 . 3 9 . 1 9 .

36、 0 8 . 01 . 0 9 . 1 9 . 0 8 . 01 . 0 658 . 0 10075 . 0 1809 1039 . 2 101 . 2 1039 . 2 046 . 0 085 . 0 05 . 0 852/70100 63 . 1 1107 1809 / 6 3 611 3 4644 aK EI mI mmd KK A e BA 河北工程大學畢業(yè)設計 17 。mmlal225375, 3/ 0 與原假設相符查線圖 2.2.62.2.6 各傳動軸支承處軸承的選擇各傳動軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K 軸 前支承：30

37、207;后支承：30207 軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 軸 前支承：30208;后支承：30208 2.32.3 進給箱設計步驟進給箱設計步驟 2.3.12.3.1 進給箱的傳動機構(gòu)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。如圖 3-1 所示： 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。 電動機主換向機構(gòu)主 軸刀 架 車 縱 圖 3-1 CA6140 普通車床傳動原理圖

38、 普通車床的特有功能是車準螺距數(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 T 毫米（導程 T=kt,其中 k 為實數(shù)， 掛輪進給換向機構(gòu) 絲杠螺母 進給箱變速機構(gòu)轉(zhuǎn)換機構(gòu) 光杠轉(zhuǎn)換機構(gòu) 河北工程大學畢業(yè)設計 18 t 為螺距） 。 1iciaiut1=T-(1.2-1) 其中 ic,ia,iu分別為傳動鏈中固定傳動比，掛輪傳動比。進給箱傳動 m 機構(gòu)傳動比，t1為縱

39、向絲杠的螺 距。 2.3.22.3.2 進給箱切螺紋機構(gòu)設計進給箱切螺紋機構(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 t1=12mm 代入式(1.2-1)得主軸每轉(zhuǎn)一下，刀架移動量為 T 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 t(mm),因而 T=tmm； 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 Ta=24.5/a 毫米；

40、 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 Tm=m； 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：TDP=/DP（in）25.4/DP。 于是根據(jù)式（1.2-1）可得車削 4 種螺紋的運動平衡式分別為： 1iciaiut1=T=t(mm)-（1.3-1） 1iciaiut1=

41、Ta=25.4/a(mm)-（1.3-2） 1iciaiut1=m(mm)-（1.3-3） 1iciaiut1=25.4/DP(mm)-（1.3-4） 從上各式中可知，為了車削一定范圍的螺紋就必須根據(jù)各種螺紋的標準數(shù)列變換傳動鏈 中的可變換傳動比。 2.3.32.3.3 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比 2.3.3.12.3.3.1 較精密螺紋系統(tǒng)傳動鏈計算較精密螺紋系統(tǒng)傳動鏈計算 經(jīng)過計算，CA6140 型臥式車床的較精密螺紋系統(tǒng)傳動鏈如下所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 19 U U掛 掛 M3M3M4M4M5M5（絲杠）（絲杠）刀架刀架 圖 3-2 CA6140 型臥式車床的較精密螺紋系

42、統(tǒng)傳動鏈 離合器：M3，M4 和 M5 全部結(jié)合使軸、和絲杠連成一體。 運動平衡式： L=1U掛 掛12 58 58 33 33 簡化得掛輪換置公式為： U掛 掛= = = a b d c L 12 進給鏈從主軸起經(jīng)換向機構(gòu)、掛輪、進給箱，再經(jīng)過光杠或絲杠，溜板箱最后至縱溜板或橫溜板。 2.3.3.22.3.3.2 刀架快速移動鏈計算刀架快速移動鏈計算 CA6140 型臥式車床的刀架快速移動鏈如下所示： 電動機 2600r/minX 13 29 4 29 所以工作進給和快速運動都傳到了蝸桿軸，為了防止干涉而損壞機床零件，并在進給時也能 快速運動，節(jié)省時間，簡化操作，在齒輪 Z56與軸之間裝有超

43、越離合器。 2.3.3.32.3.3.3 節(jié)螺紋進給傳動鏈計算節(jié)螺紋進給傳動鏈計算 CA6140 型臥式車床的大導程螺紋運動鏈如下所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 20 圖 3-3 CA6140 節(jié)螺紋進給傳動鏈 第第 3 3 章章 機床三維設計機床三維設計 河北工程大學畢業(yè)設計 21 3.13.1 軸類零件建模設計軸類零件建模設計 (1)啟動 SolidWorks2009,選擇菜單命令“文件” ， “新建” ，彈出對話框如圖所示： （2）繪制草圖，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 22 （3）點擊工具欄“旋轉(zhuǎn)凸臺/基體”按鈕，如圖所示： （4）對軸進行倒角，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 23

44、 3.23.2 齒輪類零件建模設計齒輪類零件建模設計 3.2.1 構(gòu)造齒輪構(gòu)造齒輪 打開 solidworks2009d 的設計庫，安裝 Toolbox 插件，選擇 ISO 中的“動力傳動” ， “齒輪” 下拉菜單中的正齒輪，右擊生成零件，如圖所示： 輸入齒輪參數(shù)，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 24 3.2.2 對軸心孔倒角對軸心孔倒角 河北工程大學畢業(yè)設計 25 單擊確定。 3.33.3 端蓋類零建模設計端蓋類零建模設計 3.3.13.3.1 構(gòu)建圓柱組合體構(gòu)建圓柱組合體 （1）選擇菜單命令“文件” ， “新建” ，選擇“右視”基準面作為繪制草圖，并繪制圓， 如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)

45、設計 26 （2）以上一步所畫的圓柱左端面為草圖繪制平面 河北工程大學畢業(yè)設計 27 3.3.23.3.2 生成臺階孔生成臺階孔 單擊工具欄中的“拉伸切除”按鈕，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 28 河北工程大學畢業(yè)設計 29 河北工程大學畢業(yè)設計 30 3.3.33.3.3 生成均布圓孔生成均布圓孔 （1）選擇軸端面作為繪制平面，畫圓和直線，作為構(gòu)造線，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 31 河北工程大學畢業(yè)設計 32 河北工程大學畢業(yè)設計 33 單擊工具欄中的“線性陣列”按鈕，選擇“圓周陣列” ，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 34 3.43.4 軸承類零件建模設計軸承類零件建模設計

46、3.4.13.4.1 打開標準庫并生成軸承零件打開標準庫并生成軸承零件 打開 SolidWorks2009 的設計庫，如圖所示： 3.4.23.4.2 選擇軸承的參數(shù)生成軸承選擇軸承的參數(shù)生成軸承 河北工程大學畢業(yè)設計 35 3.53.5 裝配的過程及干涉分析裝配的過程及干涉分析 3.5.13.5.1 裝配過程裝配過程 （1）新建文件，單擊“裝配體” ，如圖所示： （2）單擊“瀏覽” ，打開已繪制的零件，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 36 （3）單擊工具欄中的“插入零部件”按鈕，如圖所示： （4）添加裝配關(guān)系，單擊工具欄中的“配合”按鈕，并分別選擇 2 軸和齒輪要配合的兩 個面，如圖所示：

47、 （5）按照上述方法依次添加裝配關(guān)系，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 37 河北工程大學畢業(yè)設計 38 河北工程大學畢業(yè)設計 39 按照上述步驟，裝配其他軸，最終結(jié)果如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 40 3.5.23.5.2 干涉分析干涉分析 在一個復雜的裝配體中，如果想用視覺來檢查零部件之間是否有干涉的情況是件困難的事。有了干涉 檢查，可以很容易檢查出來。 打開工具欄中的“干涉檢查” ，如圖所示: 河北工程大學畢業(yè)設計 41 結(jié)果顯示檢測到的干涉，干涉將在圖形區(qū)域中以紅色高亮顯示。 進而對這兩個齒輪分析 檢查，并且修改至無干涉。 3.63.6 運動模擬設計運動模擬設計 3.6.13.6.

48、1 運動模擬設計是虛擬樣機技術(shù)的組成運動模擬設計是虛擬樣機技術(shù)的組成 3.6.23.6.2 運動模擬設計運動模擬設計 （1）新建“運動算例” ，彈出窗口，如圖所示： （2）添加馬達，分別選取馬達的旋轉(zhuǎn)方向和馬達位置，如圖所示： 河北工程大學畢業(yè)設計 42 結(jié)論結(jié)論 研究總結(jié)研究總結(jié)：畢業(yè)設計是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這 次比較完整的對 CA6140 機床三維建模和裝配設計，探索了 SolidWorks 軟件中的各項基本 功能和關(guān)鍵技術(shù)，使我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結(jié)合鍛煉了我的 綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱

49、文獻資料、 設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。 研究展望研究展望：通過本次的畢業(yè)設計，更好的理解了 SolidWorks 軟件功能的強大。從草圖到 零件特征建模再到裝配過程操作都非常方便智能化。同時 SolidWorks 軟件可以實現(xiàn)運動 仿真并且自動檢查、干涉分析和應力分析；此外利用插件形式提供免費的數(shù)據(jù)接口，可 以很方便地與其他三維 CAD 軟件如 PRO/Engineer、UG、MDT、SolidEdges 等進行數(shù)據(jù)交 換，從而為設計者提供了一個更好的設計環(huán)境。由于時間和精力關(guān)系，還有很多不完善 的地方，需要以后做進一步的深入開發(fā)和設計。例如調(diào)用 SolidWorks

50、的 API 可以實現(xiàn)系 統(tǒng)的自動裝配功能，與 ANSYS 軟件配合使用，對其設計結(jié)構(gòu)進行動、靜力分析，這樣會 讓本系統(tǒng)更加完善。 河北工程大學畢業(yè)設計 43 參考文獻參考文獻 1李洪.實用機床設計手冊，遼寧科學技術(shù)出版社 ，1999 2胡仁喜，張紅松，劉昌麗.SolidWorks 2007 中文版機械設計工程實踐，北京科海 電子出版社，2007 3趙秋玲,周克媛,曲小源.Solidworks 2006 產(chǎn)品設計應用范例，清華大學出版社， 2006 4吉林工業(yè)大學三所院校主編編 .金屬切削機床設計 上冊,上?？茖W技術(shù)出版社, 1981.05.01 5華東紡織工學院等主編編 .機床設計圖冊,上?？?/p>

51、學技術(shù)出版社,1982.04.01 6郭圣路，芮鴻. SolidWorks2007 中文版從入門到精通:普及版,電子工業(yè)出版社, 2007 7王軍.SolidWorks 2007 中文版實例入門與進階,科學出版社, 2008 8江洪, 陸利鋒, 魏崢.SolidWorks 動畫演示與運動分析實例解析,機械工業(yè)出版社, 2006 9張晉西, 郭學琴.SolidWorks 及 COSMOSMotion 機械仿真設計,清華大學出版社, 2007 劉國良, 劉洛麒.SolidWorks 2006 完全學習手冊:圖解 COSMOSWorks,電子工業(yè)出版 社,2006 河北工程大學畢業(yè)設計 44 致謝致

52、謝 歷時三個月的畢業(yè)設計已經(jīng)告一段落，經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及王凱老師的 耐心指導和熱情幫助，本設計已經(jīng)基本完成。在這段時間里，王凱老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài) 度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我受益匪淺。在此對王凱老師表示深 深的感謝。 通過這次畢業(yè)設計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián) 系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。雖然在這次設計中對于知識的運用 和銜接還不夠熟練，但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個月 的設計使對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。 由于自身水平有限，設計中一定存在很多的不足，敬請各位老師批評指正。